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2015年全国高考理综卷Ⅰ(陕西、江西、山西、河南、河北、湖南、湖北等省采用)第38题是考查有机化学选修模块,题型传统,但考查角度灵活,重在考查学生对化学反应机理的掌握。本文仅对该题作以点评。
题目 A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如图1所示:
图1 回答下列问题:
(1)A的名称是 ,B含有的官能团是 。
(2)①的反应类型是 ,⑦的反应类型是 。
(3)C和D的结构简式分别为 、 。
(4)异戊二烯分子中最多有 个原子共平面,顺式聚异戊二烯的结构简式为 。
(5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体 (填结构简式)。
(6)参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3丁二烯的合成路线 。
解题思路 本题以起始反应物乙炔A(C2H2)为基点,分别合成聚乙烯醇缩丁醛、顺式聚异戊二烯。可从起始物依次向目标产物推进,也可“瞻前顾后”确定中间产物,由中间产物向两边推断。
题目解析 1.由A合成聚乙烯醇缩丁醛的分析。
(1)A是乙炔 HC CH ,与CH3COOH在催化剂的作用下生成B,B的分子式为C4H6O2,结构式是什么?可以对比后面的生成物的分子式(C4H6O2)n,即经过反应②,B发生了聚合反应,由聚合物的结构式可以反推出B为 CH H2COOCCH3 ,B中含有碳碳双键和酯基官能团。再结合反应物A及CH3COOH可知反应①是碳碳三键上的加成反应。
(2)反应③是聚合物在酸性条件下的水解反应,属酯的水解:
CH2 CH OOCCH3 H+/H2O CH2 CH OH (C)
+nCH3COOH
(3)由C和目标产物聚乙烯醇缩丁醛的结构式看,C和D发生了缩聚反应,而C的结构等同于 CH2 CH OHCH2 CH OH ,这样容易确定D为丁醛CH3CH2CH2CHO。
2.由A合成顺式聚异戊二烯的分析。
(1)由反应物及产物看反应⑤是丙酮的羰基上的加成反应。
(2)由反应物、产物可知反应⑥是碳碳三键上的加成反应,且加成的并不彻底,由三键只到双键;反应⑦是消去反应。值得注意的是消去了羟基和哪个碳原子上的氢,是与羟基相连碳原子相邻的连有较多氢的碳原子上的氢。异戊二烯 H2C C CH3CH CH2 中双键上的C原子采用sp2杂化, H2C C CCH CH2 上的10个原子处于一个平面,由于C—C单键可以旋转,—CH3上的一个H原子也可处在该平面,即异戊二烯中最多有11个原子共平面。
(3)异戊二烯发生聚合反应得聚异戊二烯 H2C C CH3CH CH2 ,相同的原子或原子团位于双键同一侧的为顺式结构,即顺式聚异戊二烯结构简式为 C H2CH3CC CH2H 。
回答问题 对上面两条合成路线进行分析后,便容易回答题中的问题。上面的分析已给出问题(1)(2)(3)(4)的答案。A中的官能团为三键,异戊二烯的具有三键的同分异构体是戊炔的同分异构体,即 CH3 CH2 CH2 C CH , CH3 CH CH3C CH , CH3 CH2 C C CH3 ,共有3种。
模仿异戊二烯的合成路线,由A( CH CH )和乙醛CH3CHO合成1,3丁二烯:
HC CH CH3CHO KOH HC C C OHCH3 (羰基上的加成反应)
HC C C OHCH3
H2 Pd/PbOCaCO3 H2C CH C OHCH3
(三键上的加成反应)
H2C CH CH OHCH3 Al2O3 △
H2C CH CH CH2 (消去反应)
参考答案 (1)乙炔 碳碳双键和酯基
(2)加成反应 消去反应
(3) CH2 CH OH CH3CH2CH2CHO
(4)11 C H2CH3CC CH2H
(5) CH H3CH3CC CH CH3 CH2 CH2 C CH CH3 CH2 C C CH3
(6) HC CH CH3CHO KOH
HC C CH OHCH3
H2 Pd/PbOCaCO3
H2C CH C OHCH3 Al2O3 △ H2C CH CH CH2
本题点评 从题型上来看,该题是学生熟悉的框图题类型,但涉及的一些反应学生没有学过。学生必须仔细考究反应发生在哪个键上,即哪个键被打开,哪个键是生成的新键。只有洞察到反应机理层面,才算掌握反应的实质,才能理解合成路线,也才能解答问题。
本题的题干框图包含的信息多,既考查学生的信息统整能力、应用能力,又考查学生的顺向思维能力和逆向思维能力及综合思维能力。本题考查的化学概念较多,有官能团(双键、酯基、三键)、烯烃的顺反异构、同分异构、反应类型(加成反应、消去反应),也考查到
sp3、sp2杂化以及分子中原子共面问题。另外,还考查了学生的信息应用能力,由题中的合成路线信息,设计出制备1,3丁二烯的合成路线。本题对化学概念的考查不是识记层面,而是理解、应用层面。
本题的难点有二,一是学生要明确聚合物中的链节 CH2 CH O 与 CH2 CH O CH2 CH O
等同;二是烯烃的顺反异构概念在聚合物中考查。这样的要求,提升了学生对知识的理解力和应用力。可以说本题考查的知识点虽不陌生,但考查的角度及对学生思维的要求较高,本题仍有一定的难度。
(收稿日期:2015-06-20)
题目 A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如图1所示:
图1 回答下列问题:
(1)A的名称是 ,B含有的官能团是 。
(2)①的反应类型是 ,⑦的反应类型是 。
(3)C和D的结构简式分别为 、 。
(4)异戊二烯分子中最多有 个原子共平面,顺式聚异戊二烯的结构简式为 。
(5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体 (填结构简式)。
(6)参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3丁二烯的合成路线 。
解题思路 本题以起始反应物乙炔A(C2H2)为基点,分别合成聚乙烯醇缩丁醛、顺式聚异戊二烯。可从起始物依次向目标产物推进,也可“瞻前顾后”确定中间产物,由中间产物向两边推断。
题目解析 1.由A合成聚乙烯醇缩丁醛的分析。
(1)A是乙炔 HC CH ,与CH3COOH在催化剂的作用下生成B,B的分子式为C4H6O2,结构式是什么?可以对比后面的生成物的分子式(C4H6O2)n,即经过反应②,B发生了聚合反应,由聚合物的结构式可以反推出B为 CH H2COOCCH3 ,B中含有碳碳双键和酯基官能团。再结合反应物A及CH3COOH可知反应①是碳碳三键上的加成反应。
(2)反应③是聚合物在酸性条件下的水解反应,属酯的水解:
CH2 CH OOCCH3 H+/H2O CH2 CH OH (C)
+nCH3COOH
(3)由C和目标产物聚乙烯醇缩丁醛的结构式看,C和D发生了缩聚反应,而C的结构等同于 CH2 CH OHCH2 CH OH ,这样容易确定D为丁醛CH3CH2CH2CHO。
2.由A合成顺式聚异戊二烯的分析。
(1)由反应物及产物看反应⑤是丙酮的羰基上的加成反应。
(2)由反应物、产物可知反应⑥是碳碳三键上的加成反应,且加成的并不彻底,由三键只到双键;反应⑦是消去反应。值得注意的是消去了羟基和哪个碳原子上的氢,是与羟基相连碳原子相邻的连有较多氢的碳原子上的氢。异戊二烯 H2C C CH3CH CH2 中双键上的C原子采用sp2杂化, H2C C CCH CH2 上的10个原子处于一个平面,由于C—C单键可以旋转,—CH3上的一个H原子也可处在该平面,即异戊二烯中最多有11个原子共平面。
(3)异戊二烯发生聚合反应得聚异戊二烯 H2C C CH3CH CH2 ,相同的原子或原子团位于双键同一侧的为顺式结构,即顺式聚异戊二烯结构简式为 C H2CH3CC CH2H 。
回答问题 对上面两条合成路线进行分析后,便容易回答题中的问题。上面的分析已给出问题(1)(2)(3)(4)的答案。A中的官能团为三键,异戊二烯的具有三键的同分异构体是戊炔的同分异构体,即 CH3 CH2 CH2 C CH , CH3 CH CH3C CH , CH3 CH2 C C CH3 ,共有3种。
模仿异戊二烯的合成路线,由A( CH CH )和乙醛CH3CHO合成1,3丁二烯:
HC CH CH3CHO KOH HC C C OHCH3 (羰基上的加成反应)
HC C C OHCH3
H2 Pd/PbOCaCO3 H2C CH C OHCH3
(三键上的加成反应)
H2C CH CH OHCH3 Al2O3 △
H2C CH CH CH2 (消去反应)
参考答案 (1)乙炔 碳碳双键和酯基
(2)加成反应 消去反应
(3) CH2 CH OH CH3CH2CH2CHO
(4)11 C H2CH3CC CH2H
(5) CH H3CH3CC CH CH3 CH2 CH2 C CH CH3 CH2 C C CH3
(6) HC CH CH3CHO KOH
HC C CH OHCH3
H2 Pd/PbOCaCO3
H2C CH C OHCH3 Al2O3 △ H2C CH CH CH2
本题点评 从题型上来看,该题是学生熟悉的框图题类型,但涉及的一些反应学生没有学过。学生必须仔细考究反应发生在哪个键上,即哪个键被打开,哪个键是生成的新键。只有洞察到反应机理层面,才算掌握反应的实质,才能理解合成路线,也才能解答问题。
本题的题干框图包含的信息多,既考查学生的信息统整能力、应用能力,又考查学生的顺向思维能力和逆向思维能力及综合思维能力。本题考查的化学概念较多,有官能团(双键、酯基、三键)、烯烃的顺反异构、同分异构、反应类型(加成反应、消去反应),也考查到
sp3、sp2杂化以及分子中原子共面问题。另外,还考查了学生的信息应用能力,由题中的合成路线信息,设计出制备1,3丁二烯的合成路线。本题对化学概念的考查不是识记层面,而是理解、应用层面。
本题的难点有二,一是学生要明确聚合物中的链节 CH2 CH O 与 CH2 CH O CH2 CH O
等同;二是烯烃的顺反异构概念在聚合物中考查。这样的要求,提升了学生对知识的理解力和应用力。可以说本题考查的知识点虽不陌生,但考查的角度及对学生思维的要求较高,本题仍有一定的难度。
(收稿日期:2015-06-20)