Question

20．芳香酯类化合物A、B互为同分异构体，均含C、H、O三种元素．相同状况下，A、B蒸气对氢气的相对密度是97，分子中碳、氢原子个数相同，且碳、氢原子数之和是氧原子数的5倍．
（1）A的分子式是C₁₀H₁₀O₄．
已知：各有机物间存在如下转化关系

其中C能发生银镜反应，F经连续氧化可生成C，C与D是相对分子质量相同的不同类型的有机物，可以发生酯化反应．
（2）完全燃烧时，1mol D与1mol下列有机物耗氧量相同的是ad（填字母代号）．
a．C₂H₄　　　b．C₃H₈O　　　c．C₂H₆O₂　　　d．C₃H₆O₃
（3）水杨酸与小苏打溶液反应的化学方程式：．
（4）写出C与足量银氨溶液反应的化学方程式HCOOH+2Ag（NH₃）₂OH $\stackrel{水浴加热}{→}$（NH₄）₂CO₃+2Ag↓+2NH₃+H₂O．
（5）用甲苯和必要的无机试剂按下列路线可以合成水杨酸．

请根据所学知识完成下列问题．
①根据所学知识补充流程图中的条件或试剂：
[条件a]氯化铁作催化剂；（试剂a）酸性高锰酸钾溶液；（试剂b）NaOH水溶液．
②步骤2与步骤3能否交换，请判断并说明理由：否，酚羟基易被氧化．
（6）同时符合下列要求的化合物有3种．
①与A互为同分异构体  ②可以水解  ③苯环上有两个取代基，且苯环上的一氯代物只有1种
（7）1mol上述（6）中的一种有机物X在水溶液中，能与4mol NaOH共热发生反应，写出此反应的化学方程式：+4NaOH$\stackrel{△}{→}$2CH3COONa++4H₂O．

Answer 1

分析 芳香酯类化合物A、B中一定有苯环，且A、B蒸气对氢气的相对密度是97，则A、B的分子量是194，分子中C、H原子个数相同，且C、H原子总数是氧原子数的5倍，则分子式一定是C₁₀H₁₀O₄，芳香酯的同分异构体有和两种，
A水解生成CD和水杨酸，C能发生银镜反应，则C为HCOOH，D为CH₃CH₂OH，则A是、B是，
B水解生成水杨酸、E和F，F经连续氧化可生成C，则F为CH₃OH，则E为CH₃COOH，
（5）
甲苯和氯气在氯化铁作催化剂条件下发生取代反应生成邻甲基氯苯，邻甲基氯苯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成邻氯苯甲酸，则试剂a为酸性高锰酸钾溶液，邻氯苯甲酸在高温高压条件下反应生成M，M酸化得到水杨酸，说明邻氯苯甲酸在碱性条件下发生水解反应生成M，M酸化得到水杨酸，试剂b为NaOH的水溶液．

解答 解：芳香酯类化合物A、B中一定有苯环，且A、B蒸气对氢气的相对密度是97，则A、B的分子量是194，分子中C、H原子个数相同，且C、H原子总数是氧原子数的5倍，则分子式一定是C₁₀H₁₀O₄，芳香酯的同分异构体有和两种，
A水解生成CD和水杨酸，C能发生银镜反应，则C为HCOOH，D为CH₃CH₂OH，则A是、B是，
B水解生成水杨酸、E和F，F经连续氧化可生成C，则F为CH₃OH，则E为CH₃COOH，
（1）A是，A的分子式是C₁₀H₁₀O₄，故答案为：C₁₀H₁₀O₄；
（2）D为CH₃CH₂OH，1molD完全燃烧消耗氧气物质的量=（2+$\frac{6}{4}$-$\frac{1}{2}$）mol=3mol，设有机物化学式为CxHyOz，1mol有机物完全燃烧耗氧量=1mol×（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$），
完全燃烧时，1mol D与1mol下列有机物耗氧量相同，则（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）=3，
a．C₂H₄中（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）=2+1-0=3，故正确；　　
b．C₃H₈O中（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）=3+2-0.5=4.5，故错误；　　　
c．C₂H₆O₂中（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）=2+2.5-1=3.5，故错误；　　
d．C₃H₆O₃中（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）=3+1.5-1.5=3，故正确；
故选ad；
（3）水杨酸中的羧基可以和碳酸氢钠发生反应，生成二氧化碳，即：，故答案为：；
（4）甲酸中含有醛基，具有还原性，能被银氨溶液氧化，反应方程式为：HCOOH+2Ag（NH₃）₂OH $\stackrel{水浴加热}{→}$（NH₄）₂CO₃+2Ag↓+2NH₃+H₂O，属于氧化反应，
故答案为：HCOOH+2Ag（NH₃）₂OH $\stackrel{水浴加热}{→}$（NH₄）₂CO₃+2Ag↓+2NH₃+H₂O；
（5）
甲苯和氯气在氯化铁作催化剂条件下发生取代反应生成邻甲基氯苯，邻甲基氯苯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成邻氯苯甲酸，则试剂a为酸性高锰酸钾溶液，邻氯苯甲酸在高温高压条件下反应生成M，M酸化得到水杨酸，说明邻氯苯甲酸在碱性条件下发生水解反应生成M，M酸化得到水杨酸，试剂b为NaOH的水溶液；
①通过以上分析知，[条件a]氯化铁作催化剂；（试剂a）为酸性高锰酸钾溶液；（试剂b）为NaOH水溶液，
故答案为：氯化铁作催化剂；酸性高锰酸钾溶液；NaOH水溶液；
②步骤2与步骤3能否交换，不能，因为酚羟基易被氧化，故答案为：不能；酚羟基易被氧化；
（6）同时符合下列要求的化合物，①与A互为同分异构体，说明分子式为C₁₀H₁₀O₄；
②可以水解，说明含有酯基；
③苯环上有两个取代基，且苯环上的一氯代物只有1种，说明含有苯环且苯环上只有一种氢原子，
这两个取代基相同且位于对位，
取代基可能是CH₃COO-、HCOOCH₂-、-COOCH₃，所以符合条件的有3种，
故答案为：3；
（7）1mol上述（6）中的一种有机物X在水溶液中，能与4mol NaOH共热发生反应，则X水解生成羧基和酚羟基，则为，该反应方程式为+4NaOH$\stackrel{△}{→}$2CH3COONa++4H₂O，
故答案为：+4NaOH$\stackrel{△}{→}$2CH3COONa++4H₂O．

点评 本题考查有机物推断，为高频考点，涉及物质推断、物质的量的计算、方程式的书写、同分异构体种类判断等知识点，侧重考查学生分析推断能力，正确推断AB结构简式是解本题关键，难点是（2）题计算及（6）题限制型同分异构体种类判断，题目难度中等．