Question

16．A～K分别代表九种不同的有机物．它们之间的相互转化关系如图：

（1）A的结构式为；F的结构简式为；指出C→G的反应类型酯化反应．
（2）写出下列转化的化学方程式
①C→DHOCH₂CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$OHC-CHO+2H₂O
②G→Hn CH₂=CHCOOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定条件下}{→}$
（3）与有机物Ⅰ互为同分异构体，且结构中含有羧基和羟基的有机物共有12种．
（4）已知标准状况下1.68L气体A在足量氧气中完全燃烧，若将产物通入足量的澄清石灰水，得到白色沉淀的质量为15.0g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3g．
①燃烧产物中水的质量为2.7g．
②假如气体A是两种等物质的量的气体混合物，其中只有一种是烃，请写出它们可能的分子式（只要求写出一组）C₄H₆和H₂（或“C₃H₈和CO”或“C₃H₆和CH₂O”等）．

Answer 1

分析 C能在Cu加热条件下与氧气反应，D能与氢氧化铜反应生成E，C含有羟基-OH，D含有醛基，E含有羧基，且三者含有相同碳原子数目，C、E生成F，F的分子式为C₄H₄O₄，故C中含有2个C原子，由A、B、C的转化可知，A中含有2个C原子，能与溴反应，含有不饱和键，故A为CH₂=CH₂，B为BrCH₂CH₂Br，C为HOCH₂CH₂OH，D为OHC-CHO，E为HOOC-COOH，F为，由G的分子式可知，乙二醇与丙烯酸发生酯化反应生成G，K为CH₂=CHCOOH，G为CH₂=CHCOOCH₂CH₂OH，由I的分子式可知，乙二醇与CH₃CH₂COOH发生酯化反应生成I，J为CH₃CH₂OH，I为CH₃CH₂COOCH₂CH₂OH，据此解答（1）（2）（3）；
（4）根据有机物燃烧时，有机物中的碳全部转化为二氧化碳，二氧化碳与足量的氢氧化钙完全反应，生成不溶于水的白色沉淀碳酸钙，利用生成碳酸钙的质量计算燃烧生成二氧化碳的质量；碱石灰既能吸收燃烧生成的水，又能吸收燃烧生成的二氧化碳，因此，增重的质量即燃烧生成二氧化碳和水的质量总和，从而求出水的质量，根据生成二氧化碳和水的质量计算出可燃物中C、H元素的物质的量，再根据条件求出分子式．

解答 解：C能在Cu加热条件下与氧气反应，D能与氢氧化铜反应生成E，C含有羟基-OH，D含有醛基，E含有羧基，且三者含有相同碳原子数目，C、E生成F，F的分子式为C₄H₄O₄，故C中含有2个C原子，由A、B、C的转化可知，A中含有2个C原子，能与溴反应，含有不饱和键，故A为CH₂=CH₂，B为BrCH₂CH₂Br，C为HOCH₂CH₂OH，D为OHC-CHO，E为HOOC-COOH，F为，由G的分子式可知，乙二醇与丙烯酸发生酯化反应生成G，K为CH₂=CHCOOH，G为CH₂=CHCOOCH₂CH₂OH，由I的分子式可知，乙二醇与CH₃CH₂COOH发生酯化反应生成I，J为CH₃CH₂OH，I为CH₃CH₂COOCH₂CH₂OH，
（1）A为CH₂=CH₂，结构式为；F的结构简式为，乙二醇与丙烯酸发生酯化反应生成G，
故答案为：；；酯化反应；
（2）①C→D是乙二醇氧化生成乙二醛，反应方程式为：HOCH₂CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$OHC-CHO+2H₂O，
②G→H是CH₂=CHCOOCH₂CH₂OH发生加聚反应，反应方程式为：n CH₂=CHCOOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定条件下}{→}$，
故答案为：HOCH₂CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$OHC-CHO+2H₂O；n CH₂=CHCOOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定条件下}{→}$；
（3）I为CH₃CH₂COOCH₂CH₂OH，与有机物Ⅰ互为同分异构体，且结构中含有羧基和羟基，可以看作丁烷中的氢原子被-OH、-COOH取代，
若丁烷为CH₃CH₂CH₂CH₃，若取代不同碳原子上的H原子，当-COOH取代甲基上H原子，-OH可以分别取代其它碳原子上H原子，有3种，当-COOH取代亚甲基上H原子，-OH可以分别取代其它碳原子上H原子，有3种；若取代同一碳原子上的H原子是有2种，有8种；
若丁烷为CH₃CH（CH₃）₂，若取代不同碳原子上的H原子，当-COOH取代甲基上H原子，-OH可以分别取代其它碳原子上H原子，有2种，当-COOH取代次甲基上H原子，-OH可以分别取代其它碳原子上H原子，有1种，若取代同一碳原子上的H原子时有1种，有4种，
故符合条件的同分异构体总共有8+4=12，
故答案为：12；
（4）①设燃烧产物中CO₂的质量为x．
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
44            100
x             15.0g
 x=6.6g
而碱石灰既能吸收燃烧生成的水，又能吸收燃烧生成的二氧化碳，因此，增重的质量即燃烧生成二氧化碳和水的质量总和：m（CO₂）+m（H₂O）=9.3g，m（H₂O）=9.3g-6.6g=2.7g，故答案为：2.7g；
②无色可燃气体n（气体）=$\frac{1.68L}{22.4L/mol}$=0.075mol，
n（CaCO₃）=$\frac{15.0g}{100g/mol}$=0.15mol，则n（C）=0.15mol；
n（H₂O）=$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，则n（H）=n（H₂O）×2=0.3mol，
即0.075mol气体中含有0.15molC，0.3molH，所以1mol气体中含有2molC，4molH，可能含有氧元素，所以该气体的分子式是C₂H₄或C₂H₄Ox（常温下不是气体）；因为单一气体为C₂H₄，现为等物质的量的两种气体的混合物，所以在2mol混合气体中，应含有4molC原子，8molH原子，这两种气体可能是C₄H₆和H₂（或“C₃H₈和CO”或“C₃H₆和CH₂O”等），
故答案为：C₄H₆和H₂（或“C₃H₈和CO”或“C₃H₆和CH₂O”等）．

点评 本题考查燃烧法确定有机物分子组成的知识以及有机物的推断，根据反应中碳原子数目关系确定物质C含有2个碳原子是推断的关键，再结合反应的条件及产物的分子式进行推断，（3）同分异构体书写为易错点、难度，注意利用取代法进行判断，难度中等．