有机合成总结范文
时间:2023-11-01 17:42:17
导语:如何才能写好一篇有机合成总结,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
关键词:黄河下游近期防洪工程;设计概算;编制要点;
中图分类号:TV87文献标识码: A
1项目概况
(1)工程建设必要性
经过近年来防洪工程建设,黄河下游防洪能力得以较大提高,其中堤防“漫决”问题已基本得到解决,为保障黄淮海平原防洪安全奠定了坚强的物质基础。
但由于在未来相当长的时间内,黄河仍将是一条多泥沙河流,未加固堤段堤防单薄、质量差、隐患多、险工根石薄弱等问题依然存在,现有的河道整治工程尚无法有效控制河势游荡多变的局面。所以,在目前已取得防洪效果的基础上,按照《黄河近期重点治理开发规划》(国函〔2002〕61号文)确定的建设规模和内容,继续对黄河下游进行以堤防加固和河道整治为重点的防洪工程建设是十分必要的。
(2)工程结构特点
黄河具有“水少沙多,水沙关系不协调”的特点,使下游河道在摆动中淤积升高,治黄工作按照“上拦下排、两岸分滞”处理洪水,“拦、排、放、调、挖”有效处理和利用泥沙的基本思路,初步建成了防洪减淤体系,形成了黄河防洪工程特殊的工程结构。
黄河防洪工程主要有堤防帮宽加固工程、放淤固堤工程,堤顶道路硬化工程,涵闸新建、改建工程,险工改建加固工程,控导工程,附属工程等。其中,许多工程结构依据黄河多泥沙的特点,采用特殊的施工工艺进行施工,例如放淤固堤工程就是黄河堤防除险加固的一种特殊方式,主要利用挖泥船、水力冲挖机组或组合泵多级接力的形式,在黄河河道中或黄河滩地挖取泥沙,通过管道输送到大堤背河侧沉放,排除清水,沉沙固堤,放淤固堤能够利用黄河泥沙,对河道有一定疏浚作用;放淤固堤同时加宽加宽大堤断面,便于抗洪抢险;险工是黄河堤防的一部分,在经常靠水的堤段,为了防御洪水冲刷堤身,依托大堤修建的坝、垛等防护工程;控导工程是为约束主流摆动范围、护滩保堤,引导主流沿设计治导线下泄,在凹岸一侧的滩岸上按设计的工程位置线修建的丁坝、垛、护岸工程。
(3)工程建设规模
主要建设内容包括:黄河下游进行堤防帮宽120.30km,堤防加固140.04km,堤顶道路硬化85.96km,堤防防汛道路6.7km,拆除重建三义寨闸,防浪林建设26.92km,险工改建加固16处(坝垛228道),控导工程新续建14处(工程长度6.541km),控导工程改建加固3处(坝垛52道),东平湖滞洪区二级湖堤加高加固和庞口防倒灌闸新建工程;沁河左岸老龙湾以下堤防加固4.78km及11.93km路面翻修。
(4)初步设计概算批复情况
工程总投资为387471万元,其中:建筑工程141147万元,机电设备及安装工程248万元,金属结构设备及安装工程632万元,施工临时工程3967元,独立费用54295万元,基本预备费10015万元,施工场地征用及移民补偿费171554万元,水土保持费2617万元,环境保护费2996万元。
2黄河防洪工程概算编制原则和依据
(1)编制原则
黄河下游防洪工程为中央直属水利项目,建设资金全部由中央投资安排。设计概算按照现行部委颁布的有关水利工程概算的编制办法、费用构成及计算标准,并结合黄河下游工程建设的实际情况进行编制。
(2)编制依据
1)水利部水总[2002]116号文“关于《水利建筑工程预算定额》、《水利建筑工程概算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》及《水利工程设计概(估)算编制规定》的通知”;
2)水利部水总[2005]389号文关于水利工程概预算补充定额的通知;
3)水利部水建管[1999]523号文关于《水利水电设备安装工程预算定额》和《水利水电设备安装工程概算定额》的通知;
4)水利部黄河水利委员会黄建管[2004]13号文关于《黄河下游放淤(泵淤)工程预算定额》(试行)的通知;
5)水利部黄河水利委员会黄建管[2005]55号文关于《黄河下游放淤(船淤)工程预算定额》(试行)的通知;
6)上级主管部门的审查、评估、批复文件
7)其他各专业提供的设计资料。
3黄河下游防洪工程概算编制要点和注意事项
黄河下游防洪工程为中央直属水利项目,全部由中央投资安排,整个工程沿黄河将近500km,跨越山东、河南两省12个市局,地质条件复杂,工程结构多样,投资巨大。为了准确计算工程投资,确保国有资金的有效使用,在概算编制过程中主要在以下几方面给予了重点关注和技术创新。
(1)主要材料价格的确定
黄河下游防洪工程主要是土方和石方工程,主要材料为汽(柴)油和石料,约占整个建安投资的40%,二者的精确程度直接影响设计概算的质量,因此在概算编制过程中给予了高度重视。汽(柴)油价格主要采用国家发改委公布的价格信息;石料价格的确定要相对复杂些,主要通过现场调查、收集砂石料厂家资料,并对材料来源地、供货比例和价格等基础资料的可靠性和准确性进行认真分析而确定。
(2)方案的技术经济比选
堤防加固工程约占整个建安投资的60%,因此控制堤防加固工程的投资对于控制整个工程投资起到了关键作用。本次安排堤防加固工程全长140km,工程涉及山东、河南两省8个河务局,每段的地质条件、地形面貌、周边环境都不尽相同。在技术可行、方便实施,兼顾经济与实用的原则下,通过技术经济比较确定合适的加固方案对投资控制起到了关键的作用。目前,堤防加固通常采用放淤固堤、新堤填筑加放淤固堤、堤防截渗墙等措施。
1)放淤固堤
放淤固堤是利用挖泥船或泥浆泵抽取河道或滩区的泥沙,输送到堤防背河侧,培厚大堤断面,延长渗径长度。放淤固堤是堤防加固的主要手段。
淤背固堤施工效率高、工序简单,技术经济,放淤固堤能够利用黄河泥沙,对河道有一定疏浚作用,并且施工完成后,有利于进行工程的综合开发利用,实现较好的综合效益。
2)新堤填筑加放淤固堤
黄河下游背河沿堤分布村庄较多,居住人口稠密,部分堤段背河堤脚分布有密集的村庄,如采用背河放淤加固的方案,不仅搬迁工程量大,投资多,安置困难,因此在“少移民,少拆房,少扰民”的原则下,对以上特殊堤段,宜选择临河侧填筑新堤,在新、老堤之间放淤加固的方案。
3)堤防截渗墙
在地层结构有相对不透水层、且堤防背河有村庄、采取放淤固堤加固方案非常困难的情况下,采取截渗墙加固方案是一种较好的替代方案。本次对部分仍然存在着临背河均有村庄、人口密度大、居民搬迁困难的堤段,结合各段的地质条件和地层结构,通过技术经济比较,安排了5.134km的堤防截渗墙工程。
本次黄河下游干流堤防加固140km,结合各段的具体情况进行技术经济比较,合理安排放淤固堤段落长度116km,新堤填筑加放淤固堤段落长度18.6km,,截渗墙加固段落长度5km,既满足了设计的要求又达到了经济合理的目的。
(3)优化施工组织设计
施工组织设计是编制工程造价文件的主要依据之一,由于工程条件的复杂性,同一工程项目会出现多种不同的施工方案,如土方平衡利用方案、施工工艺的选取、土方的施工方法和运距、临时道路的布设等均需合理确定,施工组织设计的完善在不同程度上影响造价确定的合理性。
堤防加固工程基本是土方工程。通过优化施工组织设计,充分利用开挖土方,最大限度的减少外调土方和外运土方,在保护土地资源的同时降低工程造价。分别从以下几个方面进行阐述。
1)堤防填筑土方
堤防填筑土方通常采用放淤、外运土填筑、堤防截渗墙等施工工艺。在本期实施的工程项目中尽量采用放淤固堤,该方法施工效率高、工序简单,造价低。
2)围堤及格堤土方
为了放淤固堤工作顺利进行,必须修好围堤,以防止淤区决口,围格堤可采用推土机从淤区内推土填筑,淤区内再通过造价较低的放淤土方进行回填。通过这种方法计算的围格堤土方单价相比直接外调土方填筑便宜很多。
3)包边、盖顶土方
放淤固堤取土多为砂质土,淤区若不采取防护措施,风冲雨蚀,不但使淤区本身工程损毁,且易使附近农田沙化,影响农业生产,因此,需对淤区进行包边盖顶设计。
包边土料粘性较高,需要从附近的土料场取土。盖顶则采用耕作土(壤土),淤区施工前的耕作土是盖顶土方的重要来源;由于某些堤防段土料场运工地现场较远,外运取土单价较高;剩余的盖顶土方通过全段分析比较,采用就地深挖临时存放再覆土的方法计算的盖顶单价要相对便宜些,可以节省建安投资。
(4)技术创新
由于黄河下游防洪工程特殊的工程结构,出现了船淤土方、泵淤土方,抛石护根、丁扣石、浆填腹石、粗排乱石、柳石搂厢、备防石码方、柳石枕、铅丝笼沉排等特殊的施工工艺。这些新技术项目尚未列入原有水利定额中,也没有类似的定额可供参考。为提高概算编制的准确性,结合自身的具体情况和施工工艺,补充编制适用的定额。
4结语
篇2
⑴举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用,有机合成说课稿。
⑵认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点,知道它们的转化关系。
二、教学背景分析
1.学习内容分析:
有机合成是本章的最后一节,在以往的教科书中没有专门讲解。本节教学要在帮助学生复习再现烃及烃的衍生物结构、性质、相互转化的基础上,初步学习有机合成的过程;理解有机合成遵循的原则;初步学会使用逆推法合理地设计出有机合成的线路;同时培养并提高学生综合运用所学知识解决实际合成问题的能力,为学生顺利学习本模块第五章进入合成有机高分子化合物时代及选修一《化学与生活》的学习奠定基础;同时让学生感受合成的有机物与人们生活的密切关系,使学生认识到有机合成是有机化学服务于人类的桥,是有机化学研究的中心,是化学工作者改造世界、创造未来最重要的手段,对学生渗透热爱化学、热爱科学的思想教育。
2. 学生情况分析:有机合成是有机物性质的应用,要求学生在前两章及本章前三节的学习基础之上熟练掌握好各类有机物的组成、结构、性质、相互衍生关系以及重要官能团的引入和消去等基础知识。因此在本节之前我们上了一节《烃及烃的衍生物》的巩固课,帮助学生把学过的有机化学知识形成知识网,使学生能够正确理解官能团结构与性质的辩证关系,掌握重要有机物相互转化关系,能够从断键、成键的角度正确书写化学方程式,让学生的认知尽可能达到其“最近发展区”,这样为我们本节的学习打下了坚实的基础。
基于以上分析,我制定了本节课的教学目标
三、本节课教学目标
1.知识目标:①使学生掌握烃及烃的衍生物性质及官能团相互转化的一些方法
②让学生初步了解逆向合成法的思维方法
2.过程与方法:
①通过小组讨论、归纳、整理知识,培养学生对有机物性质和官能团转化方法的归纳能力。
②通过有机物的合成方法的学习,培养学生的逆合成分析法的逻辑思维能力以及信息迁移能力。
③通过分析有机合成过程巩固各类有机物的结构、性质及相互转化关系。
3.情感、态度与价值观:
①体会新物质的不断合成是有机化学具有的特殊的科学魅力,对学生渗透热爱化学的教育。
②培养学生将化学知识应用于生产、生活实践的意识。
③加强学生的沟通能力和合作学习能力;以化学主人翁的身份体会化学学科在生产、生活中的实用价值,激发学习化学的兴趣。
四、教学设计流程与教学设计
㈠教学设计理论依据
布鲁纳认知结构理论、皮亚杰建构主义学习理论、维果茨基“最近发展区”理论。
㈡教学策略与方法选择标准
根据教学目标的内容与层次,化学教学内容的具体特征,高二学生的年龄与思维发展情况,我班学生的知识储备和能力特征,化学学科的特征(研究方法、基本思想、逻辑结构),教师的教学优势能力及我校化学教学的技术条件,教案《有机合成说课稿》。
㈢教学策略
小组合作式教学、启发式教学
㈣重、难点突破
本节的学习重点逆合成分析法,我首先让学生阅读教材,初步了解逆合成分析法,再让学生自主探究学习来理解逆合成分析法的思维方法,最后利用图表引导学生掌握合成草酸二乙酯的逆推法,体会逆合成分析法的思维过程。
五、教学过程
【活动1】
我利用多媒体展示有关福岛核电站起火爆炸、核辐射危害、核辐射防护服及生活中的有机合成材料,通过社会的热点问题的呈现,吸引学生的注意力引出本节要学习的主要内容,让学生了解有机合成在人类社会进步中的意义,同时激发学生的学习兴趣和求知欲望。
【活动2】
学生自学教材初步了解有机合成的定义、任务、过程。本环节的设计目的是:让学生独立利用教材内容资源进行学习,了解什么是有机合成、明确要进行有机合成的任务是什么、要完成有机合成需要怎样的过程、如何进行思考等,培养学生的阅读能力和信息素养。
【活动3】
学生小组讨论用尽可能多的方法合成乙烯、氯乙烷、乙醇。本活动的目的是:从学生已有的知识出发,为学生搭建学习平台,以便学生在原有的学习和掌握的规律的基础上积极主动建构知识。学生通过思考、交流、评价不仅知道了如何制取乙烯、氯乙烷、乙醇,更重要的是还知道了可以用过已经学过的有机化学反应用多种方法制取同一物质,激活了学生理解新知识的桥梁。为顺利完成活动4提供了真实的学习情境。
【活动4】
学生通过完成练习归纳完成问题导学3,再现官能团间的转化关系。目的在于让学生在利用活动3中原有认知结构中的知识经验去同化当前学习到的新知识,以引发学生的认知冲突,激发学生的学习兴趣,让学生亲身感受到某种官能团的转化有多种方法,同时培养学生的归纳总结能力。渗透在实际应用进行物质合成时,必须依据某些原则选取合理的方法,从而顺利过渡到逆合成分析法。
【活动5】
学生自学教材体会“逆合成分析法”在有机化学中的应用,并展示合成草酸二乙酯的逆推法。
本活动的内容是本节的重点及核心知识,让学生在原有知识的基础上通过自主合作探究性学习理解这些重点知识、核心知识的形成过程,学案上采用图表引导学生构建乙二酸二乙酯逆合成分析法的思维过程。让学生初步学会利用逆合成分析法设计简单的有机化合物的合成路线,通过交流展示培养学生的合作学习的能力及自信心,进一步体会如何利用逆推法解决具体有机合成问题,培养学生综合运用已有知识解决实际问题的能力,给学生充分表现的机会,感受成功的喜悦,从而学会学习。
【活动6】
学生讨论小结有机合成的原则,在前面的活动中已经渗透了有机合成的一些原则,在此基础上让学生通过讨论归纳总结。考虑到本节是有机合成的第一节基础课,鉴于学生的基础,可能总结不够全面,我再利用大屏幕帮助学生完善。这样可为以后评价合成线路打下基础。
学生观看大屏幕“20世纪在有机合成方面获诺贝尔化学奖的重要事件” ,对学生渗透热爱化学、热爱科学的思想教育。
【达标训练】
达标训练共安排了两道题,一题涉及的是正合成分析法,另一题是逆合成分析法。难度逐渐加深。
【活动7】
学生完成达标训练1,再小组讨论,最后板演展示化学方程式。
本题已经给出合成路线,只要求学生根据合成路线写出各步反应的化学方程式。本题所写的化学方程式均是以前没有学过的,但是可利用官能团之间的转化关系正确写出化学方程式。学案将本题作为达标训练第一题的目的有三个:一是通过实例让学生了解如何画合成路线图;二是通过化学方程式的书写考察学生对官能团相互转化关系的掌握情况,同时培养学生灵活应用所学知识的能力;三是让学生感觉此题并不简单,但经过思考又可以解出正确答案,增强学生的自信心及成就感。
【活动8】
学生用5分钟独立完成,用2分钟组内讨论合成路线,学生抢答展示合成线路。
篇3
【关键词】广东高考 理综 有机合成
纵观近几年广东高考理综的有机合成题,考点上变化不大,难度适中,但稳中有新,本文通过对命题考点的对比和分析,提出一些个人观点。
一、试题(2013年广东理综第30题)
30.(16分)脱水偶联反应是一种新型的直接烷基化反应,如反应①
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
(1)化合物Ⅰ分子式为Ⅲ,1mol该物质完全燃烧最少需要消耗ⅢmolO2。
(2)化合物Ⅱ可使 溶液(限写一种)褪色;化合物Ⅲ(分子式C10H11C1)与NaOH水溶液共热生成化合物Ⅱ,相应化学方程式为____。
(3)化合物Ⅲ与NaOH乙醇溶液共热生成化合物Ⅳ,Ⅳ的核磁共振氢谱除苯环峰外还有四组峰,峰面积之比为1:1:1:2,Ⅳ结构简式为____。
(4)由CH3COOCH2CH3可合成化合物Ⅰ,化合物V是CH3COOCH2CH3的一种无支链同分异构体,碳链两端呈对称结构,且在Cu催化下与过量O2反应生成能发生银镜反应的化合物Ⅵ。V结构简式为____,Ⅵ结构简式为____。
(5)一定条件下,■与■也可发生类似①的反应,有机产物的结构简式为____。
二、试题分析
今年有机合成以研究热点——烷基化反应为背景,考查分子式和结构简式书写、耗氧量计算、方程式和同分异构体书写等,不同的是在考查了核磁共振 ,这是前三年没有涉及到的内容,这也说明广东高考稳中有新。该题难度较简单,但设置一定的易错点,如第二问方程式会漏掉条件而失分;第三问结构简式会因对波谱知识关注不够而失分;第五问会对题目所给信息理解不透消去溴原子而失分。
三、广东理综有机合成题命题考点
广东理综卷有机合成题的特点是素材新颖,不以传统框图形式出现,均以化工工艺为背景,以有机合成流程图为主线。考查角度相对固定,设问灵活新颖,近几年考查的知识点如下:
纵观上表,广东有机合成题常见考点有:分子式的书写、耗氧量计算、反应类型的判断、方程式的书写(主要考查官能团的性质)、限制条件下同分异构体的书写、模仿已知信息的反应原理写出类似反应方程式或产物的结构简式(注重有机物的断键和成键和已知信息的重模仿、迁移或拼接)。
四、2013年广东理综有机合成题给我的启示
1.重视基础,加强理解的深度。
高考从某种意义上讲,主要考查对基础知识理解的深度和广度。因此在复习过程中,应注重基础(特别是第一轮复习)。首先要重视课本。课本是根本,不但涵盖考试的全部内容,也包涵知识的结构关系,将书本知识研究透彻,灵活迁移,定能胜过各种教辅书。如今年涉及到:烯烃官能团的性质、卤代烃在氢氧化钠水溶液的水解反应和在氢氧化钠醇溶液的消去反应。所以在复习中要掌握并牢记各类官能团的性质及反应条件。如烷烃的取代反应(光照)、卤代烃的水解反应(氢氧化钠水溶液、加热)和消去反应(氢氧化钠醇溶液、加热)、醇的消去反应(浓硫酸、170℃)和催化氧化反应(Cu或Ag催化、加热)、醛的银镜反应(水浴加热)、酯化反应(浓硫酸、加热)等。在平时训练中,要以课本为主,紧紧围绕主干知识,多练习多反思,通过横向纵向整合,使零散知识系统化、结构化,做到考试时得心应手。
2.重视能力培养,提高提取和应用信息的能力。
有机合成题不仅考查课本上的主干知识,还注重考查对信息的加工、处理、迁移和应用能力。要求学生能迅速接受新信息并提取实质性内容将其与已有知识整合,具有综合性。广东理综有机合成题在考查信息提取和应用方面越来越受到青睐,如模仿已知信息的反应原理写出类似方程式或产物的结构简式,就是注重信息的提取、迁移和应用,要求考生当场自学,理解反应原理,结合原有知识解决问题。如今年有机合成题的反应①中化合物Ⅰ和Ⅱ的反应,该反应课本上没有,这就需要考生能够快速吸收、整合所给信息,注意反应的断键和成键,将新知识和旧知识融会贯通,然后进行模仿、迁移。从近几年大趋势来看,题目的深度、广度和难度将会越来越大,所以在复习时既要贴近课本回顾主干知识,打好基础,也要多做习题来提升自己的信息分析、提取和迁移能力,不断拓展自身的题量,能应付各种全新没见过的题目,真正做到“百战不殆”。
五、复习有机合成题的建议
1.回归基础抓教材,牢记特性。回顾今年选择题第7题考查的全是有机的记忆内容;无论是方程式的书写还是反应机理,无论是核磁共振还是同分异构体书写,都离不开对有机物特性的熟记。
2.重视常规题型的训练,提高解题能力。广东高考理综在试卷结构、题型风格、试题难度等方面保持相对稳定,虽然有一定的创新和突破,但主干考点还是万变不离其宗的。所以在备考中要让学生明确高考的考点,做到心中有数,有的放矢。
篇4
关键词:信息加工理论;有机合成;信息加工;策略
文章编号:1008-0546(2015)10-0033-06 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.013
《普通高中化学课程标准(实验)》、江苏高考考试说明(化学),江苏省普通高中学业水平测试(选测)都提到重点考查学生的信息获取与加工能力,要求学生具备能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息,并与已有知识整合,在分析评价的基础上应用新信息。[1]高考中,有机合成题以新信息为背景,考查学生信息的获取、加工、整合、迁移应用的能力。题中信息新颖、陌生,是高中有机知识的拓展、延伸,是大学有机知识的下放、改动,是科技生产合成原理的回归、利用,是“08高考方案”的考点、热点。所以,在高三复习教学中,应培养学生整合新信息与元认知结构中经验知识,运用有用、有效信息和知识解决陌生问题的能力。
一、 信息加工(Information Processing简称IP)理论核心
国际化学奥林匹克(IchO)培训大纲中将信息加工列为首项能力并定义信息为“对文字、图形、直接和间接获得的各种感性和理性认识”;加工是指对信息的寻找、选择、整理、储存、重组、应用、预测、评价等。[2]信息加工即IP是认知过程的本质,包括对信息的接受、存储、处理、传递、迁移运用等过程,是人脑加工外界刺激的过程,是指信息提取、转换、重整、精细加工和组织,[3]是知觉、注意、表象、记忆、思维、言语、推理、问题解决等心理过程[4]。通过了解学生的信息加工心理过程,可以了解学生是怎样学习、记忆和使用知识,了解学生是如何整合新旧知识、灵活迁移运用信息。
美国教育心理学家加涅(Rert Mills Gagne)是信息加工理论的代表人物,他根据信息加工过程及心理过程,研究人是如何学习的。他的观点是“学习是学习者所面临的刺激通过一系列内部构造被转化、加工的过程”。要解决学习问题,需要清楚学生的信息加工方式即对信息的心智加工方式。信息加工将新知识与旧知识进行联结,以元认知结构中的先行组织者为基础,进行同化,从而学习新知识,把新知识内化到元认知结构中,达到新旧知识的整合。
二、有机合成真题分析及信息
1. 有机合成真题分析
有机合成综合性强,考查基础知识面宽,重视考查学生的思维能力和整合新旧知识、灵活迁移运用的能力,要求学生要具备较高的信息加工能力。
例:(2015江苏,17)化合物F是一种抗心肌缺血药物的中间体,可以通过以下方法合成:
(1)~(3)略
(4)已知:[RCH2CN[] [H2][催化剂,]RCH2CH2NH2],写出以[HO OH] 为原料制备 [O] [CH2NH2]的流程图。
[分析]仔细审题,加工流程中信息及已知信息,剔除干扰、无用信息,发现解题的突破口是官能团的性质、有机典型反应类型、特定条件。
仔细观察原料和产物的关系,发现目标产物中环中碳原子数和原料中相同,在环外多了1个碳原子和1个氨基,产物中环上有1个氧原子而原料中有2个氧原子。通过逆向思维,利用[RCH2CN[] [H2][催化剂,]RCH2CH2NH2],推知产物的原料是 [O] [CN];根据题中流程发现C到D,氯原子在NaCN条件下被氰基取代,则 [O] [CN]的原料是 [O] [Cl];观察 [O] [Cl]与原料关系, [O] [Cl]可通过[HO OH] [Cl]分子内脱水制得,也可以通过 [O]与HCl加成制得;[HO OH] [Cl]由原料和HCl加成制得; [O]由原料在浓硫酸、加热条件下分子内脱水制得。逆向推断完成后,再正向写出流程,各步骤标出准确的反应条件。
有机合成不仅考查学生已有经验知识,更倾向于考查学生新旧知识的整合能力。题中提供的新信息几乎都能用到,在合成过程中甚至需要到流程中挖掘有用、有效、陌生信息解题。该题型考查学生的基本知识和基本技能、官能团的性质和反应类型、信息加工敏锐性和灵活性、思维的有序性和整体性、综合分析应用能力。
2. 有机合成真题及信息
以2009~2014年有机合成真题为例,分析题中的信息并进行归纳,总结有机合成题考查的旧知识、新知识。
通过2015年有机真题分析、2009―2014年信息统计,发现有机合成重点考查烯烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间的转化及典型反应(取代、加成、氧化、还原、消去反应等),考查学生信息获取、加工能力,元认知结构知识与新知识的同化能力及迁移运用能力。有机合成重在于感知、编码、输出信息。学习者需要具有条理性、整体化的有机知识,能灵活、敏捷、准确地获取试题所给相关信息,把已有经验知识和新信息进行整合,分析评价信息并应用新信息解题。
三、 信息加工策略
流程中信息较多,需要进行简约、转换、类比、评价,去掉无关、干扰信息,采用有用、有效信息进行有机合成。面对熟悉的官能团陌生的有机物,通过信息加工,把陌生问题情境转化为熟悉的问题情境,新旧对比,处理问题。处理问题过程中不但要建构元认知结构,还要突破学生的认知冲突,即同化旧知与新知。
1.信息“序化、简约”加工
任何体系都是由若干个相互联系、相互作用的要素构成,要素组合有序、恰当、严密。各有机物按照官能团转化关系联系起来,形成有序的知识体系。在有机合成中,观察目标产物与原料的关系,寻找结构和组成的相同点和不同点,根据结构不同点、官能团变化特点、反应条件及类型,采用逆向思维方法,依次有序的往前推原料,一直推到起始原料,在推断过程中,使思维有序,简约信息,删除干扰信息,合理利用已知信息、流程中信息、元认知结构中旧信息。
如:2015江苏高考有机流程中醇羟基在SOCl2作用下被氯原子取代,引入氯原子;该有机合成中也需要引入氯原子,但不是醇羟基被氯原子取代,而是原碳碳双键的碳原子上引入氯原子,即碳碳双键与氯化氢加成引入一个氯原子,所以该题中醇羟基被氯原子取代是干扰信息。
信息“序化”加工,思维有序,使信息条理化、网络化、系统化,便于记忆、利用,达到不重、不漏。信息“简约”加工,突出问题主干,使信息逻辑化、简明化、清晰化,便于识别、提取、运用信息,达到快捷、有效。
2. 信息“编码、转换”加工
记忆分为短时记忆和长时记忆,在外界信息刺激下,信息进入短时记忆,若不及时思考和复述,信息很快从短时记忆中消失。通过编码,信息进入长时记忆,保留较久。编码包含维持性复述(一遍又一遍的背诵)和精致性复述(改变某种方式转换信息)。编码越清晰,分类越明确,记忆越牢固,信息提取越容易。如乙醇分子间脱水成醚的条件是浓硫酸、140℃,分子内脱水成乙烯即消去反应条件是浓硫酸、170℃;二元或多元醇分子内脱水可以成烯烃也可以成醚,与反应条件有关。通过编码,分清条件,能准确判断产物。
面对生疏信息,用熟悉方式描述,就是转换信息。如[RCH2CN[] [H2][催化剂,]RCH2CH2NH2],仔细观察该反应,从加氢去氧角度看,这是还原反应;从碳氮三键变成单键看,这是加成反应。如面对[R-CHO[] [(1)HCN][(2)H3O+]R-CH-COOH] [OH]反应,学生茫然,不知所措。该反应先是碳氧双键与HCN亲核加成(与碳碳双键与HCl加成相似),-CN在酸性条件下转化为羧基。通过转换,问题由陌生到熟悉、复杂到简化、未知到认识、高层到低层。在问题解决过程中,灵活利用转换方式,便于快捷解决问题。
信息“编码”加工,记忆牢固,使信息清晰化、明确化、准确化,便于寻找、选择,达到不乱、不混。信息“转换”加工,描述方式明了,使信息熟悉化、简明化、容易化,便于处理、应用,达到简化、准确。
3. 信息“同化、类比”加工
美国著名的教育心理学家戴维・奥苏贝尔(DavidP.Ausubel)认为有意义学习在于新旧知识的同化,新信息的习得取决于认知结构中已有的相关概念。根据已有知识基础和“最近发展区”,寻找新旧知识的联结点,就能有效实现知识的迁移。
如(2012江苏,17)以[ ]和 [O]为原料制备[ ] [N] [Cl][Cl] ,观察原料和产物的结构、组成,发现产物的苯环上连结氮原子,这与苯的硝化有联系。苯的硝化转化为硝基苯,利用新信息(新旧知识的联结点),进一步进行合成直到最终目标产物。
类比是推出事物之间相似性或相同的一种思维方式。王祖浩教授提出“类比是化学问题解决的思维工具”。面对陌生物质,寻找官能团,与对应熟悉的有机物性质和反应类型类比,深化旧知与新知的理解。
如(2011江苏,17)以苯酚和乙醇为原料制备[OCH2COOCH2CH3] 。仔细观察产物,发现产物中含有酯基,类似于乙酸乙酯,从而推出[OCH2COOCH2CH3] 的原料是乙醇和[ ] [OCH2COOH],而[ ] [OCH2COOH]的性质与乙酸相似,再结合题中信息就能很快进行合成。
信息“同化”加工,新旧联结,激活旧信息,融合新信息,使知识扩大化、网络化。信息“类比”加工,分析比较,是“特殊到一般,一般到特殊”逻辑过程,是信息处理的快捷路径。
4. 信息“迁移、评价”加工
迁移是信息灵活运用的一种能力。迁移的前提是元认知结构的稳定性和清晰性。稳定性为习得新信息提供固着点,清晰性为习得新信息提供方位点,稳定和清晰的知识能实现信息的有效迁移。如各种有机物之间的转化关系、反应条件、反应类型在头脑中稳定而清晰存在,通过同化、类比,实现信息的正迁移。
信息评价是对获取信息的评定并决定是否利用的过程,是从多个信息中寻找出有价值、有效的信息的过程。信息评价综合性强,包含信息的隐显及因果关系的合理性、信息的可靠性、便捷性等。
如(2014江苏,17)以[CH2CHO] 为原料制备[CHCOOH] [CH3]。从原料与产物的结构看,产物比原料多了一个碳原子,醛基变为羧基。在学生已建立的认知结构中:醛基能氧化为羧基,但是这与多一个碳原子没有必然联系。在阅读流程时发现引入氰基能增加一个碳原子,且氰基在酸性下,转化为羧基;氰基引入的方法是溴原子被氰基取代;溴原子引入的方式有烃的溴代、烯烃加成或流程中[ [③]信息;原料是苯乙醛,与氢气加成后是苯乙醇,与C结构不同;经过评价,苯乙醇通过消去反应转化为苯乙烯,苯乙烯再与HBr加成,是该合成中有效引入溴原子的方法。
信息“迁移”加工,灵活运用,提高学生的灵活性、变通性、创新性,发展求异思维和发散思维水平。信息“评价”加工,认知清晰,使思路清晰、简洁,信息合理、可靠。
有机合成特点是信息化,考查学生信息加工能力。在平时复习教学中,通过信息题练习,培养学生感知、获取、加工信息的能力。新信息较多,整合新旧知识,教会学生寻找、选择、重组、预测、评价并迁移运用。
参考文献
[1] 吴成兵.2015年普通高中学业水平测试(选修科目)说明:物理、化学、生物[M].南京:江苏凤凰教育出版社,2014,11:33,36
[2] 吴俊明,王祖浩,刘知新著.化学学习论[M].南宁:广西教育出版社,1999:201
[3] 吴平.高中生有机推断问题解决的信息加工研究[D].上海:华东师范大学理工学院化学系,2009,4:9
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从本质上看,教师要在高中有机化学教学中提高学生的能力并引导学生掌握相应的学习方法,也就是要有意识有目的的培养学生,引导学生形成能力、掌握方法.因此,在高中有机化学教学过程中,教师应该充分利用多样化的教学方法有针对性的开展教学,通过多样化的教学方法提高学生的自我探究能力、创新能力、逻辑思维能力等多方面的综合能力.例如,在学习乙烯的性质时,教师可以采用小组交流学习法,其目的在于完成基本的教学任务,引导学生通过实验操作获得更直观的认识,同时显著提高学生的实践操作能力、团队合作能力和探究能力.首先,教师按照一定的标准和条件对学生进行合理的分组,并要求学生根据所学的内容和乙烯的化学结构式推导乙烯所具备的化学性质.其次,教师组织学生以小组为单位设计化学实验,通过化学实验去验证小组得出的推论,并得到最后的结果.最后,教师对学生交流和讨论的结果进行总结和评价,完成课堂教学任务.在此过程中,学生在小组之间进行自我探究,发表自己的观点和看法并借鉴其他学生的思维和意识.同时,小组中间的学生参与化学实验的设计与操作过程,这就能够有效提高学生的实践操作能力和创新能力.通过小组交流学习法,教师进一步突出了学生在学习过程中的主体性,引导学生在实验过程中提高了自身的实践能力、创新能力等多方面的综合能力,同时也让学生掌握了探究物质化学性质的方法.
二、引导学生进行分享和交流
最后,教师必须明确的是,高中有机化学教学是一个互动交流的过程.其中,不仅仅教师能够教导学生,某些时候学生之间的交流更能有效提高学生的能力.还是以对乙烯的学习为例,通过师生互动,生生互动,师生互动,教师可以引导大家一起归纳出学习有机物的一般规律与方法:结构性质(物理性质、化学性质)用途制法(工业制法、实验室制法).有机物的结构:可以用模型(比例模型和球棒模型)来加深对其空间结构的认识;有机物的物理性质:可以从其颜色、状态、气味、熔点、沸点、密度、溶解性等来学习.有机物的化学性质:可以从其与单质、氧化物、氢化物、酸、碱、盐、氧化剂、还原剂等不同类型物质的反应来探究和总结.因此,教师需要在高中有机化学教学中引导学生分享自己的学习方法,分享自己获得的能力.换言之,教师需要为学生树立榜样,引导学生借鉴榜样所掌握的先进学习方法,并有效提高自身的能力和素质.这就需要教师加强与学生的交流与互动,营造和谐轻松的课堂教学氛围,进而组织学生在学习中分享自己的心得,使班级所有学生能够掌握更有效率的方法,并提高自身能力.总的来说,在高中有机化学教学中引导学生掌握方法并提高能力是高中化学教学发展的必然要求,也是现代教育发展的必然趋势.这就需要众多教师在实践教学中不断总结和交流,对传统教学的模式和方法进行改革,推动有机化学教学的发展与建设.。来的污染,并且还提高了产率.最后,选择绿色的合成原料,阻止污染源,防止污染的发生.如果实验定的原料含有毒性、易挥发性,教师应当想法设法用绿色原料进行替换,如果替换不了,就减少用量并警示学生.
三、合成路线绿色化
高中化学有机合成实验内容基本都是相对独立的,为了覆盖所有有机合成实验的操作内容,实验过程往往造成资源浪费.把看似独立的实验内容组合起来设计出全新的实验步骤,一方面促使学生认真对待实验的每一步,细心操作,把有机合成知识融会贯通,另一方面减少了合成原料的使用,综合利用了实验产物,体现了绿色化学的原则.例如,我们可以用环己醇做原料设计一次组合式有机化学实验方案,首先用催化剂FeCl3·6H2O催化环己醇脱水制备环己烯,再把合成物环己烯作为原料经过H2O的氧化和NaWO4/H3PO4的催化制备出己二酸,这样的做法深刻体现了绿色化学的思想,节约了成本,减轻环境污染,为学生树立绿色化学的观念做了一个良好的示范作用.
四、处理三废绿色化
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关键词:有机化学 高考 学习方法
引言:有机化学是中学重要内容之一,是学学有机化学的奠基石。从近几年来高考的化学试题研究发现,有机化学试题的分值都在20分以上。然而相比较无机化学知识而言,有机化学内容相对较少,学时数也较少,对于中学生来说,掌握的程度相比无机化学要差一些。那如何更好的学习有机化学呢?
一:近几年高考卷有机大题的分析,了解有机化学试题的考查动向
通过查询2010年至2013年高考卷,归纳出有机化学的主要考查知识点主要为:反应方程式,反应类型,同分异构体,结构简式,官能团名称,有机物名称等。四年来考查知识点相对固定。2008年开始,江苏卷出现有机合成路线设计流程图题型,一直沿用。上海卷在2012年后将此作为新增考查点,2013年浙江卷将此作为新考查点。
有机合成路线设计不仅能准确考查学生对典型有机物性质及其转化关系的掌握情况,更能考查学生对于信息的迁移和加工能力,同时也全面反映学生思维的质量。所以成就了高考难点之一。
二:通过高考题,寻求有机化学学习的方法
(2013 浙江.28)某课题组以苯为主要原料,采取以下路线合成利胆药-柳胺酚,回答下列问题:
(1)对于柳胺酚,下列说法正确的是:
A.1mol柳胺酚最多可以和2molNaOH反应 B.不发生消化反应
C.可发生水解反应 D.可与溴发生取代反应
(2)写出A B 反应所需的试剂 (3)写出B C的化学方程式
(4)写出化合物F的结构简式
(5)写出同时符合下列条件的F的同分异构体的结构简式 (写出3种)
①属酚类化合物,且本换上有三种不同化学环境的氢原子②能发生银镜反应
(6)以苯和乙烯为原料可合成聚苯乙烯,请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)。
在这些考点中,第(1)(2)(3)小题考查要求不高,一般考试得分较为理想。然而学生得分率较低的为(4),(5),(6)小题。因此,要想顺利的拿下这类高考题,我们就需要有一个相对完整的有机知识体系的认识。
1.掌握有机化合物的官能团与化学性质的关系,构建基础知识体系。
化学学习的基本思路是:结构决定性质,性质反映结构。在有机物结构中,官能团是决定有机化合物化学特性的主要因素。常见官能团的特殊化学性质[1]:(1)能使溴水褪色的物质可能含有碳碳双键,碳碳三键或酚羟基;(2)能使酸性高锰酸钾褪色的物质可能含有碳碳双键,碳碳三键,醛基或酚羟基;(3)能发生银镜反应或与新制氢氧化铜煮沸后生成砖红色沉淀的物质一定含有醛基。(4)能与Na反应放出H2的物质可能含有醇羟基,酚羟基,羧基。(5)能与Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊试液变红的含有羧基.(6)能与FeCl3溶液显紫色的有机物中含有酚羟基。(7)能水解的有机物中可能含有酯基,氯代烃,肽键。(8)能发生消去反应的为醇或卤代烃。
有机化合物之间的化学反应,主要发生在官能团以及与官能团相连的碳原子上。因此,在对有机化合物的学习的认识过程中,尤其要注重对官能团结构特征的认识,掌握了官能团部位在反应中的变化,就掌握了该反应的实质。利用规律,对知识点加以重组和迁移。比如利用官能团性质,可以将单官能团合成多官能团的物质,将小分子有机化合物合成高分子有机物。掌握有机化学结构和性质的关系,就能融会贯通将各种官能团进行相互转化,形成结构化的知识网络,从而对有机化学有个整体认识,提高有机化学的学习效率。
2.掌握有机物分子式变化规律,突破同分异构体的书写和数量判断。
同分异构体是中学化学教学中的重点,也是高考必考的一个难点。在教材中所讲的有关同分异构体的知识简单,但在高考中提出了更高的要求。通常对于同分异构体的知识点考查时都带有限制条件,我们可以通过以下方式来做出判断。
①熟练掌握各种官能团的特殊性质。这点就有赖于前面基础知识构建体系的稳固性。
②掌握同分异构体的书写规律。同分异构体的异构方式主要为:构造异构和立体异构。中学阶段重点考察构造异构。而构造异构体主要分为(1)碳骨架异构。比如CH3CH2CH2CH3,CH3CH(CH3)CH3.(2)取代基或官能团位置异构.比如CH3CH2CH2Cl 与CH3CH(CH3)Cl (3)官能团异构。如同碳原子数(n>2)时,饱和一元醛和饱和一元酮互为同分异构体,饱和一元酯和饱和一元羧酸互为同分异构体。
在高考中对于同分异构体的数量判断,通常是三种异构规律的综合考察,稍有不慎,容易遗漏。为防止遗漏,可以采用“定二议一”法。比如先将官能团,取代基或官能团位置固定为相同,进行碳骨架异构,再在同一种同分异构体中进行官能团异构,最后进行取代基或官能团位置异构。在2013年浙江这道高考有机题的第(5)小题中,我们可以写出以下同分异构体:
3.掌握有机合成设计的方法,实现有机物合成目标
对于简单化合物的合成,通常可以采用类比法来设计合成路线。但如果有机物结构复杂,步骤多,就不得不掌握合成路线设计的策略和技巧[2]。
(1)逆向合成法:就是从需要合成的目标分子出发,按一定的逻辑推导原则,推出目标分子的前体,再逆向推出该前体的前体,连续逆推下去。直至推导出简单的起始原料。
(2)合成路线设计流程图。 在逆推过程中,往往需要把目标分子的某些键切断,得到两个或更多碎片。通过碎片找到相应的试剂分子。把逆推和切断倒过来,运用与碎片相对应的试剂在一定条件下进行反应就是合成路线。
(3)合成设计流程图遵循的原则。①使合成步骤尽可能少②应有合理的切断依据③涉及到官能团时,在新官能团处切断,得到原官能团④遵循最大程度简化原则。如在分子中央处切断,在有支链处切断,利用分子对称性切断。
在上述2013年浙江高考题中,第(6)小题的合成路线可以采用逆向推理法,即为:
所以聚乙烯的合成设计路线流程图如下所示:
有机合成路线设计题由于很好的契合了高考能力考查的要求,预计将成为高考的必考题型。虽然能力要求较高,但是只要我们掌握其特点和分析方法,科学训练,勤于总结归纳,定能“啃”下这块硬骨头。
总之,在有机化学的学习过程中,我们应该多积累基础知识,寻找有机物之间类似或转化的规律,构建有机化学反应及不同官能团的网络知识结构体系,有助于我们更好的学习有机化学。
参考文献:
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关键词:上海高考试题;高三有机化学复习;专题突破
文章编号:1005–6629(2014)2–0067–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
与前几年相比,上海高考化学试卷结构在有机化学上有少量的变化,在考纲中,有机化学的比重由以往的15%增加至18%[1],因此今年有机化学大题的分值从20分增加到22分,加上选择题中的3道有机题,总分值为30分,占20%。教育考试院的李子明老师在2014年上海高考化学教学和复习建议中,专门强调要重视有机化学的复习[2]。
1 从高三复习看有机化学的特点
1.1 相对独立的知识板块
有机化学部分的内容相对独立,学生学习有机化学通常都在高二下,学习时间不满一个学期;到了高三复习,有80%的知识内容属于无机化学。在无机化学部分复习的大部分时间段不涉及有机化学,所以,很难在无机复习时通过融会贯通、前后关联带动有机的复习。如果等到无机复习结束后再来复习有机化学,很可能学生已经遗忘得差不多了,这对高三复习相当不利。
1.2 高考试题的能力要求较高
高考有机化学考查的有机物通常都不是书本上作为典型物质学习的有机物,需要对官能团的性质加深理解,即着重考查对基础知识的理解深度。有机化学大题中基于有机合成为基础的框图推断,更是对学生记忆力、理解能力、归纳演绎类比推理能力提出了相当高的要求。学生需要在熟练掌握各种有机物性质、反应条件、反应现象等的基础上,充分发挥逻辑推理能力,采取顺推、逆推或多种方法结合来完成推断。此外,在有机推断中,命题老师还会要求学生根据题目给的信息,在临场读懂信息的基础上,经过知识的迁移加工,进行问题的解决,这对于学生接受与处理信息的能力提出了较高的要求。
1.3 高考试题的难度中等略偏上且区分度良好
整理2008年至2012年高考试题分析与评价[3]中关于有机化学部分的难度和区分度,我们对有机化学28和29题的难度、区分度进行统计。统计内容如表1。
难度和区分度是衡量试题质量的两个重要指标参数,它们共同影响并决定试卷的鉴别性。难度即测试题目的难易程度,它的计算一般采用某题目的通过率或平均得分率,难度值越小表明试题越难。区分度是指一道题能多大程度上把不同水平的人区分开来,也即题目的鉴别力。区分度的常用指标为D,计算方法常用鉴别指数法:比较测验总分高和总分低的两组被试者在项目通过率上的差别得来。D=PH-PL,PH为高分组(即得分最高的27%)被试者在该题上的通过率,PL为低分组(即得分最低的27%)被试者在该题上的通过率。测量学家伊贝尔认为:试题的区分度在0.4以上表明此题的区分度很好,0.3~0.39表明此题的区分度较好。从统计数据中不难看出,每一年的有机化学难度都要高于整张试卷的平均难度值,总体属于中等以上的难度;而区分度的数值在0.35~0.45,属于区分度良好的情形。从每年的最高和最低难度也不难看出,该部分知识的考察,既有难度值0.90(即得分率达到90%)左右的基础题,每年还有部分题目难度仅达到0.20(即得分率仅达到20%)甚至以下的难题。高考试题难度的特点,决定了高三化学复习中既要重视基础,又要注重培养学生能力的特点。
2 2013年上海高考有机化学试题的特点
2.1 主干知识的考察依旧是考查的重点
有机化学主干知识依然是重点考察的内容,包括:有机反应的类型(44题的Diels-Alder反应属于加成反应、49题的硝基-NO2还原为氨基-NH2的还原反应、49题的取代反应)、有机物(官能团)的性质(共轭二烯烃、苯环、氨基、醇羟基、卤素原子)、有机物的命名和同分异构体的书写等。
2.2 对于学生思维能力要求较高
有机化学的第48题,反应⑤的试剂和条件,由题目分析反应④和反应⑤应该经过的是苯环上的溴代以及羧酸和醇生成酯两个步骤,但是哪一步在先哪一步在后,很多学生在考试时感觉很难确定;而命题者的意图,是两个步骤随便哪一步在前都可以;这种开放性题型的设置对于学生的思维是一种考验。在有机物合成路线中,不是每一步反应都是学生学习过的知识,比如第50题中有机物B的结构的推断,题目中给出了B的分子式以及合成路线中前、后两种多官能团有机物的结构简式,从官能团的角度分析是-COOCH3-CH2OH-CH2Cl。前一步属于羧酸酯的催化氢解,是学生在高中有机化学中从没有接触过的知识内容,在平时练习中也很难见到。其实,根据分子式来推断这个官能团不算很难,但是,因为反应完全陌生,学生无法理解,很难做出正确回答,这种题目对于学生的临场应变能力是一种考验。有机化学第47题第一次考查了有机物制备的合成路线,由烃制备醛,要求学生在回顾有机物官能团引入和转化的基础上,结合题目的情境,制定出合适的合成路线。这比前几年,命题者设计好路线,只是挖掉个别有机物,让学生书写化学方程式,在思维能力要求上,迈出了较大的一步。
2.3 注重对薄弱知识点的考查
仔细分析2012年高考试题分析与评价,最薄弱的两道题是55题(难度值0.21)、56题(难度值0.30)。其中55题要求写出两种C的含苯环结构且只含4种不同化学环境氢原子的同分异构体的结构简式。该题因为首次在上海化学高考中提到“4种不同化学环境氢原子”的说法,而成为当年得分最低的有机题。2013年52题同分异构体的考查中,再次出现类似的说法“写出两种C的能发生水解反应,且只含3种不同化学环境氢原子的同分异构体的结构简式”。2012年52题,反应①、反应②的先后次序不能颠倒,解释原因。考查了酚羟基在有机反应中因为容易被氧化,所以,要先转化为甲氧基再用硝酸氧化的内容。这种有机物官能团在有机合成中的保护属于有机合成中非常实际也非常重要的内容,又是学生的薄弱环节,这个考点又出现在了2013年高考有机的第53题,反应②、反应③的顺序不能颠倒,其原因是 。考查-NH2的性质,在有机反应中易被氧化,所以,合成中要先把-CH3氧化为-COOH,再把-NO2还原为-NH2。
3 高三有机化学教学和复习建议
3.1 有机化学题的练习贯穿整个高三复习的始终
由于考生学习有机化学的时间短、有机物性质变化多样、内容相对独立,与80%的无机化学部分几乎无关联度,所以,有机化学是最容易被学生遗忘的内容。如果等到无机复习结束后再来复习有机,很可能学生前面学过的知识内容已经遗忘得差不多了,所以,为了减少遗忘,有机化学题的练习要贯穿整个高三复习的始终。高二下学期,很多学校根据学生“+1”的选课意向进行了分班,可以在这个时间内,按照化学课程标准的要求,将有机化学高考部分的知识内容基本落实到位。随后,在高三整个无机化学复习过程中,通过平均每两天1道有机综合推断题的训练,以及在所有单元过关练习中,有机化学推断题一直作为必考的试题来克服遗忘。给学生练习的有机题,最好要自己适当地编写,让一道题尽可能地覆盖所有重要的有机物,覆盖“同分异构体书写、有机物性质推断、有机方程式的书写”等高考热点,利用每一道综合的有机题做足复习的文章。分析有一定思维容量的有机推断题时,就应该在黑板上把流程画好,用彩色粉笔边分析边把反应的断键情况、反应物和产物的结构简式在框图中标出,明确练习题和讲解题的目的是指导学生如何来运用已有的知识点解决问题,纠正机械、反复地做大量习题来应付考试的怪圈。
例1 (2010年山东高考理综33题改编)利用从冬青中提取的有机物A合成抗结肠炎药物Y及其他化学品,合成路线如下:
(7)写出与Y互为同分异构体、且满足下列条件的一种有机物的结构简式 。
①属于α-氨基酸
②遇氯化铁溶液发生显色反应
解析:本题利用了2010年山东理综的题干,在题目中进行改编,考查了绝大部分高中化学要求的烃的衍生物的性质、有机反应类型,书写有机物结构简式、化学方程式、同分异构体,设计简单的合成路线。
(1)根据BC的反应,可以推断B为CH3OH,则D为HCHO,含有的官能团为醛基;Y中官能团为:氨基、羧基、(酚)羟基、苯环。
3.2 在专题复习中落实基础并突破难点
无机化学结束后进行有机化学的复习,考虑到有机化学高考试题综合性强的特点,适宜采用专题复习的形式进行。复习时,建议可以按照以下四个内容来安排复习。第一,有机物的基本概念,包括有机物的命名、同系物、同分异构体的判断和书写;第二,官能团的性质和相互转化;第三,有机反应的类型;第四,有机合成和推断。其中属于难点的是同分异构体的书写、有机合成和推断。同分异构体的书写或者种类的考查,是高考有机化学的必考点,且近几年在难度上比以前有较大的提升。要求学生一定要充分运用不饱和度,进行有序书写。关于同分异构体的复习,教师要引领学生分析根据有机物官能团位置的不同,可以把有机物分成两种类型。其中一类,比如卤代烃、醇、醛、羧酸、胺、硝基化合物,它们的共同点是官能团在端基上,所以,这一类型的有机物,要找出同分异构体有几种,只需考查它们的烃基种类即可。另一类有机物,比如醚、烯烃、炔烃、酯,它们的共同点是官能团在结构的中间,则在书写同分异构体或者分析同分异构体种类时,可以先写出官能团,再在官能团两端根据碳数和不饱和度连接不同种类的烃基来进行分析。有机合成和推断,则可以通过复习如何引进各种官能团入手,比如,乙酸乙酯的制备,你知道有几种不同的方法?让学生尽可能地发散思维,除了回顾教材中的制备方法,还让他们归纳平时解题过程中遇到的各种方法,与同学一起进行交流、共享。在此基础上,教师再根据全国各地高考题中的有机合成框图题选取局部,以某化合物为原料合成目标产物引导学生进行合成路线的设计,在对合成路线的分析和评价中探讨各反应的先后顺序以及采取该种顺序的原因。这样的专题复习,不是对有机化学知识的简单回顾,而是在运用知识解决问题过程中,让学生学到的知识更加鲜活、生动,学生的学习主动性能够得到较充分的调动,就能取得积极的复习效果。
例2 (2011江苏高考化学17题)已知:
(2)通过利用给定(或隐藏)信息,一直逆推到题目给定的原料为止。C6H5ONa可由原料苯酚与NaOH反应获得;ClCH2COOH可由乙醇氧化得乙酸,乙酸α-H被Cl原子取代后生成。
(3)在合成某产物时,可能会产生多种不同方法和途径,应当在兼顾原料省、产率高的前提下选择最合理、最简单的方法和途径。乙醇氧化得乙酸可以由乙醇与酸性高锰酸钾溶液反应直接制得;也可以先将乙醇用空气催化氧化得乙醛,再由乙醛被银氨溶液或者氢氧化铜悬浊液或者氧气催化氧化制得;也可以先将乙醇在浓硫酸作用下脱水成乙烯,再由乙烯催化氧化得乙醛,再氧化得乙酸获得。考虑到原料、产率、简约等因素,最终选择的是:乙醇催化氧化得乙醛、乙醛用氧气催化氧化得乙酸的方法。
(4)该合成最后两步反应在顺序上之所以选择先取代后酯化,是因为如果先酯化则产物不够稳定容易发生水解的原因。
3.3 考前充分重视历年上海有机高考试题的精彩回放
基于有机化学考查的重点是主干知识的考查以及对薄弱知识点的考查。每年的有机化学高考试题可以作为考生在高考前复习的重要资料。2009年高考试题的分析与评价关于命题的基本说明中,命题者提到会根据以往考生错误率高的内容来命制新的试题,主要的目的还是希望在复习中能够加强对这些内容的教学。除去书本上的官能团性质的内容,还要关注前几年在高考中出现过的考查内容。因为前几年的考点或信息可能在后续出现的考题中作为已经学过的知识来考察。比如,2010年烯烃的α-H可以发生取代反应;2012年第49题要求书写乙炔三聚、四聚成环状化合物,写出它们的结构简式,都是要求学生在未给出信息的情况下完成,而这两部分所涉及的内容,在前几年的高考中都已经给出信息的条件下考查过。当然,这种精彩回放不是简单的重复,而是结合学生的实际情况进行改编重组后,再让学生针对自己的重点考点中的薄弱环节进行训练。
高三有机化学复习应该将有机题的训练贯穿高三始终,减少遗忘;通过专题进行重点的复习和难点突破,从而达到逐渐提升能力的复习目的。
参考文献:
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运用直观模型加以引导,逐步培养学生的抽象思维能力
理解掌握各类有机化合物的结构是学习《有机化学》课程的一个最基本的要求,在此基础上方能更好地理解掌握各类化合物的性质及用途,这是一个复杂的抽象思维过程。微观的分子结构对学生总是不容易理解的,运用模型能帮助学生建立正确的分子结构形象,进而培养他们的抽象思维能力。比如,在讲授碳原子的sp3、sp2、sp三种杂化状态时,同时展示它们的杂化轨道模型;在讲授甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构和时,展示甲烷、乙烯、乙炔、苯的分子结构模型;在讲授乙烷、丁烷和环己烷的构象时,配合展示乙烷、丁烷和环己烷的分子结构模型,使学生的脑海中建立这些简单分子结构的具体形象。如果条件允许也可以让学生自己准备模型,学生则对通过亲身实践获得的典型有机化合物分子的直观形象产生浓厚的兴趣和深刻的印象。在后续的学习中,他们就能够在这些已建立的简单分子结构形象的基础上理解掌握更复杂化合物的分子的结构。在《高等有机化学》教学中,对有机反应的理解和掌握也是教学中的重点和难点。采用计算机模拟模型,通过多媒体手段演示反应的进程,直观生动而形象的展示,可以激发学生的空间想象力,增强对抽象的反应机理的理解。在《有机合成化学》的教学中,将某些经典的合成反应,用垒积木的形式表示出来,比如讲解Mannich反应时,采用3个基础的积木模块,当底物上同时含有两个反应中心时,可以通过拼接产生新的模型,演示双Mannich反应过程,再放大可以得到含多环的Mannich碱结构。这是一种创意,也是帮助学生提高学习兴趣,通过空间想象加深理解有机合成反应理论的有效方法。
创设问题情景,培养学生的探究能力
目前,许多高校有机化学及相关课程所采用的仍旧是以讲授为主的结构模式。这种缺乏自主性的学习,阻碍了学生学习兴趣和能力的发展,影响知识的掌握和创造性的培养。美国教育家杜威倡导问题教学法,提倡在教学中以问题设计和解决为核心,它有利于提高学生学习自主性,激发研究未知问题的动机和兴趣,培养创新精神和实践能力。国外知名大学的化学教育在课堂教学中多倡导学生带着问题学习,注重调动学生的兴趣。对于结构类似的化合物,通过对比分子结构特征可以推导出性质的差异,使学生加深对所学知识的理解、掌握程度,可收到较好的教学效果。比如,在讲授酚的性质时,事先向学生提出问题:与芳烃和醇相比,酚分子结构有什么特点呢?当然是既含羟基又含芳环,那么它们的性质应该是有相似之处的,进而提出酚的性质具体表现在哪些方面呢?如何由结构特点出发推测酚的特性呢?接着让学生带着问题去自学,然后再详细分析酚的分子结构、总结酚的化学性质。如酚分子中由于氧原子直接与苯环相连,氧原子上的未共用电子对可发生离域与苯环构成共轭体系,使苯环和氧之间的碳-氧键连结牢固,不易断裂,而氧-氢键则削弱而易于断裂表出弱酸性。共轭效应结果的另一方面则是羟基使苯环上电子云密度增加,特别在邻对位增加的程度更大,从而使其更容易发生亲电取代反应,且主要发生在羟基的邻、对位上。又如,在讲醛(或酮)的性质时,可提出这样的问题:羰基化合物和前面学过的哪类化合物的结构有相似之处呢?启发学生联想到烯烃,它们均含有双键,那么它们的性质也应有相似之处,例如均能发生加成反应。但二者之间也有较大差异,比如烯烃通常表现为亲电加成,醛(酮)则通常进行亲核加成,再问这是什么原因呢?此时引入羰基的极性进行解释,学生肯定容易接受。接着进一步提出问题:为什么醛(或酮)的a-H更活泼一些呢?诱导学生从羰基的碳和氧原子电负性的差别,使羰基表现出吸电子作用使醛(酮)分子中与羰基相连的碳原子的a-H有变为质子的趋势。此时,明确地向学生指出,醛(酮)、烯烃能起加成反应及它们的a-H具有活泼性的共性是由于它们具有相似的结构,而加成试剂不同以及a-H活泼程度不同则是由双键所连原子不同导致电子云分布不同所引起的。通过这样的设问、对比,学生既巩固了以前学过的烯烃的知识,又能对醛(酮)的性质性质产生深刻的印象。带着问题学习,既发挥教师的主导作用,又能突出学生的主体地位,改变传统教学中单向传授的局面,把教师的讲授与学生的思维结合起来,很适合有机化学教学。
适时运用现代化教学手段,提升教学效果
多媒体计算机辅助教学(CAI)具有信息容量大,再现图、文、声并茂的教学环境,方便灵活多样化的人机双向交流等特点。充分利用计算机多媒体的优势,全方位、多角度展现课堂教学内容,并通过网络实现教学互动,以培养学生综合能力为目标所进行的立体化教学。有机化学反应机理也是有机化学学习中的一大难点。对于一个连续的化学反应,采用一般的分子模型无法进行反应过程的动态描述,也无法反映反应过程中化学键的断裂与生成、分子结构的变化以及反应中间体的产生与转化过程。此时,采用三维动画的形式展示分子的立体结构、分子构象异构体转化以及有机化学反应机理的动态过程,形态逼真、直观,能使整个教学过程变得轻松愉快。例如,在讲授卤代烷的双分子亲核取代(SN2)反应机理时,把反应物分子做成立体的球棒模型,再把整个反应历程做成球棒模型动画演示,学生耳目一新,颇有兴致,看完之后就自然而然地得出以下两点结论:在SN2反应中新键的形成和旧键的断裂是同时进行、一步完成的;亲核试剂从离去基团的背面进攻中心碳原子,产物发生了构型转化。学生对这种通过自己感性认知而得出的结论会记忆得更加深刻更加长久。
与化学史实相结合,加强思想品
德和心理素质教育多年来的教学实践表明,在有机化学及相关学科的课堂教学中结合化学史教学,可以使学生了解前人在有机化合物及其应用方面的成就,同时也看到我国在有机化学研究方面和国外的差距。向学生介绍百年来诺贝尔奖与有机化学等方面内容,使学生对有机化学在国民经济发展和人民生活水平的提高中所占有的重要地位,特别是在提高人类健康水平方面所具有的重要作用有了新的认识。同时也要指出,有机化学工业在为人类造福的同时,使人类的生存环境遭到了严重破坏,由此引入绿色化学的概念,引导他们认识实现绿色化学的重要性,激起他们的责任感和使命感。例如,《对映异构》一章既是有机化学教学中的难点又是教学重点,学生学习起来往往感觉比较抽象。我们从介绍1848年Pasteur对外消旋酒石酸的研究入手,接着介绍1873年Wislicenus研究乳酸的功绩,1874年Van’tHoff和LeBel两位青年物理学家分别提出碳四面体构型学说,从而找到了产生对映异构的结构上的原因,为立体化学的建立奠定了基础。但是他们提出这个理论的初期,却遭到了德国权威化学家Kolbe的强烈反对,两位科学家没有退却,用光衍射法证实了四面体的碳原子结构。面对权威强大的压力,他们保持冷静、自信和宽容的心理素质。这样以来,把抽象的立体概念按历史的线索生动具体地表达出来,使学生从二维结构随着对前人思维的回溯逐步进入三维空间,活跃了气氛,同时还能使学生从中学习到伟人们实事求是、锲而不舍的科研精神,培养学生的心理素质,真正做到教书育人。
教学与实验、科研相结合,培养学生的化学素养
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关键词:课堂实验;支架式;自主、合作式;教学策略
文章编号:1008-0546(2015)06-0037-03 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
课堂教学策略的多样化有利于增加学生的学习兴趣,更能体现学生的主体性和教师的引导性。根据各年级学生情况不同,采用有针对性的教学策略,有利于提高课堂教学效率。
一、 高一新生的课堂实验教学策略
通过对刚升入高一的新生的问卷调查,我发现高一新生对化学实验充满了兴趣和期待。苏教版《化学1》安排了40多个实验,教师可以通过课堂化学实验的方式来培养学生学习化学的兴趣,提高学生的观察能力、思考能力、动手能力,并形成学生的安全实验意识。我根据实际情况,将苏教版《化学1》实验进行分类整合,具体分成教师课堂演示实验,学生动手实验,课堂实验视频观摩三大类。
1. 课堂演示实验的意义
(1)高一学生对化学实验充满了好奇与渴望,但是对实验仪器的认识、基本操作技能、实验药品的正确取用方法、实验操作过程的安全性知之甚少。教师可以通过课堂演示实验,逐步传授给他们,让学生一边观看老师演示,一边认识相关的实验仪器,了解仪器的基本操作,注意实验操作的安全性,为今后自己做化学实验奠定基础。例如:萃取、分液实验,“用四氯化碳(CCl4)萃取溴水(或碘水)中的溴(或碘)单质,然后用分液漏斗进行分液”。可以使学生了解萃取剂的选取原则,认识分液漏斗并知道如何使用分液漏斗;蒸馏实验,可以让学生掌握如何组装多个实验仪器,认识蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管等玻璃仪器,并且了解沸石、温度计的位置、冷凝管进出水的方向对该实验安全的重要性。
(2)通过实验演示加深学生所学元素化合物知识的印象,并通过实验现象分析讨论得出结论,能提高学生的观察、思考能力和语言总结能力。因此我把有关氯气的性质的实验整合在一起,做课堂演示实验,设置相关的问题,让学生通过观察到的现象来解答我设置的问题,以达到学习氯气性质的目的。
我发现教师通过演示实验和问题的设置使学生自己思考归纳获取知识,比教师直接传授知识,然后学生课后死记硬背掌握要强的多。虽然课上花的时间多了一些,但是课后学生可以少做练习,少花时间记忆,总体来说利大于弊。因此,我对钠、镁、铝、铜、铁、硫、氮等元素化合物知识基本都采用了这种教学策略,都收到了不错的效果。
2. 学生动手实验是打开化学兴趣大门的金钥匙
学生是积极要求自己动手实验的,只看老师的演示实验是不能满足他们的好奇心和求知欲的,他们也想体验自己动手实验的新鲜感,享受实验成功的满足感。教师可以从实验的安全性、实验现象的明显性、实验结果的不确定性上动脑筋,挑选实验,让学生在老师的指导下完成一些实验。例如,布置“丁达尔效应”的家庭作业,让学生探索生活中遇到的“丁达尔效应”,然后课上一起交流讨论。在实验室中学生在做“将2-3mL 2mol/L的氯化铝溶液注入洁净的试管中,逐滴加入6mol/L的氨水,观察现象”时学生遇到了问题。因为有些学生加氨水过量后,原本生成的Al(OH)3沉淀居然被溶解了,和书本上的内容产生了冲突。这时候老师不能武断的说学生操作错误,而应该鼓励学生分析产生这种结果的原因,并建议他们上网搜索答案。学生是不会放弃这种机会表现自己的,因为他们确认自己的操作正确以后,发现书上的知识并不是都对的,无意之中增强了他们的质疑能力。因此,我觉得学生动手实验是必不可少的,它可以引领学生走上探索之路。我把“取2-3mL 0.1mol/L的FeCl2溶液于试管中,滴入2滴KSCN溶液,观察现象,再滴入新制氯水,观察现象”;“ 取2-3mL 0.1mol/L的NaOH溶液于试管中,滴入2滴酚酞溶液,观察现象,再滴入新制氯水,观察现象”设计成学生实验,因为这些实验很容易产生“意外”,学生可以对没有达到预期效果的实验提出质疑,并通过一定的途径找到正确的答案。实际效果也是做了化学实验后,学生对化学的兴趣得到了提高,不仅能够熟练掌握已学知识,还会提出新的认识和观点并合理解答。
3.课堂观摩实验可以拓宽学生的视野,还可以消除自己动手实验的安全隐患
学习的目的是为了更好地为生活和生产服务,课本上的实验和工业生产有哪些相同之处,又有哪些不同,老师可以通过工业生产的视屏放映给学生观看。例如:氯碱工业、从海水中提取镁、从铝土矿中提取铝、高炉炼铁、硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业等工业生产过程都可以通过视频展示给学生,弥补了学生不能实地参观这些工业生产的遗憾。对一些有毒气体的性质演示,也可以通过制作多媒体动画来演示给学生观看,例如:二氧化硫的制取、性质的验证;铜分别与浓、稀硝酸的反应的现象等等。对于高一年级的新生来说,采用实验教学策略是很有效果的,既可以培养化学兴趣和素养,又可以提高课堂教学效果,因此我认为是可行的。
二、 高二学生的支架式教学策略
高二学生可以采用支架式教学策略,高二学生处于了解知识和应用知识的过渡阶段,一方面掌握了一定的化学基础知识和基本技能,另一方面对化学知识的整合还不熟练,在知识的综合运用中还存在一定的难度。所以教师应该为学生搭建一个支架,把相关的知识进行有效连接,从而让学生能够从掌握知识到应用知识过渡。这就好比学生离成功只差一点了,却怎么也完不成,这时候教师适时的托一把,让他尝到了成功的滋味,这对学生来说是非常鼓舞士气的。因此在课堂教学过程中应该多采用支架式教学策略,这是鼓舞学生的最好的方法之一。例如让学生完成“设计以乙烯为原料合成聚乙二酸乙二酯的合成路线。”尽管学生已经学过了有机化学的取代反应、氧化反应、水解反应、消去反应、酯化反应、聚合反应。但是要把所学知识在一个题目中体现出来时,很多学生还是无从下手的,对给出的原料和最终的产物之间找不到直接联系。这时候教师可以提供适当的支架,帮助学生构建原料与产物之间的桥梁,从而让学生能顺利完成该题。
方法一:根据所给物质的性质和产物的特点采用顺推法。
支架一:根据加成反应原理,碳碳双键断裂,然后两端碳原子上各链接一个原子或原子团,写出乙烯和溴发生加成反应的化学方程式。
支架二:根据卤代烃水解反应原理,在碱性水溶液中加热,卤素原子被羟基取代变成醇,写出1,2―二溴乙烷水解的化学方程式。
支架三:根据醇的氧化原理分步写出在不同催化剂的条件下乙二醇被氧化成乙二醛再被氧化成乙二酸的化学方程式。
支架四:根据酯化反应、缩聚反应原理,写出由乙二酸和乙二醇合成聚乙二酸乙二酯的化学方程式。
通过五次反应方程式的书写,学生对合成路线会豁然开朗。看似简单的支架对于大多数学生的帮助非常重要。
方法二:有机合成路线,通常采用逆推法。
支架一:根据产物名称,可以知道最终发生的是聚合反应同时也是酯化反应。从而推出反应物应该是乙二酸和乙二醇。
支架二:乙二酸可以用乙二醇氧化得到。
支架三:乙二醇可以通过二卤代烃水解反应制得。
支架四:二卤代烃可以通过烯烃和卤素单质的加成制得。
通过逆推法学生可以较顺利地完成有机合成路线,并且能够把这种方法应用到其他有机合成的推断上,有的学生感慨说:“通过老师提供的支架,我不怕任何有机合成的路线设计。”条条大路通罗马,不管是顺推法还是逆推法,给学生多一条解决问题的途径,可以让学生多一点选择。
三、高三学生的自主、合作式教学策略
高三学生应该培养其归纳总结、及时反思的能力。教师可以通过自主、合作式课堂教学策略,提高课堂效率,让学生自己在课堂上练习―讲解―反思―总结。这种方式能把学生置于出题者、解题者、评价者的多个地位,更能调动学生的主动思考和积极参与,对知识的掌握会更加牢固。以阿伏加德罗常数的复习为例,首先我精选了近五年高考题和各地模拟考试试题15个选择题,让学生在15分钟内完成,并当场校对答案。然后针对学生出现的错误,分组讨论学生走进了哪些“陷阱”。现将学生关于阿伏加德罗常数(NA)值的考察的分组讨论结果整理如下:首先,应该掌握阿伏加德罗常数与物质的量(n)的关系,把题目中给出的物理量转换成物质的量,再转换成阿伏加德罗常数的数据;其次应该注意出题者设立的陷阱,避免在简单题中失分。因此学生归纳了八个注意点,简称八项注意,而且还带上相应的例题,总结如下:
1.气体摩尔体积适用的条件。
2.标准状况下该物质的聚集状态是否为气体。
3.物质的微观结构考察。
4.电解质溶液中阴阳离子是否发生水解,分子是否完全电离。
5.氧化还原反应中电子转移数目的计算。
6.不可忽视可逆反应不能进行完全。
7.给出的物理量与条件是否有关。
8.给出一定物质的量浓度的溶液是否表明了体积。
轻松自由的课堂形式可以激发学生最大的潜能,虽然上课时,他们归纳总结的知识显得杂乱无章,但是只要课后稍加整理,就能得到令人大吃一惊的效果。本人觉得这种自主、合作式课堂策略对高三复习阶段的学生来说,效果很好,一方面可以激发学生的学习热情,另一方面可以释放紧张的学习压力,,还可以减少学生课后所花的时间。
提高课堂教学效率是每一位老师奋斗的目标,采用适合学生的课堂教学策略能激发其学习动力,让孩子们能在快乐中接受知识,对提高课堂效率必然是事半功倍的。
参考文献
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一、提取有用信息
在试题所给信息中,由于要体现信息本身的逻辑性和系统性,所以信息内容往往比较丰富和宽泛。对于解题来说,其中有些信息是有用的,有些信息甚至会产生干扰。如何提取有用信息?信息是为解答问题服务的,从问题解答的需要回到信息的处理,就能找到有意义和价值的信息了。
【例1】(2012年广东,33题)苯甲酸广泛应用于制药和化工行业。某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。
反应原理:
实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
已知:苯甲酸分子量是122,熔点122.4℃,在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g;纯净固体有机物一般都有固定熔点。
(1)操作Ⅰ为 ,操作Ⅱ为 。
(2)无色液体A是 ,定性检验A的试剂是 ,现象是 。
(3)测定白色固体B的熔点,发现其在115℃开始熔化,达到130℃时仍有少量不熔。该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物,设计了如下方案进行提纯和检验,实验结果表明推测正确。请在答题卡上完成表中内容。
(4)纯度测定:称取1.220品,配成100mL甲醇溶液,移取25.00mL溶液,滴定,消耗KOH的物质的量为2.40×10-3mol。产品中甲苯酸质量分数的计算表达式为 ,计算结果为 (保留两位有效数字)。
【题型分析】从设计的目的和意图来看,本题是一道实验与探究题。但从信息形式上来看,本题既有有机合成题的味道,也有化工流程图题的特征。所以,这是一道以化工流程为主线,以实验与探究考查为重点,同时还涉及了实验计算等多方面的考查,体现了综合命题的思路和方向。
【解题思路】该题首先进入学生视线的是一组有机合成的信息,如果学生一味地沿着“合成”的思路往下想,就进入到了死胡同。有机合成的信息是为引出化工流程作铺垫的。因为用甲苯的氧化反应制备苯甲酸,从有机合成机理可知产物是混合物,需要经过一个化工流程过程才能实现分离。再看试题后面的问题,很容易明白本题命题的意图,那就是围绕“分离出苯甲酸”这条主线,考查学生实验、探究和计算等能力。围绕试题中的问题,能让我们很容易找到了有用的信息,并初步形成了解题的思路。
有用的信息一:根据“反应机理”,可知“反应混合物”的成分,包括、、KOH、MnO2和H2O;还可知与酸化可得苯甲酸,要将苯甲酸与KCl分离才能得到苯甲酸。
有用的信息二:根据分离流程图,可知“反应混合物”分别分离出MnO2、和的过程与内在机理。
有用的信息三:根据苯甲酸的熔点,可作为检验苯甲酸的依据;根据苯甲酸的溶解度,可用来建立分离和提纯苯甲酸的思路和方法。
有用的信息四:根据测定苯甲酸纯度的相关数据,可知测定纯度的机理和方法,并此基础上建立各数据之间的计算关系。
【参考答案】(1)分液,蒸馏。(2)甲苯,酸性KMnO4溶液;溶液褪色。(3)①冷却、过滤;②滴入2-3滴AgNO3溶液;③加热使其融化,测其熔点;熔点为122.4℃。(4)2.40×10-3×122×4)/1.22;96%。
二、挖掘蕴含条件
试题中有些信息表面上与问题没有明显联系,或者有些问题解决表面上欠缺信息条件,解题因此遭遇到挫折和困境。这时就需要对信息进行深度挖掘,只要发现信息中隐含的条件,就会柳暗花明又一村。所以,试题中信息的给予,有直接的也有间接的,要综合运用已学的化学知识,调动自己的化学思维,深度挖掘信息中潜在的东西。
【例2】(2012年广东,32题)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡:
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O 2Ca2++2K++Mg2++4SO42-+2H2O
为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
(1)滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因 。
(3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入 溶液调滤液pH至中性。
(4)不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图,由图可得,随着温度升高,① ,② 。
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:CaSO4(S)+CO32- CaCO3(S)+ SO42-。
已知298K时,Ksp(CaCO3)=2.80×10-9,Ksp(CaSO4)=4.90×10-5,求此温度下该反应的平衡常数K
(计算结果保留三位有效数字)。
【题型分析】这是一道典型的无机化工流程图题,其特点是以元素及其化合物的知识为载体,以无机化工生产为主要背景,以化工流程图为主要信息形式,综合考查基本概念和理论、化学实验、化学计算等相关知识。本题还涉及反应机理、坐标图像等信息,体现了对学生综合处理信息能力的要求。
【解题思路】在解答本题的过程中,若只是简单地利用已给信息,有些问题的解决会碰到困难,故必须挖掘试题中蕴含的条件。如:
问题(1):需要挖掘两个蕴含条件:一是用饱和
Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石过程中,OH-减少的量与Ca2+增加的量相等,但Ca(OH)2沉淀平衡受OH-的影响大于Ca2+,所以随着反应的进行,[Ca2+]·[ OH-]2<Ksp[Ca(OH)2],不会产生Ca(OH)2沉淀;二是CaSO4是微溶物质,随着反应的进行,必然会产生CaSO4沉淀。
问题(3):“除杂”除了要把杂质除去,更隐含着不能引进新杂质,所以要除去的是Ca2+,最后得到的是纯净K2SO4,所加试剂及顺序自然明了。
问题(5):直接进行平衡常数运算无法入手。但所给条件分别隐含着Ksp(CaCO3)= [Ca2+]·[ CO32-]=2.80×10-9,Ksp(CaSO4)= [Ca2+]·[ SO42-]=4.90×10-5,所以很容易计算到K=[ SO42-]/[ CO32-]= Ksp(CaSO4) / Ksp(CaCO3)= 4.90×10-5/2.80×10-9=1.75×104。
【参考答案】(1)Mg(OH)2,CaSO4。(2)氢氧根与镁离子结合,使平衡向右移动,K+变多。(3)K2CO3,稀H2SO4。(4)①在同一时间K+的浸出浓度大;②反应的速率加快,平衡时溶浸时间短。(5)1.75×104。
三、发掘潜在规律
有些试题会给出一系列的信息链,以一组一组的信息形式出现,使信息容量变得特别大。在这类信息阅读时,不容易理清思路,解题也就没有了头绪。其实,这类信息链之间蕴含着潜在的规律,只要找到信息链内的潜在规律,就能找到问题解答的思路。
【例3】(2012年广东,31题)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。已知:
S2O+2I-=2SO+I2(慢) I2+2S2O=2I-+S4O(快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的 耗尽后,溶液颜色将由无色变成为蓝色。为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为:n(S2O32-):
n(S2O82-) 。
(2)为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
表中Vx= mL,理由是 。
(3)已知某条件下,浓度c(S2O82-)~反应时间t的变化曲线见图4,若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82-)~t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。
(4)碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应为:
2Li(s)+I2(s)=2LiI(s); H
已知:4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s); H1
4 LiI(s)+O2(g)=2I2(s)+2Li2O(s); H2
则电池反应的H= ;碘电极作为该电池的 极。
【题型分析】这是一道考查基本概念及基本理论的题目,本题主要考查化学反应速率、盖斯定律、原电池等相关知识。这类题型的主要特点是,以物质及其化学反应为载体,来考查有关基本概念及基本理论的应用。
【解题思路】本题有几组信息,每组信息都蕴含着潜在的规律,蕴含着解答问题的玄机。下面根据问题顺序进行分析;
问题(1):需要把两个反应弄明白,两个反应之间存在密切联系,第一个反应的生产物I2是第二个反应的反应物,第二个反应的产物I-又是第一个反应的反应物,形成了循环反应。只要溶液中有S2O32-与S2O82-,两个反应就会不断地循环反应下去;只要其中一种离子没有了,则该离子的反应也就结束了。因此,当溶液颜色将由无色变成为蓝色,说明有I2生成,第2个反应结束,即溶液中的Na2S2O3已经耗尽;要确保能观察到蓝色,就一定要将Na2S2O3耗尽,则n(S2O32-):n(S2O82-)<2。
问题(2):通过一组实验来探讨反应物浓度对化学反应速率的影响,核心思想是利用控制变量法。控制变量法的思路是,改变其中一个量而保持其它的量不变,来研究该变量对实验的影响。该实验设计是探索K2S2O8浓度改变的影响,必须保持其它物质的浓度不变(即溶液的总体积不变),故还需要加入的水2mL。
问题(3):加催化剂和改变温度,都能影响反应的速率,能影响反应到达终点的时间,但不影响反应的终点。所以,加催化剂能缩短反应到达终点的时间,降温能延长到达终点的时间。
问题(4):要计算出锂碘电池的H,必须要利用试题给出的两个反应焓,通过运用盖斯定律进行计算,即可得到答案。
【参考答案】(1)Na2S2O3,<2。(2)2;保证反应物K2S2O8浓度改变,而其他的不变,才到达实验目的。(3)见图5。(4)(H1-H2)/2;负极。
四、领悟题中新知
有些试题在信息中隐含着新知识,就是指学生没有学过的知识,答题时常需要运用到这些新知识,目的是为了考查学生归纳、演绎、迁移等能力。解答这类试题时,必须先要对信息进行整理和提炼,在脑袋里建立这些新知识的思维、方法和要求,然后综合运用这些新知识来解答新问题。
【例4】(2012年广东,30题)过渡金属催化的新型碳—碳偶联反应是近年来有机合成的研究热点之一,如反应①
化合物Ⅱ可由化合物Ⅲ合成:
(1)化合物I的分子式为 。
(2)化合物Ⅱ与Br2加成的产物的结构简式为:
。
(3)化合物Ⅲ的结构简式为 。
(4)在浓硫酸存在和加热条件下,化合物Ⅳ易发生消去反应生成不含甲基的产物,该反应方程式为
(注明反应条件)。因此,在碱性条件下,由Ⅳ与反应合成Ⅱ,其反应类型为
。
(5)Ⅳ的一种同分异构体V能发生银镜反应。V与Ⅱ也可发生类似反应①的反应,生成化合物Ⅵ,Ⅵ的结构简式为___________(写出其中一种)。
【题型分析】这是一道典型的有机化学考查的试题,主要考查有机化合物的结构、化学式、同分异构体、官能团、化学反应以及有机合成等相关知识。这类题的信息中常出现一些学生未学过的有机物、官能团、化学反应等知识,这些知识往往是答题必须要的知识,答题的关键是先要将这些知识整理和提炼出来。
【解题思路】本题的前3个问题及问题(4)的第一空,都属于有机物的常规考查题,包括从结构简式推写分子式,根据反应推写反应物、产物的结构简式,反应方程式的书写等考查。而问题(4)的第二空和问题(5)的解答,就需要挖掘其中未学过的两个化学反应的机理。
问题(4):[]与[]在碱性条件下的反应,高中没有学过。但试题给出了反应物和主要产物的结构等信息,根据有机化学反应推理原理,不难得到以下反应机理:
[]。所以,该反应类型为取代反应。
问题(5):该题要用到新型碳—碳偶联反应机理,高中也没有学过。所以,需要挖掘新型碳—碳偶联反应的特点,掌握内在反应的规律,就不难得到解题的答案。该反应的关键是-CHO与-COO-R反应后,得到,以次类推就能得到本题的答案。由于V有种同分异构体,所以Ⅵ也有两种。
【参考答案】(1)C7H5OBr。(2)。(3)[]。
(4)[];取代反应。(5)[[]]。
学习要讲究策略和方法,通过总结经验,发现规律,找到事物的本质,学习就会简单起来,轻松起来,也会高效起来。