Question

I．科学家最近在-100℃的低温下合成了一种烃X，经红外光谱和核磁共振表明其分子中的氢原子的化学环境没有区别，根据分析，绘制了如图所示的球棍模型．下列说法中错误的是

 

A．烃X的分子式为C₅H₄
B．分子中碳原子的化学环境有2种
C．具有2个三元环的X的同分异构体共2种（含本身）
D．X分子中只有碳碳单键，没有碳碳双键
II．分子式为C₆H₁₂O的醛应有

 

A．5种B．6种   C．8种   D．9种
III．现有A、B两种有机化合物，已知：
①它们的分子中含有相同数目的碳原子和氧原子，B可以看成A中一个氢原子被氨基取代得到；
②它们的分子中氢元素的质量分数相同，相对分子质量都不超过170，A中碳元素的质量分数为72.00%；
③它们都是一取代苯，分子中都没有甲基，都有一个羧基．
请按要求填空：
（1）A、B的分子中氢元素的质量分数都是

 

；
（2）A的结构简式是

 

；
（3）A有一同分异构体C是对位二取代苯，能发生银镜反应也能与金属钠反应，但官能团不直接与苯环相连，C的结构简式是

 

；
（4）B有一同分异构体D是苯环上的一硝基化合物，其苯环和侧链上的一溴代物各有两种，D的结构简式是

 

．

Answer 1

考点：有机物的推断,同分异构现象和同分异构体

专题：同分异构体的类型及其判定,有机物分子组成通式的应用规律

分析：Ⅰ．A．由球棍模型可知，烃X的分子式为C₅H₄；
B．分子中存在连接H原子C原子与没有连接H原子的碳原子2种碳原子；
C．具有2个三元环的X的同分异构体，应是2个碳原子为2个三元环共用，则含有1个甲基，还含有1个碳碳双键，甲基与碳碳双键处于不同三元环时，有1种，甲基与碳碳双键处于同一个三元环内时，有2种；
D．X分子中含有2个碳碳双键；
Ⅱ．分子式为C₆H₁₂O的醛可以看做-CHO取代戊烷得到，根据戊烷同分异构体，结合等效氢进行判断；
Ⅲ．（1）（2）因B可看成A中1个氢原子被-NH₂取代得到，A、B两者碳原子、氧原子分别相等，氢元素百分含量相等，所以设A的摩尔质量为M，A中氢原子个数为a，则

a

M

×100%=

a+1

M+15

×100%，得到：M=15a，所以A中w（H）=

a

M

×100%=

a

15a

×100%=6.67%，所以A中w（O）=1-72%-6.67%=21.33%，A中C：H：O=

72%

12

：

6.67%

1

：

21.33%

16

=9：10：2，所以A分子式为（C₉H₁₀O₂）_x，因Mr（A）＜170，所以x=1，即分子式为C₉H₁₀O₂，故B的分子式为C₉H₁₁NO₂．有机物A为一取代苯，分子中不含甲基，含有一个羧基，故A的结构简式为；
（3）C与A互为同分异构体，分子中也没有甲基，但苯环上有两个处于对位的取代基，能发生银镜反应，含有-CHO或-OOCH，能在一定条件下发生消去反应，应含有醇羟基，故C含有的基团为-CHO、-CH₂CH₂OH；
（4）B有一同分异构体D是苯环上的一硝基化合物，其苯环和侧链上的一溴代物各有两种，则D为
．

解答： 解：Ⅰ．A．由球棍模型可知，烃X的分子式为C₅H₄，故A正确；
B．分子中存在连接H原子C原子与没有连接H原子的碳原子2种碳原子，故B正确；
C．具有2个三元环的X的同分异构体，应是2个碳原子为2个三元环共用，则含有1个甲基，还含有1个碳碳双键，甲基与碳碳双键处于不同三元环时，有1种，甲基与碳碳双键同一个三元环内时，有2种，包含X在内共有4种，故C错误；
D．X分子中含有2个碳碳双键，故D错误，
故选：CD；
Ⅱ．分子式为C₆H₁₂O的醛可以看做-CHO取代戊烷得到，戊烷同分异构体有正戊烷、异戊烷、新戊烷，正戊烷有3种H原子，故形成的醛有3种，异戊烷有4种H原子，形成的醛有4种，新戊烷有1种H原子，侧重的醛有一种，故分子式为C₆H₁₂O的醛有3+4+1=8种，故选：C；
Ⅲ．（1）因B可看成A中1个氢原子被-NH₂取代得到，A、B两者碳原子、氧原子分别相等，氢元素百分含量相等，所以设A的摩尔质量为M，A中氢原子个数为a，则

a

M

×100%=

a+1

M+15

×100%，得到：M=15a，所以A中w（H）=

a

M

×100%=

a

15a

×100%=6.67%，故答案为：6.67%；
（2）A中w（O）=1-72%-6.67%=21.33%，A分子中N（C）：N（H）：N（O）=

72%

12

：

6.67%

1

：

21.33%

16

=9：10：2，所以A分子式为（C₉H₁₀O₂）_x，因Mr（A）＜170，所以x=1，即分子式为C₉H₁₀O₂，有机物A为一取代苯，分子中不含甲基，含有一个羧基，故A的结构简式为，故答案为：；
（3）C与A互为同分异构体，分子中也没有甲基，但苯环上有两个处于对位的取代基，能发生银镜反应，含有-CHO或-OOCH，能在一定条件下发生消去反应，应含有醇羟基，故C含有的基团为-CHO、-CH₂CH₂OH，故C的结构简式为；
（4）B可以看成A中一个氢原子被氨基取代得到，则B的分子式为C₉H₁₁NO₂，B有一同分异构体D是苯环上的一硝基化合物，其苯环和侧链上的一溴代物各有两种，则D为
，故答案为：．

点评：本题考查有机物结构、有机物的推断、官能团的性质、同分异构体的书写等，难度较大，Ⅲ中计算确定A分子氢元素的质量分数是解题的关键．