基本营养物质 有机高分子化合物

课时5 基本营养物质 有机高分子化合物

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CHCH 2Cl ；由④的产物知，③的产物为

CHCH 2CN ；由⑦的产物推知⑥的产物为

，进一步推

知⑤的产物为。 答案 ①CH ≡CH ＋HCl ――→催化剂△

CH 2===CHCl ②n CH 2===CHCl ―→

(聚氯乙烯)

③CH ≡CH ＋HCN ―→CH 2===CHCN

④n CH 2===CHCN ―→

(聚丙烯腈)

⑤2CH ≡CH ―→CH 2===CH —C ≡CH ⑥CH 2===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：

RCOOH ＋CH 2===CH 2＋12O 2――→催化剂加热、加压

RCOOCH===CH 2＋H 2O (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H 2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 、G 、

H 间的转化关系是：F ――→浓硫酸△G ――→Z 浓硫酸△

H ，H 与(1)中的D 互为同分异构体。 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CO 2和H 2O 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CO 2，所以A 是乙醇，由物质的

转化关系可知B 为CH 2===CH 2，C 为CH 3COOH ，由题干信息可知B 与C 反应生成的D 为CH 3COOCH===CH 2。

(2)由X 氧化成Y ，与H 2反应生成Z ，可推知X 为醛，Y 为酸，Z 为醇，又由于Y 与CH 3CH 2OH 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CH 3COOCH===CH 2互为同分异构体可推知G 为CH 2===CH —COOH ，H 为CH 2===CH —COOCH 3，由转化关系可知F 为：

，分子

式为C 3H 6O 3。②符合要求的有机物必须满足最简式为CH 2O 。

答案 (1)①C 2H 5OH ――→浓硫酸170 ℃

CH 2===CH 2↑＋H 2O ②CH 3COOCH===CH 2

(2)—CHO 银氨溶液(或新制氢氧化铜)

(3)①ace ②HOCH 2(CHOH)4CHO 、HCHO 、CH 3COOH 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n HOOCCH2CH2COOH＋n HOCH2CH2CH2CH2OH

HO OCCH2CH2COOCH2CH2CH2CH2O H＋(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)

一定条件

(4)n HOOCCH2CH2COOH＋n HOCH2CH2CH2CH2OH

＋(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)n H2N—(CH2)6—NH2＋n HOOC—(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．48b．58

c．76d．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

b ．红外光谱仪

c ．元素分析仪

d ．核磁共振仪

解析 (1)70÷12＝5……10，则A 的分子式为C 5H 10，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CH 3CHO ，

F 为HCHO ，由信息④知生成

G 的反应式为：C

H 3CHO ＋HCHO ――→

稀NaOH HO —CH 2—CH 2—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(HOOCCH 2CH 2CH 2COOH)，H 为HOCH 2—CH 2—CH 2OH ，则生成PPG 反应的化学方程式为：

n HOOCCH 2CH 2CH 2COOH ＋n HOCH 2CH 2CH 2OH ――→浓H 2SO 4△

＋(2n -1)H 2O 。

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NaHCO 3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CHOOCCH 3CH 3COOH 。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H 2SO 4△＋(2n -1)H 2O 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)C 5H 9NO 2

(3)

(4)浓H 2SO 4

△