| 2010年高考化学(全国卷Ⅰ)30题的解析 | |||
| ——兼谈有机物不饱和度的求算 | |||
| 2010年高考化学(全国卷Ⅰ)第30题是一道有机框图推断题,考查的是有机物的结构与性质的综合知识.涉及到的知识点有：通过计算和推理确定分子式和结构简式、命名；碳碳三键的加成、双键的加成、卤代烃的水解、二元醇与二元酸的酯化、方程式的书写以及同分异构体的判断与书写等。重点考察了学生各类有机物的相互转化关系和推理思维能力. 特别引人注意的是该题第(6)问同分异构体的书写。由于涉及到脂环烃的开环加成反应.考题一出现,便引来人们的广泛议论与质疑,普遍认为超纲. 真是这样吗?我认为不是。解答此题可以不用脂环烃的开环加成反应,学生只要有不饱和度的知识即可! 尽管高中化学教科书未出现不饱和度概念,但是多处提到不饱和烃、不饱和性等.如选修5<<有机化学基础>>(人教版)37页有“苯分子的组成为C6H6,从其分子组成上看具有很大的不饱和性”的叙述.在具体的解题过程中,题目往往要求据化学式或官能团的性质来推断有机物的结构, 不饱和度就是联系化学式与物质结构特点的线索之一. 什么是不饱和度呢? 不饱和度是有机物不饱和程度的量化标志，又称缺氢指数，通常用希腊字母Ω表示.不饱和度的理解有助于我们对有机物结构的进一步认识.。 一、计算不饱和度的常用方法 1．烃 由于烷烃为链状饱和烃,其不饱和度记为0; 而对任一烃类CXHY,对比烷烃通式 CXH2X 2每少2个氢原子,记不饱和度为1, 由此可以推出:.每有一个双键会少2个氢原子,不饱和度增加1,如烯、亚胺(C=N-)、羰基化合物等;每有一个三键会少4个氢原子,如炔烃、腈(-C≡N ）类,不饱和度增加2;每成一个环会少2个氢原子,不饱和度增加1,例如环己烯Ω=2..则CXHY的不饱和度计算方法为: Ω=[(2X 2)-Y]/2＝双键数＋三键数×2＋环数 (苯可看成三个双键和一个环的结构形式) 2．烃的衍生物 ①含氧衍生物.如醇、酚、醚、醛、羧酸、酯等。因为氧为二价原子，而羰基与碳碳双键等效，所以在进行不饱和度计算时可不考虑氧原子。 如CH2=CH2、CH3CHO、CH3COOH的都可以看作C2H4计算，Ω=1。 ②含卤衍生物.如卤代烃.由于卤素原子一般看作取代基，可视卤原子为氢原子计算。 如：C2H3Cl可看作C2H4计算,Ω=1. ③含有N、P等三价原子的有机物.每增加1个三价原子，则等效为减少1个氢原子。如CH3CN,可以看作C2H2. Ω=2,含有一个碳氮三键. ④立体封闭有机物分子（多面体或笼状结构），其成环的不饱和度比面数少数1,例如立方烷(C8H8,结构见下图)面数为6，其不饱和度Ω=6－1=5. (立方烷结构图:每个顶点为一个碳原子并连接一个氢原子) 二.2010年高考化学(全国卷Ⅰ)30题的解析 题目:有机化合物A～H的转换关系如下所示：
请回答下列问题： （1）链烃A有支链且只有一个官能团，其相对分子质量在65～75之间，1 mol A完全燃烧消耗7 mol氧气，则A的结构简式是 ，名称是 ； （2）在特定催化剂作用下，A与等物质的量的H2反应生成E。由E转化为F的化学方程式是 ； （3）G与金属钠反应能放出气体，由G转化为H的化学方程式是 ； （4）①的反应类型是 ；③的反应类型是 ； （5）链烃B是A的同分异构体，分子中的所有碳原子共平面，其催化氢化产物为正戊为烷，写出B所有可能的结构简式 （6）C也是A的一种同分异构体，它的一氯代物只有一种（不考虑立体异构，则C的结构简式为 。 解析：（1）由(5)中的提示,可得链烃A中有5个C.再看A能与H2加成，能与Br2加成，A中只有一个官能团，说明A中不饱和度为2,应为三键.又据1 mol A燃烧，消耗7 mol O2，综合以上信息,A分子式为C5H8.再据题意，且含有支链，可以确定A的结构简式如下： (CH3)2CHC≡CH，命名：3－甲基－1－丁炔。注意不要写成3－甲基丁炔. （2）(CH3)2CHC≡CH与等物质的量的H2完全加成后得到E：(CH3)2CHCH＝CH2，E再与Br2发生加成的反应见答案（2）。 （3）H的化学式是C9H14O4,H的不饱和度是[(2×9 2)-14]/2=3,说明H是G与1,4-丁二酸成链或成环酯化而得到的.由于氧原子数为4个,所以是二元醇和二元酸发生成环酯. （4）反应类型：加成反应（或还原反应）, 取代反应 （5）考查了立体化学的知识.首先想到是三键. 三键周围的四个碳原子是在同一条直线的，那另外那个碳原子无论在哪个位置都是和这4个碳共面,为CH3CH2C≡CCH3;其次联想到乙烯分子中六原子共平面,双键连双键的结构(共轭二烯烃),CH3CH＝CH－CH＝CH2，中间单键不能旋转可以满足； （6）这是全题乃至全卷最难的一问. C是A的一种同分异构体，它的一氯代物只有一种,说明物质C中的氢原子所出的化学环境完全相同.C5H8不饱和度为{(2×5 2)-8}/2=2，有下列几种情形: ① 含一个三键的链烃,不能满足条件. ② 含两个双键的链烃,最对称的结构为1,4-戊二烯,即CH2＝CH－CH2－CH＝CH2,有三类不同化学环境的氢. ③ 一个环，一个双键,如环戊烯也有2类不同化学环境的氢原子,不能满足题设条件. ④ 两个环，则两个环只能共一个碳。为螺[2,2]戊烷,或简称螺戊烷(键线式: 三角形的每一个顶点为一个碳原子),只有一种化学环境的氢原子,对了! 点评: 脂环烃在高中化学中仅出现了简单的单环化合物,例如环己烷等.如果从性质来考虑推断,学生并未学过开环加成反应,这是不可能推出来的.同样,学生对不饱和度没有较系统的认识,没有严谨有序的思维方法,仅靠想象,这样一空要做出来难度简直太大了! |
