CCC考試當中,有機化學(organic chemistry)是最令大多數同學頭疼的子科目之一。在每年的考試回訪和正確率統計當中,有機化學部分也是得分率最慘淡,最令人答題心態不佳的化學子科目之一。
因此筆者就有機化學專(zhuan) 題做若幹篇分析。其中有機化學最常考的常規題型之一是識別並運用鍵線式(skeletal formula)。
(一)基本考法
1.根據鍵線式(skeletal formula)寫(xie) 出其分子式(molecular formula)是最常見的考法,如2020年第7題:
或2022年第13題考察更為(wei) 簡單,直接根據skeletal formula寫(xie) 出原子個(ge) 數即可:
2.更間接的考法是根據識別出來的鍵線式進行後續的比如molecular mass的計算,比如2019年16-17兩(liang) 題,需要根據識別出來的分子量進行計算:
3.通過對鍵線式的識別幫助判斷isomer,比如2017年第13題,需要把選項裏的五個(ge) 鍵線式轉換成分子式才能判斷到底是isomer還是根本上不同的原子:
(二)鍵線式識別的方法
1.基本原則
碳原子由線段的頂點(交點或終點)表示
碳上連接的氫原子省略表達,其數目由4減去當前畫出的碳的成鍵數(不帶電情形)。例如下圖hexane的skeletal formula所示。標記為(wei) C1的碳原子隻有一個(ge) 鍵,因此還必須有三個(ge) 氫與(yu) 其鍵合,才能使其鍵總數達到四個(ge) 。標記為(wei) C3碳原子具有兩(liang) 個(ge) 與(yu) 其他碳鍵合的鍵,因此也與(yu) 兩(liang) 個(ge) 氫原子鍵合。
官能團(functional group)一般完整表達,其上的氫原子也畫出。比如下圖的alcohol中的-OH作為(wei) 官能團上的H顯示出來。(官能團的識別見本人另一篇文章“CCC考前必看——有機官能團”)
重點強調的H或者某一基團可以完全展開
苯環中的大pi鍵以下兩(liang) 種表達方式都可以
環/雜化分子很常見如下圖
2.延伸的立體(ti) 表達方法
實線代表紙或屏幕平麵中的鍵。
實心楔形(黑色三角)代表從(cong) 紙或屏幕平麵指向觀察者的鍵。
散列楔形(虛線)表示遠離觀察者指向紙張或屏幕平麵的鍵。
比如左圖兩(liang) 個(ge) “黑三角”代表這個(ge) 氫朝向讀者,而右側(ce) 的虛線代表這個(ge) 鍵遠離讀者。
(三)常見錯誤和誤區
1.環狀化合物中的多鍵被忽視
多鍵被忽視導致計算錯誤H的數目是基礎錯誤之一,比如2018年第18題,左右分子基本骨架相同,但是左側(ce) 分子多了兩(liang) 個(ge) 雙鍵,因此右側(ce) 分子比左側(ce) 分子多4個(ge) H。因此應當是“氫氣化加成反應”。
2.忽視成環對氫原子數目的影響
比如2019年第10題b選項有部分同學選錯就在於(yu) 僅(jin) 判斷了碳原子數目和雜原子O的輸入就盲目選為(wei) 答案,殊不知多成一個(ge) 環會(hui) 增加一個(ge) 不飽和度,從(cong) 而少連兩(liang) 個(ge) 氫原子。
3.被畫法誤導
同樣是上圖2019年第10題,a選項由於(yu) 左側(ce) 和右側(ce) 碳鏈的彎曲方向與(yu) 題幹不同就被很多同學認為(wei) 屬於(yu) isomer,實際上無論碳鏈怎麽(me) 彎曲其連接原子順序一致就不會(hui) 是constitutional isomer,本題a與(yu) 題幹是同一分子。
(四)幾個(ge) 快速準確做題的妙招
1.先C再雜原子最後H的原則
碳骨架是有機分子的核心也是命名的基礎,快速根據轉折點&端點判斷碳原子的數目是進行isomer判斷的第一步;如果碳原子數都不同,更不可能是isomer;比如2017年第13題盡管兩(liang) 個(ge) 分子長得很相似,但是碳原子數目不同,從(cong) 而是不同分子。
2.巧用不飽和度(unsaturated degree)輔助判斷
每一個(ge) 雙鍵或者成環都會(hui) 增加一個(ge) 不飽和度減少兩(liang) 個(ge) H,每一個(ge) 三鍵會(hui) 增加兩(liang) 個(ge) 不飽和度減少四個(ge) H,比如2019年第10題通過b選項多成一個(ge) 環判斷其不飽和度不同於(yu) 題幹,直接快速排除。
3.注意O/N/halogen等雜原子的影響
雜原子數目一般不多,也相對一目了然,可以先查出來方便排除選項,比如2020年第7題可以根據N的數目直接排除C選項。
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