课时5 基本营养物质 合成有机高分子
1．(2017·山西运城调研)以乙炔为主要原料可以合成聚氯乙烯、聚丙烯腈和氯丁橡胶。请写出①～⑦各步反应的化学方程式。
解析 由②的产物知, ①的产物为CHCH2Cl；由④的产物知, ③的产物为
CHCH2CN；由⑦的产物推知⑥的产物为知⑤的产物为
。
, 进一步推
催化剂答案 ①CH≡CH＋HCl――→CH2===CHCl
△
②nCH2===CHCl―→
③CH≡CH＋HCN―→CH2===CHCN
(聚氯乙烯)
④nCH2===CHCN―→(聚丙烯腈)
⑤2CH≡CH―→CH2===CH—C≡CH
⑥CH2===CH—C≡CH＋HCl―→
⑦―→
2．葡萄糖在不同条件下可以被氧化成不同物质。请结合题意回答问题：已知：催化剂1
RCOOH＋CH2===CH2＋2O2――→RCOOCH===CH2＋H2O
加热、加压
(1)葡萄糖在酒化酶作用下生成有机物A, A、B、C、D、E间的转化关系如下图所示：
①B是石油化学工业最重要的基础原料, 写出A→B的化学方程式：_______。
②D的结构简式为_____________________________。
(2)葡萄糖在一定条件下还可氧化为X和Y(Y和A的相对分子质量相同)。X可催化氧化成Y, 也可与H2反应生成Z。X和Y的结构中有一种相同的官能团是________, 检验此官能团需用的试剂是________。
(3)F是人体肌肉细胞中的葡萄糖在缺氧的条件下进行无氧呼吸的产物。F、浓硫酸Z
G、H间的转化关系是：F――→G――→H, H与(1)中的D互为同分异构
△浓硫酸△体。
①G还可以发生的反应有________(填字母)
a．加成反应 b．水解反应 c．氧化反应 d．消去反应 e．还原反应 ②本题涉及的所有有机物中, 与F不论以何种质量比混合(总质量一定), 完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量不变的有(写结构简式)______________。 解析 (1)葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇和CO2, 所以A是乙醇, 由物质的转化关系可知B为CH2===CH2, C为CH3COOH, 由题干信息可知B与C反
应生成的D为CH3COOCH===CH2。
(2)由X氧化成Y, 与H2反应生成Z, 可推知X为醛, Y为酸, Z为醇, 又由于Y与CH3CH2OH的相对分子质量相同, 可知Y为甲酸, X为甲醛, Z为甲醇；在甲酸中存在—CHO。(3)①Z为甲醇, 由G＋Z―→H且H与CH3COOCH===CH2互为同分异构体可推知G为CH2===CH—COOH, H为
CH2===CH—COOCH3, 由转化关系可知F为：
式为C3H6O3。②符合要求的有机物必须满足最简式为CH2O。 浓硫酸答案 (1)①C2H5OH――→CH2===CH2↑＋H2O
170 ℃②CH3COOCH===CH2
(2)—CHO 银氨溶液(或新制氢氧化铜)
(3)①ace ②HOCH2(CHOH)4CHO、HCHO、CH3COOH
, 分子
3．PBS是一种可降解的聚酯类高分子材料, 可由马来酸酐等原料经下列路线合成：
已知：RC≡CH＋
一定――→条件
(1)A→B的反应类型是__________；B的结构简式是____________。 (2)C中含有的官能团名称是__________；D的名称(系统命名)是__________。
(3)半方酸是马来酸酐的同分异构体, 分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基, 但不含—O—O—键, 半方酸的结构简式是____________。
(4)由B和D合成PBS的化学方程式是_______________________________ _______________________________________________________。 (5)下列关于A的说法正确的是______(填字母)。 a．能使酸性KMnO4溶液或溴的CCl4溶液褪色 b．能与Na2CO3反应, 但不与HBr反应 c．能与新制Cu(OH)2反应 d．1 mol A完全燃烧消耗5 mol O2
解析 (1)A的结构中含有碳碳双键, 与H2发生加成反应生成B：HOOCCH2CH2COOH。
(2)甲醛分子内的醛基与乙炔分子内的氢原子发生加成反应生成C：
, 含有碳碳三键和羟基。D的名称是1,4-丁二醇。
(3)马来酸酐的分子式为C4H2O3, 不饱和度为4, 根据要求可写出半方酸的结
构简式为。
(4)HOOCCH2CH2COOH与HOCH2CH2CH2CH2OH发生酯化反应的化学方程一定条件
式为nHOOCCH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2CH2OH HOOCCH2CH2COOCH2CH2CH2CH2OH＋(2n-1)H2O。
(5)A分子内含有碳碳双键, 可以被酸性高锰酸钾溶液氧化, 使酸性高锰酸钾溶液褪色, 能与溴发生加成反应而使溴的CCl4溶液褪色, 也能与HBr发生加成反应；分子内含有羧基, 可以与Na2CO3反应生成CO2；A分子内不含醛基, 但含有羧基, 能与氢氧化铜发生酸碱中和反应；A的分子式为C4H4O4,1 mol A完全燃烧消耗氧气3 mol。
答案 (1)加成反应(或还原反应) HOOCCH2CH2COOH (2)碳碳三键、羟基 1,4-丁二醇
(3)
＋
nHOCH2CH2CH2CH2OH
一定条件
(4)nHOOCCH2CH2COOH
＋(2n-1)H2O
(5)ac
4．(2013·山东理综, 33)聚酰胺-66常用于生产帐篷、渔网、降落伞及弹力丝袜等织物, 可利用下列路线合成：
(1)能与银氨溶液反应的B的同分异构体的结构简式为__________。 (2)D的结构简式为___________；①的反应类型为________________。 (3)为检验D中的官能团, 所用试剂包括NaOH水溶液及_____________。 (4)由F和G生成H的反应方程式为______________________。
解析 结合题给反应信息及聚酰胺-66的合成路线, 推断各物质的分子结构及发生反应的类型, 分析、解决相关问题。(1)B的分子式为C4H8O, 能与银氨溶液发生反应的B的同分异构体中含有—CHO, 则剩余部分基团为—C3H7(即丙基), 而—C3H7的结构有两种：—CH2CH2CH3和—CH(CH3)2, 因此符合条件的B的同分异构体的结构简式为CH3CH2CH2CHO和(CH3)2CHCHO。
(2)分析C→D→E转化过程中各物质所含官能团的变化可知, C与HCl发生取
代反应, 生成ClCH2CH2CH2CH2Cl(D), D再与NaCN发生取代反应生成E, 反应①为取代反应。
(3)D为ClCH2CH2CH2CH2Cl, 分子中含有的官能团为—Cl, 可先在NaOH溶液中发生水解反应, 再和稀硝酸酸化, 最后加入AgNO3溶液, 根据生成的白色沉淀确定D中含有氯原子。
(4)由题给信息可知, E在H2O、H＋条件下发生水解反应, 生成HOOCCH2CH2CH2CH2COOH(F), E在Ni催化作用下, 与H2发生加成反应, 生成H2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2(G), F和G发生缩聚反应生成H(聚酰胺-66)。
答案 (1)CH3CH2CH2CHO、(CH3)2CHCHO (2)CH2ClCH2CH2CH2Cl 取代反应 (3)HNO3、AgNO3溶液
(4)nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC—(CH2)4—COOH―→
＋(2n-1)H2OO
5．(2015·课标全国Ⅱ, 38)聚戊二酸丙二醇酯(PPG)是一种可降解的聚酯类高分子材料, 在材料的生物相容性方面有很好的应用前景。PPG的一种合成路线如下： 已知；
已知：
①烃A的相对分子质量为70, 核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢 ②化合物B为单氯代烃；化合物C的分子式为C5H8 ③E、F为相对分子质量差14的同系物, F是福尔马林的溶质
稀NaOH
④R1CHO＋R2CH2CHO――→回答下列问题：
(1)A的结构简式为________。
(2)由B生成C的化学方程式为_________________________。
(3)由E和F生成G的反应类型为________, G的化学名称为________。 (4)①由D和H生成PPG的化学方程式为______________________________ _________________________________________________________； ②若PPG平均相对分子质量为10 000, 则其平均聚合度约为________(填标号)。
a．48 c．76
b．58 d．122
(5)D的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种(不含立体异构)；
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体 ②既能发生银镜反应, 又能发生皂化反应,
其中核磁共振氢谱显示为3组峰, 且峰面积比为6∶1∶1的是________(写结构简式)；
D的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同, 该仪器是________(填标号)。 a．质谱仪 c．元素分析仪
b．红外光谱仪 d．核磁共振仪
解析 (1)70÷12＝5……10, 则A的分子式为C5H10, 因A分子中只有一种化学环境的氢原子, 故A为环戊烷, 结构简式为
。(2)B为单氯代烃, 故B
为, B转化为C是卤代烃的消去反应, 化学方程式为
。(3)由题给信息③知E为CH3CHO,
稀NaOH
F为HCHO, 由信息④知生成G的反应式为：CH3CHO＋HCHO――→HO—CH2—CH2—CHO, G的化学名称为3-羟基丙醛, 生成G的反应是加成反应。(4)①由题给转化路线知D为戊二酸(HOOCCH2CH2CH2COOH), H为HOCH2—CH2—CH2OH, 则生成PPG反应的化学方程式为： 浓H2SO4nHOOCCH2CH2CH2COOH＋nHOCH2CH2CH2OH――→
△
＋(2n-1)H2O。
②PPG的链节是, 相对质量为
172,10 000÷172≈58。(5)D的同分异构体能与饱和NaHCO3溶液反应生成气体, 说明分子中含有—COOH；既能发生银镜反应, 又能发生皂化反应, 说明它是甲酸酯类, 符合条件的同分异构体有如下5种：
、
、
、、
。其中核磁共振氢谱有3组峰, 且峰面积比为
6∶1∶1的是CHOOCCH3CH3COOH。因同分异构体的分子式相同, 则所含元素种类相同；因同分异构体结构不同, 故质谱仪中显示的碎片相对质量的大小可能不完全相同, 红外光谱仪及核磁共振仪显示的信号也会不同。
答案 (1)
(2)
(3)加成反应 3-羟基丙醛(或β-羟基丙醛)
(4)浓H2SO4――→△
＋(2n-1)H2O b
(5)5 c
6．(2016·江苏六校第一次联考)卡托普利(E)是用于治疗各种原发性高血压的药物, 其合成路线如下：
(1)A的系统命名为____________, B中官能团的名称是________, B→C的反应类型是________。
(2)C→D转化的另一产物是HCl, 则试剂X的分子式为________。
(3)D在NaOH醇溶液中发生消去反应, 经酸化后的产物Y有多种同分异构体,
写出同时满足下列条件的物质Y的同分异构体的结构简式：_________、 ________________________________________________。
a．红外光谱显示分子中含有苯环, 苯环上有四个取代基且不含甲基 b．核磁共振氢谱显示分子内有6种不同环境的氢原子 c．能与FeCl3溶液发生显色反应
(4)B在氢氧化钠溶液中的水解产物酸化后可以发生聚合反应, 写出该反应的化学方程式：_______________________________________。
解析 (1)根据流程图, 反应①为加成反应, 即A中含碳碳双键, 结合B的结构可推出A的结构, 所以A为2-甲基丙烯酸；B中含羧基、氯原子, B→C即B中羟基被氯原子取代, 所以为取代反应。(2)C→D是取代反应, 所以X的结
构为
, 分子式为C5H9NO2。(3)Y为, 满
足条件的同分异构体需含苯环, 结合不饱和度, 分子中不再含羧基, 另外分子中不含甲基, 氮原子只能为氨基, 含酚羟基, 分子内有6种不同环境的氢原子所以分子较对称, 则可试写出同分异构体的结构简式：
、。
(4)B在氢氧化钠溶液中的水解产物酸化后为, 可聚合
生成。
答案 (1)2-甲基丙烯酸 羧基、氯原子 取代反应
(2)C5H9NO2
(3)
浓H2SO4
△
(4)
＋(n-1)H2O
7．(2015·北京海淀一模)高分子材料PET聚酯树脂和PMMA的合成路线如下：
已知：Ⅰ.RCOOR′＋R″OH代表烃基)
18
催化剂△
RCO18OR″＋R′OH(R、R′、R″
Ⅱ.
ⅰ.HCN/OH-――→ⅱ.H2O/H＋
(R、R′代表烃基)
(1)①的反应类型是________。
(2)②的化学方程式为____________________________________。 (3)PMMA单体的官能团名称是____________、_____________。 (4)F的核磁共振氢谱显示只有一组峰, ⑤的化学方程式为___________。 (5)G的结构简式为__________________________________。 (6)下列说法正确的是________(填字母序号)。 a．⑦为酯化反应 b．B和D互为同系物
c．D的沸点比同碳原子数的烷烃高
d．1 mol 与足量NaOH溶液反应时, 最多消耗4 mol NaOH
(7)J的某种同分异构体与J具有相同官能团, 且为顺式结构, 其结构简式是________________________________________。
(8)写出由PET单体制备PET聚酯并生成B的化学方程式：______。 解析 乙烯发生加成反应生成BrCH2CH2Br, B为HOCH2CH2OH, PET单体含有
12
个碳原子, 结合信息Ⅰ可知
PET
单体为
, D为CH3OH。由PMMA可
推知单体为CH2===C(CH3)COOCH3, 则J为CH2===C(CH3)COOH, G为
, 由信息Ⅱ可知F为丙酮。
(6)反应⑦为CH2===C(CH3)COOH与CH3OH的酯化反应, a正确；B、D官能团的数目不同, 不是同系物, b错误；CH3OH呈液态, CH4呈气态, c正确；1 mol
mol NaOH, d错误。 答案 (1)加成反应
与足量NaOH溶液反应时, 最多消耗2
(2)
H2O
＋2NaOH――→
△
＋2NaBr
(3)碳碳双键 酯基
(4)
Cu＋O2――→
△
＋2H2O
(5)(6)ac
(7)
(8)
催化剂――→△
＋
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