内容正文:
第九章 有机化学基础
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.中华文明源远流长,文物承载着文明的记忆。下列文物的主要材质属于天然有机高分子的是
A.商代青铜四羊方尊
B.汉代竹简
C.元代青花龙纹罐
D.清代砚台
2.化学与生活密切相关,下列涉及生产生活有关的化学原理的表述,错误的是
A.淀粉、蔗糖水解产生的葡萄糖发生还原反应为生物体提供能量
B.谷氨酸钠(味精)常用于增味剂,碳酸氢钠、碳酸氢铵用于食品膨松剂
C.聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维等强度高、弹性好、耐磨,可用作渔网、绳索
D.在DNA的双螺旋结构中,依靠形成氢键实现碱基互补配对
3.化学与生产、生活密切相关。下列有关说法正确的是
A.酚醛树脂可用作飞船外壳的烧蚀材料,其单体为苯酚和甲醇
B.聚氨酯()可作人工血管材料,因其具有透气性、热固性
C.聚酯材料可作全息投影膜,可通过加聚反应制备
D.聚乙烯醇能够与水形成氢键,可作治疗眼部干涩的滴眼液
4.(2025·山东聊城·一模)某苯甲酸样品中含少量氯化钠和泥沙,实验室提纯苯甲酸,下列实验仪器必须用到的有
A.②④⑦⑧ B.①②⑥⑨ C.③②⑧⑨ D.①②③⑥
5.十大广药之一化橘红的重要提取物芳樟醇的结构如图所示。下列说法不正确的是
A.碳原子中除甲基碳外,其它都是sp2杂化
B.能发生消去反应和氧化反应
C.该分子所有碳原子不可能在同一个平面上
D.该分子不存在芳香族化合物的同分异构体
6.(2025·山东烟台、德州、东营·一模)下列鉴别或除杂方法正确的是
A.用灼烧法鉴别淀粉和纤维素
B.用KMnO4溶液除去C2H2中的H2S
C.用NaHCO3溶液鉴别苯酚和乙酸溶液
D.用溴水鉴别苯和甲苯
7.乙醇和乙酸是生活中两种常见的有机物。利用以下装置进行实验,能达到预期目的的是
A.分离乙醇和乙酸
B.验证乙醇的还原性
C.比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱
D.制取少量乙酸乙酯
8.(2025·山东日照·一模)乙酰乙酸乙酯(K)的酮式与烯醇式互变异构过程如图所示:
下列说法错误的是
A.通过质谱可测定K分子的相对分子质量
B.通过红外光谱可测定K分子的分子式
C.通过紫外光谱可测定K分子中有无共轭结构
D.通过核磁共振氢谱可测定K分子中有几种化学环境的氢原子
9.如图所示有机物可用于合成某种促凝血药物。关于该化合物,说法正确的是
A.分子中C原子的杂化类型有sp、和
B.能发生加成反应、氧化反应和取代反应
C.分子中所有碳原子不可能共面
D.与足量的NaOH溶液反应,消耗2mol NaOH
和sp
10.(2025·山东菏泽·一模)关于下列三种常见高分子材料的说法正确的是
A.通过红外光谱法测定酚醛树脂的平均相对分子质量,可得其链节数
B.涤纶是对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应得到的
C.顺丁橡胶的单体与反-2-丁烯互为同分异构体
D.顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然高分子材料
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.某有机物X为一种药物的中间体,其结构如图所示。下列关于X的说法中错误的是
A.X的分子式为
B.X中杂化类型为的原子数为9
C.最多能够与发生加成反应
D.X分子中含有5种官能团和2个手性碳原子
12.(2025·山东潍坊·一模)邻二醇在酸催化作用下发生分子内重排脱水生成酮(或醛),反应如下图所示。
下列说法错误的是
A.反应物与乙二醇互为同系物
B.反应物中有两个不对称C原子,该物质一定有旋光性
C.通过核磁共振氢谱能验证反应产物的主、次关系
D.类比上述反应,酸性条件下能转化为
13.(2025·山东青岛·一模)有机物的转化反应如图所示,下列说法错误的是
A.中与杂化的碳原子数之比为
B.除氢原子外,中其他原子可能共平面
C.利用质谱可测定的相对分子质量
D.类比上述反应,可发生
14.李时珍的《本草纲目》中记载了山药有益气养阴、补脾肺肾、涩精止带等功效。山药皂素的结构简式如图所示。下列有关山药皂素的叙述错误的是
A.能发生消去、加成、取代反应 B.分子中含10个以上的手性碳原子
C.山药皂素的同分异构体有芳香族化合物 D.用溶液可确定山药皂素中含羟基
15.(2025·北京朝阳·一模)有机物Y是一种药物中间体,其合成路线如下:
下列说法不正确的是
A.X中含配位键 B.可用溶液实现④
C.F水解可得到E D.有机物Y的合成过程中进行了官能团保护
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(12分)贝诺酯(分子式为,相对分子质量为313)是白色结晶性粉末,无味,熔点175~176℃,不溶于水,在沸乙醇中易溶,在冷乙醇中微溶;临床上主要用于治疗风湿及类风湿性关节炎、骨关节炎、神经痛等。某化学兴趣小组根据以下实验流程制备贝诺酯。
已知:根据路易斯酸碱理论,吡啶()是一种有机碱。
部分实验装置(加热和夹持装置省略)如下图所示。
步骤Ⅰ:制备乙酰水杨酰氯。
将9g阿司匹林(0.05mol,沸点321℃)、5mL氯化亚砜()(0.05mol,沸点78.8℃)、3滴吡啶加入干燥的三颈烧瓶中,接上仪器a.控制温度70~75℃,反应回流一段时间,反应结束后,减压蒸馏,冷却,得到乙酰水杨酰氯(沸点108℃)。
步骤Ⅱ:合成贝诺酯。
在装有搅拌器及温度计的150mL三颈烧瓶中加入50mL水和10.6g(0.07mol)对乙酰氨基酚()。在10~15℃和搅拌下滴加NaOH溶液。滴加完毕,慢慢滴加步骤Ⅰ制得的乙酰水杨酰氯的溶液。滴加完毕,调pH至9~10,继续搅拌反应1.5~2h,抽滤,水洗至中性,得粗品。
步骤Ⅲ:纯化与分析。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 ,滴液漏斗相比于普通分液漏斗的优势是 。
(2)实验步骤Ⅰ所用仪器均需干燥,是因为遇水剧烈反应生成两种气体,请写出该反应的化学方程式: 。
(3)加入吡啶的作用除了作催化剂外还可以 。
(4)某同学采用薄层色谱(利用各组分在固定相和流动相之间的分配不同实现分离)跟踪反应进程,分别在反应开始、回流60min、90min、120min和150min时,用毛细管取样、点样,薄层色谱展开后的斑点如下图所示。该实验条件下比较合适的回流时间是_______(填标号)。
A.60min B.90min C.120min D.150min
(5)步骤Ⅱ中维持10~15℃主要是为了 。
(6)步骤Ⅲ:得到的粗产品可以利用重结晶法进行提纯,请选择合适的操作补全实验 (填标号)。
_______→_______→_______→_______→过滤→洗涤→干燥
a.加热水溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶
b.加热乙醇溶解→活性炭脱色→趁热过滤→水洗至中性
c.加热水溶解→趁热过滤→活性炭脱色→水洗至中性
d.加热乙醇溶解→趁热过滤→活性炭脱色→冷却结晶
该实验最终得到纯品9.39g,则贝诺酯的产率为 。
17.(12分)有机物X是一种重要的医药原料,可从柳树皮中提取,某化学小组研究有机物X的方法如下:
(1)将柳树皮清洗、切块、沸水煮一段时间得X的提取液,提取液经加热浓缩、 (填操作名称)得X的晶体。
(2)X完全燃烧只生成和。称取13.8gX样品,将充分燃烧产物依次通入无水和浓KOH溶液使其充分被吸收。测得质量依次增重5.4g和30.8g,则该有机物X中 (填“是”或“否”)含有氧原子,结合质谱图得X的分子式为 。
物质X的质谱
(3)实验测得X为芳香族化合物,且苯环上有两个处于邻位的取代基;不能发生银镜反应;1molX与足量的Na反应可产生1mol;X的核磁共振氢谱有6组峰,X的结构简式为 。
(4)以X和乙酸酐()为原料可以合成阿司匹林的药物粗产品。
①写出乙酸合成乙酸酐的化学方程式 。
②预检验所得粗产品中是否有X剩余,可取少量粗产品,加乙醇溶解,滴加 ,若溶液显紫色,则说明有X剩余;反之则无。
18.(12分)请按要求回答下列各小题:
(1)选择合适试剂,一次性鉴别下列各组无色液体,请将正确答案的标号填写在相应的空白处(必要时可以加热)。可供选择的试剂有。
a.新制Cu(OH)2碱性悬浊液b.酸性KMnO4溶液c.水d.溴水e.FeCl3溶液
序号
待鉴别的溶液
选用试剂
①
苯酚溶液、苯乙烯、环己烷
②
乙醇、乙醛、乙酸
③
苯、甲苯、
CCl4
④
己烯、苯、硝基苯
(2)是一种具有高性能的树脂,它由三种单体在一定条件下聚合而成(同时生成水)。这三种单体的结构简式分别为 、 、 ,它们的物质的量之比为 。
(3)如图,X、Y是核酸分子的局部结构示意图。
如图所示,X、Y的碱基之间可以形成 个氢键,脱氧核糖与磷酸分子间通过 键聚合;核酸分子为生物大分子,其立体的空间结构与 键的方向性及饱和性有关。
19.(12分)度鲁特韦可以用于治疗HTV-1感染,M是合成度鲁特韦的一种中间体。合成M的路线如下:(部分反应条件或试剂略去)
已知:
I.
II.
III.
(1)芳香族化合物A的名称是 。
(2)B→C的反应条件是 。
(3)F→G的反应类型是 。
(4)E不能与金属Na反应生成氢气,麦芽酚生成E的化学方程式是 。
(5)X的分子式为,X中的官能团的名称是 。
(6)有机物E的同分异构体中,遇显紫色且核磁共振氢谱为4∶4∶2∶1∶1的芳香族化合物的结构简式为 (写出一种即可)
(7)K→M转化的一种路线如图,中间产物1、中间产物2的结构简式分别是 、 。
20.(12分)原儿茶酸(A)是一种重要的化工原料。由合成和高分子的路线如下。
已知:ⅰ.
ⅱ.
(1)E中的含氧官能团有醚键和 。
(2)的化学方程式为 。
(3)中,与试剂反应生成阴离子。更易与反应。试剂的最佳选择是 (填序号)。
a. b. c.
(4)写出同时满足下列条件的B的同分异构体的结构简式: 。
a.与有相同的官能团 b.能发生银镜反应 c.苯环上的一氯代物只有一种
(5)中,的氧化产物为,则理论上加入 可将完全转化为。
(6)经历如下两步:
F中含酰胺基,则F的结构简式为 。
(7)G中含有两个六元环。W的结构简式为 (写出一种即可)。
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第九章 有机化学基础
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.中华文明源远流长,文物承载着文明的记忆。下列文物的主要材质属于天然有机高分子的是
A.商代青铜四羊方尊
B.汉代竹简
C.元代青花龙纹罐
D.清代砚台
【答案】B
【解析】A.商代青铜四羊方尊属于金属材料的合金,故A不符合题意;
B.竹简的主要成分是纤维素,属于天然有机高分子,故B符合题意;
C.青花龙纹罐的主要成分为硅酸盐,属于无机非金属材料的陶瓷,故C不符合题意;
D.砚台的主要成分是硅酸盐矿物,故D不符合题意;
故选:B。
2.化学与生活密切相关,下列涉及生产生活有关的化学原理的表述,错误的是
A.淀粉、蔗糖水解产生的葡萄糖发生还原反应为生物体提供能量
B.谷氨酸钠(味精)常用于增味剂,碳酸氢钠、碳酸氢铵用于食品膨松剂
C.聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维等强度高、弹性好、耐磨,可用作渔网、绳索
D.在DNA的双螺旋结构中,依靠形成氢键实现碱基互补配对
【答案】A
【解析】A.淀粉和蔗糖水解生成的葡萄糖在生物体内主要通过氧化反应转变为二氧化碳和水,同时释放能量为生物体供能,A错误;B.谷氨酸钠(味精)是增味剂;碳酸氢钠、碳酸氢铵受热分解产生气体,用作膨松剂,B正确;C.聚酰胺纤维(如尼龙)和聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)因具有极高的拉伸强度和耐磨性,适用于制造渔网、绳索,C正确;D.DNA双螺旋中,碱基互补配对(如A-T、C-G)通过氢键实现,A-T间2个氢键,C-G间3个氢键,D正确;故选A。
3.化学与生产、生活密切相关。下列有关说法正确的是
A.酚醛树脂可用作飞船外壳的烧蚀材料,其单体为苯酚和甲醇
B.聚氨酯()可作人工血管材料,因其具有透气性、热固性
C.聚酯材料可作全息投影膜,可通过加聚反应制备
D.聚乙烯醇能够与水形成氢键,可作治疗眼部干涩的滴眼液
【答案】D
【解析】A.酚醛树脂的单体为苯酚和甲醛,而不是甲醇,A错误;B.聚氨酯()材料,具有透气性、热塑性,可作人工血管材料,B错误;C.聚酯是通过羟基和羧基缩聚反应形成的,C错误;D.聚乙烯醇中含有大量的羟基,能与水形成氢键,D正确;答案选D。
4.(2025·山东聊城·一模)某苯甲酸样品中含少量氯化钠和泥沙,实验室提纯苯甲酸,下列实验仪器必须用到的有
A.②④⑦⑧ B.①②⑥⑨ C.③②⑧⑨ D.①②③⑥
【答案】D
【解析】实验室提纯苯甲酸需要用到的操作有过滤、重结晶,需要用到的仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、酒精灯等,答案选D。
5.十大广药之一化橘红的重要提取物芳樟醇的结构如图所示。下列说法不正确的是
A.碳原子中除甲基碳外,其它都是sp2杂化
B.能发生消去反应和氧化反应
C.该分子所有碳原子不可能在同一个平面上
D.该分子不存在芳香族化合物的同分异构体
【答案】A
【解析】A.芳樟醇分子中,除形成碳碳双键的碳原子(发生sp2杂化)外,其余碳原子的最外层孤电子对数都为=0,都形成4个σ键,都发生sp3杂化,A不正确;
B.该有机物分子中羟基碳原子的邻位碳原子上连有氢原子,能发生消去反应,双键碳原子能发生氧化反应,B正确;
C.该分子中,连接羟基的碳原子上同时连有3个碳原子,4个碳原子不可能在同一个平面上,C正确;
D.该分子中只含有两个碳碳双键,不饱和度为2,而苯环的不饱和度为4,所以不存在芳香族化合物的同分异构体,D正确;
故选A。
6.(2025·山东烟台、德州、东营·一模)下列鉴别或除杂方法正确的是
A.用灼烧法鉴别淀粉和纤维素
B.用KMnO4溶液除去C2H2中的H2S
C.用NaHCO3溶液鉴别苯酚和乙酸溶液
D.用溴水鉴别苯和甲苯
【答案】C
【解析】A.淀粉和纤维素均为糖类,燃烧现象相同,A错误;
B.高锰酸钾也会氧化乙炔,不能保留乙炔,B错误;
C.加入NaHCO3溶液,产生气泡的为乙酸溶液,无明显现象的为苯酚钠溶液,C正确;
D.加入溴水,振荡后静置,苯、甲苯出现的现象都为下层无色、上层呈橙红色,用溴水不能鉴别苯、甲苯,D错误;
故选C。
7.乙醇和乙酸是生活中两种常见的有机物。利用以下装置进行实验,能达到预期目的的是
A.分离乙醇和乙酸
B.验证乙醇的还原性
C.比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱
D.制取少量乙酸乙酯
【答案】B
【解析】A.乙醇和乙酸互溶,而且会反应,所以不可以用分液,故A不能达到预期目的;
B.少量酸性高锰酸钾和乙醇反应会褪色,可以证明乙醇的还原性,故B能达到预期目的;
C.乙酸有挥发性,挥发产生的乙酸蒸气会随着乙酸与NaHCO3反应产生的CO2气体进入盛有苯酚钠溶液的装置中,发生反应也产生苯酚,因此不能用于比较乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱,故C不能达到预期目的;
D.不应该用氢氧化钠溶液,会使酯水解,应该盛饱和Na2CO3溶液,故D不能达到预期目的;
答案选B。
8.(2025·山东日照·一模)乙酰乙酸乙酯(K)的酮式与烯醇式互变异构过程如图所示:
下列说法错误的是
A.通过质谱可测定K分子的相对分子质量
B.通过红外光谱可测定K分子的分子式
C.通过紫外光谱可测定K分子中有无共轭结构
D.通过核磁共振氢谱可测定K分子中有几种化学环境的氢原子
【答案】B
【解析】A.质谱仪通过质荷比的数值可以确定有机化合物的相对分子质量,通过质谱图最右边的分子离子峰推测待测物质的相对分子质量,A正确;
B.有机物的红外光谱图可以获得分子中所含化学键和官能团的信息,不能确定分子式,B错误;
C.通过紫外光谱可以测知有机物所含的共轭结构,C正确;
D.核磁共振氢谱吸收峰的数目等于有机物分子中H原子种类,H原子数目之比等于对应峰的面积之比,可以推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目,D正确;
故选:B。
9.如图所示有机物可用于合成某种促凝血药物。关于该化合物,说法正确的是
A.分子中C原子的杂化类型有sp、和
B.能发生加成反应、氧化反应和取代反应
C.分子中所有碳原子不可能共面
D.与足量的NaOH溶液反应,消耗2mol NaOH
【答案】B
【解析】A.分子中C原子的杂化类型有和,但不存在sp杂化,A错误;
B.分子中含有苯环,能发生加成反应;存在酚羟基、氨基,能发生氧化反应;酚羟基、酯基均可取代;B正确;
C.两个苯环是平面结构,两个苯环之间的单键可以旋转使两个苯环共面,酯基与甲基之间的单键也可以旋转,因此分子中所有碳原子可能共面,C错误;
D.若1mol该化合物,与足量氢氧化钠溶液反应,酯基和酚羟基共计消耗2molNaOH,但该化合物的物质的量未知,则无法计算该化合物与足量的NaOH溶液反应消耗的NaOH,D错误;
故选B。
10.(2025·山东菏泽·一模)关于下列三种常见高分子材料的说法正确的是
A.通过红外光谱法测定酚醛树脂的平均相对分子质量,可得其链节数
B.涤纶是对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应得到的
C.顺丁橡胶的单体与反-2-丁烯互为同分异构体
D.顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然高分子材料
【答案】B
【解析】A.红外光谱能够测定有机分子的化学键或官能团,红外光谱无法测定酚醛树脂的平均相对分子质量,故A错误;
B.由涤纶的结构可知,其单体为对苯二甲酸和乙二醇,两者通过酯化反应缩聚成涤纶,故B正确;
C.顺丁橡胶的单体为1,3-丁二烯,分子式为C4H6,反-2-丁烯分子式为C4H8,两者分子式不同,不是同分异构体,故C错误;
D.顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于人工合成高分子材料,故D错误;
故答案为B。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.某有机物X为一种药物的中间体,其结构如图所示。下列关于X的说法中错误的是
A.X的分子式为
B.X中杂化类型为的原子数为9
C.最多能够与发生加成反应
D.X分子中含有5种官能团和2个手性碳原子
【答案】D
【解析】A.根据结构简式,X的分子式为,A正确;B.分子中只形成共价单键的碳原子和氧原子为杂化,共有9个,B正确;C.分子中苯环和羰基可以与氢气发生加成反应,最多能够与发生加成反应,C正确;D.分子中含有醚键、碳氯键、羟基、羰基四种官能团,只有两个手性碳原子如图,D错误;故选D。
12.(2025·山东潍坊·一模)邻二醇在酸催化作用下发生分子内重排脱水生成酮(或醛),反应如下图所示。
下列说法错误的是
A.反应物与乙二醇互为同系物
B.反应物中有两个不对称C原子,该物质一定有旋光性
C.通过核磁共振氢谱能验证反应产物的主、次关系
D.类比上述反应,酸性条件下能转化为
【答案】AB
【解析】A.反应物中含有苯环结构,属于芳香醇,与乙二醇不是同系物,A错误;
B.反应物中有两个不对称C原子,有可能为内消旋体,不一定有旋光性,B错误;
C.主次产物的氢原子种类不同,因此通过核磁共振氢谱可以验证反应产物的主、次关系,C正确;
D.类比邻二醇分子内重排脱水原理,酸性条件下可以转化为,D正确;
答案选AB。
13.(2025·山东青岛·一模)有机物的转化反应如图所示,下列说法错误的是
A.中与杂化的碳原子数之比为
B.除氢原子外,中其他原子可能共平面
C.利用质谱可测定的相对分子质量
D.类比上述反应,可发生
【答案】AD
【解析】A.中形成双键的碳原子为杂化,共2个,其余碳原子为杂化,共3个,故与杂化的碳原子数之比为,A错误;
B.Y中2号碳原子、3号碳原子与氧原子通过双键连接而共面,1,4,5号碳原子均为饱和碳原子,单键可以旋转到同一平面,因此Y中除氢原子外其他原子可能共面,B正确;
C.质谱可测定有机物分子的相对分子质量,故利用质谱可测定的相对分子质量,C正确;
D.类比上述反应,反应物先脱去氮气,再与水反应生成羧基,可发生,D错误;
故选AD。
14.李时珍的《本草纲目》中记载了山药有益气养阴、补脾肺肾、涩精止带等功效。山药皂素的结构简式如图所示。下列有关山药皂素的叙述错误的是
A.能发生消去、加成、取代反应 B.分子中含10个以上的手性碳原子
C.山药皂素的同分异构体有芳香族化合物 D.用溶液可确定山药皂素中含羟基
【答案】D
【解析】A.在山药皂素中存在醇羟基、与醇羟基相连碳原子的邻碳上有H原子,可发生取代和消去反应,还存在碳碳双键结构,可发生加成反应,A正确;B.该山药皂素中的手性碳原子如图所示,符合条件的超过10个以上,B正确;C.山药皂素的不饱和度为11,一个苯环的不饱和度为4,则山药皂素的不饱和度能满足苯环结构,同分异构体中可以出现芳香族化合物,C正确;D.山药皂素中没有酚羟基结构,不能与溶液发生显色作用,故不能用溶液来确定山药皂素中含有羟基,D错误;故答案为:D。
15.(2025·北京朝阳·一模)有机物Y是一种药物中间体,其合成路线如下:
下列说法不正确的是
A.X中含配位键 B.可用溶液实现④
C.F水解可得到E D.有机物Y的合成过程中进行了官能团保护
【答案】C
【分析】E是苯胺,一定条件下与乙酸作用得到乙酰苯胺,乙酰苯胺与乙酸酐在催化剂作用下发生取代反应②,得到F和CH3COOH,F在盐酸作用下酰胺基水解得到X,X在碱性条件下得到Y。
【解析】A.X的结构简式为,类似于NH4Cl,存在配位键,N提供孤电子对,H+提供空轨道,A正确;B.反应④由转化为,需要碱性条件下进行,可以用NaOH溶液实现,B正确;C. F的结构简式为,水解得到,不能得到E,C错误;D.由E到Y的过程,涉及到氨基被保护,D正确;答案选C。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(12分)贝诺酯(分子式为,相对分子质量为313)是白色结晶性粉末,无味,熔点175~176℃,不溶于水,在沸乙醇中易溶,在冷乙醇中微溶;临床上主要用于治疗风湿及类风湿性关节炎、骨关节炎、神经痛等。某化学兴趣小组根据以下实验流程制备贝诺酯。
已知:根据路易斯酸碱理论,吡啶()是一种有机碱。
部分实验装置(加热和夹持装置省略)如下图所示。
步骤Ⅰ:制备乙酰水杨酰氯。
将9g阿司匹林(0.05mol,沸点321℃)、5mL氯化亚砜()(0.05mol,沸点78.8℃)、3滴吡啶加入干燥的三颈烧瓶中,接上仪器a.控制温度70~75℃,反应回流一段时间,反应结束后,减压蒸馏,冷却,得到乙酰水杨酰氯(沸点108℃)。
步骤Ⅱ:合成贝诺酯。
在装有搅拌器及温度计的150mL三颈烧瓶中加入50mL水和10.6g(0.07mol)对乙酰氨基酚()。在10~15℃和搅拌下滴加NaOH溶液。滴加完毕,慢慢滴加步骤Ⅰ制得的乙酰水杨酰氯的溶液。滴加完毕,调pH至9~10,继续搅拌反应1.5~2h,抽滤,水洗至中性,得粗品。
步骤Ⅲ:纯化与分析。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为 ,滴液漏斗相比于普通分液漏斗的优势是 。
(2)实验步骤Ⅰ所用仪器均需干燥,是因为遇水剧烈反应生成两种气体,请写出该反应的化学方程式: 。
(3)加入吡啶的作用除了作催化剂外还可以 。
(4)某同学采用薄层色谱(利用各组分在固定相和流动相之间的分配不同实现分离)跟踪反应进程,分别在反应开始、回流60min、90min、120min和150min时,用毛细管取样、点样,薄层色谱展开后的斑点如下图所示。该实验条件下比较合适的回流时间是_______(填标号)。
A.60min B.90min C.120min D.150min
(5)步骤Ⅱ中维持10~15℃主要是为了 。
(6)步骤Ⅲ:得到的粗产品可以利用重结晶法进行提纯,请选择合适的操作补全实验 (填标号)。
_______→_______→_______→_______→过滤→洗涤→干燥
a.加热水溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶
b.加热乙醇溶解→活性炭脱色→趁热过滤→水洗至中性
c.加热水溶解→趁热过滤→活性炭脱色→水洗至中性
d.加热乙醇溶解→趁热过滤→活性炭脱色→冷却结晶
该实验最终得到纯品9.39g,则贝诺酯的产率为 。
【答案】(1)球形冷凝管 保持恒压,便于液体顺利流下
(2)+H2O=SO2+2HCl
(3)中和反应生成的HCl,使反应向右进行,提高转化率
(4)C
(5)防止温度过高,酰胺基在碱性条件下水解
(6)b 60%
【分析】阿司匹林、氯化亚砜在吡啶催化作用下生成乙酰水杨酰氯,对乙酰氨基酚和氢氧化钠反应生成对乙酰氨基酚钠,乙酰水杨酰氯和对乙酰氨基酚钠反应生成贝诺酯, 粗产品可以利用重结晶法进行提纯。
【解析】(1)根据装置图,仪器a的名称为球形冷凝管;和普通分液漏斗相比,恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下。
(2)遇水剧烈反应生成二氧化硫、氯化氢两种气体,该反应的化学方程式为+H2O=SO2+2HCl。
(3)阿司匹林和氯化亚砜反应生成乙酰水杨酰氯和二氧化硫、氯化氢,吡啶是一种有机碱,加入吡啶的作用除了作催化剂外还可以中和反应生成的酸。
(4)对照图中斑点分析,可以看出,反应开始时图上斑点为反应物,由此可推测,回流60min、90min时的图上,下面的斑点为反应物,上面的斑点为生成物,120min时图上的斑点为生成物,而反应物基本上无剩余。因此,该实验条件下比较合适的回流时间是120min,选C。
(5)对乙酰氨基酚含有酰胺基,加热促进水解,步骤Ⅱ中维持10~15℃主要是为了防止对乙酰氨基酚水解;(6)贝诺酯不溶于水,在沸乙醇中易溶,在冷乙醇中微溶。得到的粗产品可以利用重结晶法进行提纯,重结晶过程是:加热乙醇溶解→活性炭脱色→趁热过滤→水洗至中性→过滤→洗涤→干燥,选b。
根据合成路线图,0.05mol阿司匹林理论上生成0.05mol贝诺酯的,该实验最终得到纯品9.39g,则贝诺酯的产率为。
17.(12分)有机物X是一种重要的医药原料,可从柳树皮中提取,某化学小组研究有机物X的方法如下:
(1)将柳树皮清洗、切块、沸水煮一段时间得X的提取液,提取液经加热浓缩、 (填操作名称)得X的晶体。
(2)X完全燃烧只生成和。称取13.8gX样品,将充分燃烧产物依次通入无水和浓KOH溶液使其充分被吸收。测得质量依次增重5.4g和30.8g,则该有机物X中 (填“是”或“否”)含有氧原子,结合质谱图得X的分子式为 。
物质X的质谱
(3)实验测得X为芳香族化合物,且苯环上有两个处于邻位的取代基;不能发生银镜反应;1molX与足量的Na反应可产生1mol;X的核磁共振氢谱有6组峰,X的结构简式为 。
(4)以X和乙酸酐()为原料可以合成阿司匹林的药物粗产品。
①写出乙酸合成乙酸酐的化学方程式 。
②预检验所得粗产品中是否有X剩余,可取少量粗产品,加乙醇溶解,滴加 ,若溶液显紫色,则说明有X剩余;反之则无。
【答案】(1)冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(2)是 C7H6O3
(3)
(4) FeCl3溶液
【分析】将有机物X完全燃烧得到水和二氧化碳,将燃烧产物依次通过无水CaCl2和浓KOH溶液,增重分别为水和二氧化碳的质量。根据数据可计算出生成的n(H2O) = 5.4g÷18g/mol = 0.3mol,n(CO2) = 30.8g÷44g/mol = 0.7mol,则有机物X中氢原子、碳原子物质的量分别为n(H) = 0.6mol,n(C) = 0.7mol,氧原子质量m(O) = 13.8g-0.6mol×1g/mol-0.7mol×12g/mol = 4.8g,n(O) = 4.8g÷16g/mol=0.3mol。经计算得到有机物X中n(C):n(H):n(O) = 7:6:3,即实验式为C7H6O3。据此解答。
【解析】(1)将柳树皮清洗、切块、沸水煮一段时间得到X的提取液,提取液经加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到X的晶体。
故答案为:冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(2)根据分析可知,有机物X中一定含有氧原子,其实验式为C7H6O3。根据质谱图可知有机物X的相对分子质量为138,即(C7H6O3)n=138,n=1,则该有机物X的分子式为C7H6O3。
故答案为:是;C7H6O3。
(3)根据有机物X的结构和性质可知,1mol有机物X中含1mol酚羟基和1mol羧基,且二者处于邻位,则其结构简式为:
故答案为:。
(4)①乙酸合成乙酸酐的化学方程式为:
故答案为:
②若检验产品中是否有X剩余,可取少量粗产品,加入乙醇溶解,滴加FeCl3溶液,若溶液显紫色,证明有X剩余,反之则无。
故答案为:FeCl3溶液。
18.(12分)请按要求回答下列各小题:
(1)选择合适试剂,一次性鉴别下列各组无色液体,请将正确答案的标号填写在相应的空白处(必要时可以加热)。可供选择的试剂有。
a.新制Cu(OH)2碱性悬浊液b.酸性KMnO4溶液c.水d.溴水e.FeCl3溶液
序号
待鉴别的溶液
选用试剂
①
苯酚溶液、苯乙烯、环己烷
②
乙醇、乙醛、乙酸
③
苯、甲苯、
CCl4
④
己烯、苯、硝基苯
(2)是一种具有高性能的树脂,它由三种单体在一定条件下聚合而成(同时生成水)。这三种单体的结构简式分别为 、 、 ,它们的物质的量之比为 。
(3)如图,X、Y是核酸分子的局部结构示意图。
如图所示,X、Y的碱基之间可以形成 个氢键,脱氧核糖与磷酸分子间通过 键聚合;核酸分子为生物大分子,其立体的空间结构与 键的方向性及饱和性有关。
【答案】(1)d a b b或d或bd(答出一个即可)
(2)HCHO 2∶1∶1
(3)3 磷酯键 氢
【分析】氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O、F、N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,称为氢键,氢键具有饱和性和方向性。
【解析】(1)①苯酚溶液中加入溴水产生白色沉淀、苯乙烯能使溴水褪色、环己烷加入溴水中会产生分层,因此可以用溴水区分苯酚溶液、苯乙烯、环己烷;
②乙醇中加入新制氢氧化铜后仍然为悬浊液、乙醛中加入新制氢氧化铜后加热产生砖红色沉淀、乙酸中加入新制氢氧化铜后变为蓝色溶液,可以用新制氢氧化铜悬浊液区分乙醇、乙醛、乙酸;
③苯中加入酸性高锰酸钾溶液后,分层且下层为紫红色;甲苯中加入酸性高锰酸钾后溶液褪色;四氯化碳中加入酸性高锰酸钾溶液后,分层且上层为紫红色,可以用酸性高锰酸钾溶液区分苯、甲苯、CCl4;
④己烯能使酸性高锰酸钾褪色;苯中加入酸性高锰酸钾溶液后,分层且下层为紫红色;硝基苯中加入酸性高锰酸钾溶液后,分层且上层为紫红色;可以用酸性高锰酸钾溶液区分己烯、苯、硝基苯。己烯能使溴水褪色、苯中加入溴水振荡后静置分层且上层为红褐色、硝基苯中加入溴水振荡后静置分层且下层为红褐色,因此也可以用溴水区分己烯、苯、硝基苯。
(2)
的链节为,从虚线处断开可以得到其单体分别为HCHO、、且物质的量之比为2:1:1;
(3)
氢键形成在与电负性较大原子(N、O、F)相连的氢原子和电负性较大的原子(N、O、F)之间,从X和Y的结构可知,二者之间能形成3个氢键即如图中虚线所示;磷酸分子和脱氧核糖之间以磷酸二酯键的形式结合;氢键的方向性和饱和性对核酸的立体空间结构有一定的决定作用。
19.(12分)度鲁特韦可以用于治疗HTV-1感染,M是合成度鲁特韦的一种中间体。合成M的路线如下:(部分反应条件或试剂略去)
已知:
I.
II.
III.
(1)芳香族化合物A的名称是 。
(2)B→C的反应条件是 。
(3)F→G的反应类型是 。
(4)E不能与金属Na反应生成氢气,麦芽酚生成E的化学方程式是 。
(5)X的分子式为,X中的官能团的名称是 。
(6)有机物E的同分异构体中,遇显紫色且核磁共振氢谱为4∶4∶2∶1∶1的芳香族化合物的结构简式为 (写出一种即可)
(7)K→M转化的一种路线如图,中间产物1、中间产物2的结构简式分别是 、 。
【答案】(1)甲苯
(2)氢氧化钠的水溶液、加热
(3)消去反应
(4)
(5)羟基、氨基
(6)
(7)
【分析】根据B的分子式,可知B是,A发生取代反应生成B,A是甲苯;B发生水解反应生成C,C是,根据信息I,可知D是苯甲醛;麦芽酚和反应生成E,E不能与金属反应生成氢气,根据E的分子式,可知取代麦芽酚中羟基上的H原子生成E,E是;由信息I可知,和苯甲醛在特殊溶剂中反应生成, 发生消去反应生成G,F是、G是。
【解析】(1)A 含有苯环且只含一个甲基,根据芳香烃命名规则,名称为甲苯;
(2)B是,B在氢氧化钠溶液中发生水解反应生成,C是,B→C的反应条件是氢氧化钠的水溶液、加热;
(3)对比 F 和 G 的结构简式,F 中某个位置(结合结构特征)脱去小分子,形成了不饱和键,符合消去反应的特征,即有机物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HX等 ),而生成不饱和(含双键或三键 )化合物的反应;
(4) 麦芽酚和反应生成E,E不能与金属Na反应生成氢气,根据E是分子式,可知取代麦芽酚中羟基上的H原子生成E,E是,生成E的化学方程式是 ;
(5) X的分子式为,由J的结构简式逆推,可知X的结构简式是,结合 X 的分子式,可推测 X 含有羟基和氨基两种官能团;
(6)遇Fe3+显紫色说明含有酚羟基,核磁共振氢谱峰面积比为4:4:2:1:1,结合芳香族化合物的条件,说明分子中有 5 种不同化学环境的氢原子,且符合相应比例关系,可推出结构:;
(7)K与Y反应生成M,由M的结构简式逆推,Y是,K与Y发生取代反应生成,根据信息III,反应生成,脱水生成M,则中间产物1是、中间产物2是
20.(12分)原儿茶酸(A)是一种重要的化工原料。由合成和高分子的路线如下。
已知:ⅰ.
ⅱ.
(1)E中的含氧官能团有醚键和 。
(2)的化学方程式为 。
(3)中,与试剂反应生成阴离子。更易与反应。试剂的最佳选择是 (填序号)。
a. b. c.
(4)写出同时满足下列条件的B的同分异构体的结构简式: 。
a.与有相同的官能团 b.能发生银镜反应 c.苯环上的一氯代物只有一种
(5)中,的氧化产物为,则理论上加入 可将完全转化为。
(6)经历如下两步:
F中含酰胺基,则F的结构简式为 。
(7)G中含有两个六元环。W的结构简式为 (写出一种即可)。
【答案】(1)酯基
(2)
(3)b
(4)、
(5)3
(6)
(7)或
【分析】A的分子式为,不饱和度为5,能发生酯化反应,说明其结构含有1个羧基、1个苯环,结合E的结构简式可知,A中还含有两个酚羟基,则A的结构简式为:,A与甲醇发生酯化反应生成B为,B与CH3I发生取代反应生成C为,C发生硝化反应生成D为,D发生还原反应生成E,E经过一系列反应生成F为,B中酚羟基与中氯原子发生取代反应,形成1个六元环,则G的结构简式为或,G与发生信息i的反应生成高分子W为或。
【解析】(1)由E的结构简式可知,E中的含氧官能团有醚键和酯基;
(2)A为:,与甲醇发生酯化反应生成B,化学方程式为:
;
(3)B中含有酚羟基和酯基,酯基会在KOH试剂下水解,故不选a;酚羟基能和反应,生成,符合条件,故b选;酚羟基酸性比碳酸弱,不能和反应,故不选c;
(4)B为,含有酚羟基和酯基,能发生银镜反应,说明含有甲酸形成的酯基,苯环上的一氯代物只有一种,说明其结构高度对称,满足条件的结构简式为、;
(5)D→E的反应为,由化合价变化可知,完全转化为需要转移6mol电子,1mol转化为,转移2mol电子,故共需要加入3mol;
(6)F的分子式比E多了一个碳原子,结合已知信息ii,可知E与发生信息ii的反应生成中间体M为,M中的氨基与羧基发生取代反应生成F,F的结构简式为;
(7)由分析可知,W的结构简式为或。
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