Question

I．科學(xué)家最近在-100℃的低溫下合成了一種烴X，經(jīng)紅外光譜和核磁共振表明其分子中的氫原子的化學(xué)環(huán)境沒有區(qū)別，根據(jù)分析，繪制了如圖所示的球棍模型．下列說法中錯誤的是

 

A．烴X的分子式為C₅H₄
B．分子中碳原子的化學(xué)環(huán)境有2種
C．具有2個三元環(huán)的X的同分異構(gòu)體共2種（含本身）
D．X分子中只有碳碳單鍵，沒有碳碳雙鍵
II．分子式為C₆H₁₂O的醛應(yīng)有

 

A．5種B．6種   C．8種   D．9種
III．現(xiàn)有A、B兩種有機化合物，已知：
①它們的分子中含有相同數(shù)目的碳原子和氧原子，B可以看成A中一個氫原子被氨基取代得到；
②它們的分子中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，相對分子質(zhì)量都不超過170，A中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.00%；
③它們都是一取代苯，分子中都沒有甲基，都有一個羧基．
請按要求填空：
（1）A、B的分子中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是

 

；
（2）A的結(jié)構(gòu)簡式是

 

；
（3）A有一同分異構(gòu)體C是對位二取代苯，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)也能與金屬鈉反應(yīng)，但官能團不直接與苯環(huán)相連，C的結(jié)構(gòu)簡式是

 

；
（4）B有一同分異構(gòu)體D是苯環(huán)上的一硝基化合物，其苯環(huán)和側(cè)鏈上的一溴代物各有兩種，D的結(jié)構(gòu)簡式是

 

．

Answer 1

考點：有機物的推斷,同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體

專題：同分異構(gòu)體的類型及其判定,有機物分子組成通式的應(yīng)用規(guī)律

分析：Ⅰ．A．由球棍模型可知，烴X的分子式為C₅H₄；
B．分子中存在連接H原子C原子與沒有連接H原子的碳原子2種碳原子；
C．具有2個三元環(huán)的X的同分異構(gòu)體，應(yīng)是2個碳原子為2個三元環(huán)共用，則含有1個甲基，還含有1個碳碳雙鍵，甲基與碳碳雙鍵處于不同三元環(huán)時，有1種，甲基與碳碳雙鍵處于同一個三元環(huán)內(nèi)時，有2種；
D．X分子中含有2個碳碳雙鍵；
Ⅱ．分子式為C₆H₁₂O的醛可以看做-CHO取代戊烷得到，根據(jù)戊烷同分異構(gòu)體，結(jié)合等效氫進行判斷；
Ⅲ．（1）（2）因B可看成A中1個氫原子被-NH₂取代得到，A、B兩者碳原子、氧原子分別相等，氫元素百分含量相等，所以設(shè)A的摩爾質(zhì)量為M，A中氫原子個數(shù)為a，則

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分子式為（C₉H₁₀O₂）_x，因Mr（A）＜170，所以x=1，即分子式為C₉H₁₀O₂，故B的分子式為C₉H₁₁NO₂．有機物A為一取代苯，分子中不含甲基，含有一個羧基，故A的結(jié)構(gòu)簡式為；
（3）C與A互為同分異構(gòu)體，分子中也沒有甲基，但苯環(huán)上有兩個處于對位的取代基，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，含有-CHO或-OOCH，能在一定條件下發(fā)生消去反應(yīng)，應(yīng)含有醇羥基，故C含有的基團為-CHO、-CH₂CH₂OH；
（4）B有一同分異構(gòu)體D是苯環(huán)上的一硝基化合物，其苯環(huán)和側(cè)鏈上的一溴代物各有兩種，則D為
．

解答： 解：Ⅰ．A．由球棍模型可知，烴X的分子式為C₅H₄，故A正確；
B．分子中存在連接H原子C原子與沒有連接H原子的碳原子2種碳原子，故B正確；
C．具有2個三元環(huán)的X的同分異構(gòu)體，應(yīng)是2個碳原子為2個三元環(huán)共用，則含有1個甲基，還含有1個碳碳雙鍵，甲基與碳碳雙鍵處于不同三元環(huán)時，有1種，甲基與碳碳雙鍵同一個三元環(huán)內(nèi)時，有2種，包含X在內(nèi)共有4種，故C錯誤；
D．X分子中含有2個碳碳雙鍵，故D錯誤，
故選：CD；
Ⅱ．分子式為C₆H₁₂O的醛可以看做-CHO取代戊烷得到，戊烷同分異構(gòu)體有正戊烷、異戊烷、新戊烷，正戊烷有3種H原子，故形成的醛有3種，異戊烷有4種H原子，形成的醛有4種，新戊烷有1種H原子，側(cè)重的醛有一種，故分子式為C₆H₁₂O的醛有3+4+1=8種，故選：C；
Ⅲ．（1）因B可看成A中1個氫原子被-NH₂取代得到，A、B兩者碳原子、氧原子分別相等，氫元素百分含量相等，所以設(shè)A的摩爾質(zhì)量為M，A中氫原子個數(shù)為a，則

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%，故答案為：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分子式為（C₉H₁₀O₂）_x，因Mr（A）＜170，所以x=1，即分子式為C₉H₁₀O₂，有機物A為一取代苯，分子中不含甲基，含有一個羧基，故A的結(jié)構(gòu)簡式為，故答案為：；
（3）C與A互為同分異構(gòu)體，分子中也沒有甲基，但苯環(huán)上有兩個處于對位的取代基，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，含有-CHO或-OOCH，能在一定條件下發(fā)生消去反應(yīng)，應(yīng)含有醇羥基，故C含有的基團為-CHO、-CH₂CH₂OH，故C的結(jié)構(gòu)簡式為；
（4）B可以看成A中一個氫原子被氨基取代得到，則B的分子式為C₉H₁₁NO₂，B有一同分異構(gòu)體D是苯環(huán)上的一硝基化合物，其苯環(huán)和側(cè)鏈上的一溴代物各有兩種，則D為
，故答案為：．

點評：本題考查有機物結(jié)構(gòu)、有機物的推斷、官能團的性質(zhì)、同分異構(gòu)體的書寫等，難度較大，Ⅲ中計算確定A分子氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是解題的關(guān)鍵．