Question

4．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、菠菜等）；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(wèn)題：

（1）C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HOCH₂CH₂OH；晶體X的化學(xué)式為H₂C₂O₄•2H₂O．
（2）下列轉(zhuǎn)化過(guò)程涉及的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，屬于取代反應(yīng)的是②⑤（填序號(hào)）．
①A→B ②B→C ③C→D ④D→E ⑤C、E→F
（3）寫(xiě)出D與新制Cu（OH）₂懸濁液反應(yīng)的方程式：OHC-CHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$NaOOC-COONa+2Cu₂O↓+6H₂O；寫(xiě)出C與E生成高分子化合物的化學(xué)方程式：nHOOC-COOH+nHOCH₂-CH₂OH$→_{△}^{催化劑}$H-n-OH+（2n-1）H₂O．
（4）簡(jiǎn)述確定有機(jī)物B中官能團(tuán)的實(shí)驗(yàn)方法：取適量B與NaOH溶液共熱，再加入硝酸酸化，然后加入硝酸銀溶液，觀察生成沉淀的顏色．
（5）有機(jī)物W是F的同系物，具有和F相似的結(jié)構(gòu)，分子組成比F多四個(gè)碳原子，也含有六元環(huán)，其¹H-NMR譜圖上只有一個(gè)峰，寫(xiě)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，Y的分子組成比E少一個(gè)氧原子，Y有兩種不同的含氧官能團(tuán)．通過(guò)電解方法可由E制取Y，電解槽中陽(yáng)極通常用石墨，陰極用復(fù)合膜電極，采用陽(yáng)離子交換膜，電解質(zhì)溶液為飽和E與H₂SO₄的混合溶液．寫(xiě)出電解槽中陰極的電極反應(yīng)式：HOOC-COOH+2H⁺+2e-═HOOC-CHO+H₂O．

Answer 1

分析 根據(jù)A的密度和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知A為乙烯CH₂=CH₂，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，B為1、2-二鹵代烷CH₂XCH₂X，其在NaOH溶液中水解得HOH₂C-CH₂OH，C為乙二醇，乙二醇氧化得D為乙二醛HOC-CHO，乙二醛被新制氫氧化銅氧化為E，E為乙二酸HOOC-COOH，C乙二醇和E乙二酸發(fā)生酯化反應(yīng)得六元環(huán)酯F為，依次可解答（1）至（3）題；（4）有機(jī)物W是非電解質(zhì)，不能發(fā)生電離，檢驗(yàn)鹵素種類(lèi)需先取代出鹵素離子；（5）與F結(jié)構(gòu)相似，多4個(gè)C原子，且¹H-NMR譜圖上只有一個(gè)峰，且C原子只有4鍵，據(jù)此推斷；（6）陰極發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：根據(jù)A的密度和碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知A為乙烯，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，B為1、2-二鹵代烷，其在NaOH溶液中水解得C，C為乙二醇，乙二醇氧化得D為乙二醛，乙二醛被新制氫氧化銅氧化為E，E為乙二酸，C乙二醇和E乙二酸發(fā)生酯化反應(yīng)得六元環(huán)酯F．
（1）C為乙二醇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：HOCH₂CH₂OH，；X是乙二酸溶液結(jié)晶產(chǎn)物，乙二酸中C、H、O原子個(gè)數(shù)比為1：2：2，X中C、H、O原子個(gè)數(shù)比為1：3：3，說(shuō)明乙二酸結(jié)晶時(shí)有結(jié)晶水，應(yīng)是H₂C₂O₄•2H₂O，
故答案為：HOCH₂CH₂OH；H₂C₂O₄•2H₂O；
（2）A為乙烯，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，B為1、2-二鹵代烷，其在NaOH溶液中水解得C，C為乙二醇，乙二醇氧化得D為乙二醛，乙二醛被新制氫氧化銅氧化為E，E為乙二酸，C乙二醇和E乙二酸發(fā)生酯化反應(yīng)得六元環(huán)酯F，所以①A→B為加成反應(yīng)，②B→C取代反應(yīng)　③C→D為氧化反應(yīng)�、蹹→E為氧化反應(yīng)　⑤C、E→F為縮聚反應(yīng)也可看成取代反應(yīng)，
故答案為：②⑤；
（3）D是乙二醛與新制Cu（OH）₂懸濁液反應(yīng)的方程式為OHC-CHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$NaOOC-COONa+2Cu₂O↓+6H₂O；C是乙二醇E是乙二酸，C與E通過(guò)縮聚反應(yīng)生成高分子化合物的化學(xué)方程式為：nHOOC-COOH+nHOCH₂-CH₂OH$→_{△}^{催化劑}$H-[OCH₂CH₂OOC-COOCH₂CH₂O]n-OH+（2n-1）H₂O，
故答案為：OHC-CHO+4Cu（OH）₂+2NaOH$\stackrel{△}{→}$NaOOC-COONa+2Cu₂O↓+6H₂O；nHOOC-COOH+nHOCH₂-CH₂OH$→_{△}^{催化劑}$H-[OCH₂CH₂OOC-COOCH₂CH₂O]n-OH+（2n-1）H₂O；
（4）B為1、2-二鹵代烷，是非電解質(zhì)，不能電離出鹵素離子，需先在NaOH溶液中水解出鹵素離子，再用硝酸中和成酸性，然后加入AgNO₃溶液，通過(guò)觀察鹵化銀沉淀的顏色確定鹵素種類(lèi)，
故答案為：取適量B與NaOH溶液共熱，再加入硝酸酸化，然后加入硝酸銀溶液，觀察生成沉淀的顏色；
（5）已知F分子中含有一個(gè)六元環(huán)，C是乙二醇E是乙二酸，C與E生成的F應(yīng)是，其同系物W比F多4個(gè)C，且H原子等效，可能為，
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(guò)電解方法可由E制取Y，電解槽中陽(yáng)極通常用石墨，陰極用復(fù)合膜電極，采用陽(yáng)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：HOOC-COOH+2H⁺+2eˉ=OHC-COOH+H₂O，
故答案為：HOOC-COOH+2H⁺+2e-═HOOC-CHO+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)，題目難度較大．