Question

A～X七種有機(jī)物間轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示．其中氣體A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為1.25g/L，且碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.7%；E普遍存在于許多食物中（如花生、波菜等）；F分子中含有一個(gè)六元環(huán)，晶體X中僅含C、H、O三種元素，且原子個(gè)數(shù)比為1：3：3．

試回答下列問題：
（1）D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

 

；晶體X的分子式為

 

．
（2）下列轉(zhuǎn)化過程涉及到的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，屬于取代反應(yīng)的是

 

（填序號(hào)）．
①A→B  ②B→C   ③C→D   ④D→E  ⑤C→F
（3）寫出D與新制Cu（OH）₂懸濁液反應(yīng)方程式：

 

；寫出C與E生成高分子化合物的化學(xué)方程式：

 

．
（4）簡(jiǎn)述確定有機(jī)物B中官能團(tuán)的實(shí)驗(yàn)方法：

 

．
（5）有機(jī)物W是F的同系物，分子組成比F多4個(gè)碳原子，也含有六元環(huán)，其¹H-NMR譜圖上只有一個(gè)峰，寫出一種符合上述條件的W的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：

 

．
（6）有機(jī)物Y是一種重要有機(jī)化工原料，可制備調(diào)香劑、皮膚創(chuàng)傷的愈合劑和某些藥品（如頭孢）等，其分子組成比E少一個(gè)氧原子．通過電解方法可由E制取Y，電解槽中陽極通常用石墨，陰極用復(fù)合膜電極，采用陽離子交換膜，電解質(zhì)溶液為飽和E與硫酸的混合溶液．寫出陰極的電極反應(yīng)式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有機(jī)物的推斷,電解原理

專題：有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)及推斷

分析：氣體A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為1.25g/L，則A的摩爾質(zhì)量=1.25g/L×22.4L/mol=28，A碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.7%，則碳原子個(gè)數(shù)=

28×85.7%

12

=2，且A是有機(jī)物，所以A是乙烯；
B和氫氧化鈉的水溶液反應(yīng)生成C，C能被氧氣氧化生成D，D被新制氫氧化銅氧化生成E羧酸，則D中含有醛基，C中含有醇羥基，C和E發(fā)生酯化反應(yīng)生成F，F(xiàn)分子中含有一個(gè)六元環(huán)，根據(jù)碳原子守恒知，F(xiàn)是乙二酸乙二酯，所以C是乙二醇，E是乙二酸，D是乙二醛，B和氫氧化鈉水溶液發(fā)生取代反應(yīng)生成乙二醇，則B是鹵代烴，A和氯氣或溴發(fā)生加成反應(yīng)生成B，晶體X中僅含C、H、O三種元素，且原子個(gè)數(shù)比為1：3：3，E是乙二酸，其分子式為：C₂H₂O₄，X是乙二酸的結(jié)晶水化物，且C、H、O原子個(gè)數(shù)比為1：3：3，根據(jù)碳原子守恒知，該結(jié)晶水化物中含有2個(gè)碳原子，則氫原子個(gè)數(shù)是6，氧原子個(gè)數(shù)是6，所以該結(jié)晶水化物中含2個(gè)水分子．

解答： 解：氣體A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為1.25g/L，則A的摩爾質(zhì)量=1.25g/L×22.4L/mol=28，A碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.7%，則碳原子個(gè)數(shù)=

28×85.7%

12

=2，且A是有機(jī)物，所以A是乙烯；
B和氫氧化鈉的水溶液反應(yīng)生成C，C能被氧氣氧化生成D，D被新制氫氧化銅氧化生成E羧酸，則D中含有醛基，C中含有醇羥基，C和E發(fā)生酯化反應(yīng)生成F，F(xiàn)分子中含有一個(gè)六元環(huán)，根據(jù)碳原子守恒知，F(xiàn)是乙二酸乙二酯，所以C是乙二醇，E是乙二酸，D是乙二醛，B和氫氧化鈉水溶液發(fā)生取代反應(yīng)生成乙二醇，則B是鹵代烴，A和氯氣或溴發(fā)生加成反應(yīng)生成B，晶體X中僅含C、H、O三種元素，且原子個(gè)數(shù)比為1：3：3，E是乙二酸，其分子式為：C₂H₂O₄，X是乙二酸的結(jié)晶水化物，且C、H、O原子個(gè)數(shù)比為1：3：3，根據(jù)碳原子守恒知，該結(jié)晶水化物中含有2個(gè)碳原子，則氫原子個(gè)數(shù)是6，氧原子個(gè)數(shù)是6，所以該結(jié)晶水化物中含2個(gè)水分子．
（1）D是乙二醛，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：OHC-CHO，晶體X中僅含C、H、O三種元素，且原子個(gè)數(shù)比為1：3：3，E是乙二酸，其分子式為：C₂H₂O₄，X是乙二酸的結(jié)晶水化物，且C、H、O原子個(gè)數(shù)比為1：3：3，根據(jù)碳原子守恒知，該結(jié)晶水化物中含有2個(gè)碳原子，則氫原子個(gè)數(shù)是6，氧原子個(gè)數(shù)是6，所以該結(jié)晶水化物中含2個(gè)水分子，所以其分子式為：H₂C₂O₄?2H₂O或HOOC-COOH?2H₂O，
故答案為：OHC-CHO，H₂C₂O₄?2H₂O或HOOC-COOH?2H₂O；
（2）這幾個(gè)①A→B  ②B→C   ③C→D   ④D→E  ⑤C→F反應(yīng)中，屬于取代反應(yīng)的是②⑤，
故答案為：②⑤；
（3）乙二醛和新制氫氧化銅反應(yīng)生成乙二酸鈉、氧化亞銅和水，反應(yīng)方程式為：
OHC-CHO+4Cu（OH）₂+2NaOH

△

NaOOC-COONa+2Cu₂O↓+6H₂O，
在濃硫酸作催化劑、加熱條件下，乙二酸和乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：
，
故答案為：OHC-CHO+4Cu（OH）₂+2NaOH

△

NaOOC-COONa+2Cu₂O↓+6H₂O，
；
（4）B中含有鹵原子，鹵原子和氫氧化鈉水溶液發(fā)生取代反應(yīng)生成醇和氫鹵酸，氫鹵酸和硝酸酸化的硝酸銀溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成沉淀，根據(jù)沉淀顏色判斷鹵原子，所以其檢驗(yàn)方法是：取少量B先與NaOH溶液共熱，再加硝酸酸化后加入AgNO₃溶液，觀察生成沉淀顏色，
故答案為：取少量B先與NaOH溶液共熱，再加硝酸酸化后加入AgNO₃溶液，觀察生成沉淀顏色；
（5）F是乙二酸乙二酯，有機(jī)物W是F的同系物，分子組成比F多4個(gè)碳原子，也含有六元環(huán)，其¹H-NMR譜圖上只有一個(gè)峰說明只含一種類型的氫原子，所以符合上述條件的W的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：，故答案為：；
（6）Y分子組成比E少一個(gè)氧原子，則Y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：OHC-COOH，通過電解方法可由E制取Y，電解槽中陽極通常用石墨，陰極用復(fù)合膜電極，采用陽離子交換膜，電解質(zhì)溶液為飽和E與硫酸的混合溶液，陰極上乙二酸得電子和氫離子反應(yīng)生成OHC-COOH和水，所以陰極的電極反應(yīng)式：H₂C₂O₄+2H⁺+2eˉ=OHC-COOH+H₂O
，故答案為：H₂C₂O₄+2H⁺+2eˉ=OHC-COOH+H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了有機(jī)物的推斷及電解原理，明確有機(jī)物的官能團(tuán)及其性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意鹵代烴中鹵原子的檢驗(yàn)方法，注意鹵原子檢驗(yàn)時(shí)要先用酸中和堿，然后再和硝酸銀反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)．