鲁科版 (2019)选择性必修3第3节 合成高分子化合物第2课时课时训练

第2课时　有机合成路线的设计

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构简式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比为(　　)

A.1∶1 B.2∶3

C.3∶2 D.2∶1

答案C

解析根据结构简式以及元素守恒可知,1mol乌洛托品含4molN原子、6molC原子,因此需要甲醛与氨的物质的量之比为6∶4=3∶2,C正确。

2.以乙醇为原料,用下述6种类型的反应来合成乙二酸乙二酯(结构简式为),正确的顺序是 (　　)

①氧化　②消去　③加成　④酯化　⑤水解　⑥加聚

A.①⑤②③④ 

B.①②③④⑤

C.②③⑤①④ 

D.②③⑤①⑥

答案C

解析根据题意分析可知,由乙醇合成乙二酸乙二酯时,发生反应的类型依次为消去反应→加成反应→水解反应→氧化反应→酯化反应。故C项符合题意。

3.(2020广东第二师范学院番禺附属中学高二期末)用糖类物质制备乙酸乙酯的合成路线之一如图所示:

下列说法正确的是(　　)

A.淀粉和纤维素互为同分异构体

B.M是麦芽糖

C.反应③:乙醇生成乙酸所需反应条件可为酸性重铬酸钾溶液

D.反应④:将产物通入滴有酚酞的饱和碳酸钠溶液中振荡,无明显现象

答案C

解析淀粉和纤维素都是多糖,聚合度n值不同,所以不能互称同分异构体,A项错误;淀粉和纤维素完全水解生成的产物是葡萄糖,B项错误;乙醇转化为乙酸发生氧化反应,所以可以用酸性重铬酸钾溶液做氧化剂,C项正确;制乙酸乙酯时通常用饱和Na2CO3溶液来除杂,同时与乙酸乙酯分层,酯的密度比水小,下层是饱和碳酸钠溶液,D项错误。

4.(2020广西南宁高二检测)是一种有机烯醚,可由链烃A通过下列合成过程制得,下列说法正确的是(已知三键碳原子不能连接羟基)(　　)

ABC

A.A分子中所有原子不可能共面

B.B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键

C.①②③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应

D.该有机烯醚的同分异构体中,属于炔醇类的共有2种

答案B

解析由合成过程可知,A与溴发生加成反应得B,B在碱性条件下水解得C,C在浓硫酸作用下发生脱水反应生成醚,结合的结构简式可以反推得C为HOCH2CHCHCH2OH,B为BrCH2CHCHCH2Br,A为CH2CHCHCH2。A为CH2CHCHCH2,碳碳双键为平面结构,单键可以旋转,则A分子中所有原子可能共面,故A错误;B为BrCH2CHCHCH2Br,B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键,故B正确;由上述分析可知,①②③的反应类型分别为加成反应、取代反应、取代反应,故C错误;该有机烯醚()的同分异构体中,属于炔醇类的有CH3C≡CCH2OH、CH≡CCH2CH2OH、CH≡CCH(OH)CH3,共有3种,故D错误。

5.(2020辽宁沈阳铁路实验中学高二月考)合成聚丙烯腈纤维的单体是丙烯腈,它可由以下两种方法制备。

方法一:CaCO3CaOCaC2CH≡CHCH2CH—CN

方法二:CH2CH—CH3+NH3+O2CH2CH—CN+3H2O

对以上两种方法的分析正确的是(　　)

①方法二比方法一步骤少

②方法二比方法一原料丰富,工艺简单

③方法二比方法一减少了有毒气体的使用,减少了污染

④方法二比方法一的反应需要温度高,耗能大

A.仅有①②③ 

B.仅有①③④

C.仅有②③④ 

D.①②③④

答案A

解析①根据反应原理可知,方法二比方法一反应步骤少,故①正确;②根据反应原理可知,方法二比方法一原料丰富,且生产工艺简单,故②正确;③方法一中使用了有毒的HCN,而方法二比方法一降低了有毒气体的使用,减少了污染,故③正确;④方法一中碳酸钙需要高温下才能分解,耗能较大,方法二比方法一反应需要反应温度低,耗能小,故④错误。

6.(2020安徽六安舒城中学高二期末)有机化合物W在工业上常用作溶剂和香料,其合成方法如下:

下列说法正确的是(　　)

A.M、N、W均能发生加成反应、取代反应

B.N、W组成上相差一个CH2原子团,所以互为同系物

C.W属于酯类,酸性水解和碱性水解产物相同

D.1 mol N可与4 mol H2发生加成反应

答案A

解析M、N、W均含苯环,均可与氢气发生加成反应,在催化剂条件下苯环上的H原子可发生取代反应,故A正确;N属于羧酸,W属于酯,二者为不同类别的有机化合物,结构不相似,不属于同系物,故B错误;W属于酯,酯在酸性条件下水解生成酸和醇,在碱性条件下水解生成盐和醇,产物不同,故C错误;N中只有苯环能够与氢气发生加成反应,1molN中含有1mol苯环,最多能够与3mol氢气发生加成反应,故D错误。

7.(2020北京四中高二下学期期中)我国自主研发对二甲苯的绿色合成路线取得新进展,其合成示意图如下:

下列说法不正确的是(　　)

A.过程Ⅰ发生了取代反应

B.中间产物M的结构简式为

C.利用相同原理以及相同原料,也能合成间二甲苯

D.该合成路线理论上碳原子100%利用,且最终得到的产物易分离

答案A

解析过程Ⅰ是异戊二烯与丙烯醛发生加成反应形成六元环中间体,故选A;通过M的球棍模型可知,中间产物M的结构简式为,故不选B;根据合成路线,可以合成间二甲苯和对二甲苯,不能合成邻二甲苯,故不选C;该合成路线第一步发生加成反应,第二步发生脱水反应,因此碳原子100%利用,对二甲苯不溶于水,所以最终得到的产物易分离,故不选D。

8.乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。工业生产乙酸乙酯的方法很多,如图:

下列说法正确的是(　　)

A.反应①②均是取代反应

B.反应③④的原子利用率均为100%

C.与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有2种

D.乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用Na2CO3溶液鉴别

答案D

解析反应①为酯化反应,属于取代反应,反应②不饱和度降低,为加成反应,A项错误;反应③产物只有乙酸乙酯,其原子利用率为100%,而反应④为C4H10+O2C4H8O2,H原子没有全部进入到目标产物,原子利用率不是100%,B项错误;与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类有HCOOCH2CH2CH3,HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3共3种,C项错误;乙醇溶于碳酸钠溶液,乙酸与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳,乙酸乙酯不溶于碳酸钠溶液,则乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用Na2CO3溶液鉴别,D项正确。

9.许多有机化合物具有酸性或碱性。完成下列填空:

(1)a.苯酚、b.苯甲醇、c.苯甲酸、d.碳酸的酸性由强到弱的顺序为　　　　　(填字母)。 

(2)欲将转化为,则应加入　　　　　　　。 

(3)卤代烃可以与金属镁在无水乙醚作用下生成格氏试剂(RMgX,R为烃基),反应如下:RX+MgRMgX,格氏试剂可以跟醛或酮的羰基发生加成反应,烃基加在羰基碳原子上,得到的镁盐水解后生成相应的醇:

RMgX+

①某化合物A的分子式为C10H14O,它由下列合成路线制得:

AB

A的结构简式为　　　　　　　　,B的结构简式为　　　　　　　　; 

②3-甲基-3-己醇可用该方法以CH3CH2CH2Cl和物质C为原料制得,C的键线式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)c>d>a>b　(2)CO2

(3)①　

②

解析(1)—COOH的酸性强于碳酸,碳酸的酸性强于酚羟基,而醇羟基在水溶液中不能电离出H+,因此酸性由强到弱的顺序为c>d>a>b。

(2)由于酸性:苯甲酸>碳酸>苯酚,则向溶液中通入CO2可制得。

(3)①由题给条件可知,A的结构简式为,丙酮的结构简式为,则B的结构简式为。

②3-甲基-3-己醇的结构简式为,根据分析,CH3CH2CH2Cl和Mg在无水乙醚的作用下可制得CH3CH2CH2MgCl,该物质与C反应,可在C中羰基碳原子上引入CH3CH2CH2—,结合产物的信息可知,C的键线式为。

关键能力提升练

10.(2020江西南昌第二中学高二期末)由丁醇(X)制备戊酸(Z)的合成路线如图所示,下列叙述不正确的是              (　　)

　X
C4H10O　Y
C4H9Br　Z
C5H10O2

A.分子式为C4H9Br的结构有4种

B.C4H10O(醇)和C5H10O2(酸)生成的酯有16种同分异构体

C.与X互为同分异构体,且不能与金属钠反应的有机化合物有4种

D.与Z互为同分异构体,且能发生水解反应的有机化合物有9种

答案C

解析丁基有四种结构,C4H9Br是丁基与溴原子结合而成,所以有四种结构,故A正确;分子式为C5H10O2的酸有四种结构,分子式为C4H10O的醇也有四种结构,因此二者生成的酯有16种同分异构体,故B正确;X为丁醇,其同分异构体中不能与金属钠反应的是醚,分别是CH3—O—CH2—CH2—CH3、

CH3—CH2—O—CH2—CH3和共3种,所以C错误;Z是戊酸,其同分异构体能发生水解的属于酯类,分别是HCOOC4H9(有4种)、CH3COOC3H7(有2种)、CH3CH2COOCH2CH3、C3H7COOCH3(有2种),所以共9种,故D正确。

11.(2020黑龙江哈尔滨第六中学高二期中)工业上合成的反应为+,下列有关说法不正确的是(　　)

A.X、Y、Z三种有机化合物均易发生加成反应

B.X、Y、Z三种有机化合物分子中所有原子均有可能共平面

C.X、Y、Z三种有机化合物使酸性高锰酸钾溶液褪色的原理相同

D.Z的二氯代物有7种(不考虑立体异构)

答案B

解析X、Z中含碳碳双键,Y中含碳碳三键,X、Y、Z均易发生加成反应,A项正确;X中四个碳原子都形成碳碳双键,X分子中所有原子均可能共平面,Y为乙炔,乙炔中四个原子共直线,则乙炔中四个原子共平面,Z中含两个—CH2—,Z中所有原子不可能共平面,B项错误;X、Z中含碳碳双键,Y中含碳碳三键,X、Y、Z使酸性KMnO4溶液褪色的原理相同,C项正确;Z中有两种类型的H原子,Z的一氯代物有两种,固定1个Cl,然后移动第2个Cl,如图:、(图中数字为第2个Cl原子的位置),则Z的二氯代物有4+3=7种,D项正确。

12.(2020北京朝阳区高二期末)强心药物肾上腺素的中间体——氯乙酰儿茶酚(Ⅲ)及其衍生物的合成路线如下,下列说法不正确的是(　　)

A.Ⅰ→Ⅱ转化中有HCl生成

B.Ⅱ与Ⅲ互为同分异构体

C.1 mol Ⅳ能与3 mol NaOH反应

D.预测可以发生反应

答案C

解析Ⅰ→Ⅱ的过程属于取代反应,观察物质结构的变化,可以推出该过程中有HCl生成,A正确;Ⅱ、Ⅲ的分子式相同,结构不同,则二者互为同分异构体,B正确;1个Ⅳ的分子中仅有两个酚羟基可以和NaOH反应,故1molⅣ能与2molNaOH反应,C错误;观察Ⅱ→Ⅲ的过程可知,D项中所给反应可以发生,D正确。

13.(2020安徽安庆第一中学高二月考)某药物中间体的合成路线如下。下列说法正确的是(　　)

A.对苯二酚在空气中能稳定存在

B.1mol该中间体最多可与10molH2反应

C.2,5-二羟基苯乙酮能发生加成、取代、氧化反应

D.该中间体分子中含有1个手性碳原子

答案C

解析酚羟基不稳定,易被氧气氧化,所以对苯二酚在空气中不能稳定存在,故A错误;中间体中苯环、羰基能与氢气在一定条件下发生加成反应,所以1mol该中间体最多可与11molH2反应,故B错误;2,5-二羟基苯乙酮含有酚羟基、羰基、苯环,具有酚、酮和苯的性质,所以2,5-二羟基苯乙酮能发生加成、取代、氧化反应,故C正确;连接四个不同原子或原子团的C原子为手性碳原子,根据中间体的结构简式可知,该中间体不含手性碳原子,故D错误。

14.食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下:

下列叙述错误的是(　　)

A.步骤①产物中残留的苯酚可用FeCl3溶液检验

B.步骤②产物中残留的CH2CHCH2OH可用溴水检验

C.苯酚和菠萝酯均可与酸性KMnO4溶液发生反应

D.苯氧乙酸和菠萝酯均可与H2在一定条件下发生反应

答案B

解析苯酚遇FeCl3溶液显紫色,步骤①产物中残留的苯酚可用FeCl3溶液检验,A项正确;步骤②产物菠萝酯和残留的CH2CHCH2OH分子结构中都含有碳碳双键,都可以使溴水褪色,因此残留的

CH2CHCH2OH不能用溴水进行检验,B项错误;苯酚容易被氧化,能与酸性KMnO4溶液发生反应,菠萝酯分子结构中含有碳碳双键,也能与酸性KMnO4溶液发生反应,C项正确;苯氧乙酸中含有苯环,菠萝酯中含有苯环和碳碳双键,苯环和碳碳双键在一定条件下均可与H2发生加成反应,D项正确。

15.(2020江苏南通高二期初调研)完成下列小题。

(1)某有机化合物X含有C、H元素,可能含有O元素。取0.46 g X在氧气中完全燃烧,将燃烧后的产物依次通过浓硫酸和碱石灰,测得浓硫酸增重0.54 g,碱石灰增重0.88 g。由实验分析计算可得X的　　　　　　　　(填“实验式”“分子式”或“结构简式”)为　　　　　　　　。 

(2)有机化合物含有多种同分异构体,写出同时满足下列条件的一种同分异构体的结构简式:　　　　　　　。①能发生银镜反应;②与FeCl3溶液发生显色反应;③苯环上的一元取代物只有1种。 

(3)化合物D是合成神经保护剂依那朵林的中间体,合成路线如下:

请写出以和BrCH2COOC2H5为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任选,合成示例见本题题干): 

　。 

答案(1)分子式　C2H6O

(2)或

(3)

解析(1)燃烧后的产物为二氧化碳和水,依次通过浓硫酸和碱石灰,测得浓硫酸增重0.54g,碱石灰增重0.88g,则水的质量为0.54g,二氧化碳的质量为0.88g,则该有机化合物X中H原子的物质的量为n(H)=2n(H2O)=2×=0.06mol,C原子的物质的量为n(C)=n(CO2)==0.02mol,H、C元素的总质量为0.06mol×1g·mol-1+0.02mol×12g·mol-1=0.3g,则有机化合物X中含有O元素,n(O)==0.01mol,则可得到有机化合物X的实验式为C2H6O,由于该实验式中氢原子数已达饱和,故该实验式就是该有机化合物的分子式。

(2)有机化合物含有多种同分异构体。根据题意分析可知,①能发生银镜反应,应有醛基;②与FeCl3发生显色反应,应有酚羟基;③苯环上的一元取代物只有1种,则苯环上只有一种氢原子。则满足条件的同分异构体的结构简式为、。

(3)以和BrCH2COOC2H5为原料制备,由题干C→D的反应过程可知,要合成,可由与BrCH2COOC2H5反应先生成,然后使在酸性环境下水解可得到;要制得,可由与水先发生加成反应生成,再发生催化氧化可生成。则具体合成路线流程图为。

16.(2020山东烟台第二中学高二月考)蛋白糖(G)是一种广泛应用于食品、饮料、糖果的甜味剂,一种合成蛋白糖的路线如下:

已知:。

回答下列问题:

(1)A、D的结构简式分别为　　　　、　　　　。 

(2)反应①和反应③的反应类型分别为　　　　、　　　　。 

(3)反应②和反应④除了生成主要的有机化合物外,还有无机化合物生成,无机物的化学式分别是　　　　　　、　　　　　　。 

(4)写出能同时满足下列条件的C的2种同分异构体的结构简式:　　　　　(不考虑立体异构)。 

①能与FeCl3溶液发生显色反应

②苯环上的一氯取代物只有两种

③能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体

(5)参照上述合成路线和相关信息,以甲醛为起始原料(无机试剂任选),设计制备甘氨酸的合成路线。

答案(1)

(2)加成反应　取代反应

(3)NH4Cl　H2O

(4)、

(5)HCHOHOCH2CN

HOCH2COOHH2N—CH2—COOH

解析(1)根据A的分子式、A→B的反应过程及B的结构简式可知,A的结构简式为。

(2)反应①是A与HCN发生加成反应生成B,由B的结构简式及反应②可推知,C为;根据已知信息反应,反应③是C与NH3在一定条件下发生取代反应生成D,则D为,D与甲醇在浓硫酸作用下发生酯化反应得到E,则E为。

(3)根据上述分析、元素守恒及反应原理可知,反应②和反应④除了生成主要的有机化合物外,还生成的无机物分别是NH4Cl、H2O。

(4)C的同分异构体能与FeCl3溶液发生显色反应,说明具有酚羟基,能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体说明分子结构中含有羧基,苯环上的一氯取代物只有两种,说明苯环上的取代基有对称的两个或四个,则C的同分异构体为或。

(5)由甲醛制取甘氨酸(氨基乙酸)时需引入氨基、羧基。根据原料是甲醛,可利用甲醛与HCN反应生成HOCH2CN,再使HOCH2CN在酸性条件下水解生成HOCH2COOH,然后根据反应引入氨基。则合成路线可以设计为HCHOHOCH2CNHOCH2COOHH2N—CH2—COOH。

学科素养拔高练

17.(2020安徽太和中学高二月考)各地对食品非法添加和滥用添加剂进行了多项整治活动。其中常用的面粉增白剂过氧苯甲酰()也被禁用。下面是一种以苯为原料合成过氧苯甲酰的流程:

已知:R—X+

请回答下列问题:

(1)结合过氧苯甲酰的结构分析,过氧苯甲酰可以作为增白剂的原因是　　　　　　　　　　　　。 

(2)写出反应②的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)某物质F为过氧苯甲酰的同分异构体,同时符合下列条件的F的同分异构体有　　　　　种,请写出其中有三种不同化学环境的氢原子的结构简式:　　　　　　　　　　　。 

①含有联苯()结构单元,无其他环状结构

②在一定条件下能发生银镜反应

③1 mol F最多可消耗4 mol NaOH

(4)请写出以苯乙烯为原料合成的流程,无机试剂任选,注明反应条件。

示例如下:ABC

答案(1)过氧苯甲酰分子中有过氧键,具有强氧化性

(2)+CH2CH2

+HBr

(3)12　

(4)

解析(1)过氧苯甲酰分子中有过氧键,具有强氧化性,能够将有色物质氧化漂白,可以作为增白剂。

(2)反应②的化学方程式为+CH2CH2+HBr。

(3)某物质F为过氧苯甲酰的同分异构体,F的同分异构体符合下列条件:①含有联苯结构单元,无其他环状结构;②在一定条件下能发生银镜反应,说明含有醛基;③1molF最多可消耗4molNaOH,说明酯基水解生成羧基和酚羟基,且含有2个甲酸酯基结构。满足条件的结构简式为(为另一个甲酸酯基可能的位置),有5种;,有5种;,有2种,共5+5+2=12种;其中有三种不同化学环境的氢原子的结构简式为。

(4)以苯乙烯为原料合成。用逆推法分析可知,。所以合成路线为。