策略28 有机框图题的解法与技巧
金点子:
有机框图题,是高考化学中的重点题型。此类试题,常常会给出一些新信息、新反应、新要求。解答此类试题,除要应用课本上的基础知识外,还要读懂信息、分清框图、找准解题的目的。有关有机框图题的解法与技巧主要是:
1.找准信息
为了在新反应、新知识面前能让考生正确求解,有机框图题一般在框图之前或框图之后给出反应或物质性质的提示,因此在解答此类试题时,要求考生首先必须找出与解题有关的有效信息和隐含信息,再结合框图一一化解题中物质,直至获得结果。
2.瞻前顾后
对框图中的未知物质或不熟悉的反应,在推断时,可结合前后所给出的物质的结构或化学式,通过瞻前顾后,缩小包围圈式找出中间的新物质或反应条件。
3.循序渐进
当框图中给出了起始物质时,可利用框图采取循序渐进的方法分析递变过程而获解。
4.题眼扩展
当框图中未给出起始物质时,可通过题中的文字说明和框图中部分物质的结构简式或化学式等,找出解题的突破囗,也即“题眼”,再从题眼中的物质向前或后扩展,推出其它物质。
5.代入试探
当通过题中文字说明和框图中的变化无法找到相应物质时,此时,可通过题中规律,将中学化学中的常见物质代入试探,如发现试探的物质不符合时,再代入其它物质,直至获得结果。
6.迁移类比
当框图中的物质不是中学化学中的常见物质时,可依据官能团的性质,将中学化学中学过的物质的性质迁移到新物质中,而进行类比分析。
经典题:
例题1
:(1997年全国高考)通常情况下,多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的,容易自动失水,生成碳氧双键的结构: 。
下面是9种化合物的转变关系
(1)化合物①是__________,它跟氯气发生反应的条件A是__________________.
(2)化合物⑤跟⑦可在酸的催化下去水生成化合物⑨,⑨的结构简式是__________________,名称是__________________.
(3)化合物⑨是重要的定香剂,香料工业上常用化合物②和⑧直接合成它.此反应的化学方程式是:____________________________________________________.
方法:通过题眼扩展找出框图中的物质。
捷径:从物质⑤逆向分析,可推断出②为C6H5CH2Cl,进一步逆推可得①为甲苯。再结合物质③和信息及反应过程可得答案为:
总结:信息和框图相互联系,整体分析方能正确求解。部分考生由于仅考虑框图,而未能分析题中信息,即在“通常情况下,多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的,容易自动失水,生成碳氧双键的结构”,从而造成无法作答。
例题2
:(2001年上海高考)为扩大现有资源的使用效率,在一些油品中加入降凝剂J,以降低其凝固点,扩大燃料油品的使用范围。J是一种高分子聚合物,它的合成路线可以设计如下,其中A的氧化产物不发生银镜反应:
试写出:
(l)反应类型;a
、b
、P
(2)结构简式;F
、H
(3)化学方程式:D→E
E+K→J
方法:递进分析法。
捷径:从CH2=CH-CH3与水的加成得A为CH3-CH2-CH3,从CH2=CH-CH=CH2与氯气的加成得F为CH2Cl-CH=CH-CH2Cl,再结合反应类型和反应条件,通过递进分析可得答案为:
(1)加成 消去 水解(或取代)
(2) (各 2分,其
4分)
(3) +C16H33OH
+H2O(2分)
n
+n
(3分)
总结:对于未知的(即课本中未学过的)反应,可通过将反应前后的物质进行联系,从而依据结构或官能团的变化,即可找出未知的物质或未知的反应。
例题3 :(1996年全国高考)已知:
现有只含C、H、O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(填字母代号)
.
(2)把化合物A和F的结构简式分别填入下列方框中.
方法:通过瞻前顾后,依靠反应过程中的分子量的变化找出新物质。
捷径:分析框图,从A→D与从B→C,均为选择氧化,故C、D中均存在羧基。又C的分子量比D大84,根据题中信息得,每mol羟基与乙酸和乙酸酐反应,分子量增加42,以此说明A中有2个羟基,因A能发生银镜反应,知A中还含有一个醛基,且分子量为D的分子量减去一个氧原子,即106-16=90。得A为CH2OHCHOHCHO。再通过递进分析可得结果为:(1)B、C、E、F 。(2)
化合物A和F的结构简式见右图。
总结:从题文所给信息,可以看出:乙醇和乙酸起酯化反应后,其分子量增加了42,由C与D分子量之差,可以确定A中有两个羟基,并且不连在同一个C原子上。
例题4
:(2000年上海高考)化合物A最早发现于酸牛奶中,它是人体内糖代谢的中间体,可由马铃薯、玉米淀粉等发酵制得,A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某种催化剂的存在下进行氧化,其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下,A可发生如下图所示的反应。
试写出:
化合物的结构简式:A
B
D
化学方程式:A→E
,A→F
反应类型:A→E
,A→F
方法:根据迁移类比法,通过反应规律和化学式,首先推断出A的结构,再根据A结构,推出其余物质的结构,并依据官能团的性质写出反应的化学方程式。
捷径:根据文字叙述,A在催化剂作用下被氧化生成酮而不是醛,可知A中羟基不在碳链的端点,而A→E的变化又说明醇发生分子内脱水生成烯烃,从A→B发生酯化反应知A中具有—COOH,根据A的分子式,可推知A的结构简式为: 。
B为A与乙醇酯化反应的产物,其结构简式为: 。
D是A与乙酸发生酯化反应的生成物,其结构简式为: 。
以此可获得答案为:
消去(或分子内脱水),酯化(或分子间脱水或取代)
总结:此题要求考生从分子式、化学反应中的过程、文字叙述等多方面综合考虑A物质的结构,并以此为突破囗,确定其它物质。
例题5
:(1993年全国高考)从环己烷可制备1,4-环己二醇的二醋酸酯.下面是有关的8步反应(其中所有无机产物都已略去):
其中有3步属于取代反应、2步属于消去反应、3步属于加成反应.反应①、
和
属于取代反应.化合物的结构简式是:B
、C
.
反应④所用试剂和条件是
.
方法:以环己烷为起始原料,采用递进分析法求解。
捷径:根据反应过程中的已知物质,结合反应条件可分析出A、B物质。而C、D物质则应接合前后物质和反应条件去推断,以此得答案为:
反应①、⑥和⑦属于取代反应。
化合物B的结构简式为: ,C的结构简式为: 。
反应④为卤代烃的消去反应,故所用试剂为NaOH的醇溶液,条件为加热。
总结:C、D物质的确定是该题的难点,在解题时,可瞻前顾后找出前后物质间的联系,通过结构比较获得结果。
例题6 :(1998年全国高考)某高校曾以下列路线合成药物心舒宁(又名冠心宁),它是一种有机酸盐。
(1)心舒宁的分子式为
。
(2)中间体(I)的结构简式是
。
(3)反应①~⑤中属于加成反应的是
(填反应代号)。
(4)如果将⑤、⑥两步颠倒,则最后得到的是(写结构简式)
。
方法:采用递进分析法求解。
捷径:(1)心舒宁的分子式的确定,可将其分成两部分,分别求算两部分的分子式,然后再将两部分合并即可。以此得其分子式为C23H39NO4。
(2)结合反应条件得中间体(I)的结构简式为: 。
(3)反应①~⑤中属于加成反应的是③和⑤。
(4)如果将⑤、⑥两步颠倒,最后加氢时圆点后的碳碳双键也将与氢气发生加成反应,则最后得到的是
。
总结:在确定心舒宁的分子式时,可通过不饱和度求解。分析圆点前的不饱和度为3,圆点后的不饱和度也为3,每增加1个氮原子,同时增加1个氢原子。
金钥匙:
例题1 :有机物A、B在常温下均为气态,可按如下方法进行A、B及有关物质的一系列转化:
已知X和Y互为同分异构体,D与G互为同系物,X有银镜反应,A在标准状况下密度为1.25g·L-1。
(1)写出A、B的结构简式:A____________;B____________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
C
D____________________________________________________________
B
F____________________________________________________________
E+G
X____________________________________________________________
方法: 从A的密度确定A的式量,再根据框图中的反应确定其结构简式,并以此为突破囗,推断其它物质,并写出反应的化学方程式。
捷径:根据A在标准状况下密度为1.25g·L-1。可得其分子量为28,又A能水化生成醇,氧化生成醛,可知A为乙烯。再结合题中信息“X有银镜反应”,知X为甲酸酯,故G为甲酸。其余物质可以此为突破囗确定。其答案为:
(1)A为CH2=CH2;B为HCHO
(2)C
D:CH3CHO+2Cu(OH)2
CH3COOH+Cu2O↓+2H2O
B
F:HCOH+H2
CH3OH
E+G
X:HCOOH+C2H5OH
HCOOC2H5+H2O
总结:在有机物的确定时,既要分析框图中的变化过程,又要考虑题中的文字说明。
例题2
:据报道,目前我国结核病的发病率有抬头的趋势。抑制结核杆菌的药物除雷米封外,PAS-Na(对氨基水杨酸钠)也是其中一种。它与雷米封同时服用,可以产生协同作用。
已知;
苯胺:显碱性、易氧化
③R-Cl
R-OH ④
下面是PAS-Na的一种合成路线:
(对氨基水杨酸钠)
请按要求回答下列问题:
(1)写出下列反应的化学方程式并配平:
甲苯→A:
;
A→B:
。
(2)写出下列物质的结构简式:C:
D:
。
(3)
指出反应类型:Ⅰ
,Ⅱ
,Ⅲ
。
(4)所加试剂名称:X |