1.(2009广东卷26).(10)光催化制氢是化学研究的热点之一。科学家利用含有呲啶环(呲啶的结构式为其性质类似于苯)的化合物II作为中间体,实现了循环法制氢,示意图如下(仅列出部分反应条件):
(1)化合物II的分子式为______________。
(2)化合物I合成方法如下(反应条件略,除化合物III的结构未标明外,反应式已配平);
化合物III的名称是________________。
(3)用化合物V(结构式见右图)代替III作原料,也能进行类似的上述反应,所得有机物的结构式为___________________。
(4)下列说法正确的是_____________(填字母)
A.化合物V的名称是间羟基苯甲醛,或2-羟基苯甲醛
B.化合物I具有还原性;II具有氧化性,但能被酸性高锰酸钾溶液氧化
C.化合物I、II、IV都可发生水解反应
D.化合物V遇三氯化铁显色,还可发生氧化反应,但不能发生还原反应
(5)呲啶甲酸酯可作为金属离子的萃取剂。2-呲啶甲酸正丁酯(VI)的结构式见右图,其合成原料2-呲啶甲酸的结构式为_________________;VI的同分异构体中,呲啶环上只有一氢原子被取代的呲啶甲酸酯类同分异构体有_________________种。
[答案](1)C11H13NO4(2)甲醛(3)(4)C(5)2
[解析](1)由题给结构简式可以数出分子中所含原子个数,注意不要数掉了环上的氢原子,分子式为:C11H13NO4。
(2)结合题(1)可以得到化合物I的分子式为C11H15NO4,接着计算出化合物Ⅳ的分子式为C5H8O3,再由质量守恒定律,可得化合物III的分子式为:C(11+1-2×5-1)H(15+8--2×8-5)N(1-1)O(4+4×1+2-2×3-3),结合所学知识可确定其为甲醛。
(3)结合题(3)可以得到有机物的分子式为C(7+2×5+1-1)H(6+2×8+5-8)O(2+2×3+3-4×1-2)N,所得化合物与化合物I相比多出部分为C6H4NO,由此可以确定甲醛在反应中提供化合物ICH2部分,化合物V应该提供部分替代CH2部分,所以所得化合物的结构式为:。
(4)间羟基苯甲醛应为3-羟基苯甲醛,2-羟基苯甲醛应为邻羟基苯甲醛,A错误;由题给图示不难看出反应的过程为:化合物II+H2→化合物I,也就是说化合物I可以去氢,表现氧化性,化合物II可以加氢,表现还原性,B错误;化合物I、II、IV都含有酯基结构,都能发生酯的水解反应,C正确;化合物V中含有酚羟基、醛基和苯环,醛基即能发生氧化反应,也能发生还原反应,D错误。答案:C。
(5)水解生成2-呲啶甲酸和丁醇,结合酯的水解反应我们不难得到2-呲啶甲酸的结构式为:;由于呲啶环存在对称性,其一元取代物有3种,去掉VI,应该还有2种。
5. (2009广东卷25).叠氮化合物应用广泛,如NaN3,可用于汽车安全气毂pHCH2N3可用于合成化合物V(见下图,仅列出部分反应条件Ph-代表苯基)
(1)下列说法不正确的是____________(填字母)
A.反应①④属于取代反应
B.化合物I可生成酯,但不能发生氧化反应
C.一定条件下化合物II能生成化合物I
D.一定条件下化合物II能与氢气反应类型与反应②相同
(2)化合物II发生聚合反应的化学方程式为______________(不要求写出反应条件)
(3)反应③的化学方程式为______________(要求写出反应条件)
(4)化合物III与PhCH2N3发生环加成反应成化合物V,不同条件下环加反应还可生成化合物V的同分异构体。该同分异物的分子式为____________结构式为______________。
(5)科学家曾预言可合成C(N3)4。其可分解成单质,用作炸药。有人通过NaN3与NC-CCl3,反应成功全成了该物质下列说法正确的是___________(填字母)
A.该合成反应可能是取代反应
B.C(N3)4与甲烷具有类似的空间结构
C.C(N3)4不可能与化合物Ⅲ发生环加反应
D.C(N3)4分解爆炸的化学反应方程式可能为C(N3)4C+6N2
[答案](1)BC(2)(3)
(4)(5)BD
[解析](1)反应①是氯原子取代侧链上的氢原子,属于取代反应,④是氯原子被N3基团所取代,也应属于取代反应,A正确;化合物I中含有羟基,而且与之相连的碳原子上有1个氢原子,应该可以发生酯化反应和氧化反应,B错误;按反应机理若用化合物II所得产物会少一个氢原子,C错误;化合物II与氢气和溴水或溴的四氯化碳溶液均发生加成反应,D正确。答案BC。
(2)化合物II中含有碳碳双键,应该发生加聚反应,书写时不要漏写n,注意将苯基写为侧链。反应方程式:
(3)甲苯在光照条件下与氯气发生取代反应,书写时千万不要漏写反应条件光照,不要漏写小分子氯化氢,反应的方程式:
(4)书写分子式应该没有问题,因为同分异构体的分子式是相同的,但要注意苯基原子个数不要计算错误,分子式为:C14H13N3。书写同分异构体要从结构式出发,注意碳碳双键上苯基位置的变化,即。
(5)从NaN3与NC-CCl3,反应分析不难看出反应过程中有C、N三键的破坏,不符合取代反应的要求,所以A错误;C(N3)4可视作甲烷分子中的氢原子被N3基团所替代代,所以C(N3)4与甲烷具有类似的空间结构,B正确;因为C(N3)4分子中存在N、N 不饱和键,应该可以发生加成反应,C错误;由题给信息科学家曾预言可合成C(N3)4。其可分解成单质,可以判断D正确。答案BD。
[专题综合]
4. (2009宁夏卷39)A-J均为有机化合物,它们之间的转化如下图所示:
实验表明:①D既能发生银镜反应,又能与金属钠反应放出氢气:
②核磁共振氢谱表明F分子中有三种氢,且其峰面积之比为1:1:1;
③G能使溴的四氯化碳溶液褪色;④1mol J与足量金属钠反应可放出22.4L氢气(标准状况)。
请根据以上信息回答下列问题:
(1)A的结构简式为____________(不考虑立体结构),由A生成B的反应类型是____________反应;
(2)D的结构简式为_____________;
(3)由E生成F的化学方程式为_______________,E中官能团有_________(填名称),与E具有相同官能团的E的同分异构体还有________________(写出结构简式,不考虑立体结构);
(4)G的结构简式为_____________________;
(5)由I生成J的化学方程式______________。
[答案]
[解析]依据题给信息①②,可推知,CH2=CH-CH=CH2与Br2发生的是1,4-加成,A为BrCH2CH=CHCH2Br,依次可得B为HOCH2CH=CHCH2OH,C为HOCH2CH2CH2CH2OH,D为HOCH2CH2CH2CHO,E为HOCH2CH2CH2COOH,F为。再分析另一条线,B→G应该是分子内成醚,G为;G→H应该是是G与HClO发生加成反应,H应该为;H→I是:2+Ca(OH)2=2 +CaCl2+2 H2O;I→J其实就是醚的开环了,五元环相对于三元环稳定,因此:。
3.(2008南通二调)有机物A(分子式C6H10O3)是合成某种隐形眼镜材料的单体,A可发生如下变化:
已知:Ⅰ.物质B是最简单的二元醇,可用作汽车发动机抗冻剂;物质D不能发生银镜反应,但能与NaHCO3溶液反应放出气体。
Ⅱ.
回答下列问题:
⑴隐形眼镜材料的结构简式为 ▲ ;
⑵写出物质B在铜催化下与O2反应的化学方程式 ▲ ;
⑶与C互为同分异构体,分子为链状的酯类物质共有 ▲ 种;
⑷请设计合理方案,用物质D制取乙二酸(其他无机原料自选,用反应流程图表示,并注明必要的反应条件)。
例如:
[答案]⑴ ⑵+O2OHCCHO+2H2O ⑶5
⑷
[解析]有图中转化关系可知A是酯,A水解生成的B为一个最简单的二元醇,即B为乙二醇,而A中有3个氧,所以乙二醇只有1个羟基与C形成酯基,且C中只存在一个羧基。C能被臭氧氧化,则其分子中存在碳碳双键且C中有4个碳,而氧化后的D不能发生银镜反应,但能与碳酸氢钠溶液反应放出气体,所以D中至少3个碳,则可得D为丙酮酸,E为甲醛。从而可得C的结构为,从而也可逆推出A为,则该隐形眼镜材料的结构简式为。与C互为同分异构体,分子为链状酯的有机物其分子中应有一个碳碳双键和一个酯基,则这样的分子有5种,甲酸酯有三种,乙酸酯有一种,丙烯酸酯一种。由D合成乙二酸时需进行缩短碳链的反应,即进行臭氧氧化反应,所以应先得到碳碳双键,所以D应先与H2加成,再发生消去,再用臭氧氧化得到乙醛酸,再氧化得到乙二酸。
2.(2009山东卷32)下图中X是一种具有水果香味的合成香料,A是有直链有机物,E与FeCl3,溶液作用显紫色。
请根据上述信息回答:
(1)H中含氧官能团的名称是 。B→I的反应类型为 。
(2)只用一种试剂鉴别D、E、H,该试剂是 。
(3)H与J互为同分异构体,J在酸性条件下水解有乙酸生成,J的结构简式为 。
(4)D和F反应生成X的化学方程式为 。
[答案](1)双键、羧基(2)溴水(3)CH3-\S\UP10(‖-O-CH=CH2
(4)CH3CH2CH2COOH
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[解析] 由已知信息可以推断出:X是酯,E是酚,A是直链、含有醛基的有机物。框图中D→F是增长碳链,其余的转化碳架不变。B能连续氧化,其结构必含-CH2OH,A、H中都含有一个双键,A是CH2=CHCH2CHO或CH3CH=CHCHO,B是CH3CHCH2CH2OH,C是CH3CH2CH2CHO,D是CH3CH2CH2COOH,则F是苯酚,E 是环己醇,I是CH3CHCH=CH2,G是CH2=CHCH2COONa或CH3CH=CHCOONa,H 是CH2=CHCH2CHO或CH3CH=CHCHO。
1.(08天津卷)某天然有机化合物A仅含C、H、O元素,与A相关的反应框图如下:
(1)写出下列反应的反应类型:
S→A第①步反应___________________,B→D_______________________________。
D→E第①步反应___________________,A→P____________________________。
(2)B所含官能团的名称是_______________。
(3)写出A、P、E、S的结构简式
A:_____、P:____、E:_____、S:______。
(4)写出在浓H2SO4存在并加热的条件下,F与足量乙醇反应的化学方程式_____________________。
(5)写出与D具有相同官能团的D的所有同分异构体的结构简式_______________________。
[答案](1)取代(水解)反应;加成反应;消去反应;酯化(取代)反应。
(2)碳碳双键 羧基
(3)A:HOOCCHOHCH2COOH
P:
E:HOOCC≡CCOOH S:HOOCCHClOHCH2COOH
(4)+2C2H5OH +2H2O
(5)HOOCCBr2CH2COOH
[解析]F能与NaHCO3反应,说明F为羧酸,通过G的化学式(C4H4O4Na2)可知,F为二元酸,分子式为C4H6O4,由于分子中含有二个-COOH,剩余部分为C2H4,结合B转化为F是发生加成反应,说明C2H4是按-CH2-CH2-连接的,所以F的结构简式为HOOC-CH2-CH2-COOH,若B含有C=C,则B的结构简式为:
HOOC-CH=CH-COOH,S的结构简式为: ,A的结构简式为:
,其相对分子质量为134,与题意相符,因此B中不可能含有碳碳三键,B转化为C是与Br2发生加成反应,D转化为E发生的是消去反应,可以通过D、E的相对分子质量得到印证。
2. 思维能力--对有机化学各信息按题设进行发散和收敛,分解和整合,从而解决问题,并能运用所统摄的规律进行推理的创造能力。
1. 观察能力--能够通过对有机模型、图形、图表的观察,获取感性知识并对其进行初步加工和记忆的能力。
①有机物结构书写不规范;②化学方程式书写缺项;③粗心大意等非智力因素,如忽视碳碳双键是官能团,有机反应方程式书写时,忘记写水等小分子,苯环写成正六边形(里面没画圆圈)等。④另外常见错误还有:有机结构简式中原子间的连接方式表达不正确,写错位;化学用语中文名称不能写错别字;酯化反应的生成物不漏写“水”; 酯化反应写成“脂化反应”;加成反应写成了“加层反应”。
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