結構決定性質——有機化學選擇題專項突破

四川 王夢林

有機化學選擇題是高考全國卷的必考題，近幾年高考全國卷Ⅲ化學考題題型基本保持穩(wěn)定，七個選擇題中考查有機化學知識的試題至少有一道，分值至少為6分，題目注重基礎性考查，本文主要對2016—2020年全國卷Ⅲ中的有機化學選擇題進行分析和總結，從而對有機化學的新課教學和高考復習提出合理的建議。

一、考查要求

《普通高中課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)對必修二有機化學的要求如下：

1.有機化合物的結構特點

知道有機化合物分子是有空間結構的，以甲烷、乙烯、乙炔、苯為例認識碳原子的成鍵特點，以乙烯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯為例認識有機化合物中的官能團。知道有機化合物存在同分異構現(xiàn)象。

2.典型有機化合物的性質

認識乙烯、乙醇、乙酸的結構及其主要性質與應用；結合典型實例認識官能團與性質的關系，知道氧化、加成、取代、聚合等有機反應類型。知道有機化合物之間在一定條件下是可以轉化的。

3.有機化學研究的價值

知道合成新物質是有機化學研究價值的重要體現(xiàn)。結合實例認識高分子、油脂、糖類、蛋白質等有機化合物在生產(chǎn)、生活中的重要應用。

根據(jù)《課程標準》的要求，可了解考查的具體內(nèi)容為有機物的結構、性質和用途，但是具體的考查方式及考查角度仍要從分析真題的基礎上進行總結。

二、高考考點總結

表1從考查物質、考查內(nèi)容和考查角度三個維度對2016—2020年五年的全國卷Ⅲ有機化學選擇題進行整理和歸納：

表1 2016—2020年全國卷Ⅲ考查統(tǒng)計

從年份來看，2019年只考查了給定分子的原子共面問題，考查學生對烷烴、二烯烴、炔烴和苯的同系物的原子共面問題的理解；2018年考查物質為苯乙烯，四個選項都設置成了苯乙烯化學性質的推斷，考查學生對官能團和特殊結構的性質的掌握情況；2016年、2017年和2020年的考查方向都至少涉及了兩點，其中對有機物的化學性質考查都占了至少兩個選項，試題設置上2016年和2017年極為相似。

從考點來看，考題中對有機物化學性質考查的選項最多，比例為55%，對有機物結構的考查比例為30%，對有機物物理性質考查比例為10%，而考查有機物組成的比例僅有5%。

三、真題剖析

【例1】(2020·全國卷Ⅲ·8)金絲桃苷是從中藥材中提取的一種具有抗病毒作用的黃酮類化合物，結構式如圖1所示：

圖1

下列關于金絲桃苷的敘述，錯誤的是

( )

A.可與氫氣發(fā)生加成反應

B.分子含21個碳原子

C.能與乙酸發(fā)生酯化反應

D.不能與金屬鈉反應

【答案】D

【考點】有機物的分子組成和官能團對應的化學性質。

【解題思路】金絲桃苷的分子式為C21H20O12，含有的官能團為羰基、醚鍵、酚羥基、醇羥基(全國卷Ⅲ地區(qū)若未選擇選修五則對醇羥基和酚羥基不做區(qū)分)、碳碳雙鍵，結構中也有苯環(huán)這個特殊結構。

結合例題，梳理常見的結構和官能團的主要化學性質(醚鍵必修內(nèi)容中不做要求，故不贅述)如表2所示。

表2

【解析】金絲桃苷結構中含有苯環(huán)、碳碳雙鍵和羰基，可以和氫氣發(fā)生加成反應，A選項正確；鍵線式中拐點和端點都代表碳原子，該分子中共有21個碳原子，B選項正確；該結構中含有羥基，可以和乙酸中的羧基發(fā)生酯化反應,C選項正確；結構中含有羥基，能和金屬鈉發(fā)生置換反應，D選項錯誤。

【例2】(2019·全國卷Ⅲ·8)下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是

( )

A.甲苯 B.乙烷 C.丙炔 D.1，3-丁二烯

【答案】D

【考點】簡單有機物的結構(共面問題)

【解題思路】在人教版化學《必修二》第三章中，介紹了三個需要掌握空間結構的有機物，即：甲烷、乙烯和苯，教材內(nèi)容如表3所示：

表3

【解析】A、B、C中的甲苯、乙烷和丙炔中都存在甲基結構(—CH3)，不能所有原子共面，D中的1，3-丁二烯可看作兩個乙烯分子共用一個碳碳單鍵，通過單鍵的旋轉可使所有原子共面。

【例3】(2016·全國卷Ⅲ·8)下列說法錯誤的是

( )

A.乙烷室溫下能與濃鹽酸發(fā)生取代反應

B.乙烯可以用作生產(chǎn)食品包裝材料的原料

C.乙醇室溫下在水中的溶解度大于溴乙烷

D.乙酸與甲酸甲酯互為同分異構體

【答案】A

【考點】有機物的物理性質、化學性質和用途，同分異構體的判斷

【解析】烷烴的取代反應條件是光照，反應物為氣態(tài)鹵素單質，A選項錯誤；由乙烯經(jīng)過加聚反應生成的聚乙烯在高溫下比較穩(wěn)定，故可以用作食品包裝袋材料，而聚氯乙烯對光和熱的穩(wěn)定性較差，軟化點為80℃，于130℃開始分解，在不加入熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯100℃時即開始分解，130℃以上分解更快。受熱分解放出氯化氫氣體(氯化氫氣體是有毒氣體)使其變色，顏色變化為白色→淺黃色→紅色→褐色→黑色，B選項正確；乙醇分子和水分子間可以形成氫鍵，故乙醇可以和水以任意比例互溶，但溴乙烷不溶于水，C選項正確；乙酸分子式為C2H4O2，官能團為羧基，甲酸甲酯分子式為C2H4O2，官能團為酯基，故乙酸和甲酸甲酯互為同分異構體，D選項正確。

四、考點歸納總結

有機化學選擇題考點可以歸納為兩個大點：考查有機物的組成和結構、考查有機物的物理性質和化學性質。以下對?？键c進行分類歸納和總結。

(一)有機物的組成和結構

有機物的組成和結構的主要考點為：分子式或某種原子個數(shù)的判斷，一般判斷氫原子；有機物結構中官能團種類和數(shù)目的判斷；同系物的判斷；同分異構體的判斷(通常為一氯代物或二氯代物數(shù)目的判斷)。

圖2

(二)有機物的物理性質和化學性質

1.有機物的物理性質

(1)考查密度：烴類密度比水小(苯、汽油等密度小于水)，而四氯化碳(1，2-二溴乙烷、溴苯、硝基苯)密度比水大。

(2)考查溶解性：有機物與有機物互溶，有機物一般不溶于水，常見的溶于水的有機物為甲醇、乙醇、丙醇、甲醛(水溶液稱為福爾馬林)、乙醛、甲酸、乙酸、乙二醇、丙三醇(甘油)。

2.有機物的化學性質

有機物的化學性質可根據(jù)官能團和特殊結構進行判斷，因此要熟悉官能團和特殊結構對應的化學性質，主要考查形式為定性考查和定量考查，現(xiàn)總結如下文中表4和表5所示：

表4

表5

(1)定性考查

(2)定量考查

五、備考建議

1.析考題，明考向

教師收集并整理高考題中有機化學選擇題，引導學生認真分析選項的設置，了解該選擇題的基本考查方向并對考點有自己的總結和概括。

2.知課標，明考頻

教師展示化學《課程標準》中對有機化學部分的具體要求，讓學生了解具體的考查內(nèi)容和要求。教師引導學生根據(jù)《課程標準》總結和歸納具體的考點，對高考題中的具體選項進行考點分類，從而了解考點的考頻。

3.知本質，對點練

必修二教材中對簡單有機物的介紹系統(tǒng)性不強，學生會感覺知識比較零碎，很難全面掌握，此時，作為教師應該在高一時就逐漸引導學生以大概念的視角去學習，建構知識體系。簡單的有機化合物這一章節(jié)隸屬于“結構決定性質”這一學科大概念，通過對大概念的理解，學生會慢慢形成解決此類問題的一般思路，即什么樣的結構決定了什么樣的性質，什么樣的性質反映的什么樣的結構。學生若有了自己的知識體系，解決問題的能力就會更上一層樓，如此才是真正地解決問題而不是背住答案。

此外，教師也應根據(jù)不同學生、不同班級的具體情況進行個性化教學，針對學生和班級掌握不夠牢固的知識點進行專項強化練習和提升。

4.創(chuàng)情景，自命題

教師也可根據(jù)最新科學技術發(fā)展過程中的有效信息設置情景自主命制題目，讓學生在了解最近科學技術發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上加強有機化學考點的復習和鞏固。

自主命題展示如下：

【原創(chuàng)題1】檸檬酸是食品工業(yè)中常用的酸味劑，其結構如圖3，下列說法正確的是

圖3

( )

A.分子式為C6H10O7

B.分子中含有三種官能團

C.1 mol檸檬酸與足量金屬鈉反應標況下產(chǎn)生44.8 L氣體

D.可發(fā)生取代反應和加成反應

【答案】C

【命題意圖】考查有機化學基礎內(nèi)容：分子式、官能團及有機物化學性質

【解析】檸檬酸分子式為C6H8O7，A選項錯誤；該分子中含有羧基和醇羥基兩種官能團，B選項錯誤；1 mol檸檬酸中有3 mol羧基和1 mol醇羥基，與足量金屬鈉反應產(chǎn)生氫氣為2 mol，標況下體積為44.8 L，C選項正確；羧基和醇羥基都可以發(fā)生取代反應，羧基中的碳氧雙鍵不能發(fā)生加成反應，D選項錯誤。

【原創(chuàng)題2】布洛芬(異丁苯丙酸)有鎮(zhèn)痛、抗炎作用，結構如圖4，下列說法正確的是

圖4

( )

A.異丁苯丙酸是苯的同系物

B.分子式為C13H20O2

C.苯環(huán)上二氯代物有4種

D.1 mol該分子最多可與4 mol H2加成

【答案】C

【命題意圖】以有機物結構簡式為載體考查同系物、分子式、同分異構體和有機反應類型等知識，培養(yǎng)學生模型認知素養(yǎng)