Question

20．化合物X是一種重要的有機(jī)合成中間體，用于制造塑料、涂料和粘合劑等高聚物．為研究X的組成與結(jié)構(gòu)，某研究小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

（1）化合物X的質(zhì)譜圖為	（1）有機(jī)物X的相對(duì)分子質(zhì)量是100．
（2）將10.0g X在足量O2中充分燃燒，并使其產(chǎn)物依次通過(guò)足量的無(wú)水CaCl2和KOH濃溶液，發(fā)現(xiàn)無(wú)水CaCl2增重7.2g，KOH濃溶液增重22.0g．	（2）有機(jī)物X的分子式是C5H8O2．
（3）經(jīng)紅外光譜測(cè)定，化合物X中含有酯基，并有和羰基直接相連的碳碳雙鍵；化合物  X的核磁共振氫譜圖上有4個(gè)吸收峰，峰面積之比是2：1：2：3．	（3）X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是．

（4）化合物X與乙烯的共聚物是一種熱熔型粘合劑．合成這種粘合劑的化學(xué)方程式是．
（5）研究小組以乙烯為原料，在實(shí)驗(yàn)室合成了化合物X．請(qǐng)寫(xiě)出合成路線(xiàn)流程圖，并注明反應(yīng)條件．
已知：
合成路線(xiàn)流程圖示例如下：$→_{條件1}^{試劑1}$產(chǎn)物$→_{條件2}^{試劑2}$產(chǎn)物2…，下列合成步驟可以用完，也可以不用完，不夠時(shí)也可以自己加．前面合成出來(lái)的物質(zhì)可以作為原料在后面的合成中直接使用（如圖）．

（6）工業(yè)上合成化合物X的一種方法可用如圖表示：

已知：
①1mol鏈狀化合物A能與2mol H₂發(fā)生反應(yīng)，但A分子中不含有碳碳三鍵，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH₂=C=O．
②B分子中含有四元環(huán)狀結(jié)構(gòu)，則反應(yīng)I的反應(yīng)類(lèi)型是加成反應(yīng)；反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是．
③與（5）實(shí)驗(yàn)室制法比較，本方法的優(yōu)點(diǎn)是步驟少，原子利用率高．

Answer 1

分析 10.0g X中氫原子的物質(zhì)的量=2×$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.8mol，KOH濃溶液增重22.0g是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳原子守恒知，碳原子的物質(zhì)的量=$\frac{22.0g}{44g/mol}$=0.5mol，氧元素的質(zhì)量為10.0g-0.8×1g-0.5×12g=3.2g，則氧元素的物質(zhì)的量為$\frac{3.2g}{16g/mol}$=0.2mol，則該分子中碳、氫、氧元素的個(gè)數(shù)之比0.5mol：0.8mol：0.2mol=5：8：2，由質(zhì)譜圖可知有機(jī)物X的相對(duì)分子質(zhì)量是100，則有機(jī)物X的分子式是C₅H₈O₂，經(jīng)紅外光譜測(cè)定，化合物X中含有酯基，并有和羰基直接相連的碳碳雙鍵；化合物 X的核磁共振氫譜圖上有4個(gè)吸收峰，峰面積之比是2：1：2：3，則X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：；
（5）乙烯與水發(fā)生加成反應(yīng)得到乙醇，乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)得到乙醛，乙醛與HCN反應(yīng)、酸性條件下水解得到CH₃CH（OH）COOH，在濃硫酸加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)得到CH₂=CHCOOH，最后與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)得到X；
（6）A的分子式為C₂H₂O，1mol鏈狀化合物A能與2mol H₂發(fā)生反應(yīng)，但A分子中不含有碳碳三鍵，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₂=C=O，對(duì)比A、B的分子式可知，A與甲醛發(fā)生加成反應(yīng)得到B，B分子中含有四元環(huán)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合給予的信息可知，B為，C為，C發(fā)生消去反應(yīng)得到X．

解答 解：（1）質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大數(shù)值即為相對(duì)分子質(zhì)量，由質(zhì)譜圖可知有機(jī)物X的相對(duì)分子質(zhì)量是100，故答案為：100；
（2）10.0g X中氫原子的物質(zhì)的量=2×$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.8mol，KOH濃溶液增重22.0g是二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳原子守恒知，碳原子的物質(zhì)的量=$\frac{22.0g}{44g/mol}$=0.5mol，氧元素的質(zhì)量為10.0g-0.8×1g-0.5×12g=3.2g，則氧元素的物質(zhì)的量為$\frac{3.2g}{16g/mol}$=0.2mol，則該分子中碳、氫、氧元素的個(gè)數(shù)之比0.5mol：0.8mol：0.2mol=5：8：2，由質(zhì)譜圖可知有機(jī)物X的相對(duì)分子質(zhì)量是100，則有機(jī)物X的分子式是C₅H₈O₂，
故答案為：C₅H₈O₂；
（3）經(jīng)紅外光譜測(cè)定，化合物X中含有酯基，并有和羰基直接相連的碳碳雙鍵；化合物 X的核磁共振氫譜圖上有4個(gè)吸收峰，峰面積之比是2：1：2：3，則X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：，
故答案為：；
（4）化合物X與乙烯的共聚物是一種熱熔型粘合劑，合成這種粘合劑的化學(xué)方程式是：，
故答案為：；
（5）乙烯與水發(fā)生加成反應(yīng)得到乙醇，乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)得到乙醛，乙醛與HCN反應(yīng)、酸性條件下水解得到CH₃CH（OH）COOH，在濃硫酸加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)得到CH₂=CHCOOH，最后與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)得到X，合成路線(xiàn)流程圖為：，
故答案為：；
（6）A的分子式為C₂H₂O，1mol鏈狀化合物A能與2mol H₂發(fā)生反應(yīng)，但A分子中不含有碳碳三鍵，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₂=C=O，對(duì)比A、B的分子式可知，A與甲醛發(fā)生加成反應(yīng)得到B，B分子中含有四元環(huán)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合給予的信息可知，B為，C為，C發(fā)生消去反應(yīng)得到X．
①由上述分析可知，A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH₂=C=O，故答案為：CH₂=C=O；
②反應(yīng)I的反應(yīng)類(lèi)型是：加成反應(yīng)；反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是：，
故答案為：加成反應(yīng)；；
③與（5）實(shí)驗(yàn)室制法比較，本方法的優(yōu)點(diǎn)是：步驟少，原子利用率高，
故答案為：步驟少，原子利用率高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的推斷與合成，關(guān)鍵是計(jì)算確定X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，較好的考查閱讀獲取知識(shí)能力、分析推理能力、知識(shí)遷移運(yùn)用能力，難度中等．