题目内容

5.有机物A、B、C、D、E、F、G、H相互关系如下图.5.9克H能与100mL1mol/LNaOH溶液恰好完全反应.0.1molH还能与足量的钠反应放出2.24L(STP)氢气,H分子结构中含有一个甲基.

(1)写出H的结构简式:HOOC-C(CH3)-COOH;E的结构简式:CH2=C(CH3)-COONa;
(2)C→G的反应类型是取代反应、D→E的反应类型是消去反应;
(3)写出 D→E 的化学反应方程式BrCH2-CH(CH3)-COOH+2NaOH$→_{△}^{乙醇}$CH2=C(CH3)-COONa+NaBr+2H2O;
(4)写出 A→E+F的化学反应方程式CH2=C(CH3)-COOCH2-CH(CH3)-CH2Br+2NaOH$→_{△}^{水}$CH2=C(CH3)-COONa+HOCH2-CH(CH3)-CH2OH+NaBr;
(5)A、B、C、D、E、F、G、H中属于同一种物质的是E和F;
(6)H的同分异构体有很多种,写出两种属于二元酯类的同分异构体CH3COOCH2OOCH、HCOOCH(CH3)OOCH、HCOOCH2CH2OOCH.

分析 A的分子式为C8H13O2Br,A在氢氧化钠水溶液、浓硫酸作用下发生反应,结合转化关系可知故A含有酯基,A的不饱和度为$\frac{2×8+2-13-1}{2}$=2,故A分子中还含有C=C双键,C连续氧化生成D,故C含有-OH,D中含有-COOH,D在氢氧化钠醇溶液、加热条件下生成E,E酸化生成B,故C中含有-Br,且B、C含有相同的碳原子数目为4,碳链类似,C在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成G,F含有2个-OH,G连续氧化生成H,5.9g物质H能与1mol/LNaOH的溶液100mL恰好完全反应,说明H中含有羧基,0.1mol物质H与足量金属钠反应在标准状况下生成2.24L氢气,氢气的物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol,故H中含有1个-COOH、1个-OH或含有2个-COOH,若H中含有1个-COOH、1个-OH,则5.9g物质H的物质的量为1mol/L×0.1L=0.1mol,则物质H的相对分子质量为$\frac{5.9}{0.1}$=59,不合题意,故H中不可能含有1个-COOH、1个-OH,故H中含有2个-COOH,H的分子结构中含有一个甲基,所以H为HOOC-C(CH3)-COOH,结合转化关系可知,
G为HOCH2-CH(CH3)-CH2OH,C为BrCH2-CH(CH3)-CH2OH,D为BrCH2-CH(CH3)-COOH,E为CH2=C(CH3)-COONa,B为CH2=C(CH3)-COOH,A为CH2=C(CH3)-COOCH2-CH(CH3)-CH2Br,F为CH2=C(CH3)-COONa,以此解答该题.

解答 解:A的分子式为C8H13O2Br,A在氢氧化钠水溶液、浓硫酸作用下发生反应,结合转化关系可知故A含有酯基,A的不饱和度为$\frac{2×8+2-13-1}{2}$=2,故A分子中还含有C=C双键,C连续氧化生成D,故C含有-OH,D中含有-COOH,D在氢氧化钠醇溶液、加热条件下生成E,E酸化生成B,故C中含有-Br,且B、C含有相同的碳原子数目为4,碳链类似,C在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成G,F含有2个-OH,G连续氧化生成H,5.9g物质H能与1mol/LNaOH的溶液100mL恰好完全反应,说明H中含有羧基,0.1mol物质H与足量金属钠反应在标准状况下生成2.24L氢气,氢气的物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol,故H中含有1个-COOH、1个-OH或含有2个-COOH,若H中含有1个-COOH、1个-OH,则5.9g物质H的物质的量为1mol/L×0.1L=0.1mol,则物质H的相对分子质量为$\frac{5.9}{0.1}$=59,不合题意,故H中不可能含有1个-COOH、1个-OH,故H中含有2个-COOH,H的分子结构中含有一个甲基,所以H为HOOC-C(CH3)-COOH,结合转化关系可知,
G为HOCH2-CH(CH3)-CH2OH,C为BrCH2-CH(CH3)-CH2OH,D为BrCH2-CH(CH3)-COOH,E为CH2=C(CH3)-COONa,B为CH2=C(CH3)-COOH,A为CH2=C(CH3)-COOCH2-CH(CH3)-CH2Br,F为CH2=C(CH3)-COONa,
(1)由以上分析可知H为HOOC-C(CH3)-COOH,E为CH2=C(CH3)-COONa,故答案为:HOOC-C(CH3)-COOH;CH2=C(CH3)-COONa;
(2)C为BrCH2-CH(CH3)-CH2OH,在氢氧化钠水溶液中发生取代反应生成HOCH2-CH(CH3)-CH2OH,D为BrCH2-CH(CH3)-COOH,发生消去反应生成CH2=C(CH3)-COONa,
故答案为:取代反应;消去反应;
(3)D→E是BrCH2-CH(CH3)-COOH在氢氧化钠醇溶液、加热条件下,发生消去反应与中和反应生成CH2=C(CH3)-COONa,反应方程式为:BrCH2-CH(CH3)-COOH+2NaOH$→_{△}^{乙醇}$CH2=C(CH3)-COONa+NaBr+2H2O,
故答案为:BrCH2-CH(CH3)-COOH+2NaOH$→_{△}^{乙醇}$CH2=C(CH3)-COONa+NaBr+2H2O;
(4)A为CH2=C(CH3)-COOCH2-CH(CH3)-CH2Br,E为CH2=C(CH3)-COONa,A在碱性条件下发生水解反应生成E,反应的方程式为CH2=C(CH3)-COOCH2-CH(CH3)-CH2Br+2NaOH$→_{△}^{水}$CH2=C(CH3)-COONa+HOCH2-CH(CH3)-CH2OH+NaBr,
故答案为:CH2=C(CH3)-COOCH2-CH(CH3)-CH2Br+2NaOH$→_{△}^{水}$CH2=C(CH3)-COONa+HOCH2-CH(CH3)-CH2OH+NaBr;
(5)由以上分析可知E、F属于同一物质,故答案为:E和F;
(6)H为HOOC-C(CH3)-COOH,属于二元酯类的同分异构体有CH3COOCH2OOCH、HCOOCH(CH3)OOCH、HCOOCH2CH2OOCH,
故答案为:CH3COOCH2OOCH、HCOOCH(CH3)OOCH、HCOOCH2CH2OOCH.

点评 本题考查有机物的推断,为高考常见题型,难度较大,是对有机物知识的综合运用及学生思维能力的考查,根据转化关系并结合A的分子式,判断A含有官能团,进而推断各物质含有的官能团,根据H的与氢氧化钠及与钠反应,推断H的结构是解题的关键.

练习册系列答案
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15.以下是某学习小组对乙二酸的某些性质进行研究性学习的过程:
【研究课题】探究乙二酸的某些性质
【查阅资料】乙二酸(HOOC-COOH)俗称草酸,草酸晶体的化学式为H2C2O4•2H2O;草酸在100℃时开始升华,157℃时大量升华,并开始分解;草酸蒸气在低温下可冷凝为固体;草酸钙不溶于水,草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊.
【提出猜想】
猜想一:乙二酸具有不稳定性
根据草酸晶体的组成,该小组同学猜想其受热分解产物为CO、CO2和H2O. 设计方案:
(1)请用下列装置组成一套探究 并验证其产物的实验装置(草酸晶体分解装置略,连接导管略去)

①装置的连接顺序为:A→C→D→E→B→D    
②实验时,在点燃B处酒精灯之前,应进行的操作是收集D处气体,检验CO气体的纯度.装置中碱石灰的作用是除去气体中的CO2 和水,提高CO的浓度.  检验产物中有CO的实验现象 是黑色固体变成红色,且澄清石灰水变浑浊.
③整套装置存在不合理之处为没有一氧化碳尾气处理装置.
猜想二:乙二酸具有弱酸性     设计方案:
(2)该小组同学为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验,其中能达到实验目的是BC(填字母).
A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色
B.测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH    
C.测定草酸钠(Na2C2O4)溶液的pH
D.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出
猜想三:乙二酸具有还原性      
设计方案:
(3)该小组同学向酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液,发现酸性KMnO4溶液褪色并产生一种气体,从而判断草酸具有较强的还原性.该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O.

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