Question

B《有机化学基础》
（1）科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术的研究，把过多二氧化碳转化为有益于人类的物质．
①如果将CO₂和H₂以1：4的比例混合，通入反应器，在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源．请完成以下化学方程式：CO₂+4H₂

 

+2H₂O
②若将CO₂和H₂以1：3的比例混合，使之发生反应生成某种重要的化工原料和水，则生成的该重要化工原料可能是

 

（填字母）．
A．烷烃         B．烯烃        C．炔烃        D．芳香烃
③二氧化碳“组合转化”的某烷烃碳架结构如图所示：，此烷烃的一溴代物有

 

种；若此烷烃为炔烃加氢制得，则此炔烃的结构简式为

 

，
（2）根据下面的反应路线及所给信息填空．

①A的结构简式是

 

．
Ⅰ的反应类型是

 

，Ⅱ的反应类型是

 

．
②反应Ⅳ的化学方程式是

 

．
（3）某有机物X由C、H、O三种元素组成，15gX完全燃烧可生成22gCO₂和9gH₂O．
试求：
①该有机物的最简式是

 

．
②若符合该最简式X物质可能不止一种，则它们之间的关系是

 

（填字母）．
a．一定相互为同分异构体
b．等质量时完全燃烧氧气的量相同
c．等物质的量时完全燃烧耗氧量相同
③若X与碳酸钠溶液反应有气体放出，则反应的化学方程式为：

 

．
④若X是具有水果香味的液体，能发生水解反应，其结构简式为：

 

．
⑤若X的相对分子质量为180，能发生银镜反应也能发生酯化反应，则其分子式为

 

．

Answer 1

分析：（1）①根据质量守恒定律的微观解释：化学反应前后原子的种类和数目不变．可知在化学反应方程式中，反应物和生成物中所含的原子的种类和数目相同．由此可推断化学反应方程式中反应物或生成物的化学式；
②化学变化中，变化前后原子种类、个数不变；根据CO₂和H₂混合气体发生反应的分子数比1：3及生成水的组成与分子构成，结合选项所传递的关于化工原料由C、H元素组成的信息，推断生成的化工原料的分子中C、H原子的个数比；
③分子中有6中氢原子，故一溴代物有 6种，若此烃为炔烃加氢制得，则相邻的碳原子上均至少有2个氢原子，只有左边的碳碳键符合，若此烷烃为单烯烃加氢制得则相邻的碳原子上均至少有1氢原子．
（2）由合成路线可知，反应Ⅰ为光照条件下的取代反应，所以A为，反应Ⅱ为卤代烃发生的消去反应，反应Ⅲ为环己烯的加成反应，B为，反应Ⅳ为卤代烃的消去反应，生成环己二烯，结合对应物质的结构和性质以及题目要求解答该题；
（3）①根据质量守恒可知，生成22g 的二氧化碳中C元素质量即为化合物中所含C元素质量、生成9g的水中H元素质量即为化合物中所含H元素质量，化合物与C、H两种元素质量和的差为氧元素的质量，然后求出各自的物质的量，由碳、氢、氧元素的物质的量之比可推测实验式（最简式）；
②A、结构相似，分子组成上相差1个或者若干个基团的化合物互称为同系物同系物；
B、有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体；
C、最简式相同，质量相等，所含C、H、O质量相同，完全燃烧耗氧量相同；
D、最简式相同，分子式不一定相同，等物质的量，完全燃烧耗氧量不一定相同；
③只含一种官能团且与碳酸钠溶液反应有气体放出，则含有羧基；
④酯具有水果香味的液体，可发生水解反应，生成相应的羧酸与醇；
⑤相对分子质量为180，结合实验式求出分子式，能发生银镜反应，含有醛基，也能发生酯化反应含有羧基或羟基（具体根据分子式确定）．

解答：解：①根据质量守恒定律的微观解释可以知道：反应前后的原子数目和种类应该相等，分析题给的化学反应方程式可以知道，反应前出现了2个O，1个C，8个H，反应后出现了2个O，4个H，所以在X中含有4个H和1个C，
故答案为：CH₄；  
②由反应物CO₂和H₂混合在一定条件下以1：3（分子数比）比例发生反应，可判断混合气体中C、H原子个数比为1：6；又由于反应后生成水，即有H原子与O原子化合成水分子；而在四个选项中的物质中都不含O元素，可判断1个CO₂分子中的2个O原子应与4个H原子结合成2个水分子，即混合气体中的1个C原子应与2个H原子化合成化工原料；
通过以上分析，可得出化工原料中C、H原子个数比应为1：2；而在CH₄中C、H原子个数比为1：4，在C₂H₂中C、H原子个数比为1：1，在C₂H₄中C、H原子个数比为1：2，在C₂H₆中C、H原子个数比为1：3；
故答案为：B；
③分子中有6中氢原子，故一溴代物有 6种，若此烃为炔烃加氢制得，则相邻的碳原子上均至少有2个氢原子，只有左边的碳碳键符合，则此炔烃的结构简式为，故答案为：6；  ．
（2）由合成路线可知，反应Ⅰ为光照条件下的取代反应，所以A为，反应Ⅱ为卤代烃发生的消去反应，反应Ⅲ为环己烯的加成反应，B为，反应Ⅳ为卤代烃的消去反应，生成环己二烯，
①由以上分析可知A为，名称为环己烷，反应①为取代反应，③为加成反应，故答案为：；取代反应；加成反应；
②反应Ⅳ为的消去反应，反应的化学方程式为，
故答案为：．
（3）①根据质量守恒定律得：15g X化合物中所含C元素质量为：22g×

12

44

=6g，
                        化合物中所含H元素质量为：9g×

2

18

=1g，
                        化合物中所含O元素质量为：15g-6g-1g=8g，
   n（C）：n（H）：n（O）=

6g

12g/mol

：

1g

1g/mol

：

8g

16g/mol

=1：2：1，所以化合物的实验式（最简式）是CH₂O，
故答案为：CH₂O；
②A、最简式相同，不一定是同系物，如苯与乙炔，同系物最简式也不一定相同，如甲烷与乙烷，故A错误；
B、最简式相同，不一定是同分异构体，如苯与乙炔，故B错误；
C、最简式相同，质量相等，所含C、H、O质量相同，完全燃烧耗氧量相同，故C正确．
D、最简式相同，分子式不一定相同，等物质的量，完全燃烧耗氧量不一定相同，如1mol的苯与乙炔，故D错误．
故答案为：C；
③只含一种官能团且与碳酸钠溶液反应有气体放出，则含有羧基，最简式为CH₂O，若含有一个羧基，分子式为C₂H₄O₂，
为饱和羧酸，所以X为乙酸，结构简式为CH₃COOH，与Na₂CO₃反应的方程式为2CH₃COOH+Na₂CO₃→2CH₃COONa+CO₂↑+H₂O，
故答案为：2CH₃COOH+Na₂CO₃→2CH₃COONa+CO₂↑+H₂O；
④酯具有水果香味的液体，可发生水解反应，生成相应的羧酸与醇，若含有一个酯基，分子式为C₂H₄O₂，为饱和一元酯，所以A为甲酸甲酯，结构简式为HCOOCH₃，
故答案为：HCOOCH₃；
⑤令分子式为（CH₂O）_n，相对分子质量为180，所以30n=180，解得n=6，分子式为C₆H₁₂O₆，不饱和度为

2×6+2-12

2

=1，能发生银镜反应，也能发生酯化反应，所以为葡萄糖，结构简式为CH₂OH（CHOH）₄CHO，故答案为：CH₂OH（CHOH）₄CHO．

点评：本题考查学生利用化学反应方程式和质量守恒定律来推断物质的化学式、有机物的性质、结构与分子式确定，难度中等，守恒方法是解答本题的常用方法，学生应熟悉元素守恒、原子守恒来解答此类习题，烯烃炔烃转化为烷烃注意结构上氢原子的变化．