Question

2．A、B、C三种有机物组成混合物X．A、B、C的相对分子质量均为90，且互为同分异构体．
①把1.8gX完全燃烧后得到2.64gCO₂和1.08gH₂O，A和B具有相同的物质的量；
②4.5gX中A和B均能与金属Na反应，生成896mLH₂（标准状况），C不能反应；
③4.5gX中A和B均能与Na₂CO₃反应生成448mLCO₂（标准状况），C不与Na₂CO₃反应；
④2molA在催化剂条件下能生成1mol六原子环状化合物，2molB亦能酯化形成1mol八原子环状化合物；
⑤C不能发生上述反应，但能起银镜反应，且有醚的结构；
（1）通过计算推导出A、B、C的分子式．
（2）推测A、B、C的结构简式及在X中A、B、C物质的量之比．

Answer 1

分析 ①把1.8gX完全燃烧后得到2.64gCO₂和1.08gH₂O，n（X）=$\frac{1.8g}{90g/mol}$=0.02mol，n（CO₂）=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，所以X平均分子组成中C原子数为$\frac{0.06mol}{0.02mol}$=3、H原子数目为$\frac{0.06mol×2}{0.02mol}$=6，其相对分子质量为90，则O原子个数=$\frac{90-3×12-1×6}{16}$=3，所以其分子式为C₃H₆O₃，其不饱和度=$\frac{3×2+2-6}{2}$=1，说明含有一个双键；
③4.5gX中A和B均能与Na₂CO₃反应生成448mLCO₂（标准状况），C不与Na₂CO₃反应，说明C不含羧基，A和B中含有羧基，由分子式可知均含有1个羧基，生成n（CO₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，羧基和二氧化碳关系为2：1，所以A、B的物质的量之和为0.02mol×2=0.04mol，A和B的物质的量相等，则A、B的物质的量都是0.02mol．4.5gX的物质的量=$\frac{4.5g}{90g/mol}$=0.05mol，则C的物质的量为0.05mol-0.04mol=0.01mol；
②4.5gX中A和B均能与金属Na反应，生成896mLH₂（标准状况），C不能反应，说明C不含羟基、羧基，生成氢气为$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，而A、B中羧基反应得到氢气为0.02mol，故A、B均含有羟基；
④2molA在催化剂条件下能生成1mol六原子环状化合物，分子中羟基与羧基连接同一碳原子上，2molB亦能酯化形成1mol八原子环状化合物，分子中羧基与-OH之间相隔2个碳原子，则A、B结构简式分别为CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH；
⑤C不能发生上述反应，但能起银镜反应，说明含有醛基，且有醚的结构，所以C的结构简式为CH₃OCH₂OCHO，据此分析解答．

解答 解：①把1.8gX完全燃烧后得到2.64gCO₂和1.08gH₂O，n（X）=$\frac{1.8g}{90g/mol}$=0.02mol，n（CO₂）=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，所以X平均分子组成中C原子数为$\frac{0.06mol}{0.02mol}$=3、H原子数目为$\frac{0.06mol×2}{0.02mol}$=6，其相对分子质量为90，则O原子个数=$\frac{90-3×12-1×6}{16}$=3，所以其分子式为C₃H₆O₃，其不饱和度=$\frac{3×2+2-6}{2}$=1，说明含有一个双键；
③4.5gX中A和B均能与Na₂CO₃反应生成448mLCO₂（标准状况），C不与Na₂CO₃反应，说明C不含羧基，A和B中含有羧基，由分子式可知均含有1个羧基，生成n（CO₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，羧基和二氧化碳关系为2：1，所以A、B的物质的量之和为0.02mol×2=0.04mol，A和B的物质的量相等，则A、B的物质的量都是0.02mol．4.5gX的物质的量=$\frac{4.5g}{90g/mol}$=0.05mol，则C的物质的量为0.05mol-0.04mol=0.01mol；
②4.5gX中A和B均能与金属Na反应，生成896mLH₂（标准状况），C不能反应，说明C不含羟基、羧基，生成氢气为$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，而A、B中羧基反应得到氢气为0.02mol，故A、B均含有羟基；
④2molA在催化剂条件下能生成1mol六原子环状化合物，分子中羟基与羧基连接同一碳原子上，2molB亦能酯化形成1mol八原子环状化合物，分子中羧基与-OH之间相隔2个碳原子，则A、B结构简式分别为CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH；
⑤C不能发生上述反应，但能起银镜反应，说明含有醛基，且有醚的结构，所以C的结构简式为CH₃OCH₂OCHO．
（1）A、B、C互为同分异构体，通过以上分析知，分子式均为C₃H₆O₃，
答：A、B、C的分子式都是C₃H₆O₃；
（2）通过以上分析知，A、B、C的结构简式分别为：CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH、CH₃OCH₂OCHO，A、B、C的物质的量分别是0.02mol、0.02mol、0.01mol，所以A、B、C的物质的量之比=0.02mol：0.02mol：0.01mol=2：2：1，
答：A、B、C的结构简式分别为CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH、CH₃OCH₂OCHO，A、B、C的物质的量之比为2：2：1．

点评 本题考查有机物推断，侧重考查学生分析推断及计算能力，知道常见有机物官能团及其性质是解本题关键，注意羧基和碳酸钠反应生成二氧化碳中比例关系，题目难度中等．