有機(jī)推斷尋找突破口
近幾年高考中常見題型有:
(1)高分子化合物與單體的相互判斷,常以選擇題的形式出現(xiàn)。這類試題可以較好地測試有機(jī)反應(yīng)、有機(jī)物結(jié)構(gòu)等多方面的知識,也成了高考的保留題型之一,復(fù)習(xí)中一定要加以重視。
(2)有機(jī)綜合推斷題。鹵代烷烴能發(fā)生消去反應(yīng)生成烯烴、發(fā)生取代反應(yīng)生成醇、醇跟烯烴也能相互轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化關(guān)系可表示為:
理解這一轉(zhuǎn)化關(guān)系時要注意,理論上講所有的鹵代烷烴和醇都能發(fā)生取代反應(yīng),但鹵代烴或醇的消去反應(yīng)有一定結(jié)構(gòu)要求,如一氯甲烷、ClCH2C(CH3)3等不能發(fā)生消去反應(yīng)。新教材中增加了鹵代烴這一節(jié)后,鹵代烷烴、單烯烴、一元醇之間的“三角”轉(zhuǎn)化反應(yīng)也屬于有機(jī)化學(xué)的主干知識,近幾年高考試題中這一轉(zhuǎn)化關(guān)系常常出現(xiàn)在有機(jī)框圖推斷題當(dāng)中。
[知識體系和復(fù)習(xí)重點(diǎn)]
1.有機(jī)物相互網(wǎng)絡(luò)圖:
2.醇、醛、酸、酯轉(zhuǎn)化關(guān)系:
醇經(jīng)氧化可轉(zhuǎn)化醛、醛被氧化生成酸、羧酸跟醇反應(yīng)產(chǎn)物是酯,這個轉(zhuǎn)化關(guān)系的本質(zhì)可表示為(其中X、R代表某種基團(tuán)):
這是有機(jī)化學(xué)中的主干知識,是高考有機(jī)框圖推斷題出現(xiàn)頻度最大“題眼信息”之一。
(一)、解題策略
解有機(jī)推斷題的一般方法是:
1、找已知條件最多的,信息量最大的。這些信息可以是化學(xué)反應(yīng)、有機(jī)物性質(zhì)(包括物理性質(zhì))、反應(yīng)條件、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征、變化前后的碳鏈或官能團(tuán)間的差異、數(shù)據(jù)上的變化等等。
2、尋找特殊的或唯一的。包括具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)(如常溫下處于氣態(tài)的含氧衍生物――甲醛)、特殊的分子式(這種分子式只能有一種結(jié)構(gòu))、特殊的反應(yīng)、特殊的顏色等等。
3、根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷。數(shù)據(jù)往往起突破口的作用,常用來確定某種官能團(tuán)的數(shù)目。
4、根據(jù)加成所需的量,確定分子中不飽和鍵的類型及數(shù)目;由加成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),結(jié)合碳的四價確定不飽和鍵的位置。
5、如果不能直接推斷某物質(zhì),可以假設(shè)幾種可能,結(jié)合題給信息進(jìn)行順推或逆推,猜測可能,再驗(yàn)證可能,看是否完全符合題意,從而得出正確答案。
推斷有機(jī)物,通常是先通過相對分子質(zhì)量,確定可能的分子式。再通過試題中提供的信息,判斷有機(jī)物可能存在的官能團(tuán)和性質(zhì)。最后綜合各種信息,確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式。其中,最關(guān)鍵的是找準(zhǔn)突破口。
一. 根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象推知官能團(tuán)
1. 能使溴水褪色,可推知該物質(zhì)分子中可能含有碳碳雙鍵、三鍵或醛基。
2. 能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,可推知該物質(zhì)分子中可能含有碳碳雙鍵、三鍵、醛基或?yàn)楸降耐滴铩?/p>
3. 遇三氯化鐵溶液顯紫色,可推知該物質(zhì)分子含有酚羥基。
4. 遇濃硝酸變黃,可推知該物質(zhì)是含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。
5. 遇水變藍(lán),可推知該物質(zhì)為淀粉。
6. 加入新制氫氧化銅懸濁液,加熱,有紅色沉淀生成;或加入銀氨溶液有銀鏡生成,可推知該分子結(jié)構(gòu)有即醛基。則該物質(zhì)可能為醛類、甲酸和甲酸某酯。
7. 加入金屬Na放出,可推知該物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中含有。
8. 加入溶液產(chǎn)生氣體,可推知該物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中含有。
9. 加入溴水,出現(xiàn)白色沉淀,可推知該物質(zhì)為苯酚或其衍生物。
二. 根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)推斷官能團(tuán)
能使溴水褪色的物質(zhì),含有C=C或或;能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的物質(zhì),含有;能與金屬鈉發(fā)生置換反應(yīng)的物質(zhì),含有-OH、-COOH;能與碳酸鈉作用的物質(zhì),含有羧基或酚羥基;能與碳酸氫鈉反應(yīng)的物質(zhì),含有羧基;能水解的物質(zhì),應(yīng)為鹵代烴和酯,其中能水解生成醇和羧酸的物質(zhì)是酯。但如果只談與氫氧化鈉反應(yīng),則酚、羧酸、鹵代烴、苯磺酸和酯都有可能。能在稀硫酸存在的條件下水解,則為酯、二糖或淀粉;但若是在較濃的硫酸存在的條件下水解,則為纖維素。
三. 根據(jù)特征數(shù)字推斷官能團(tuán)
1. 某有機(jī)物與醋酸反應(yīng),相對分子質(zhì)量增加42,則分子中含有一個-OH;增加84,則含有兩個-OH。緣由-OH轉(zhuǎn)變?yōu)?sub>。
2. 某有機(jī)物在催化劑作用下被氧氣氧化,若相對分子質(zhì)量增加16,則表明有機(jī)物分子內(nèi)有一個-CHO(變?yōu)椋瑿OOH);若增加32,則表明有機(jī)物分子內(nèi)有兩個-CHO(變?yōu)椋瑿OOH)。
3. 若有機(jī)物與反應(yīng),若有機(jī)物的相對分子質(zhì)量增加71,則說明有機(jī)物分子內(nèi)含有一個碳碳雙鍵;若增加142,則說明有機(jī)物分子內(nèi)含有二個碳碳雙鍵或一個碳碳叁鍵。
四. 根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物推知官能團(tuán)位置
1. 若由醇氧化得醛或羧酸,可推知-OH一定連接在有2個氫原子的碳原子上,即存在;由醇氧化為酮,推知-OH一定連在有1個氫原子的碳原子上,即存在;
若醇不能在催化劑作用下被氧化,則-OH所連的碳原子上無氫原子。
2. 由消去反應(yīng)的產(chǎn)物,可確定-OH或-X的位置
3. 由取代反應(yīng)產(chǎn)物的種數(shù),可確定碳鏈結(jié)構(gòu)。如烷烴,已知其分子式和一氯代物的種數(shù)時,可推斷其可能的結(jié)構(gòu)。有時甚至可以在不知其分子式的情況下,判斷其可能的結(jié)構(gòu)簡式。
4. 由加氫后碳鏈的結(jié)構(gòu),可確定原物質(zhì)分子C=C或的位置。
五. 根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物推知官能團(tuán)的個數(shù)
1. 與銀氨溶液反應(yīng),若1mol有機(jī)物生成2mol銀,則該有機(jī)物分子中含有一個醛基;若生成4mol銀,則含有二個醛基或該物質(zhì)為甲醛。
2. 與金屬鈉反應(yīng),若1mol有機(jī)物生成0.5mol,則其分子中含有一個活潑氫原子,或?yàn)橐粋醇羥基,或酚羥基,也可能為一個羧基。
3. 與碳酸鈉反應(yīng),若1mol有機(jī)物生成0.5mol,則說明其分子中含有一個羧基。
4. 與碳酸氫鈉反應(yīng),若1mol有機(jī)物生成1mol,則說明其分子中含有一個羧基。
六. 根據(jù)反應(yīng)條件推斷反應(yīng)類型
1. 在NaOH水溶液中發(fā)生水解反應(yīng),則反應(yīng)可能為鹵代烴的水解反應(yīng)或酯的水解反應(yīng)。
2. 在氫氧化鈉的醇溶液中,加熱條件下發(fā)生反應(yīng),則一定是鹵代烴發(fā)生了消去反應(yīng)。
3. 在濃硫酸存在并加熱至170℃時發(fā)生反應(yīng),則該反應(yīng)為乙醇的消去反應(yīng)。
4. 能與氫氣在鎳催化條件下起反應(yīng),則為烯、炔、苯及其同系物、醛的加成反應(yīng)(或還原反應(yīng))。
5. 能在稀硫酸作用下發(fā)生反應(yīng),則為酯、二糖、淀粉等的水解反應(yīng)。
6. 能與溴水反應(yīng),可能為烯烴、炔烴的加成反應(yīng)。
(二)、常見題型歸納
1、給出合成路線的推斷題(即框圖題)
此類題是最為常見的有機(jī)推斷題。除題干給出新化學(xué)方程式、計(jì)算數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分子式或結(jié)構(gòu)式外,大部分信息均集中在框圖中。
解答這類題時,要緊緊抓住箭頭上下給出的反應(yīng)條件,結(jié)合題給信息,分析每個代號前后原子數(shù)、碳干和官能團(tuán)變化情況,找準(zhǔn)突破口。
例1 已知:烷基苯在酸性高錳酸鉀的作用下,側(cè)鏈被氧化成羧基,如:
化合物A~E的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖a所示,已知:A是芳香化合物,只能生成3種一溴化合物;B有酸性;C是常用增塑劑;D是有機(jī)合成的重要中間體和常用化學(xué)試劑(D也可由其他原料催化氧化得到);E是一種常用的指示劑酚酞,結(jié)構(gòu)如圖b。
寫出A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡式。
解析:本題中信息量最大的應(yīng)是A:①分子式為且為芳香化合物(只含C、H,故為芳香烴);②為烷基苯(題給信息遷移);③分子中等效H原子數(shù)為3(只能生成3種一溴化合物)。由此可推知A的結(jié)構(gòu)簡式為:;再依題給氧化過程即可得出B為:;根據(jù)題給C的分子式和箭頭上的條件推斷,C應(yīng)是B與正丁醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成的二元酯,則C的結(jié)構(gòu)簡式為:;B到D的反應(yīng)條件教材中未出現(xiàn)過,題中也無此信息,但我們可從D比B少1個分子以及D與苯酚反應(yīng)生成的E的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),反推出D的結(jié)構(gòu)為:。
2、由計(jì)算數(shù)據(jù)推斷分子式,由性質(zhì)推斷結(jié)構(gòu)簡式
例2 A是一種含碳、氫、氧三種元素的有機(jī)化合物。已知:A中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.1%,氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.82%;A只含有一種官能團(tuán),且每個碳原子上最多只連一個官能團(tuán);A能與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng),但不能在兩個相鄰碳原子上發(fā)生消去反應(yīng)。請?zhí)羁眨?/p>
(1)A的分子式是____________,其結(jié)構(gòu)簡式是________________________。
(2)寫出A與乙酸反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________。
(3)寫出所有滿足下列3個條件的A的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:①屬直鏈化合物;②與A具有相同的官能團(tuán);③每個碳原子上最多只連一個官能團(tuán)。這些同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式是________________________。
解析;(1)根據(jù)題給數(shù)據(jù):A中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.1%,氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.82%,可得氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.08%,則有:
即A的最簡式為,此分子中C原子數(shù)已達(dá)最大程度飽和,故也為A的分子式。
題中給出的有助于書寫A的結(jié)構(gòu)簡式的信息有:①A只含有一種官能團(tuán)且能與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)(含);②不能在兩個相鄰碳原子上發(fā)生消去反應(yīng)(相鄰C原子間不能都有H原子);③每個碳原子上最多只連一個官能團(tuán)(4個分別連在4個C原子上)。由此寫出A的結(jié)構(gòu)簡式為:
(2)由A的結(jié)構(gòu)簡式,可知A為多元醇 ,與乙酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
(3)根據(jù)題給條件,寫出A的同分異構(gòu)體為:
3、從結(jié)構(gòu)推斷物質(zhì)所具有的性質(zhì)、所含官能團(tuán)種類、有機(jī)物類別
這類有機(jī)題的推斷常常出現(xiàn)在選擇題中。解答的最佳方法是先整體觀察所含元素及各原子結(jié)合方式,再切割成“塊”并逐“塊”分析其特征,根據(jù)各“塊”找出官能團(tuán)及其對應(yīng)的性質(zhì)。
例3 蘇丹紅是很多國家禁止用于食品生產(chǎn)的合成色素(結(jié)構(gòu)簡式如圖)。下列關(guān)于蘇丹紅說法錯誤的是( )。
A. 分子中含一個苯環(huán)和一個萘環(huán)
B. 屬于芳香烴
C. 能被酸性高錳酸鉀溶液氧化
D. 能溶于苯
解析:首先整體觀察給出的有機(jī)物的結(jié)構(gòu),可以得出該有機(jī)物含C、H、O、N元素,不屬于烴類,故B錯。然后將所給有機(jī)物結(jié)構(gòu)式,分成“塊”,即:
結(jié)合題給選項(xiàng),可以得出A、C正確;根據(jù)相似相溶原理,D項(xiàng)也正確。
答案:B
(三)
有機(jī)合成
有機(jī)合成題是近年來高考化學(xué)的難點(diǎn)題型之一,有機(jī)合成題的實(shí)質(zhì)是利用有機(jī)物的性質(zhì),進(jìn)行必要的官能團(tuán)反應(yīng)。解答該類題時,首先要正確判斷題目要求合成的有機(jī)物屬于哪一類?含哪些官能團(tuán),再分析原料中有何官能團(tuán),然后結(jié)合所學(xué)過的知識或題給的信息,尋找官能團(tuán)的引入、轉(zhuǎn)換、消去等方法,完成指定合成。
常見官能團(tuán)的引入:
a、引入C─C:CㄔC或C≡C與H2加成;
b、引入CㄔC或C≡C:鹵代烴或醇的消去;
c、苯環(huán)上引入
d、引入─X:①在飽和碳原子上與X2(光照)取代;②不飽和碳原子上與X2或HX加成;③醇羥基與HX取代。
e、入─OH:①鹵代烴水解;②醛或酮加氫還原;③CㄔC與H2O加成。
f、入─CHO或酮:①醇的催化氧化;②C≡C與H2O加成。
g、引入─COOH:①醛基氧化;②─CN水化;③羧酸酯水解。
h、引入─COOR:①醇酯由醇與羧酸酯化;②酚酯由酚與羧酸酐酯化。
i、引入高分子:①含CㄔC的單體加聚;②酚與醛縮聚、二元羧酸與二元醇(或羥基酸)酯化縮聚、二元羧酸與二元胺(或氨基酸)酰胺化縮聚。
③有機(jī)信息遷移題
有機(jī)信息遷移題是指在題目中向考生臨時交代一些沒有學(xué)習(xí)過的信息內(nèi)容,在于考查學(xué)生的思維、自學(xué)、觀察等能力,著重考查學(xué)生的潛能。有機(jī)信息題所給的信息往往很新穎,要求考生自己思考開發(fā)、篩選。有機(jī)信息題往往以推斷、合成題的形式出現(xiàn)。
典型例題:
[例1]04年江蘇考)(10分)環(huán)己烯可以通過丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)化加成反應(yīng)得到:
(也可表示為:+ㄕ→)
丁二烯 乙烯 環(huán)已烯
實(shí)驗(yàn)證明,下列反應(yīng)中反應(yīng)物分子的環(huán)外雙鍵比環(huán)內(nèi)雙鍵更容易被氧化:
現(xiàn)僅以丁二烯為有機(jī)原料,無機(jī)試劑任選,按下列途徑合成甲基環(huán)己烷:
請按要求填空:
(1)A的結(jié)構(gòu)簡式是
;B的結(jié)構(gòu)簡式是
。
(2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)類型:
反應(yīng)④
,反應(yīng)類型 反應(yīng)⑤ ,
[例2].(05江蘇高考題)6―羰基庚酸是合成某些高分子材料和藥物的重要中間體。某實(shí)驗(yàn)室以溴代甲基環(huán)己烷為原料合成6―羰基庚酸,請用合成反應(yīng)流程圖表示出最合理的合成方案(注明反應(yīng)條件)。
提示:①合成過程中無機(jī)試劑任選,②如有需要,可以利用本練習(xí)中出現(xiàn)過的信息,③合成反應(yīng)流程圖表示方法示例如下:
[例3] 通常情況下,多個羥基連在同一個碳原子上的分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的,容易自動失水,生成碳氧雙鍵的結(jié)構(gòu):
下面是9個化合物的轉(zhuǎn)變關(guān)系:
(1)化合物①是__________,它跟氯氣發(fā)生反應(yīng)的條件A是__________。
(2)化合物⑤跟⑦可在酸的催化下去水生成化合物⑨,
⑨的結(jié)構(gòu)簡式是:_______;名稱是______________________________________。
(3)化合物⑨是重要的定香劑,香料工業(yè)上常用化合物⑧和②直接合成它。寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式。
[解析]試題中的新信息和轉(zhuǎn)化關(guān)系圖給解題者設(shè)置了一個新的情景,但從其所涉及的知識內(nèi)容來看,只不過是烴的衍生物中最基礎(chǔ)的醇、醛、酸、酯的性質(zhì)和質(zhì)量守恒定律等知識內(nèi)容。
題給轉(zhuǎn)化關(guān)系圖雖不完整,但還是容易得出①是甲苯,②、③、④是甲苯中甲基上氫原子被氯取代后的產(chǎn)物,進(jìn)而可推知②是C6H5CH2Cl、④C6H5CCl3、⑦是C6H5COOH。所以⑨是苯甲酸苯甲酯。苯甲酸的酸性比碳酸強(qiáng),所以苯甲酸可以跟碳酸鈉反應(yīng)生成苯甲酸鈉,反應(yīng)②是:苯甲酸鈉+苯甲醇→苯甲酸苯甲酯,根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得出該反應(yīng)的另一種產(chǎn)物應(yīng)該是氯化鈉。答案為:
(1)甲苯,光照。(2)C6H5COOCH2C6H5,苯甲酸苯甲酯。
(3)
試題詳情