第2章 官能团与有机化学反应 烃的衍生物阶段重点突破练(4)-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修3（鲁科版2019，京粤闽皖豫宁陕）

阶段重点突破练(四) 一、常见有机物的检验与鉴别 1．现有：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、甲酸、甲酸甲酯、四氯化碳七种失去标签的试剂，只用一种试剂进行鉴别(可以加热)，这种试剂是(　　) A．溴水 B．新制氢氧化铜悬浊液 C．酸性高锰酸钾溶液 D．FeCl3溶液 答案　B 解析　乙醛、甲酸和甲酸甲酯都能与溴水反应而使溴水褪色，不能区分，故A错误；新制氢氧化铜悬浊液与乙醇不反应，但乙醇与水互溶，因此不分层；与乙醛加热发生反应生成砖红色Cu2O沉淀；与乙酸发生中和反应生成蓝色溶液；与乙酸乙酯不反应，且分层；与甲酸常温发生中和反应生成蓝色溶液，加热时反应生成砖红色Cu2O沉淀；与甲酸甲酯常温下不反应且分层，加热时反应生成砖红色Cu2O沉淀；新制氢氧化铜悬浊液与四氯化碳不反应且分层，四氯化碳在下层；综上所述，新制氢氧化铜悬浊液与上述7种试剂作用现象各不相同，可以鉴别，故B正确；乙醇、乙醛、甲酸和甲酸甲酯都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能区分；故C错误；FeCl3溶液与上述7种物质都不反应，不能鉴别，故D错误。 2．根据下列实验操作和现象所得到的实验结论正确的是(　　) 选项 实验操作和现象 实验结论 A 向苯酚溶液中滴加少量浓溴水、振荡，无白色沉淀 苯酚浓度小 B 向久置的福尔马林中加入紫色石蕊溶液，溶液变红 甲醛被氧化 C 向20%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸，加热，再加入银氨溶液，未出现银镜 蔗糖未水解 D 向某黄色溶液中加入淀粉-KI溶液，溶液呈蓝色 溶液中含Br2 答案　B 解析　A项，该实验中苯酚的浓度要小，否则生成的2,4,6-三溴苯酚会溶于苯酚中，所以没有生成白色沉淀可能是苯酚的浓度太大，错误；B项，福尔马林是一定浓度的甲醛水溶液，放置过程中被氧化为甲酸，甲酸可以使紫色石蕊溶液变红，正确；C项，银镜反应需要在碱性条件下进行，错误；D项，该黄色溶液还可能含Fe3＋，Fe3＋氧化I－生成I2，则使淀粉溶液变蓝色，不一定含有Br2，错误。 3．根据下列实验操作和现象不能得出相应结论的是(　　) 选项 实验操作和现象 结论 A 向苯的同系物X中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液紫红色不褪去 X中与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子 B 将有机物Y加入新制氢氧化铜悬浊液中并加热，产生砖红色沉淀 有机物Y中含有—CHO C 向苯酚浊液中滴加NaOH溶液，浊液变澄清 苯酚具有酸性 D 卤代烃Z与NaOH水溶液共热后，再直接滴入AgNO3溶液，未产生白色沉淀 卤代烃Z中一定不含氯原子 答案　D 解析　A项，与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子，苯的同系物不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故正确；B项，—CHO能被新制氢氧化铜悬浊液氧化，产生砖红色沉淀，故正确；C项，苯酚与NaOH溶液反应生成苯酚钠和水，可知苯酚具有酸性，故正确；D项，检验卤素离子时，应向反应后的溶液中先加硝酸，使溶液呈酸性，再加入硝酸银溶液，故错误。 二、官能团的性质 4．甲、乙、丙、丁四种有机物的结构简式及常见的反应类型如下： ①加成反应　②取代反应　③氧化反应　④消去反应　⑤银镜反应　⑥与新制氢氧化铜悬浊液反应　⑦酯化反应 下列对它们能发生的反应类型的判断正确的是(　　) A．甲：①②③④⑥⑦ B．乙：①②③⑤⑥⑦ C．丙：①②③④⑤⑥⑦ D．丁：②③④⑤⑥⑦ 答案　B 5．已知酸性：羧酸>碳酸>酚，下列化合物中的溴原子，在适当条件下水解，假设都能被羟基取代(均可称为水解反应)，所得产物能与NaHCO3溶液反应的是(　　) A． B． C． D． 答案　C 解析　A项水解产物不与NaHCO3溶液反应；B、D两项两种物质水解后都得到酚羟基，由于酚的酸性比碳酸弱，所以B、D两项水解产物不与NaHCO3溶液反应；C项物质水解后得到羧基，能与NaHCO3溶液反应生成CO2气体。 6．从薄荷中提取的薄荷醇可制成医药。薄荷醇的结构简式如图所示，下列说法正确的是(　　) A．薄荷醇的分子式为C10H18O B．在一定条件下，薄荷醇能发生取代反应、消去反应 C．薄荷醇在Cu或Ag作为催化剂且加热条件下能被O2氧化为醛 D．薄荷醇的分子中至少有12个原子处于同一平面上 答案　B 解析　由薄荷醇的结构简式可知其分子式为C10H20O，A错误；薄荷醇分子含有甲基、羟基等，能发生取代反应，与羟基所连碳原子的相邻碳原子上有氢原子，可发生消去反应，B正确；薄荷醇在Cu或Ag作为催化剂且加热条件下被O2氧化成酮，而不是醛，C错误；薄荷醇中的六元碳环与苯环结构不同，D错误。 7．有关的说法正确的是(　　) A．可以与氢气发生加成反应 B．不会使溴水褪色 C．只含二种官能团 D．1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗1 mol NaOH 答案　A 解析　分子中有苯环、碳碳双键，可以与氢气发生加成反应，A正确；分子中有碳碳双键，可以使溴水褪色，B错误；分子中有醇羟基、酯基、碳碳双键三种官能团，C错误；分子中的酯基水解生成羧基和酚羟基，所以1 mol该有机物最多可消耗2 mol NaOH，D错误。 8．(2023·沈阳高二期中)己烯雌酚是一种合成雌激素，可用于补充人体内的雌激素，其结构简式如图所示。下列有关己烯雌酚的说法错误的是(　　) A．己烯雌酚可以用有机溶剂萃取 B．己烯雌酚可与FeCl3溶液发生显色反应 C．1 mol己烯雌酚分子能消耗2 mol NaOH D．1 mol己烯雌酚与饱和溴水反应最多可以消耗4 mol Br2 答案　D 解析　由相似相溶原理可知，己烯雌酚易溶于有机溶剂，可以用有机溶剂萃取，A正确；含有酚羟基的有机物能和FeCl3溶液发生显色反应，B正确；酚羟基和氢氧化钠以1∶1反应，1个己烯雌酚分子中含有2个酚羟基，所以1 mol己烯雌酚分子能消耗2 mol NaOH，C正确；己烯雌酚与溴水可以发生苯环上酚羟基的邻、对位取代，碳碳双键与溴水发生加成反应，则1 mol己烯雌酚与饱和溴水反应最多可以消耗5 mol Br2，D错误。 9．有机物Q的结构简式为，下列关于Q的性质叙述正确的是(　　) A．酸性条件下水解能得到两种产物 B．不能与NaHCO3溶液反应放出气体 C．与足量溴水反应时，n(Q)∶n(Br2)＝1∶3 D．与足量NaOH溶液反应时，n(Q)∶n(NaOH)＝1∶8 答案　D 解析　Q分子中含有5个—OH、1个—COOH、1个酯基，酸性条件下水解时生成的产物只有一种：；Q中含有—COOH，能与NaHCO3反应放出气体；Q分子中羟基共有4个邻、对位氢原子，故充分反应时，n(Q)∶n(Br2)＝1∶4；Q与足量NaOH溶液反应时，1 mol Q消耗8 mol NaOH(酯基消耗2 mol)。 三、烃的衍生物的转化关系 10．有机物A的产量是衡量一个国家石油工业发展水平的标志，B、D是生活中常见的两种有机物，A、B、C、D、E五种物质存在如图所示转化关系。下列说法不正确的是(　　) A．A的结构简式为CH2==CH2 B．1 mol B可以与足量的Na反应生成0.5 mol H2 C．图中转化涉及加成反应、氧化反应、酯化反应 D．由B、D制备E的过程中浓硫酸只作吸水剂 答案　D 解析　A为乙烯，结构简式为CH2==CH2；B为乙醇，1 mol乙醇可以与足量的Na反应生成0.5 mol H2；A→B是加成反应，B→C→D是氧化反应，B＋D→E是酯化反应；B、D制备E的过程中浓硫酸作催化剂和吸水剂。 11．酸牛奶中含有乳酸，其结构简式为CH3CHOHCOOH，乳酸经一步反应能生成的物质是(　　) ①CH2==CHCOOH　② ③　④ ⑤ ⑥ A．③④⑤ B．除③外 C．除④外 D．全部 答案　B 解析　乳酸发生消去反应可得①，发生氧化反应可得②，乳酸分子内发生酯化反应可生成④，分子间发生酯化反应可生成⑤⑥。 12．有机物X、Y、Z、W的转化关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．满足上述反应的X有五种(不考虑立体异构) B．Z能发生取代反应 C．W一定能使Br2的CCl4溶液褪色 D．Y含有两种官能团 答案　C 解析　由转化关系可知，X可与碳酸氢钠反应，说明含有羧基，X还可在浓硫酸作用下与乙酸发生反应生成Y，说明含有羟基，所以X应为羟基丁酸，可看作—OH取代了丁酸的1个氢原子，丁酸有CH3CH2CH2COOH、CH3CH(COOH)CH3两种结构，烃基上分别含有3种、2种氢原子，对应的羟基丁酸有5种，故A正确；Z为羟基丁酸钠，可发生取代反应，故B正确；W为丁烯酸或环酯，若为环酯，与溴的四氯化碳溶液不反应，故C错误；Y含有酯基和羧基两种官能团，故D正确。 13．依曲替酯用于治疗严重的牛皮癣、红斑性角化症等。它可以由原料X经过多步反应合成： 下列说法正确的是(　　) A．X与Y所含的官能团种类不同但个数相等 B．可用酸性KMnO4溶液鉴别X和Y C．1 mol Y能与6 mol H2或3 mol NaOH发生反应 D．依曲替酯能发生加成、取代、氧化反应 答案　D 解析　X含有酯基、碳碳双键，Y含有羟基、酮羰基、酯基、碳碳双键，X与Y所含的官能团种类、个数都不相同，A错误；X和Y中苯环上都含有甲基，都能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成—COOH，不能鉴别，B错误；Y中苯环、酮羰基、碳碳双键都能与氢气在一定条件下发生加成反应，酚羟基、酯基水解生成的羧基能与NaOH反应，所以1 mol Y最多能与5 mol H2或3 mol NaOH发生反应，C错误；依曲替酯中含有碳碳双键、醚键、苯环、酯基，具有烯烃、醚、苯和酯的性质，能发生加成、取代、氧化反应等，D正确。 14．A～G都是有机化合物，它们的转化关系如图所示，请回答下列问题： (1)已知：6.0 g化合物E完全燃烧生成8.8 g CO2和3.6 g H2O；E的蒸气与氢气的相对密度为30，则E的分子式为________。 (2)A为一取代芳香烃，B中含有一个甲基。由B生成C的化学方程式为________________________________________________________________________。 (3)由B生成D、由C生成D的反应条件分别是______、________。 (4)由A生成B、由D生成G的反应类型分别是______、________。 (5)F存在于栀子香油中，其结构简式为________。 (6)在G的同分异构体中，苯环上一硝化的产物只有一种的共有__________种，其中核磁共振氢谱有两组峰，且峰面积比为1∶1的是__________(填结构简式)。 (7)已知烯烃能发生反应：O3, H2O/Zn,RCHO＋R′CHO。请写出下列反应产物的结构简式。 ____________________________。 答案　(1)C2H4O2　(2)＋NaOH＋NaCl　(3)氢氧化钠的醇溶液、加热　浓硫酸、加热　(4)取代反应　加成反应　(5) (6)7　 (7) 解析　E的蒸气与氢气的相对密度为30，所以Mr(E)＝30×2＝60,6.0 g E的物质的量是 0.1 mol，完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量分别为 mol＝0.2 mol、 mol＝0.2 mol，则分子中N(C)＝2、N(H)＝4，所以N(O)＝＝2，故E的分子式是C2H4O2；A为一取代芳香烃，由分子式可知A为苯的同系物，故A为，A与氯气在光照条件下发生取代反应生成B，B为卤代烃，且B中含有一个甲基，则B为，B发生水解反应生成的C为，D能和Br2发生加成反应，则B、C分别发生消去反应生成的D为，D与Br2发生加成反应生成的G为；E和C发生酯化反应生成F，E为CH3COOH，F为。(6)在G()的同分异构体中，苯环上一硝化的产物只有一种，具有高度对称性，可以含有2个相同的取代基，且处于对位，为；若含有3个取代基，取代基不可能完全相同，苯环上至少有2种氢原子，则苯环上一硝化的产物不可能只有一种，故不可能含有3个取代基；可以含有4个取代基，为2个—Br、2个—CH3，分别为、、、、、，故符合条件的同分异构体共有7种；其中核磁共振氢谱有两组峰，且峰面积之比为1∶1的是。 四、有机物的制备实验 15．某化学兴趣小组的同学对实验室乙酸乙酯的制备和分离进行了实验探究。 制备　下列是该小组同学设计的实验装置(图1)。请回答下列问题： (1)仪器A的名称为______________。 (2)装置中长导管除导气外，还有一个作用是__________________________________ ________________________________________________________________________。 分离　锥形瓶中得到的产物是乙酸乙酯、乙酸、乙醇的混合物，为了分离该混合物，设计了如图2流程。 (3)试剂a是__________(填序号，下同)，试剂b是________；操作Ⅰ是____________，操作Ⅱ是____________。 ①稀硫酸　②饱和Na2CO3溶液　③蒸馏　④分液 答案　(1)分液漏斗　(2)冷凝产物蒸气　(3)②　①　④　③ 解析　(3)锥形瓶中得到的产物是乙酸乙酯、乙醇、乙酸的混合物，先加入饱和碳酸钠溶液，分液，得到乙酸乙酯，X为乙酸钠、乙醇和碳酸钠的混合溶液，蒸馏可得乙醇，Y为乙酸钠和碳酸钠的混合溶液，加入稀硫酸并蒸馏得到乙酸，即试剂a为饱和碳酸钠溶液，试剂b是稀硫酸，操作Ⅰ是分液，操作Ⅱ是蒸馏。 16．苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下： 名称 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·mL－1) 溶解性 甲苯 92 －95 110.6 0.867 不溶于水，易溶于乙醇 苯甲酸 122 122.4(100 ℃左右开始升华) 248 — 微溶于冷水，易溶于乙醇、热水 实验步骤： ①在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约 0.03 mol)高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。 ②停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为1.0 g。 ③纯度测定：称取0.122 g粗产品，配成乙醇溶液，于100 mL容量瓶中定容。每次移取25.00 mL溶液，用0.010 00 mol·L－1的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50 mL的KOH标准溶液。 回答下列问题： (1)根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为________(填字母)。 A．100 mL B．250 mL C．500 mL D．1 000 mL (2)在反应装置中应选用________冷凝管(填“直形”或“球形”)，当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是________________________________________。 (3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是________________________；该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理：________________________ ________________________________________________________________________。 (4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分____________________________。 (5)干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是________________________。 (6)本实验制备的苯甲酸的纯度为________；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于_____________________________________________________________________(填字母)。 A．70% B．60% C．50% D．40% (7)若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中________的方法提纯。 答案　(1)B　(2)球形　无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化　(3)除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气　2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　(4)MnO2 (5)苯甲酸升华而损失　(6)86.0%　C　(7)重结晶 解析　(1)该反应需要向三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g高锰酸钾，所以三颈烧瓶的最适宜规格为250 mL。(2)反应中应选用球形冷凝管，球形冷凝管散热面积大，冷凝效果好；回流液中不再出现油珠，说明不溶于水的甲苯(油状液体)已经被KMnO4完全氧化。(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的：NaHSO3与KMnO4(H＋)发生氧化还原反应除去过量的KMnO4(H＋)，防止用盐酸酸化时，KMnO4把盐酸中的Cl－氧化为Cl2；该过程也可用草酸在酸性条件下与KMnO4反应除去KMnO4，反应的离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。(4)用少量热水洗涤滤渣的目的是使生成的尽可能溶于水，故滤渣的主要成分是KMnO4的还原产物MnO2。(5)苯甲酸在100 ℃左右开始升华，干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，苯甲酸易升华而损失。(6)根据反应＋KOH―→＋H2O可知，n(KOH)＝n()＝0.010 00 mol·L－1×21.50 ×10－3 L×4，m(COOH)＝0.010 00 mol·L－1×21.50×10－3 L×4×122 g·mol－1＝0.104 92 g，制备的苯甲酸的纯度为×100%＝86.0%。在理论上，1 mol甲苯反应后生成1 mol苯甲酸，则： 　1.5 mL×0.867 g·mL－1　m 苯甲酸的理论产量m≈1.72 g， 苯甲酸的产率为×100%＝50%。 (7)根据苯甲酸的水溶性可知，若要得到纯度更高的苯甲酸，需要利用重结晶的方法进行提纯。 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