Question

2．A、B、C三種有機(jī)物組成混合物X．A、B、C的相對(duì)分子質(zhì)量均為90，且互為同分異構(gòu)體．
①把1.8gX完全燃燒后得到2.64gCO₂和1.08gH₂O，A和B具有相同的物質(zhì)的量；
②4.5gX中A和B均能與金屬Na反應(yīng)，生成896mLH₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），C不能反應(yīng)；
③4.5gX中A和B均能與Na₂CO₃反應(yīng)生成448mLCO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），C不與Na₂CO₃反應(yīng)；
④2molA在催化劑條件下能生成1mol六原子環(huán)狀化合物，2molB亦能酯化形成1mol八原子環(huán)狀化合物；
⑤C不能發(fā)生上述反應(yīng)，但能起銀鏡反應(yīng)，且有醚的結(jié)構(gòu)；
（1）通過(guò)計(jì)算推導(dǎo)出A、B、C的分子式．
（2）推測(cè)A、B、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及在X中A、B、C物質(zhì)的量之比．

Answer 1

分析 ①把1.8gX完全燃燒后得到2.64gCO₂和1.08gH₂O，n（X）=$\frac{1.8g}{90g/mol}$=0.02mol，n（CO₂）=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，所以X平均分子組成中C原子數(shù)為$\frac{0.06mol}{0.02mol}$=3、H原子數(shù)目為$\frac{0.06mol×2}{0.02mol}$=6，其相對(duì)分子質(zhì)量為90，則O原子個(gè)數(shù)=$\frac{90-3×12-1×6}{16}$=3，所以其分子式為C₃H₆O₃，其不飽和度=$\frac{3×2+2-6}{2}$=1，說(shuō)明含有一個(gè)雙鍵；
③4.5gX中A和B均能與Na₂CO₃反應(yīng)生成448mLCO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），C不與Na₂CO₃反應(yīng)，說(shuō)明C不含羧基，A和B中含有羧基，由分子式可知均含有1個(gè)羧基，生成n（CO₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，羧基和二氧化碳關(guān)系為2：1，所以A、B的物質(zhì)的量之和為0.02mol×2=0.04mol，A和B的物質(zhì)的量相等，則A、B的物質(zhì)的量都是0.02mol．4.5gX的物質(zhì)的量=$\frac{4.5g}{90g/mol}$=0.05mol，則C的物質(zhì)的量為0.05mol-0.04mol=0.01mol；
②4.5gX中A和B均能與金屬Na反應(yīng)，生成896mLH₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），C不能反應(yīng)，說(shuō)明C不含羥基、羧基，生成氫氣為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，而A、B中羧基反應(yīng)得到氫氣為0.02mol，故A、B均含有羥基；
④2molA在催化劑條件下能生成1mol六原子環(huán)狀化合物，分子中羥基與羧基連接同一碳原子上，2molB亦能酯化形成1mol八原子環(huán)狀化合物，分子中羧基與-OH之間相隔2個(gè)碳原子，則A、B結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH；
⑤C不能發(fā)生上述反應(yīng)，但能起銀鏡反應(yīng)，說(shuō)明含有醛基，且有醚的結(jié)構(gòu)，所以C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃OCH₂OCHO，據(jù)此分析解答．

解答 解：①把1.8gX完全燃燒后得到2.64gCO₂和1.08gH₂O，n（X）=$\frac{1.8g}{90g/mol}$=0.02mol，n（CO₂）=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，所以X平均分子組成中C原子數(shù)為$\frac{0.06mol}{0.02mol}$=3、H原子數(shù)目為$\frac{0.06mol×2}{0.02mol}$=6，其相對(duì)分子質(zhì)量為90，則O原子個(gè)數(shù)=$\frac{90-3×12-1×6}{16}$=3，所以其分子式為C₃H₆O₃，其不飽和度=$\frac{3×2+2-6}{2}$=1，說(shuō)明含有一個(gè)雙鍵；
③4.5gX中A和B均能與Na₂CO₃反應(yīng)生成448mLCO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），C不與Na₂CO₃反應(yīng)，說(shuō)明C不含羧基，A和B中含有羧基，由分子式可知均含有1個(gè)羧基，生成n（CO₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，羧基和二氧化碳關(guān)系為2：1，所以A、B的物質(zhì)的量之和為0.02mol×2=0.04mol，A和B的物質(zhì)的量相等，則A、B的物質(zhì)的量都是0.02mol．4.5gX的物質(zhì)的量=$\frac{4.5g}{90g/mol}$=0.05mol，則C的物質(zhì)的量為0.05mol-0.04mol=0.01mol；
②4.5gX中A和B均能與金屬Na反應(yīng)，生成896mLH₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），C不能反應(yīng)，說(shuō)明C不含羥基、羧基，生成氫氣為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，而A、B中羧基反應(yīng)得到氫氣為0.02mol，故A、B均含有羥基；
④2molA在催化劑條件下能生成1mol六原子環(huán)狀化合物，分子中羥基與羧基連接同一碳原子上，2molB亦能酯化形成1mol八原子環(huán)狀化合物，分子中羧基與-OH之間相隔2個(gè)碳原子，則A、B結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH；
⑤C不能發(fā)生上述反應(yīng)，但能起銀鏡反應(yīng)，說(shuō)明含有醛基，且有醚的結(jié)構(gòu)，所以C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃OCH₂OCHO．
（1）A、B、C互為同分異構(gòu)體，通過(guò)以上分析知，分子式均為C₃H₆O₃，
答：A、B、C的分子式都是C₃H₆O₃；
（2）通過(guò)以上分析知，A、B、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH、CH₃OCH₂OCHO，A、B、C的物質(zhì)的量分別是0.02mol、0.02mol、0.01mol，所以A、B、C的物質(zhì)的量之比=0.02mol：0.02mol：0.01mol=2：2：1，
答：A、B、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為CH₃CH（OH）COOH、HOCH₂CH₂COOH、CH₃OCH₂OCHO，A、B、C的物質(zhì)的量之比為2：2：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物推斷，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷及計(jì)算能力，知道常見(jiàn)有機(jī)物官能團(tuán)及其性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意羧基和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳中比例關(guān)系，題目難度中等．