探索新高考中有机化合物的应用方式

近年高考形势变动较大，新的考查方式也层出不穷．综观近年新高考试题可以发现，有机化合物不仅是考查的主体，还成了其他化学知识的考查背景，让师生耳目一新的同时，也为新一年的高考指明了复习方向．本文意在探索新高考中有机化合物的应用方式，以期弥补学生在复习过程中存在的不足．

１ 以有机化合物为背景考查化学实验

化学实验每年都是高考的重点，以最新科研成果及有机化合物为背景进行考查是一种新的尝试，虽然涉及的有机知识较少也较为简单，但对于学生的综合实践能力的考查是种很好的方式，能体现出他们对知识的灵活应用能力及对化学理论知识的理解．

例１ （２０２３年辽宁卷）２Ｇ噻吩乙醇（Mr＝１２８）是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如图１所示．

Ⅰ．制钠砂．向烧瓶中加入３００ mL 液体A 和４６０g金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现．

Ⅱ．制噻吩钠．降温至１０℃，加入２５mL噻吩，反应至钠砂消失．

Ⅲ．制噻吩乙醇钠．降温至－１０℃，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应３０min．

Ⅳ．水解．恢复室温，加入７０mL水，搅拌３０min;加盐酸调pH 至４～６，继续反应２h，分液;用水洗涤有机相，二次分液．

Ⅴ．分离．向有机相中加入无水MgSO４，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品１７.９２g．

回答下列问题：

（１）步骤Ⅰ中液体A 可以选择____（填字母）．

a．乙醇 b．水 c．甲苯 d．液氨

（２）噻吩沸点低于吡咯（ ）的原因是____．

（３）步骤Ⅱ的化学方程式为____．

（４）步骤Ⅲ中反应放热，为防止温度过高引发副反应，加入环氧乙烷溶液的方法是____．

（５）步骤Ⅳ中用盐酸调节pH 的目的是____．

（６）图２ 所示仪器在步骤Ⅴ 中无须使用的是____（填名称）;无水MgSO４ 的作用为____．

（７）产品的产率为____（用Na计算，精确至０.１％）．

解析

（１）A 液体不能和钠发生反应，乙醇和钠反应生成乙醇钠和氢气，a错误;水和钠反应生成氢氧化钠和氢气，b错误;甲苯和钠不反应，故c正确;液氨和钠反应生成NaNH２ 和H２，d错误．

（２）吡咯分子具有N—H 的结构，分子间可形成氢键，所以噻吩沸点低于吡咯．

（３）步骤Ⅱ的化学方程式为

（４）在加入环氧乙烷溶液时，应先将环氧乙烷溶于四氢呋喃中，向烧瓶中缓缓滴加环氧乙烷溶液．

（５）步骤Ⅳ中用盐酸调节pH，可以促进２Ｇ噻吩乙醇钠水解完全，生成２Ｇ噻吩乙醇．

（６）向有机相中加入无水MgSO４，静置，过滤，对滤液进行蒸馏，涉及的操作为过滤、蒸馏，据此分析可知，不需要的仪器有球形冷凝管、分液漏斗，硫酸镁的作用是吸收水分，起到干燥作用．

（７）４.６０g钠的物质的量为０.２mol，理论上得到２Ｇ噻吩乙醇的质量为２５.６g，产品的产率为１７．９２g／２５．６g×１００％＝７０.０％．

点评 本题涉及实验的基本操作以及物质性质的理解应用．解答这类试题时要求学生掌握有机物之间的转化关系，理解实验操作的基本原理．相比于无机实验的反应原理，有机实验的反应原理更加复杂，操作步骤烦琐，且需要学生结合已知信息及已学知识综合分析操作步骤．因此，学生在复习有机化合物时，要注重同类物质性质的相似性，结合物质性质分析实验操作，并掌握常见试剂在实验操作中的作用．

２ 以有机化合物为背景考查化学反应原理

化学反应原理是高中化学的重点和难点，特别是与有机化合物知识的结合，使得试题的难度大大增加，同时也赋予试题更高的新颖度．在解答这类试题时，我们需要排除有机化合物对化学反应原理的干扰，专注于理解有机化合物之间的转化本质．

例２ （２０２３年湖北卷）纳米碗C４０H１０是一种奇特的碗状共轭体系．高温条件下，C４０H１０可以由C４０H２０分子经过连续５ 步氢抽提和闭环脱氢反应生成．C４０H２０（g）H··→C４０H１８（g）＋H２（g）的反应机理和能量变化如图３所示．

回答下列问题：

（１）已知C４０Hx 中的碳氢键和碳碳键的键能分别为４３１.０kJ·mol－１和２９８.０kJ·mol－１，H—H 键键能为４３６.０kJ·mol－１．估算C４０H２０ （g）⇌C４０H１８（g）＋H２（g）的ΔH ＝____ kJ·mol－１．

（２）图示历程包含____个基元反应，其中速率最慢的是第____个．

（３）C４０H１０纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为____、____．

（４）１ ２００ K 时，假定体系内只有反应C４０H１２（g）⇌C４０H１０（g）＋H２（g）发生，反应过程中压强恒定为p０（即C４０H１２的初始压强），平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp 为____（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）．

（５）C.４０ H１９ （g）⇌C４０ H１８ （g）＋ H· （g）以及C.４０H１１（g）⇌C４０H１０（g）＋H· （g）反应的lnK （K 为平衡常数）随温度倒数的关系如图４所示．已知本实验条件下，lnK ＝－ΔH/RT ＋c（R 为理想气体常数，c 为截距）．图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是____．

（６）下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C４０H１０的反应速率的是____（填字母）．

a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂

解析

（１）分析反应历程可知，整个过程中断裂２个C—H 键，形成１ 个H—H 键和１ 个C—C键，则C４０H２０（g）⇌C４０H１８（g）＋H２（g）的ΔH 为２×４３１.０kJ·mol－１－４３６.０kJ·mol－１－２９８.０kJ·mol－１＝＋１２８kJ·mol－１．

（２）分析图示历程可知，反应包含３个基元反应，其中速率最慢的是第３个．

（３）C４０H２０中含有１个五元环，１０个六元环，由反应机理可知，每脱２个氢形成１个五元环，六元环数目不变，则C４０H１０总共含有６个五元环，１０个六元环．

（４）设开始时C４０H１２的物质的量为１mol，结合三段式列式计算：

（５）图中２条线几乎平行，根据lnK ＝－ΔH/RT ＋c可知，斜率近似相等，即两反应的焓变基本相等，原因是两反应均断开１个碳氢键，形成１个碳碳键．

（６）由图像可知，该反应为吸热反应，升高温度，能增大反应速率，平衡正向移动，提高反应物的平衡转化率，故a正确;增大压强，能加快反应速率，平衡逆向移动，不能提高反应物的平衡转化率，故b错误;加入催化剂加快反应速率，不改变化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，故c错误．

点评 本题涉及的化学反应原理知识较为全面，解题的难点在于如何将有机物之间的转化应用于其中．从本质上讲，有机物之间的转化也是一种反应原理，学生在复习过程中可适当融入有机反应原理，弱化转化过程中官能团的变化，强化有机物分子式的不同．

有机物官能团之间复杂的转化关系为其命题方式提供了无限可能，微观分析及宏观应用都会成为考查的内容．随着新高考对于学生核心素养及关键能力的重视，高考题型会不断创新，学生在学习相关知识时要开阔眼界、拓展延伸、深化本质、强化应用，把“知其所以然”作为基本能力．

（完）