高考課標(biāo)卷有機(jī)實(shí)驗(yàn)非選擇題答題策略研究

劉鵬

通過對(duì)2012年～2014年高考課標(biāo)卷有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)非選擇題的研究，發(fā)現(xiàn)該題型以有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)為主，常把實(shí)驗(yàn)原理、基本操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、元素化合物的性質(zhì)、化學(xué)計(jì)算和推理等融為一體進(jìn)行考查。通過對(duì)教學(xué)的反思總結(jié)，筆者認(rèn)為解答有機(jī)實(shí)驗(yàn)非選擇題可以從以下幾個(gè)方面入手。

一、反應(yīng)原理及過程考查

有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)題部分源于教材實(shí)驗(yàn)，如2012年課標(biāo)卷實(shí)驗(yàn)室制備溴苯；部分源于教材反應(yīng)原理的應(yīng)用，如利用酯化反應(yīng)制備乙酸異戊酯、利用消去反應(yīng)原理由環(huán)己醇制環(huán)己烯、利用醇的氧化由正丁醇制備正丁醛。考點(diǎn)包括實(shí)驗(yàn)條件的選擇、原料的用量、副產(chǎn)物的生成等。

1. 反應(yīng)條件的選擇：有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)多數(shù)需要加熱，當(dāng)溫度低于100℃時(shí)應(yīng)使用水浴加熱的方式，便于控制溫度且受熱均勻。

2. 原料的用量：如制備乙酸異戊酯時(shí)乙酸過量，從而提高異戊醇的轉(zhuǎn)化率。

3.副產(chǎn)物的生成：

（1）根據(jù)題干所給信息了解副產(chǎn)物的生成；

（2）根據(jù)教材所學(xué)官能團(tuán)性質(zhì)分析副產(chǎn)物的生成。

如2013課標(biāo)Ⅰ實(shí)驗(yàn)室由環(huán)己醇合成環(huán)己烯，實(shí)驗(yàn)中最容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物為環(huán)己醚。

二、實(shí)驗(yàn)儀器的考查

如儀器名稱、作用、使用方法及注意事項(xiàng)等。

1.冷凝管：

（1）常見的有直形和球形兩種（如圖1）。直形冷凝管一般用于物質(zhì)的冷凝，便于收集物質(zhì)；球形冷凝管一般用于反應(yīng)物的回流，減少揮發(fā)，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。

（2）加熱前先通冷凝水，若忘記通冷凝水應(yīng)停止加熱，待裝置冷卻后重新通入冷凝水，并且下進(jìn)上出。

2.滴液漏斗（如圖2）： 便于添加液體，并且在添加液體時(shí)不會(huì)有氣體泄漏；可以通過控制滴液的速率來控制反應(yīng)速率。

恒壓滴液漏斗（如圖3）：可以保證內(nèi)部壓強(qiáng)不變，一是可以防止倒吸；二是可以使漏斗內(nèi)液體順利流下；三是減小增加的液體對(duì)氣體壓強(qiáng)的影響，從而在測(cè)量氣體體積時(shí)更加準(zhǔn)確。

3.三頸燒瓶（如圖4）：有三個(gè)口，可以同時(shí)加入多種反應(yīng)物，或是加冷凝管、溫度計(jì)、攪拌器等。一般情況下中口安裝攪拌棒，邊口安裝分液漏斗、分餾管、冷凝管或溫度計(jì)。

三、實(shí)驗(yàn)操作的考查

1. 分液操作注意問題：使用前應(yīng)檢查是否漏液；放液時(shí)，磨口塞上的凹槽與漏斗口頸上的小孔要對(duì)準(zhǔn)（或者將上口玻璃塞取下），使漏斗內(nèi)外的空氣相通，壓強(qiáng)相等，漏斗里的液體順利流出；下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。

2. 蒸餾操作注意問題：溫度計(jì)水銀球位于蒸餾燒瓶支管口；加熱前加碎瓷片防止暴沸，加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片，應(yīng)停止加熱，冷卻后補(bǔ)加；冷凝水流向應(yīng)下進(jìn)上出，若忘記通冷凝水應(yīng)停止加熱，冷卻后重新通冷凝水。

3.試劑混合：一般先固后液；密度大的液體加到密度小的液體中，如2013課標(biāo)Ⅱ合成正丁醛中應(yīng)將濃硫酸加到Na2Cr2O7溶液中。

四、分離除雜的考查

有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)題包括合成反應(yīng)和分離提純兩部分。多數(shù)以合成反應(yīng)為基礎(chǔ)重點(diǎn)考查分離提純過程。解題時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和過程分析產(chǎn)品中可能混有的各種雜質(zhì)，如無機(jī)物雜質(zhì)和有機(jī)物雜質(zhì)，再根據(jù)題中所給出的相關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)，分析每一步所加入的除雜試劑的具體作用。

1.除去無機(jī)物雜質(zhì)：多數(shù)見水洗（除去易溶于水的物質(zhì)）、堿洗或鹽洗（多數(shù)見氫氧化鈉、碳酸鈉或者碳酸氫鈉，用于除去少量的酸性物質(zhì)）、水洗（除去少量的無機(jī)鹽）、無水鹽干燥（除水，常見干燥劑有無水氯化鈣、無水硫酸銅、無水硫酸鎂等）

2.除去有機(jī)物雜質(zhì)：根據(jù)有機(jī)物的物理性質(zhì)如狀態(tài)、溶解性、沸點(diǎn)，多見蒸餾、重結(jié)晶。

例1 （2014年課標(biāo)卷）實(shí)驗(yàn)室制備乙酸異戊酯的反應(yīng)如下：

OOH + OH 濃H2SO4△ OO +H2O

裝置圖如圖5所示，有關(guān)信息列于表1。

實(shí)驗(yàn)步驟：

在A中加入4.4 g的異戊醇、6.0 g的乙酸、數(shù)滴濃硫酸和2～3片碎瓷片。開始緩慢加熱A，回流50 min。反應(yīng)液冷至室溫后倒入分液漏斗中，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌；分出的產(chǎn)物加入少量無水MgSO4固體，靜置片刻，過濾除去MgSO4固體，進(jìn)行蒸餾純化，收集140℃～143℃餾分，得乙酸異戊酯3.9 g。

解析 分析實(shí)驗(yàn)原理可知，產(chǎn)品中混有的無機(jī)雜質(zhì)有濃硫酸、水；有機(jī)雜質(zhì)有乙酸、異戊醇。因此，洗滌操作中第一次洗滌的主要目的是除去大部分催化劑硫酸和醋酸；用飽和碳酸氫鈉溶液既可以除去未洗凈的醋酸，也可以降低酯的溶解度；第二次水洗，主要目的是除去產(chǎn)品中殘留的碳酸氫鈉；無水MgSO4固體是除去產(chǎn)品中的水。

五、產(chǎn)率計(jì)算、誤差分析

有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)題重視將定性和定量實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起。在物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)完成后，獲得的樣品既有定性分析，又有定量分析，且定量分析近年來出現(xiàn)的比例明顯增大。學(xué)生要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)率、分析誤差。產(chǎn)率=（實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）×100%。一般實(shí)際產(chǎn)量題中直接給出，理論產(chǎn)量需要根據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算。

例2 上題制備乙酸異戊酯的產(chǎn)率是_____（填標(biāo)號(hào)）； 在進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，若從130℃便開始收集餾分，會(huì)使實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率偏_______（填“高”或“低”）， 原因是_______。

a.30% b.40% c.60% d.90%

解析 乙酸的物質(zhì)的量為：n=6.0 g÷60 g/mol=0.1 mol，異戊醇的物質(zhì)的量為：n=4.4 g÷88 g/mol=0.05 mol，由于乙酸和異戊醇是按照1∶ 1進(jìn)行反應(yīng)，所以乙酸過量，生成乙酸異戊酯的量要按照異戊醇的物質(zhì)的量計(jì)算，即理論上生成0.05 mol乙酸異戊酯；實(shí)際上生成的乙酸異戊酯的物質(zhì)的量為：3.9 g÷130 g/mol=0.03 mol，所以實(shí)驗(yàn)中乙酸異戊酯的產(chǎn)率為：0.03 mol0.05 mol×100%=60%。在進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，若從130℃便開始收集餾分此時(shí)的蒸氣中含有異戊醇，會(huì)收集少量的未反應(yīng)的異戊醇，因此會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率偏高。

針對(duì)以上考查要求，教師在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)考生對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)從如下幾個(gè)方面加以總結(jié)歸納和拓展： ①實(shí)驗(yàn)原理（包括主反應(yīng)與副反應(yīng)及反應(yīng)條件、反應(yīng)特點(diǎn)） ； ②實(shí)驗(yàn)用品（包括儀器與使用及藥品的配置、用量和特殊的用途） ； ③實(shí)驗(yàn)操作（包括實(shí)驗(yàn)裝置圖與實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)） ； ④實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（包括制備實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象） ； ⑤產(chǎn)品的收集、分離、提純及檢驗(yàn)； ⑥其他問題（包括氣密性、加熱方法及實(shí)驗(yàn)原理的應(yīng)用等）。

（收稿日期：2015-01-15）