Question

5．在相同条件下，某烃的含氧衍生物A（气态）的密度是H₂的28倍，其中碳和氢元素的质量分数之和为71.4%．已知A能发生如下所示的转化关系，其中C能使溴的四氯化碳溶液褪色，H的化学式为C₉H₁₂O₄．

试回答下列问题：
（1）A中含氧官能团的名称为醛基．
（2）C的结构简式为CH₂=CHCH₂OH；B→D的反应类型为加成反应．
（3）写出下列反应的化学方程式：
①E→F：2HOCH₂-CH₂COOH+O₂$→_{△}^{催化剂}$2OHCCH₂COOH+2H₂O．
②G→H：HOOCCH₂COOH+2CH₂=CHCH₂OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₂=CHCH₂OOCCH₂COOCH₂CH=CH₂+2H₂O．
（4）某芳香族化合物M，与A含有相同类型和数目的官能团，且相对分子质量比A大76，则：
①M的分子式为C₉H₈O．
②写出满足下列条件的M的所有同分异构体：、．
a．苯环上只有一个取代基
b．能与金属Na反应，但官能团不直接相连
c．属于芳香族化合物，不与FeCl₃溶液发生显色反应．

Answer 1

分析 烃的含氧衍生物A的密度是H₂的28倍，则Mr（A）=28×2=56，分子中碳和氢元素总相对原子质量为56×71.4%=40，故含有1个O原子，分子中最大C原子数目为$\frac{40}{12}$=3…4，由于2个碳原子最多需要6个氢原子饱和，故分子中含有3碳原子、4个原子，则A的分子式为C₃H₄O，A能与银氨溶液反应，说明含有-CHO，不饱和度为2，分子中还含有1个碳碳双键，故A的结构简式为CH₂=CH-CHO，A发生还原反应生成C，而C能使溴的四氯化碳溶液褪色，则醛基被还原为羟基，故C为CH₂=CHCH₂OH，A发生氧化反应、酸化生成B为CH₂=CH-COOH，B与HBr发生加成反应生成D，则D为卤代烃，D发生水解反应生成E为醇，E可以连续发生氧化反应，故D为BrCH₂CH₂COOH，则E为HOCH₂CH₂COOH，F为OHCCH₂COOH，G为HOOCCH₂COOH，G与足量的C发生酯化反应生成H，而H的化学式为C₉H₁₂O₄，则H为CH₂=CHCH₂OOCCH₂COOCH₂CH=CH₂，据此解答．

解答 解：烃的含氧衍生物A的密度是H₂的28倍，则Mr（A）=28×2=56，分子中碳和氢元素总相对原子质量为56×71.4%=40，故含有1个O原子，分子中最大C原子数目为$\frac{40}{12}$=3…4，由于2个碳原子最多需要6个氢原子饱和，故分子中含有3碳原子、4个原子，则A的分子式为C₃H₄O，A能与银氨溶液反应，说明含有-CHO，不饱和度为2，分子中还含有1个碳碳双键，故A的结构简式为CH₂=CH-CHO，A发生还原反应生成C，而C能使溴的四氯化碳溶液褪色，则醛基被还原为羟基，故C为CH₂=CHCH₂OH，A发生氧化反应、酸化生成B为CH₂=CH-COOH，B与HBr发生加成反应生成D，则D为卤代烃，D发生水解反应生成E为醇，E可以连续发生氧化反应，故D为BrCH₂CH₂COOH，则E为HOCH₂CH₂COOH，F为OHCCH₂COOH，G为HOOCCH₂COOH，G与足量的C发生酯化反应生成H，而H的化学式为C₉H₁₂O₄，则H为CH₂=CHCH₂OOCCH₂COOCH₂CH=CH₂，
（1）A为CH₂=CH-CHO，分子中含氧官能团为醛基，故答案为：醛基；
（2）C的结构简式为CH₂=CHCH₂OH，B发生加成反应生成D，所以反应类型是加成反应，
故答案为：CH₂=CHCH₂OH；加成反应；
（3）①该反应为催化氧化反应，反应方程式为2HOCH₂-CH₂COOH+O₂$→_{△}^{催化剂}$2OHCCH₂COOH+2H₂O，
故答案为：2HOCH₂-CH₂COOH+O₂$→_{△}^{催化剂}$2OHCCH₂COOH+2H₂O；
②该反应为酯化反应，反应方程式为HOOCCH₂COOH+2CH₂=CHCH₂OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₂=CHCH₂OOCCH₂COOCH₂CH=CH₂+2H₂O，
故答案为：HOOCCH₂COOH+2CH₂=CHCH₂OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₂=CHCH₂OOCCH₂COOCH₂CH=CH₂+2H₂O；
（4）①A的结构简式为CH₂=CHCHO，某芳香族化合物M，说明M中含有苯环，与A含有相同类型和数目的官能团，说明A中含有碳碳双键和醛基，且相对分子质量比A大76，一个苯基式量为77，A的式量是55，可知苯中一个H原子被-CH=CHCHO取代，所以A的分子式为C₉H₈O，故答案为：C₉H₈O；
②M的同分异构体符合下列条件：
a．苯环上只有一个取代基；
b．能与金属Na反应，但官能团不直接相连，说明含有醇羟基或酚羟基；
c．属于芳香族化合物，不与FeCl₃溶液发生显色反应，说明不含酚羟基，则符合条件的同分异构体结构简式为、，
故答案为：、．

点评 本题考查有机物推断，为高频考点，侧重考查学生分析推断能力，正确判断A的结构简式是解本题关键，根据反应条件进行推断，难点是同分异构体种类判断，题目难度不大．