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有机推断题的解题策略和技巧

2015-06-03耿云双

中学生理科应试 2015年3期
关键词:反应类型简式同分异构

耿云双

有机推断题在高考中是选做题,具有信息新颖、题目陌生的特点,但其考查的知识点都是有机化合物的基本知识、官能团的判断及其性质、同分异构体的书写、有机反应类型的判断和化学方程式的书写.解答此类题目的关键是要把题给信息与教材知识进行有机联系、合理迁移,即分析题给物质的结构简式,确定其具有的特征结构和官能团,进而将其与教材中具有相同官能团的基本物质类比迁移,确定该物质所具有的性质和可能发生的反应,最后结合题目仔细分析解答.笔者总结了以下几点答题策略: 通读全题最必要,前后对比是关键,破译信息巧利用,方程(式)异构(体)有序写,条件巧断官(能)团(反应类)型,书写规范是最终.

一、通读全题总揽全局

题目1(2008宁夏卷)已知化合物A中各元素的质量分数分别为C:37.5%,H:4.2%和O:58.3%.

请填空:

(1)0.01 mol A在空气中充分燃烧需消耗氧气1.01 L(标准状况),则A的分子式是 ;

(2)实验表明:

A不能发生银镜反应.1 mol A与足量的碳酸氢钠溶液反应可以放出3 mol二氧化碳.在浓硫酸催化下,A与乙酸可发生酯化反应.核磁共振氢谱表明A分子中有4个氢处于完全相同的化学环境.则A的结构简式是 ;

(3)在浓硫酸催化和适宜的的反应条件下,A与足量的乙醇反应生成B(C12H20O7),B只有两种官能团,其数目比为3∶1.由A生成B的反应类型是 ,该反应的化学方程式是 :

(4)A失去1分子水后形成化合物C,写出C的两种可能的结构简式及其官能团的名称:

①,②.

解析解答该题时,大多数考生读完第(1)问,便利用N(C)∶N(H)∶N(O)=37.5%12=4.2%1=58.3%16=…….这些数据的计算会耽误很多时间的,如果不急着写答案,而是通读全题,由(2)知:A中含3个羧基和1个羟基,由(3)知:A+3C2H5OHC12H20O7+3H2O,利用原子守恒,便可迅速得出A的分子式C6H8O7.最后再结合(2)的信息写出A的结构简式CHOCH2COOHCH2COOHCOOH,其它问题便迎刃而解了.

二、前后对比寻找异同

题目2(2009宁夏卷)A~J均为有机化合物,它们之间的转化如图1所示.图1实验表明:①D既能发生银镜反应,又能与金属钠反应放出氢气;

②核磁共振氢谱表明F分子中有三种氢,且其峰面积之比为1∶1∶1;

③G能使溴的四氯化碳镕液褪色;

④1 mol J与足量金属钠反应可放出22.4 L氢气(标准状况).

请根据以上信息回答下列问题:

(1)A的结构简式为 (不考虑立体结构),由A生成B的反应类型是 反应;

(2)D的结构简式为;

(3)由E生成F的化学方程式为 ,E中官能团有 (填名称),与E 具有相同官能团的E的同分异构体还有 (写出结构简式,不考虑立体结构);

(4)G的结构简式为;

(5)由I生成J的化学方程式.

解析解答本题的关键在于根据题给各物质的分子组成,进行对比找出差异,初步分析出每步转化可能发生的反应类型,再结合信息,推断出每种物质结构上的特点.

C→D是醇的催化氧化反应,结合信息①和D的分子式,C中只有一个羟基被氧化成醛基,再结合信息②,可推知,CH2=CH—CH=CH2与Br2发生的是1,4-加成,A为BrCH2CH=CHCH2Br,依次可得B为HOCH2CH=CHCH2OH,C为HOCH2CH2CH2CH2OH,D为HOCH2CH2CH2CHO,E为HOCH2CH2CH2COOH,F为.再分析另一条线,结合信息③和B、G分子组成的差异,B—G应该是分子内成醚,G为;G—H应该是G与HClO发生加成反应,H应该为;H—I是:2+Ca(OH)22;I—J是醚的开环反应,五元环相对于三元环稳定,因此:.

三、看条件、译信息,判断官能团和反应类型

中学阶段,有机化学反应类型主要有:取代反应(包括卤代、硝化、磺化、水解、酯化)、加成反应、加聚反应、缩聚反应、消去反应、氧化反应、还原反应,这些反应均可借助反应条件来判断,在平常的学习过程中,多注意知识的积累,记熟记牢,这样才会提高解题速率.

条件反应物类别或

结构特点 反应类型H2/Ni含碳碳双键或碳碳叁键或醛基加成反应(或还原反应)Br2/CCl4含碳碳双键或碳碳叁键加成反应OH-/H2O卤代烃或酯化取代反应(或水解反应)Cl2光照烃 取代反应(若含苯环则Cl取代苯环侧链上的H)Cl2Fe苯的同系物 取代反应(Cl取代苯环上的H)OH-/醇,△卤代烃 消去反应浓硫酸△醇

或醇与羧酸醇的消去反应或醇成醚的取代反应或醇与羧酸的酯化反应银氨溶液△或

Cu(OH)2△醛(含醛基)氧化反应Cu/O2△或

CuO△醇(含羟基)或醛(含醛基)氧化反应足量NaHCO3

溶液含羧基题目3(2012新课标卷·38·节选)对羟基苯甲酸丁酯(俗称尼泊金丁酯)可用作防腐剂,对酵母和霉菌有很强的抑制作用,工业上常用对羟基苯甲酸与丁醇在浓硫酸催化下进行酯化反应而制得.图2是某课题组开发的从廉价、易得的化工原料出发制备对羟基苯甲酸丁酯的合成路线.

图2已知以下信息:①通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基;②D可与银氨溶液反应生成银镜;③F的核磁共振氢谱表明其有两种不同化学环境的氢,且峰面积比为1∶1.

回答下列问题:(1)A的化学名称为 ;(2)由B生成C的化学反应方程式为 ,该反应的类型为 ;(3)D的结构简式为 ;(4)F的分子式为 ;(5)G的结构简式为 ;

解析本题是一道很基础的有机推断题,考生只要熟记反应条件,比较前后两种物质分子组成的差异,适时的利用好题给信息,便可顺利作答.A分子式为C7H8,符合苯的同系物的通式,故A为甲苯.根据反应条件可知:由A—B属于取代反应,Cl取代苯环上的H,结合信息③或对羟基苯甲酸丁酯,可推知Cl取代甲基对位上的H;由B—C属于取代反应,Cl取代苯环侧链上的H2化学反应方程式为ClCH3+2Cl2hνClCHCl2+2HCl;由C—D根据分子式的差异,可推知苯环侧链上的Cl发生了水解反应,再结合信息①和②,可确定D为ClCHO,由此也可推知F的分子式为C7H4O3Na2,G为HOCOOH.

四、有序书写同分异构体

同分异构体的书写是历年高考必考的知识点,书写时要做到有一定的顺序,否则就会多写或漏写,尤其是含苯环类物质的同分异构体书写,由取代基的个数、取代基的种类、取代基自身的异构(如题目5)决定.

图3

图4图3表示两个取代基(可相同或不同)在苯环上有3种结构.图4表示a、a、b三个取代基在苯环上有2+3+1=6种结构.

图5图5表示a、b、c三个取代基在苯环上有4+4+2=10种结构.

题目4(2013新课标卷I·38·节选)查尔酮类化合物G是黄酮类药物的主要合成中间体,其中一种合成路线如图6所示:

图6(6)F的同分异构体中,既能发生银镜反应,又能与FeCl3溶液发生显色反应的共有 种.

解析经分析推断F是CH3OCHO,F的同分异构体能发生银镜反应,说明含醛基;能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含酚羟基.若苯环上有两个取代基,则应是-OH与-CH2CHO,它们在苯环上有邻、间、对3种位置关系(如图3),其同分异构体共有3种;若苯环上有三个取代基,则应是-OH、-CHO和-CH3,它们在苯环上的位置关系符合图5的形式,其同分异构体共有10种,这样满足条件的同分异构体一共有13种.

题目5(2013新课标卷Ⅱ·38·节选)化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基.I可以用E和H在一定条件下合成.

图7(5)I的结构简式为 .

(6)I的同系物J比I相对分子质量小14,J的同分异构体中能同时满足如下条件:

①苯环上只有两个取代基,

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