题目内容
【题目】有许多现象,你去留心观察,分析思考,会发现一些有趣问题。从中发现规律。如下芳香族有机物,各项排列构成一个等差数列,请请回答有关问题:
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(1)写出上面等差数列的第n项芳烃分子式___________。
(2)某课外兴趣小组,做了系列实验。他们将该数列的前五项芳烃逐一加到浓的酸性高锰酸钾溶液中加热。结果发现,只有A1无明显变化,其余四种物质都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。经分析知,后四种的氧化产物是
、
或者两者都有。由此你能得出什么结论?
(3)甲同学做酸性高锰酸钾溶液氧化A5的实验。甲将氧化后的混合液酸化分离得到一种无色晶体X,称取0.254g X,用热水配成100mL溶液,取出25mL用0.1mol/L NaOH溶液中和滴定,滴到10mL时达到终点。通过计算确定X的结构简式。
(4)仔细分析该系列芳烃的一氯取代物异构体的数目,很有规律性。请你分析推出An的一氯取代物种数的代数表达式。
n为奇数时:一氯取代物异构体的数目为___________(n=1除外)
n为偶数时:一氯取代物异构体的数目为___________。
【答案】(1)C4n+2H2n+4;(2)苯环特别稳定。(3)
;(4)(3+n) /2;1+n/2;
【解析】试题分析:(1)根据各种物质的结构简式可知,个物质的化学式依次为C6H6、C10H8、C14H10……,化学式的组成上相差C4H2,依次第n项芳烃分子式为C4n+2H2n+4,故答案为:C4n+2H2n+4;
(2)只有A1无明显变化,其余四种物质都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。说明苯环比较稳定,而苯环上的侧链能够被酸性高锰酸钾氧化,故答案为:苯环特别稳定。
(3)甲同学做酸性高锰酸钾溶液氧化A5的实验。甲将氧化后的混合液酸化分离得到一种无色晶体X,称取0.254g X,用热水配成100mL溶液,取出25mL用0.1mol/L NaOH溶液中和滴定,滴到10mL时达到终点。通过计算确定X的结构简式。
(3)①n(NaOH)=0.010L×0.1mol/L=0.001mol,设X的式量为Mr,酸的元数为n,则
×
×n=0.001mol,解得Mr=63.5n,晶体为有机酸,只含C、H、O三种元素式量只能是偶数,且结构中含有苯环,由此可以确定为n=4,Mr=254。X的结构简式为
,故答案为:
;
(4)该系列芳烃存在2种类型的对称结构:①
和②
。n为奇数时,采取第②种对称结构,含有的氢原子种类有(3+n) /2种,一氯取代物异构体的数目为(3+n) /2,(n=1除外);n为偶数时,采取第①种对称结构,含有的氢原子种类有[1+n/2]种,一氯取代物异构体的数目为1+n/2/,故答案为:(3+n) /2;1+n/2。