有机化学高考命题分析及考向预测

2022-01-19 08:58江西张万程
教学考试(高考化学) 2021年6期
关键词:同分异构路线化合物

江西 张万程 黄 旭

全国卷高考理综化学对有机化学的考查,选择题考查范围主要是必修2中有机化合物部分,选做题考查范围是选修5有机化学基础的整本内容,分值在必考部分约占6分,在选考部分占15分,约占总分值21%,历年高考真题中,以有机物的制取为载体的化学综合实验试题也多次出现。可见,研究有机化学高考真题、建立有机化学知识体系、掌握命题规律尤为重要。笔者就近三年全国卷有机化学基础的考查进行分析和总结,以期对2022年高考备考有所帮助。

一、考查要求

《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)对有机化学的考查要求主要可以概括为以下内容:

1.有机化合物的结构特点及分子结构:知道碳原子的成键特点,知道有机化合物中的官能团,如碳碳双键、碳碳三键、羟基、氨基、碳卤键、醛基、羰基、羧基、酯基和酰胺基,知道存在构造异构和立体异构等同分异构现象;

2.典型有机化合物的性质:知道乙烯、乙醇、乙酸、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯、酚、醚、酮、胺和酰胺的主要性质与应用;

3.有机反应类型与有机合成:知道加成、取代、消去反应、还原反应及氧化反应的特点和规律,知道有机化合物之间在一定条件下是可以转化的,知道设计有机合成路线的一般方法。

二、近三年高考考点总结

首先,笔者从考查物质、考查知识点、能力水平三个维度对近三年全国卷有机化学选择题进行统计,结果如表1所示。

表1 2019—2021年全国卷有机化学选择题考查统计

续表

从表1可看出,全国卷有机化学选择题的考查形式多样,题干简洁,题型多变,其中以陌生有机物为载体考查有机物化学性质、同分异构体、反应类型的试题考频较高。2020年全国卷Ⅱ以2-乙烯基吡啶的简单合成路线为载体进行考查,所涉及的反应类型除加成反应、取代反应、氧化反应外,也涉及了消去反应等有机化学反应类型,这要求考生必须掌握一定的必修部分基础知识,或能根据已学的反应类型进行推理论证,得出消去反应的实质。

其次,笔者从考查知识点、能力水平、新增考点三个维度对近三年全国卷有机化学基础选做题进行统计,结果如表2所示。

表2 2019—2021年全国卷有机化学基础选做题考查统计

续表

从考查知识点来看,有机物名称、官能团名称、反应类型的判断、结构简式的书写、化学方程式的书写、同分异构体数目的判断或结构简式的书写是有机化学基础选做题的高频考点,而淡化了合成路线的设计的考查。从新考点来看,2019及2020年的6套全国卷试题均涉及了新的考查方向,尤其是对手性碳原子知识的考查,从2019年全国卷Ⅰ手性碳原子的判断到2020年全国卷Ⅱ含手性碳原子同分异构体结构简式的书写,考查难度逐渐加大,体现了知识的递进性。2020年全国卷Ⅰ中先给出已知信息苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体,再要求考生写出含氮元素的物质E的芳香同分异构体,要求考生具备处理信息和应用信息的能力。

三、构建有机化学基础知识体系

学习有机化学需具备如图1所示的三个“清晰认识”:对化合物的电子分布有清晰的认识、对化合物的反应位点有清晰的认识、对化合物的电子行踪有清晰的认识,从高中阶段知识水平来理解,可修正为对化合物的价键结构有清晰的认识、对化合物的反应基团有清晰的认识、对化合物的断键成键有清晰的认识。

图1

四、2021年高考真题例析

1.2021年高考有机化学选择题例析

【例1】(2021·全国甲卷·10)下列叙述正确的是

( )

A.甲醇既可发生取代反应也可发生加成反应

B.用饱和碳酸氢钠溶液可以鉴别乙酸和乙醇

C.烷烃的沸点高低仅取决于碳原子数的多少

D.戊二烯与环戊烷互为同分异构体

【答案】B

试题分析如图2所示:

图2

( )

A.能发生取代反应,不能发生加成反应

B.既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物

D.1 mol该物质与碳酸钠反应得44 g CO2

【答案】C

试题分析如图3所示:

图3

2.2021年高考有机化学基础选做题例析

【例3】(2021·全国甲卷·36)近年来,以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物,因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如图4所示:

图4

回答下列问题:

(1)A的化学名称为________。

(2)1 mol D反应生成E至少需要________mol氢气。

(3)写出E中任意两种含氧官能团的名称________。

(4)由E生成F的化学方程式为________________________。

(5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型为________。

(6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有________(填标号)。

a.含苯环的醛、酮

b.不含过氧键(—O—O—)

c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1

A.2个 B.3个 C.4个 D.5个

【答案】(1)间苯二酚(或1,3-苯二酚)

(2)2

(3)羟基、醚键、酯基(任写2种)

(5)水解反应(或取代反应)

(6)C

【解析】合成路线详细分析,直接根据各物质的分子式进行推断分析如图5所示:

图5

(1)由A的结构简式可得其名称为间苯二酚(或1,3-苯二酚)。

(2)由合成路线分析可知,D(C19H14O6)生成E(C19H18O6),其分子式相差4个氢原子,所以1 mol D反应生成E至少需要2 mol H2。

(3)由合成路线分析可知,E的结构简式为

,其含氧官能团有羟基、醚键、酯基。

(4)E生成F为消去反应,其反应条件并不是高中阶段熟知的浓硫酸、加热,但反应实质相同。其化学方程式为

(5)由合成路线分析可知,反应2)的反应类型为水解反应或取代反应。

(7)由逆合成法可推出合成路线如图6所示:

图6

【点评】试题以大豆异黄酮及其衍生物的合成为载体考查有机化学基础知识,合成路线中仅有2种物质的结构简式是未知的,在推断过程中结合物质的分子式及反应基团所能发生的反应,一一对应,可轻松破解此题。

【例2】(2021·全国乙卷·36)卤沙唑仑W是一种抗失眠药物,在医药工业中的一种合成方法如图7所示:

图7

回答下列问题:

(1)A的化学名称是________。

(2)写出反应③的化学方程式:________________________。

(3)D具有的官能团名称是________(不考虑苯环)。

(4)反应④中,Y的结构简式为________。

(5)反应⑤的反应类型是________。

(6)C的同分异构体中,含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有________种。

(7)写出W的结构简式:________。

【答案】(1)邻氟甲苯(或2-氟甲苯)

(3)氨基、羰基、卤素原子(溴原子、氟原子)

(5)取代反应

(6)10

【解析】合成路线详细分析如图8所示:

图8

(1)由A的结构简式及命名原则可得其名称为邻氟甲苯(或2-氟甲苯)。

(2)由分析可知,反应③为C在碱性条件下发生的取代反应,其化学方程式为

(3)根据D的结构简式可知其官能团名称为氨基、羰基、卤素原子(溴原子、氟原子)。

(5)反应⑤的反应类型为取代反应。

【点评】试题以卤沙唑仑的合成为载体考查有机化学基础知识,合成路线中有5种物质的结构简式是未知的,难度较甲卷大,结合三个“清晰认识”中的断键成键知识,找出合成路线中各物质存在的相同“碎片”基团,清晰断裂化学键及形成化学键的位置,灵活处理所给的已知信息,对合成路线中的物质进行合理推理,得出所需物质的结构简式,问题便迎刃而解。

五、2022年高考有机化学考向预测

有机化学选择题的考查形式主要有有机化合物基础知识、原子共面问题、同分异构体数目、根据结构简式判断有机物的性质、结合微型合成路线考查有机物知识,解答此类题需注意必修2与选修5的知识融合。有机化学基础选做题常以某种药物或药物中间体的合成路线为载体,考查有机化学基础的相关知识,解答此类题需注意选修5课本上的容易忽略的“边角”知识点,同时应关注大学有机化学知识的下放。结合《课程标准》的要求,笔者认为在2022年有机化学的备考中,应特别关注以下知识:

①手性碳原子的升级考查:含手性碳原子的物质的同分异构体的数目判断(含立体异构);

②有机化学反应机理考查:如加成反应机理、取代反应历程等;

③芳香化合物的升级考查:如依据给出信息判断物质是否具有芳香性(休克尔规则);

④陌生的有机物结构考查:如螺环化合物、桥环化合物、冠醚等;

⑤有机化工中条件的选择:综合多因素选择合适的反应条件,取得产物的最大收率;

⑥合成路线的优化和评价:对多条合成路线进行评价,或对某条合成路线进行优化;

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