专题四:有机物化学基础
化学
姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.下列说法正确的是
A.淀粉通过水解可以直接生产乙醇和乙酸
B.含0.1mol乙醇和0.1mol乙酸的混合物中加入足量钠,最多置换出
C.向酸性高锰酸钾溶液加入乙酸,迅速导致紫红色褪色
D.以生石灰除去乙醇水溶液中大部分水分,后经蒸馏得到较纯的乙醇
2.下列说法不正确的是
A.工业上,冶炼铁、制备普通硅酸盐水泥、制备玻璃等都用到石灰石
B.牺牲阴极的阳极保护法、外加电流的阳极保护法都可以用来保护金属
C.,该反应为取代反应
D.从非手性的原料合成手性化合物单一对映体时,以有机小分子为催化剂可降低反应活化能
3.化学家Tim Richard将分子结构像小狗的某有机物(如图所示)取名为“doggycene”——“狗烯”,其化学式为C26H26,下列有关该“狗烯”物质的叙述正确的是
A.“狗烯”的一氯代物有14种(不含立体异构)
B.“狗烯”分子中所有碳原子一定共平面
C.“狗烯”分子中碳元素的质量分数为92.3%,“狗烯”易燃烧,燃烧时可能会有黑烟冒出
D.“狗烯”能发生加成反应、氧化反应,不能发生取代反应
4.下列设计的实验方案能达到相应实验目的是( )
选项 实验目的 实验方案
A 蛋白质发生了变性 向蛋白质溶液中加入CuCl2或(NH4)2SO4饱和溶液
B 证明反应速率会随反应物浓度的增大而加快 用3mL稀硫酸与足量纯锌反应,产生气泡速率较慢,然后加入1mL 1mol·Lˉ1CuSO4溶液,迅速产生较多气泡
C 比较Ksp(BaCO3)、Ksp(BaSO4) 常温下,向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末,过滤,向洗净的沉淀中加稀盐酸,有气泡产生
D 通过观察液面差判断该装置的气密性 向里推注射器
A.A B.B C.C D.D
5.已知:CH2=CH2+ Br2CH2BrCH2Br,该反应属于
A.取代反应 B.酯化反应 C.加成反应 D.氧化反应
6.在下列叙述的方法中,能将有机化合物转变为的有( )
①跟足量NaOH溶液共热后,通入二氧化碳直至过量
②与稀硫酸共热后,加入足量Na2CO3溶液
③与稀硫酸共热后,加入足量NaOH溶液
④与稀硫酸共热后,加入足量NaHCO3溶液
⑤与足量的NaOH溶液共热后,再加入适量H2SO4
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
7.下列实验室制取气体的方法不合理的是
A.氯化铵受热分解制氨气 B.锌粒与稀硫酸反应制氢气
C.电石与饱和食盐水制乙炔 D.浓硫酸与无水乙醇共热制乙烯
8.现有下列两套实验装置,用于实验室制取乙酸乙酯或乙酸丁酯。下列说法错误的是
A.图I装置用于制取乙酸乙酯,图II 装置用于制取乙酸丁酯
B.导管a和导管b的作用都是冷凝回流
C.都可用饱和Na2CO3溶液来洗去酯中的酸和醇
D.加入过量的乙酸可以提高醇的转化率
二、实验题
9.实验室制取少量溴乙烷的装置如右图所示。
根据题意完成下列填空:
(1)圆底烧瓶中加入的反应物是溴化钠、_____和1:1的硫酸。配制体积比1:1的硫酸所用的定量仪器为_________(选填编号)。
a.天平 b.量筒 c.容量瓶 d.滴定管
(2)写出加热时烧瓶中发生的主要反应的化学方程式__________________________。
(3)将生成物导入盛有冰水混合物的试管A中,冰水混合物的作用是_______________。试管A中的物质分为三层(如图所示),产物在第____层。
(4)试管A中除了产物和水之外,还可能存在_____、________(写出化学式)。
(5)用浓的硫酸进行实验,若试管A中获得的有机物呈棕黄色,除去其中杂质的正确方法是_____(选填编号)。
a.蒸馏 b.氢氧化钠溶液洗涤
c.用四氯化碳萃取 d.用亚硫酸钠溶液洗涤
若试管B中的酸性高锰酸钾溶液褪色,使之褪色的物质的名称是______________。
(6)实验员老师建议把上述装置中的仪器连接部分都改成标准玻璃接口,其原因是:_______________。
三、有机推断题
10.合成某药物的中间体G的流程如图:
请回答下列问题:
(1)A的名称为___(系统命名法),F的分子式为___。反应⑤的反应类型是___。
(2)C中含氧官能团的名称为__。
(3)已知一定条件下2分子乙酸分子间脱水生成1分子乙酸酐,写出该反应的化学方程式:___。
(4)写出满足下列条件的E的同分异构体的结构简式:___。
①苯环上只有三个取代基;
②核磁共振氢谱图中只有4组吸收峰;
③1mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2molCO2。
(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以C6H5—OOCCH2CH3为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任选)。___。
四、工业流程题
11.有机物I的合成路线如图所示:
已知以下信息:
①A的核磁共振氢谱图表明有2种化学环境的氢,E的相对分子质量为74,
②R-CH=CH2R-CH2CH2OH。
请回答下列问题:
(1)A是一溴代烃,它的结构式:_________,A的化学名称:________。
(2)AB的反应条件:__________,
(3)D生成E①的方程式________,反应的类型_______。
(4)D中官能团的名称:_______,I的分子式 ______。
(5)E与H生成I的方程式_________,反应的类型________。
(6)I的同分异构体满足如下条件:_____种(①含有酯基②发生银镜反应③苯环上有二个取代基),其中峰的面积之比为1:1:2:2:6的同分异构体的结构简式为:_______。
五、原理综合题
12.CH4在光照条件下与Cl2反应,可得到各种氯代甲烷。
(1)生成CH3Cl的化学方程式是____。
(2)CH4氯代的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团,如Cl·、·CH3)反应,包括以下几步:
Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止
Cl22Cl· Cl·+CH4→·CH3+HCl·CH3+Cl2→CH3Cl+Cl· …… 2Cl·→Cl2Cl·+·CH3→CH3Cl ……
①写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式:____、____。
②不同卤原子自由基(X·)均可夺取CH4中的H,反应通式:X·(g)+CH4(g)→·CH3(g)+HX(g) △H。
已知:25℃,101kPa时,CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439kJ·mol-1和431kJ·mol-1。
a.当X为Cl时,△H=____kJ·mol-1。
b.若X依次为F、Cl、Br、I,△H随着原子序数增大逐渐_____(填“增大”或“减小”),结合原子结构解释原因:____。
③探究光照对CH4与Cl2反应的影响,实验如表。
编号 操作 结果
A 将Cl2与CH4混合后,光照 得到氯代甲烷
B 将Cl2先用光照,然后迅速在黑暗中与CH4混合 得到氯代甲烷
C 将Cl2先用光照,然后在黑暗中放置一段时间,再与CH4混合 几乎无氯代甲烷
D 将CH4先用光照,然后迅速在黑暗中与Cl2混合 几乎无氯代甲烷
a.由B和D得出的结论是____。
b.依据上述机理,解释C中几乎没有氯代甲烷的原因:____。
(3)丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如图。
推知—CH3中C—H键能比中C—H键能____(填“大”或“小”)。
六、结构与性质
13.酚和芳香胺有广泛用途。
资料:i.苯酚分子中O的杂化轨道类型是sp2,未参与杂化的p轨道中有一对电子,该p轨道正好与苯环的π电子轨道发生侧面重叠,形成p-π共轭体系(大π键),使O的电子向苯环转移。
ii.苯胺分子结构与苯酚有相似之处,N的孤对电子占据的轨道也和苯环的π电子轨道部分重叠,形成共轭体系。
(1)p电子云轮廓图的形状是_______。
(2)C、H、O三种元素的电负性由强到弱的顺序是_______。
(3)比较相同条件下,苯酚与氯苯在水中的溶解度并说明理由:_______。
(4)苯胺分子中的原子不在同一平面内,N的杂化轨道类型是_______。
(5)下列说法正确的是_______(填序号)。
a.第一电离能: O>N>C
b.苯酚具有酸性与分子中的p-π共轭有关
c.苯胺的碱性比氨强
d.苯胺可能与溴水发生取代反应
(6)80℃,有CuI存在时,邻氨基苯酚与碘苯可发生反应生成邻羟基二苯胺,过程如下:
①基态Cu+的价电子排布式是_______,CuI的作用是_______。
②用对硝基碘苯为原料与邻氨基苯酚反应,所需实验温度_______80℃ (填“>”或“<”)。
③增大碘苯与邻氨基苯酚的物质的量之比,使碘苯显著过量,则反应的主产物是X。
i.X的结构简式是_______。
ii.生成X的反应比生成邻羟基二苯胺的_______ (填 “易”或“难”),理由是_______。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案:
1.D
【详解】A.淀粉通过水解可以直接生成葡萄糖,再经过一系列反应才能生成乙醇和乙酸,A错误;
B.气体未说明压强和温度,体积不清楚,B错误;
C.乙酸不能与高锰酸钾反应而褪色,C错误;
D.以生石灰除去乙醇水溶液中大部分水分,后经蒸馏得到较纯的乙醇,D正确。
2.B
【详解】A. 高炉炼铁的原料:铁矿石、焦炭、石灰石,制硅酸盐水泥的原料:石灰石和黏土,制普通玻璃的原料:石英砂、石灰石、纯碱,所以高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石,故A正确;
B. 牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法都可以用来保护金属,故B错误;
C. ,2号碳上的氢被氯原子取代,同时生成氯化氢,该反应为取代反应,故C正确;
D. 催化剂能降低反应所需活化能,提高活化分子百分数,从非手性的原料合成手性化合物单一对映体时,以有机小分子为催化剂可降低反应活化能,故D正确;
故选B。
3.C
【详解】A、根据“狗烯”的结构简式可知分子中有15种类型的氢原子,所以一氯代物有15种,故A错误;
B、根据“狗烯”的结构简式可知分子中含有3个乙基和1个环烃基,含有饱和碳原子,所以狗烯”分子中所有碳原子不一定共平面,故B错误;
C、根据“狗烯”分子式可知分子中碳元素的质量分数为12/13×100%≈92.3%,“狗烯”易燃烧,因为含碳量高,当该物质发生不完全燃烧时,会形成黑色的碳而冒出黑烟,故C正确;
D根据“狗烯”的结构简式知有苯环、烷烃基,所以“狗烯”能发生加成反应、取代反应,氧化反应,故D错误;
答案选C。
4.D
【详解】A项,(NH4)2SO4不是重金属盐,能使蛋白质发生盐析,但不是变性,故A错误;B项,加入1mL 1mol L-1CuSO4溶液后,Zn置换出Cu,会形成Cu-Zn原电池,加快化学反应速率,故B错误;C项,常温下,向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末,会生成BaCO3沉淀,同理,向饱和Na2SO4溶液中加少量BaCO3粉末,也会生成BaSO4沉淀,上述过程都属于沉淀转化,无法比较Ksp(BaCO3)、Ksp(BaSO4)的大小,故C错误;D项,如果该装置气密性良好,则向里推注射器,会导致试管内压强增大,导管内会上升一段水柱,故D正确。综上,选D。
5.C
【详解】反应中,乙烯分子的不饱和键和碳碳双键断裂,反应后生成了饱和的碳碳单键,符合加成反应的概念,综上所述,故选C。
6.D
【详解】有机化合物转化为,应该是先酯基发生水解反应,然后生成邻羟基苯甲酸,羧基能和碳酸氢钠反应生成羧酸钠,酚羟基和碳酸氢钠不反应,
①跟足量NaOH溶液共热后生成邻酚钠羧酸钠,通入二氧化碳直至过量,二氧化碳和水与酚钠反应生成酚,故①正确;
②与稀硫酸共热后生成邻羟基苯甲酸,加入足量Na2CO3溶液,羧基和酚羟基都与碳酸钠反应生成,故②错误;
③与稀硫酸共热后生成邻羟基苯甲酸,加入足量NaOH溶液,羧基和酚羟基都与NaOH反应生成,故③错误;
④与稀硫酸共热后生成邻羟基苯甲酸,加入足量NaHCO3溶液,羧基和碳酸氢钠反应而酚羟基不反应,所以生成,故④正确;
⑤与足量的NaOH溶液共热后生成邻酚钠羧酸钠,再加入适量H2SO4生成邻羟基苯甲酸,故⑤错误;
答案选D。
7.A
【详解】A.实验室制氨气是用氯化铵和氢氧化钙共热,Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O,氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,混合气体冷却后又化合为氯化铵,故光加热氯化铵制备不到氨气,A符合题意;
B.锌粒与稀硫酸反应制氢气,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,B不合题意;
C.电石与饱和食盐水制乙炔,CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑,饱和食盐水是用于控制反应的速率,C不合题意;
D.浓硫酸与无水乙醇共热制乙烯,C2H5OHCH2=CH2↑+H2O,D不合题意;
故答案为:A。
8.B
【详解】A、乙酸丁酯分子量大溶沸点高,不易转移出去,故采用冷凝回流少量的反应物和产物,乙酸乙酯沸点低易挥发出收集在试管中,A正确;
B、b是冷凝回流,a是导气,B错误;
C、Na2CO3溶液反应掉未反应的酸和溶解醇,C正确;
D、反应为可逆反应,增加一种反应物的量可以提高另一种反应物的转化率,D正确。
答案选B。
9. 乙醇 b NaBr+H2SO4→HBr+NaHSO4 CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O 冷却、液封溴乙烷 3 HBr CH3CH2OH d 乙烯 反应会产生Br2,腐蚀橡胶
【详解】(1)制备溴乙烷需乙醇和溴化氢反应,故需要加乙醇;配制稀硫酸需要量筒来量所需浓硫酸的体积,故选b;
(2)溴化钠和浓硫酸反应先制得溴化氢,溴化氢再和乙醇反应生成溴乙烷;
(3)冰水将溴乙烷冷凝;
(4)还可能有挥发出来的溴化氢和乙醇;
(5)有机物呈棕黄色是因为溶有溴单质,有强氧化性,可以和亚硫酸钠反应而除去;氢氧化钠虽然和溴单质能反应,但和溴乙烷也发生反应,故选d;在浓硫酸做催化剂的作用下乙醇发生消去反应生成乙烯,注意名称应该写汉字;
(6)考虑橡胶管换成玻璃管,原因是溴腐蚀橡胶。
10. 4-氟苯酚 C10H7O3F 消去反应 羰基(酮基)、(酚)羟基 2CH3COOH CH3COOCOCH3+H2O 、
【分析】①在浓硫酸作用下与乙酸酐发生取代反应生成B,②B在氯化铝催化作用下异构,③C与乙二酸二乙酯反应生成D,④D与氢气在钯催化作用下发生加成反应生成E,⑤E发生消去反应生成F,⑥F与氢气发生加成反应生成G。
【详解】(1)A的名称为4-氟苯酚(系统命名法),F的结构简式为,分子式为C10H7O3F。E为,⑤E发生消去反应生成F,反应⑤的反应类型是消去反应。故答案为:4-氟苯酚;C10H7O3F;消去反应;
(2)C中含氧官能团的名称为羰基(酮基)、(酚)羟基。故答案为:羰基(酮基)、(酚)羟基;
(3)一定条件下2分子乙酸分子间脱水生成1分子乙酸酐,该反应的化学方程式:2CH3COOH CH3COOCOCH3+H2O。故答案为:2CH3COOH CH3COOCOCH3+H2O;
(4)E为,不饱和度为6,满足下列条件的E的同分异构体:①苯环上只有三个取代基,除苯环外,还有2个不饱和度;②核磁共振氢谱图中只有4组吸收峰,分子对称;③1mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2molCO2,分子中有两个羧基,满足条件的结构简式为:、;故答案为:、;
(5)比较C6H5—OOCCH2CH3原料和,苯环不变,碳原子数不变,根据②B在氯化铝催化作用下异构为C的相关信息,以C6H5—OOCCH2CH3为原料先制备,再用钯催化用氢气将羰基还原为羟基,最后与浓溴水发生取代反应得,合成路线流程图(无机试剂任选)如下:。故答案为:。
【点睛】本题考查有机物的合成,根据有机物的结构进行分析解答,熟练掌握官能团的性质与转化,侧重考查学生分析推理与知识迁移应用能力,(5)中注意利用转化关系中隐含的信息:反应②的异构化,反应⑤的选择性加成,进行合成路线的设计。
11. CH3-CHBr-CH3 2-溴丙烷 NaOH/C2H5OH/△ CH3CH2-CHO+2Ag(NH3)2OHCH3CH2COONH4+2Ag+3NH3↑+H2O 氧化反应 醛基 C10H12O2 CH3CH2COOH+ +H2O 酯化反应(取代) 15
【详解】(1)A是一溴代烃,并且A的核磁共振氢谱图表明有2种化学环境的氢,它的结构式:CH3-CHBr-CH3,根据系统命名法A的化学名称为2-溴丙烷。
(2)根据已知条件R-CH=CH2R-CH2CH2OH ,有机物A通过反应要转变为含有碳碳双键的B,应发生消去反应,故AB的反应:CH3-CHBr-CH3 CH3-CH=CH2+HBr,因此A→B的反应条件为NaOH/C2H5OH/△;
(3)BC的反应为:CH3-CH=CH2 CH3-CH2-CH2OH,C为CH3-CH2-CH2OH;CD的反应为:CH3-CH2-CH2OH CH3-CH2-CHO,D为CH3-CH2-CHO,D生成E①的方程式为:CH3CH2-CHO+2Ag(NH3)2OHCH3CH2COONH4+2Ag+3NH3↑+H2O,该反应中D物质的醛基被氧化为羧基,发生氧化反应。
答案为:CH3CH2-CHO+2Ag(NH3)2OHCH3CH2COONH4+2Ag+3NH3↑+H2O;氧化反应;
(4)D为CH3-CH2-CHO,其中官能团的名称为醛基,有机物I是由E(CH3CH2COOH)和H(C7H8O)反应制得,根据有机物反应原理,H应为醇类物质,因此E和H发生酯化反应,反应过程中消去一份子水,故I的分子式C10H12O2。
答案为:醛基;C10H12O2;
(5)根据(4)题分析,E与H生成I的方程式为CH3CH2COOH+ +H2O,反应的类型为酯化反应。
答案为:CH3CH2COOH+ +H2O;酯化反应;
(6)I的同分异构体满足①含有酯基②发生银镜反应③苯环上有二个取代基三个条件,取代基有-CH3和-CH2-CH2-O-CHO;-CH3和-CH(CH3)-O-CHO;-CH2-CH3和CH2-O-CHO;-CH2-CH2-CH3和-O-CHO;-CH(CH3)2和-O-CHO,共五种组合,每种组合在苯环上有邻、间、对三种位置,符合要求的结构式有:5×3=15种,其中峰的面积之比为1:1:2:2:6的同分异构体的结构简式为:,
答案为:15; 。
12.(1)
(2) +8 增大 同一主族元素,随着原子序数增大,原子半径逐渐增大,H-X键能逐渐减小 光照时发生链引发的物质是C12而不是CH4 黑暗中发生2C1·→C12,一段时间后体系中几乎无C1·存在,无法进行链传递
(3)大
【详解】(1)甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl和HCl,化学方程式是。故答案为:;
(2)①模仿Cl·+CH4→·CH3+HCl,·CH3+Cl2→CH3Cl+Cl·,由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式:。故答案为:;
②a.25℃,101kPa时,CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439kJ·mol-1和431kJ·mol-1。X·(g)+CH4(g)→·CH3(g)+HX(g) 当X为Cl时,△H=439kJ·mol-1-431kJ·mol-1= +8kJ·mol-1。故答案为:+8;
b.若X依次为F、Cl、Br、I,生成的卤化物中氢卤键键能逐渐减小,△H随着原子序数增大逐渐增大,结合原子结构解释原因:同一主族元素,随着原子序数增大,原子半径逐渐增大,H-X键能逐渐减小。故答案为:增大;同一主族元素,随着原子序数增大,原子半径逐渐增大,H-X键能逐渐减小;
③a.由B将Cl2先用光照,然后迅速在黑暗中与CH4混合得到得到氯代甲烷,D将CH4先用光照,然后迅速在黑暗中与Cl2混合,却几乎无氯代甲烷,得出的结论是光照时发生链引发的物质是C12而不是CH4。故答案为:光照时发生链引发的物质是C12而不是CH4;
b.依据上述机理,解释C中几乎没有氯代甲烷的原因:黑暗中发生2C1·→C12,一段时间后体系中几乎无C1·存在,无法进行链传递。故答案为:黑暗中发生2C1·→C12,一段时间后体系中几乎无C1·存在,无法进行链传递;
(3)生成,放出的能量比生成小,推知—CH3中C—H键能比中C—H键能大。故答案为:大。
13.(1)纺锤形(或哑铃形)
(2)O>C>H
(3)相同条件下,苯酚在水中的溶解度大于氯苯,因为苯酚分子含有电负性较强的O原子,和水分子之间会形成氢键,而氯苯不含O原子,不能和水分子形成氢键
(4)sp3杂化
(5)bd
(6) 3d10 催化剂 < 难 中间产物 的空间阻力较大,不易生成
【解析】(1)
p电子云轮廓图的形状是纺锤形(或哑铃形)。
(2)
同一周期,从左到右,元素的电负性依次增大,同一主族,从上到下,元素的电负性依次减小,故电负性:O>C>H。
(3)
相同条件下,苯酚在水中的溶解度大于氯苯,因为苯酚分子含有电负性较强的O原子,和水分子之间会形成氢键,而氯苯不含O原子,不能和水分子形成氢键。
(4)
苯胺分子中,N的孤对电子占据的轨道和苯环的π电子轨道部分重叠,形成共轭体系,但是苯胺分子中的原子不在同一平面内,故N的杂化轨道类型是sp3杂化。
(5)
a.同一周期,从左到右,元素的第一电离能依次增大,但是第IIA族、VA族的第一电离能均高于其相邻的元素,故第一电离能:N>O>C,a错误;
b.苯酚分子中O的杂化轨道类型是sp2,未参与杂化的p轨道中有一对电子,该p轨道正好与苯环的π电子轨道发生侧面重叠,形成p-π共轭体系(大π键),使O的电子向苯环转移,O-H键的极性增强,苯酚易电离出H+,体现酸性,b正确;
c.苯胺分子中,N的孤对电子占据的轨道和苯环的π电子轨道部分重叠,形成共轭体系,削弱了N原子电子密度,所以苯胺碱性比氨弱,c错误;
d.苯酚分子可以和溴水发生取代反应,苯胺分子结构与苯酚有相似之处,则苯胺可能与溴水发生取代反应,d正确;
故选bd。
(6)
①Cu是29号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,则Cu+的价电子排布式为3d10;从图示过程可以得知CuI是催化剂;
②对硝基碘苯中,硝基是吸电子基团,使得对硝基碘苯分子中C-I键极性较强,易断裂,故用对硝基碘苯为原料与邻氨基苯酚反应,所需实验温度小于80℃;
③i.邻氨基苯酚( )与碘苯( )可发生反应生成邻羟基二苯胺( ),该反应为取代反应,其中苯基取代了氨基上的H原子,若使碘苯显著过量,则反应的主产物X的结构简式是 ;
ii.生成X的反应比生成邻羟基二苯胺的难,因为中间产物 的空间阻力较大,不易生成。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页