高考化学解题方法之有机化学篇，这些知识你掌握了吗？

高考化学解题方法——有机化学篇

2021.07.19

高考题目中的大题部分，物质结构以及有机化学题目往往得分较为容易。在高中阶段，有机化学的难度并不高，解题的方法也相对固定。然而，若想将准确率和解题速度维持在一个较高的水平，我们不妨运用本科阶段的知识，实施一种“降维打击”的策略。从更宏观的角度审视高考中的有机题目，这些题目的难度呈现出显著差异，因此，我特别撰写了一篇名为《有机补充知识点》的文章，对高考题目所涉及的高等教育阶段的知识点进行了系统的整理。

基础知识

运用物质结构中的价键理论以及杂化轨道理论，我们可以深入理解有机物中的化学键的形成与断裂过程。

有机物的表达方式包括：最简式、化学式、分子式、结构式、结构简式以及键线式。

“四同”这一概念涵盖了以下四个方面：一是同系物，即具有相同通式但分子中碳原子数目不同的化合物；二是同分异构体，指分子式相同但结构不同的化合物；三是同素异形体，即由同种元素构成但形态和性质不同的单质；四是同位素，指的是具有相同质子数但中子数不同的原子。

4. 同分异构体，顺反异构，手性碳的概念

有机物的命名规则主要包括两种：一种是链状结构的有机物，其命名需考虑母体以及所含的取代基；另一种是苯环结构的有机物，同样在命名时需考虑其母体和取代基。

6. 提纯方法：蒸馏，重结晶，萃取分液，索氏提取法。

有机物的表征手段包括：元素分析，通过完全燃烧并分析产物来推断最简式；红外光谱分析，以确定化学键的类型；质谱技术，其中最右侧的第一个峰的横坐标代表分子的相对分子质量；核磁共振氢谱，用于识别氢原子的种类及其比例关系；X-射线衍射技术，能够精确测定晶体的结构，是最为准确的方法。

分子的共面性可通过以下方式确定：以碳碳双键或苯环作为基准，分析分子的共面特性；在双键碳原子及其直接相连的四个原子之间，它们处于同一平面；同样，苯环中的碳原子及其直接相连的六个原子也位于同一平面。

烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物、卤代烃、醇类、酚类、醛类、酸类、酯类以及酰胺类，这些化合物的基础化学特性务必牢记于心。

二、做题思路

1. 同系物的判断方法

互为同系物必须同时满足3个条件：

官能团的类型与数量必须保持一致；同时，不饱和度也需保持一致；此外，在结构上，它们之间应仅相差一个或数个CH2基团。

2. 活泼氢

活泼氢指的是那些能够轻易从分子中脱离，以氢离子形态存在的氢原子，因此，活泼氢也表现出一定的酸性特征。那么，哪些氢原子更容易脱离呢？答案是那些化学键易于断裂的氢原子。一般来说，共价键的极性越强，其键就越容易断裂。例如，在甲烷分子中，C-H键的极性是最小的，因此氢原子非常不活泼，其酸性也相对较弱。而在乙醛分子中，由于醛基含有C=O键，具有较强的吸电子能力，这使得α-H原子具有一定的酸性，这也是羟醛缩合反应能够进行的基础。醛基中的氢原子因C=O键中碳原子的正电性而表现出较弱的酸性。羟基氢虽然活跃，但连接羟基的基团对电子的吸引能力各异，吸引电子的能力越强，酸性也就越强。例如，乙基的吸电子能力较弱，因此羟基氢的酸性也相对较弱。氢原子的极性比乙基更强，这使得水的酸性超过了乙醇。钠与水和乙醇的反应现象可以用来验证这一结论。乙酰基上的C=O基团具有较强的吸电子能力，因此乙酸溶液呈现出酸性。磺酰基含有两个S=O键，其极性更为显著，因此硫酸属于强酸，其中的氢离子能够完全离解。

3. 有机合成大题的一般解题思路

分4步：

读懂已知

②推断整个合成路线

在模仿已有的合成路径的同时，我们需要探索新的合成途径。在此过程中，理解既有的合成路径中的成环步骤以及如何准确书写同分异构体成为了关键难点。

4. 有机成环反应

环与链的相互转换，其核心在于确保环内每个原子的具体位置与链上的位置完全吻合。具体操作步骤是，对环状结构中的每一个原子进行编号，然后依据这些编号来准确确定每个原子在链状结构中的具体相对位置。

5. 同分异构体的书写方法

同分异构体的书写一般分3种情况：

链状化合物的一元或二元取代类型，这类问题通常并不复杂。在掌握7个碳原子以内的所有一元或二元取代物质后，即可轻松应对。这类知识在平时的练习题中经常出现，但高考中一般不会涉及。至于环状或立体结构的一元或二元取代，苯环的邻位、间位和对位取代相对容易理解。而对于立方烷或桥环化合物，则需要具备一定的空间想象力。在确定了取代物占据的位置之后，我们需要进一步寻找第二取代物。这一过程中，重点在于识别对称面和对称中心，需要注意的是，其中一部分是存在重复的。

苯环的取代位置和官能团的种类存在差异。这类内容在高考题目中经常出现，考察时通常会设定一些限制条件，比如氢原子的种类和数量、对称性以及特定的官能团等。虽然找出同分异构体并不困难，但真正挑战在于如何确保找到所有可能的异构体。解题的思路是：首先，明确苯环侧链上含有哪些原子以及侧链的不饱和度；接着，探究官能团可能的异构形式；最后，依次寻找苯环的一取代、二取代、三取代等不同取代物。可以说在有机大题中，找同分异构体是最难的一个题。

三、高考例题：

有机化合物M，即2-甲基-2-丁醇，其结构中存在多种立体异构形式，这些异构形式涵盖了顺反异构和对映异构等不同类型。针对这一有机物M的转化过程，以下陈述中存在一个错误选项。

A．N分子可能存在顺反异构

B．L的任一同分异构体最多有1个手性碳原子

C．M的同分异构体中，能被氧化为酮的醇有4种

D．L的同分异构体中，含两种化学环境氢的只有1种

解析：首先将M、N和L的结构写出来：

这四个选项实际上是对烯烃的顺反异构现象、戊烷单取代产物以及醇催化氧化反应机理的考察。只要对基础知识有扎实的掌握，这道题并不会很难。

（2021山东卷）19．一种利胆药物F的合成路线如下：

已知：Ⅰ．

Ⅱ．

回答下列问题：

A的化学结构式可以表示为________；满足这些特定要求的A的同分异构体共有_______种。

①含有酚羟基 ②不能发生银镜反应 ③含有四种化学环境的氢

检测B物质中是否含有A成分的试剂是________；BC之间的反应类型属于________。

CD的化学方程式表示为________；E分子中含有的氧基团类型共有________种。

（4）已知：

，综合上述信息，

解析：首先需明确已知条件，注意到I中的Claisen重排反应。虽然学生可能对这一重排反应不太熟悉，但关键在于理解其中侧链上碳原子的位移以及碳碳双键位置的改变。这一判断的依据在于R基团的位置。

此反应过程犹如一只四肢灵活的猴子穿梭于林间，先是用手紧握一棵树干，随后以脚钩住另一棵树干荡去，待抵达下一棵树时，又换用手去抓握。而位于酚羟基邻位的烯丙基，恰似这般猴子的行为。

学生实际上需要深入理解有机化学的反应本质，而不仅仅是掌握高中教材中的反应式。只有达到对I知识的这种深入理解，他们才能完整地完成这道题目。

II部分相对容易理解，它指的是在酯基结构中，烷氧基被氨基所替代的化学反应。在日常生活中，我们应当使用“烷氧基”等术语进行教学，这样可以在日常学习中不知不觉地融入本科知识。

接下来，我们着手对整个合成步骤进行剖析，该题目的独特之处在于仅提供了目标分子的结构式，而过往的底物信息仅以分子式呈现，因此我们不得不采取逆向推理的方法来进行这一分析。由于已知II，F至E的过程被采用，因此E应当是相应的酯。该酯的醇部分所含碳原子数量可从两个角度推断：一方面，C至D的过程很可能是酯化反应；另一方面，通过比较E与F的分子式，可以确定E为甲酯。从E至D，分子式保持不变，故D与E互为同分异构体。利用已知I的重排反应，可以推断出D的结构。从D至C，显然是酯化反应的逆过程，因此易于获得C的结构式。从C至B，NaClO2在酸性条件下充当氧化剂，苯环上的三个取代基中，仅羧基可能是将B氧化所得，因此B中的羧基位置可能是醇羟基或醛基。根据B的不饱和度为6，可知其为醛，进而推出B的结构式。从B至A，A与烯丙基溴反应生成B，显然是酚羟基与卤代烃的取代反应，由此推断出A的结构式。

整个合成过程推断清楚后，大多数空都比较容易了。

在问题（1）中，我们需关注同分异构体的数量。首先，苯环的侧链由2个碳原子组成，即C=2，并含有3个氧原子，即O=3，以及1个羟基，即Ω=1，其中酚羟基占据了1个氧原子。接下来，我们要确定官能团的种类，这直接取决于取代基的数量。若存在2个取代基，它们可能是羧基和酯基，但绝对不能包含醛基。因此，可能的同分异构体共有三种。

鉴于仅存在四种氢原子，因此它们只能与酚羟基形成对位关系，并且含有羧基的第一种可能性并不存在。

若存在三个取代基，然而氢原子的种类却不能超过四种，则其中必有两个取代基是相同的，并且它们必然是对称排列的。基于碳和氧原子的数量，苯环上相同的取代基应为酚羟基。剩下的一个不饱和度、一个氧原子以及两个碳原子。

再多的取代基所得到的H的种类一定大于4。

在探讨问题（4）的已知条件时，我们了解到1,3-丁二烯的1,2-加成反应和1,4-加成反应分别在不同的温度条件下进行。具体来说，1,2-加成反应在较低的温度下发生，这一过程受动力学控制；而1,4-加成反应则是在较高的温度下进行，它受到热力学控制的影响。个人认为，在讲授新课时，应当将这一知识点纳入教学内容之中。此外，还应该提前讲解双键与孤对电子所形成的共轭效应。

由于正向推理难以着手，故转而采取逆向推理策略。在此过程中，关键在于核实已知信息I是否被真正理解，特别是要明确是哪个C原子发生了重排，以及双键的具体位置变化。这些是推断A如何推导出B的依据，而通过B向前追溯，才能准确判断E所经历的加成反应类型。因此，准确解读已知信息I的含义显得尤为关键。

高考题解析链接：

2020全国I卷

2020全国II卷

2020全国III卷

2020山东卷

2021全国甲卷

2021全国乙卷

2021山东卷

2022全国甲卷

2022全国乙卷

2022山东卷

修改日期：

2021.07.19 初稿

2021.07.24 第一次修改

2021.08.12 第二次修改

2022.07.22 第三次修改