Question

20．化合物X是一種重要的有機合成中間體，用于制造塑料、涂料和粘合劑等高聚物．為研究X的組成與結構，某研究小組進行了如下實驗：

（1）化合物X的質譜圖為	（1）有機物X的相對分子質量是100．
（2）將10.0g X在足量O2中充分燃燒，并使其產物依次通過足量的無水CaCl2和KOH濃溶液，發現無水CaCl2增重7.2g，KOH濃溶液增重22.0g．	（2）有機物X的分子式是C5H8O2．
（3）經紅外光譜測定，化合物X中含有酯基，并有和羰基直接相連的碳碳雙鍵；化合物  X的核磁共振氫譜圖上有4個吸收峰，峰面積之比是2：1：2：3．	（3）X的結構簡式是．

（4）化合物X與乙烯的共聚物是一種熱熔型粘合劑．合成這種粘合劑的化學方程式是．
（5）研究小組以乙烯為原料，在實驗室合成了化合物X．請寫出合成路線流程圖，并注明反應條件．
已知：
合成路線流程圖示例如下：$→_{條件1}^{試劑1}$產物$→_{條件2}^{試劑2}$產物2…，下列合成步驟可以用完，也可以不用完，不夠時也可以自己加．前面合成出來的物質可以作為原料在后面的合成中直接使用（如圖）．

（6）工業上合成化合物X的一種方法可用如圖表示：

已知：
①1mol鏈狀化合物A能與2mol H₂發生反應，但A分子中不含有碳碳三鍵，則A的結構簡式是CH₂=C=O．
②B分子中含有四元環狀結構，則反應I的反應類型是加成反應；反應Ⅱ的化學方程式是．
③與（5）實驗室制法比較，本方法的優點是步驟少，原子利用率高．

Answer 1

分析 10.0g X中氫原子的物質的量=2×$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.8mol，KOH濃溶液增重22.0g是二氧化碳的質量，根據碳原子守恒知，碳原子的物質的量=$\frac{22.0g}{44g/mol}$=0.5mol，氧元素的質量為10.0g-0.8×1g-0.5×12g=3.2g，則氧元素的物質的量為$\frac{3.2g}{16g/mol}$=0.2mol，則該分子中碳、氫、氧元素的個數之比0.5mol：0.8mol：0.2mol=5：8：2，由質譜圖可知有機物X的相對分子質量是100，則有機物X的分子式是C₅H₈O₂，經紅外光譜測定，化合物X中含有酯基，并有和羰基直接相連的碳碳雙鍵；化合物 X的核磁共振氫譜圖上有4個吸收峰，峰面積之比是2：1：2：3，則X的結構簡式為：；
（5）乙烯與水發生加成反應得到乙醇，乙醇發生氧化反應得到乙醛，乙醛與HCN反應、酸性條件下水解得到CH₃CH（OH）COOH，在濃硫酸加熱條件下發生消去反應得到CH₂=CHCOOH，最后與乙醇發生酯化反應得到X；
（6）A的分子式為C₂H₂O，1mol鏈狀化合物A能與2mol H₂發生反應，但A分子中不含有碳碳三鍵，則A的結構簡式為CH₂=C=O，對比A、B的分子式可知，A與甲醛發生加成反應得到B，B分子中含有四元環狀結構，結合給予的信息可知，B為，C為，C發生消去反應得到X．

解答 解：（1）質譜圖中質荷比最大數值即為相對分子質量，由質譜圖可知有機物X的相對分子質量是100，故答案為：100；
（2）10.0g X中氫原子的物質的量=2×$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.8mol，KOH濃溶液增重22.0g是二氧化碳的質量，根據碳原子守恒知，碳原子的物質的量=$\frac{22.0g}{44g/mol}$=0.5mol，氧元素的質量為10.0g-0.8×1g-0.5×12g=3.2g，則氧元素的物質的量為$\frac{3.2g}{16g/mol}$=0.2mol，則該分子中碳、氫、氧元素的個數之比0.5mol：0.8mol：0.2mol=5：8：2，由質譜圖可知有機物X的相對分子質量是100，則有機物X的分子式是C₅H₈O₂，
故答案為：C₅H₈O₂；
（3）經紅外光譜測定，化合物X中含有酯基，并有和羰基直接相連的碳碳雙鍵；化合物 X的核磁共振氫譜圖上有4個吸收峰，峰面積之比是2：1：2：3，則X的結構簡式為：，
故答案為：；
（4）化合物X與乙烯的共聚物是一種熱熔型粘合劑，合成這種粘合劑的化學方程式是：，
故答案為：；
（5）乙烯與水發生加成反應得到乙醇，乙醇發生氧化反應得到乙醛，乙醛與HCN反應、酸性條件下水解得到CH₃CH（OH）COOH，在濃硫酸加熱條件下發生消去反應得到CH₂=CHCOOH，最后與乙醇發生酯化反應得到X，合成路線流程圖為：，
故答案為：；
（6）A的分子式為C₂H₂O，1mol鏈狀化合物A能與2mol H₂發生反應，但A分子中不含有碳碳三鍵，則A的結構簡式為CH₂=C=O，對比A、B的分子式可知，A與甲醛發生加成反應得到B，B分子中含有四元環狀結構，結合給予的信息可知，B為，C為，C發生消去反應得到X．
①由上述分析可知，A的結構簡式是CH₂=C=O，故答案為：CH₂=C=O；
②反應I的反應類型是：加成反應；反應Ⅱ的化學方程式是：，
故答案為：加成反應；；
③與（5）實驗室制法比較，本方法的優點是：步驟少，原子利用率高，
故答案為：步驟少，原子利用率高．

點評 本題考查有機物的推斷與合成，關鍵是計算確定X的結構簡式，較好的考查閱讀獲取知識能力、分析推理能力、知識遷移運用能力，難度中等．