有机合成与有机推断是高考的热点,是命题者的保留题目,预测今后将继续成为有机部分化学试题的主要考点,并且有可能逐步走向综合性、信息化、能力型方向发展。而如何解有机合成与有机推断题是有机化学的重点内容之一,也是大家在复习中应予以关注的重点内容之一。
一、有机合成与有机推断题的特点
1、命题形式上多以框图的形式给出烃及烃的衍生物的相互转化关系,考查反应方程式的书写、判断
反映类型、分析各种物质的结构特点和所含的官能团、判断和书写同分异构体等;或是给出一些新知识和信息,即信息给予试题,让学生现场学习再迁移应用,结合所学知识进行合成与推断,考查学生的自学及应变能力。
2、命题内容上常围绕乙烯、苯及其同系物、乙醇、乙醛等这些常见物质的转化和性质为中心来考查。
二、有机合成与有机推断题的解题思路
解有机合成与有机推断题,主要是确定官能团的种类和数目,从而得出是什么物质。首先必须全面掌握有机物的性质及有机物间相互转化的网络,在熟练掌握基础知识的前提下,审清题意(分清题意,弄清题目的来龙去脉、掌握题意)、用足信息(准确获取信息,并迁移应用)、积极思考(判断合理,综合推断),从中抓住问题的突破口,即抓住特征条件(特殊性质和特征反应),再从突破口向外发散,通过正推法、逆推法,剥离法,分层推理法等得出结论,最后做全面的检查,验证结论是否符合题意。
三、有机合成与有机推断题的解题技巧
1、准确把握官能团的结构和性质,快速寻找试题的切入口
例1、(20XX年全国)根据图示填空
(1)化合物A 含有的官能团是。
(2)1 mol A 与2 mol H2反应生成1 mol E,其反应的化学方程式是。
(3)与A具有相同官能团的A 的同分异构体的结构简式是。
(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D,D的结构简式是。
(5)F的结构简式是。由E生成F的反应类型是。
解析:由A与NaHCO3溶液反应可以确定A中有—COOH;由A与[Ag(NH3)2]+、OH-反应可知A 中含有—CHO;综合E到F的反应条件、E中含—COOH、F的分子式及是一个环状化合物,可以推测F是一个环酯,E分子中的—OH来自于—CHO与H2的加成,而1 mol A 与2 mol H2反应生成1 mol E,所以A中还含有一个碳碳双键。A经E到F的过程中只有成环而无碳原子的增减,所以A中也只含有4个碳原子;A经B到D的反应过程中没有碳链的改变,所以A分子的碳链结构中也没有支链;结合A中的官能团可以确定A的结构简式为:OHC—CHCH—COOH。
1 mol A 与
2 mol H2发生加成反应,分别是碳碳双键、醛基的加成。
与A具有相同官能团的A 的同分异构体应该有一个支链。
B在酸性条件下,由盐生成了酸,结构中的碳碳双键再与Br2发生了加成反应。
答案:(1)碳碳双键,醛基,羧基
(2)OHC—CH=CH—COOH + 2H2
HO—CH2—CH2—CH2—COOH
(3)(4)
(5或酯化反应
反思:由转化过程定“结构片断”或官能团,将多个“结构片断”、官能团、碳链等综合确定未知
物的结构,是从有机物转化框图中确定有机物最实用的一种方法。
【变式】(1)具有支链的化合物A的分子式为C4H9O2,A可以使Br2的四氯化碳溶液褪色。1molA和
1mol NaHCO3能完全反应,则A的结构简式是。写出与A具有相同官能团的A的所有同分异构体的
结构简式。
(2)化合物B含有C、H、O三种元素,分子量为60,其中碳的质量分数为60%,氢的质量分数为
13.3%。B在催化剂Cu的作用下被氧气氧化成C,C能发生银镜反应,则B的结构简式是
(3)D在NaOH水溶液中加热反应,可生成A的钠盐和B,相应反应的化学方程式是
2、
462
F是环状化合物
Ni
△
HOOC—CH—CH—COOH
CHO
CH2CCOOH
例2:(20XX 年广东)根据下面的反应路线及所给给信息填空。
(1)A 的结构简式是,名称是。
(2)①的反应类型是。③的反应类型是。 (3)反应④的化学方程式是。
解析:本题主要考查了有机物转化过程中官能团(—Cl )的引入和消去,推断的方法是结合反应条件和转化前后物质的结构。
从反应①的条件和生成物的名称、结构分析,该反应是取代反应,A 是环己烷。对比物质结构和反应条件,反应②是卤代烃的消去反应,生成了碳碳双键。从物质中所含的官能团和反应物来看,反应③是烯烃的加成反应,同时引入了两个—Br ,生成的B 是邻二溴环己烷;而反应④是消去反应,两个—Br 同时消去,生成了两个碳碳双键。
答案:(1)
;环己烷 (2)取代反应 ;加成反应
(3
小结中学常见的引入—OH 的方法和典型反应、碳碳双键向其它官能团转化的方法和典型反应等。 【变式】1、(1)化合物A (C 4
H 100)是一种有机溶剂。A 可以发生以下变化:
①A 分子中的官能团名称是___________;
②A 只有一种一氯取代物B 。写出由A 转化为B 的化学方程式
___________________________________________________________;
③A 的同分异构体F 也可以有框图内A 的各种变化,且F 的一氯取代物有三种。 F 的结构简式是_____________________________________________。
(2)化合物“HQ ”(266O H C )可用作显影剂,“HQ ”可以与三氯化铁溶液发生显色反应。“HQ ”还能发生的反应是(选填序号)_______________。 ①加成反应②氧化反应③加聚反应④水解反应 “HQ ”的一硝基取代物只有一种。“HQ ”的结构简式是__________。
(3)A 与“HQ ”在一定条件下相互作用形成水与一种食品抗氧化剂“TBHQ ”。“TBHQ ”与氢氧化钠溶液作用得到化学式为C 10H 12O 2Na 2的化合物。
“TBHQ ”的结构简式是_____________________________。
2.碱存在下,卤代烃与醇反应生成醚(R —O —R ’): KOH
R —X + R ’OH ---→ R —O —R ’ +HX 室温
化合物 A 经下列四步反应可得到常用溶剂四氢呋喃,反应框图如下:
请回答下列问题:
(1)1molA 和 1molH 2在一定条件下恰好反应,生成饱和一元醇 Y ,Y 中碳元素的质量 分数约为 65%,则 Y 的分子式为 _____________________。 A 分子中所含官能团的名称是 _________________。 A 的结构简式为 _________________。
(2)第①②步反应类型分别为① ______________② ________________。 (3)化合物 B 具有的化学性质(填写字母代号)是 __________________。 a . 可发生氧化反应 b .强酸或强碱条件下均可发生消去反应 b . 可发生酯化反应 d .催化条件下可发生加聚反应
(4)写出 C 、D 和 E 的结构简式: C ______________、D 和 E __________________。 (5)写出化合物 C 与 NaOH 水溶液反应的化学方程式:__________________________. (6)写出四氢呋喃链状醚类的所有同分异构体的结构简式:___________________________.
3(一氯环己烷)++ 2NaBr + 2H 2O
Cl 2 B E
例3. ( 04理综Ⅱ) 科学家发现某药物M 能治疗心血管疾病是因为它在人体内能释放一种“信使分子”D ,并阐明了D 在人体内的作用原理。为此他们荣获了1998年诺贝尔生理学或医学奖。请回答下列问题:
(1)已知M 的分子量为227,由C 、H 、O 、N 四种元素组成,C 、H 、N 的质量分数依次为15.86%、2.20%和18.5%。则M 的分子式是。D 是双原子分子,分子量为30,则D 的分子式为。 (2)油酯A 经下列途径可得到M 。
图中②的提示: C 2H 5OH+HO —NO 2C 2H 5O —NO 3+H 2O
乙酯
反应①的化学方程式是。
反应②的化学方程式是。
(3)C 是B 和乙酸在一定条件下反应生成的化合物,分子量为134,写出C 所有可能的结构简式。 (4)若将0.1 mol B 与足量的金属钠反应,则需消耗g 金属钠。
解析:本题是一道信息迁移题,考查考生对油脂结构的掌握,分析运用正向逆向、发散收敛思维的能力。
由题意可计算的M 分子中的C 、H 、O 、N 原子个数分别为3、5、9、3,即M 分子式为C 3H 5O 9N 3;很显然,D 应为NO 。解题(2)的突破口是反应①——油脂的水解反应。由油脂水解产物可知,B 肯定是甘油,所以M 应该是甘油与酯化生成的油;同时,由于甘油(C 3H 8O 3)的式量为92,而醇类物质与乙酸发生酯化反应每形成一个酯基结构,分子量将增加60,而此时产物C 的分子量正好比B 多42,所以C 应该是乙酸甘油酯;因为0.1mol 的甘油中含0.3mol 羟基,则此时所需要的Na 的物质的量也应为0.3mol 。
答案:(1)C 3H 5O 9N 3 NO
(2)反应①的化学方程式是
反应②的化学方程式是
(3)6.9
反思:熟练掌握并理解常见的典型反应的原理,并准确迁移应用于实际问题中是快速解答此类推断题的关键,在复习中,一定要将此类反应进行一次全面的归纳、整理,以备考试所需。
【变式】1、1976年,科学家用Pb —磷化物催化二氧化碳和丁二烯反应,可得到的产物之一甲的键线式为
.若有机物乙与甲互为同分异构体,乙能与FeCl 3溶液作用显紫色,乙与适量新制Cu(OH)2的悬浊液在加热的条件下可产生砖红色沉淀. 回答下列问题:
(1)有机物乙的分子式为_______________.
(2)一定条件下,1 mol 乙发生加成反应所需H 2的物质的量最大等于________mol .
2、某芳香化合物A 的分子式为267O H C ,溶于3NaHCO 水溶液,将此溶液加热,能用石蕊试纸检验出有酸性气体产生。
(1)写出化合物A 的结构简式。
(2)依题意写出化学反应方程式
(3)A 有几个属于芳香族化合物的同分异构体,写出它们的结构简式。
4、根据计算进行推断
例3.已知: CH 3CH 2OH CH 3COOC 2H 5 RCH(OH)2 RCHO +H 2O
现有只含碳、氢、氧的化合物A —F ,有关它们的某些信息,已注明在下面的方框内。
(1)在化合物A —F 中有酯的结构的化合物是。 (2)写出化合物A 和F 的结构简式
解析:解答本题可从下面几方面入手:(1)弄懂题给信息(2)能发生银镜反应说明分子内含有醛基,醛基易被氧化;能和乙酸、乙酸酐发生酯化反应说明分子内含有羟基(羟基也能和钠反应产生H 2);可被碱中和、能和乙醇在浓硫酸存在的条件下发生酯化反应说明分子内含有羧基。这样可大致确定各物质所含有的官能团。(3)利用题中的数据,已知—CHO 氧化为—COOH 式量增加16,若A 物质中只有1个醛基(若1个醛基不合理再讨论多个醛基),采用逆向思维方式从C→B ,从D→A ,推测A 、B 的相对分子质量为:M(A)=90、M(B)=174,A 、B 的相对分子质量之差等于84,表示A 醇羟基形成乙酸酯时相对分子质量的增加,而信息说明每个醇羟基形成乙酸酯时相对分子质量增加42,由此推出A 中含2个醇羟基。经过上述的推论再经综合分析可以得出结果。 答案:(1)B 、C 、E 、F
(2)A :CH 2(OH)CH(OH)CHO B :CH 3COOCH-CH(OOCCH 3)-COOC 2H 5
5、根据题给信息进行推断
例4烯烃通过臭氧化并经锌和水处理得到醛或酮。例如:
I .已知丙醛的燃烧热为1815kJ/mol ,丙酮的燃烧热为17kJ/mol ,试写出丙醛燃烧的热化学方程式。
II .上述反应可用来推断烯烃的结构。一种链状单烯烃A 通过臭氧化并经锌和水处理得到B 和C 。化合物B 含碳69.8%,含氢11.6%,B 无银镜反应,催化加氢生成D 。D 在浓硫酸存在下加热,可得到能使溴水褪色且只有一种结构的物质E 。反应图示如下:
回答下列
问题:
(1)B 的相对分子质量是;C→F 的反应类型为;D 中含有官能团的名称。 (2)D+F→G 的化学方程式是:。 (3)A 的结构简式为。
(4)化合物A 的某种同分异构体通过臭氧化并经锌和水处理只得到一种产物,符合该条件的异构体的结构简式有种。
解析:I .按照热化学反应方程式的书写要求直接书写,为: CH 3CH 2CHO(l)+4O 2(g)→3CO 2(g)+3H 2O(l);△H=-1815kJ/mol 。
II .解答本小题需要紧紧抓住化学反应规律:A→B+C 的反应是氧化反应,属题设信息的应用,C →F 的反应是氧化反应(醛类物质的银镜反应),B→D 的反应是加成反应,D+F→G 的反应是酯化反应,D→E 的反应是脱水反应。知道了上述各反应情况,各物质的类别、官能团就容易确定了,问题会迎刃而解。
答案:(1)86 氧化反应羟基 (2)
(3)(CH 3CH 2)2C=CHCH 2CH 3(4)3
反思:此类问题常涉及一些新信息、新情景反应及规律,需要通过自学,将题设内容理解、消化,并与旧有知识联系、挂钩,再根据题干条件或题设要求进行分析推断。经常考查的问题有:反应类型的判别、反应方程式的书写、同分异构体的分析等。
【变式】1、环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到:
(相对分子质量46)
(相对分子质量88)
(不稳定)
自动失水 乙酸
乙酸酐
(也可表示为:+║→)
丁二烯乙烯环已烯
实验证明,下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化:
现仅以丁二烯
.....为有机原料,无机试剂任选,按下列途径合成甲基环己烷:
请按要求填空:
(1)A的结构简式是;B的结构简式是。
(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型:
反应④,反应类型
反应⑤,反应类型。
化学是一门实用性很强的学科,与化学有关的生活、生产知识在试题的考查中经常出现(06年考试的消毒剂萨罗、莽草酸等、07年的特工中毒事件的元素Po)。因此平时应多了解一些与化学有关的知识,如化学史(特别是化学史中有关化学知识的来龙去脉)、科普文章(与前沿科学有关的知识,如新材料、新技术等)题目千千万,基础是关键。有了扎实的基础,又熟悉问题的一般解题思路与方法,碰到具体问题就能“对症下药”,选择合适的方法去处理问题。
此外,在近几年的有机试题中,有机实验的考查比例有所加大。06年的理综全国卷Ⅱ上即考查了乙酸乙酯的制备,大家在今后的复习中对重点有机实验应予以特别关注!
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