高中化学第三章 烃的衍生物第五节 有机合成学案及答案

这是一份高中化学第三章 烃的衍生物第五节 有机合成学案及答案，共12页。学案主要包含了有机合成的主要任务，有机合成路线的设计与实施，有机推断等内容，欢迎下载使用。

1.认识有机合成。
2.了解烃类在有机合成和化工生产中的重要作用。
3.官能团在一定条件下相互转化。
4.设计有机合成路线的一般方法。
一、有机合成的主要任务
1.有机合成的概念
利用简单易得的原料，通过有机合成反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成具有特定结构和性质的目标分子。
2.构建碳骨架
碳链的增长和缩短、成环等过程。
3.官能团的引用方法
4.官能团的保护
二、有机合成路线的设计与实施
三、有机推断
1.根据特殊反应条件进行判断
2.根据特征现象进行判断
3.依据有机物之间的转化进行判断
4.根据某些产物推知官能团的位置
1.在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为不可行的是( )
A.用氯苯合成环己烯：→催化剂H2→ΔNaOH/醇
B.用甲苯合成苯甲醇：→hvCl2→ΔNaOH/水
C.用乙烯合成乙酸：C2H4→加热水、催化剂CH3CH2OH→加热O2/CuCH3CHO→加热O2/催化剂CH3COOH
D.用乙烯合成乙二醇：H2C=CH2→加热H2/催化剂CH3CH3→hvCl2CH2ClCH2Cl→加热NaOH/水HOCH2CH2OH
【解析】A．氯苯能与氢气发生加成反应生成一氯环己烷，一氯环己烷在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成环己烯，可以实现，故A不选；B．甲苯与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成，在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生取代反应生成，可以实现，故B不选；C．乙烯与水发生加成反应生成乙醇，乙醇可以发生催化氧化生成乙醛，乙醛可以进一步氧化生成乙酸，可以实现，故C不选；D．乙烯与氢气发生加成反应生成乙烷，但乙烷在光照条件下与氯气发生取代反应，各种取代产物都会产生，无法控制生成CH2ClCH2Cl，故D不可行；故答案为：D。
2.在CF3COOH水溶液中将甲烷直接转化为CF3COOCH3（水解生成CH3OH）的反应机理如图，下列说法正确的是( )
A.所含部分元素第一电离能：CB.反应③的氧化剂为对苯二酚
C.上述反应的总反应式为：CH4+CF3COOH+12O2催化剂__CF3COOCH3+H2O
D.均可以与浓溴水反应，且反应类型相同
【解析】A．同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅤA元素原子最外层呈现半充满状态，第一电离能大于相邻元素，故应为C3.己烷雌酚的一种合成路线如下：
下列叙述正确的是()
A.在NaOH水溶液中加热，化合物X可发生消去反应B.在一定条件，化合物Y可与HCHO发生缩聚反应
C.化合物X和Y遇FeCl3溶液显紫色D.化合物Y中不含有手性碳原子
【解析】A．X为卤代烃，在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成醇，若要发生消去反应，条件为氢氧化钠醇溶液，A不符合题意；B．Y含有酚羟基，与苯酚性质相似，可与甲醛发生羟醛缩合，发生缩聚反应，B符合题意；C．Y含有酚羟基，可与氯化铁发生显色反应，但X不含有酚羟基，不能与氯化铁发生显色反应，C不符合题意；D．连接四个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子。Y中连接乙基的碳原子为手性碳原子，D不符合题意；故答案为：B。
4.双酚A()是一种重要的化工原料，它的一种合成路线如下图所示：
丙烯双酚A
下列说法正确的是( )
A.1ml双酚A最多可与2mlBr2反应
B.G物质是乙醛的同系物
C.E物质的名称是1-溴丙烷
D.反应③的化学方程式是＋O22CH3COCH3＋2H2O
【解析】A．双酚A()中酚羟基的邻位含有H原子，可以与溴发生取代反应，1ml双酚A最多可与4mlBr2反应，故A不符合题意；B．根据上述分析，G为，含有羰基，乙醛含有醛基-CHO，二者含有官能团不同，不是同系物，故B不符合题意；C．根据上述分析，E为CH3CHBrCH3，名称为2-溴丙烷，故C不符合题意；D．反应③是2-丙醇发生催化氧化反应生成丙酮，反应化学方程式是2＋O22CH3COCH3＋2H2O，故D符合题意；故答案为：D。
A.C6H14所有的同分异构体中主链为4个碳的只有2种
B.CH3CO18OCH2CH3在酸性条件下水解能得到CH3CH218OH
C.的名称是2-甲基-2-乙基丙烷
D.与是同一种物质
【解析】A.根据同分异构体支链由整到散的规律可知，C6H14所有的同分异构体中主链为4个碳的骨架分别为：、2种，故A项不符合题意；B.CH3CO18OCH2CH3在酸性条件下发生水解，断开碳氧单键（），其相应的方程式为：CH3CO18OCH2CH3+H2O⇌△浓H2SO4CH3COOH+CH3CH218OH，故B项不符合题意；C.根据系统命名法的原则可知，可命名为2，2-二甲基丁烷，故C项不符合题意；D.与分子式相同，结构相同，是同一种物质，故D项符合题意；故答案为：D。
1.以CO2和甲醇(MeOH)为原料合成碳酸二甲酯()的催化反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.总反应为：2MeOH+CO2⇌+H2OB.乙是该反应的中间体
C.甲→乙过程中Sn的配位数未发生改变D.加入缩醛能使总反应平衡逆向移动
2.是一种有机烯醚，可以用烃A通过下列路线制得，下列说法正确的是( )
A→①Br2/CCl4B→②NaOH水溶液/ΔC→③浓H2SO4/Δ
A.的分子式为C4H4OB.A的结构简式是CH2=CHCH2CH3
C.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.①、②的反应类型分别为取代反应、水解反应
3.已知：+→，如果通过一步反应合成，所用的原料可以是
①1，3－戊二烯和2－丁炔②1，3－丁二烯和2－丁炔③2，3－二甲基－1，3－丁二烯和乙炔④2，4－己二烯和乙炔( )
A.①③B.②③C.②④D.①④
4.下列说法错误的是( )
A.硫酸作催化剂，CH3CO18OCH2CH3水解所得乙酸分子中有18O
B.在一定条件下，苯与Br2、HNO3作用分别生成溴苯、硝基苯的反应都属于取代反应
C.油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油
D.聚合物可由单体CH3CH=CH2和CH2=CH2加聚制得
5.在MO3作用下，HOCH2CH(OH)CH3发生反应的历程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.MO3改变反应途径，提高了单位时间原料转化率
B.反应过程中M形成的共价键数目始终保持不变
C.总反应为2HOCH2CH(OH)CH3→MO3HCHO+CH3CHO+CH3CH=CH2+2H2O
D.如果原料为乙二醇，则主要有机产物是甲醛和乙烯
6.Cu－ZnO－ZrO2可催化CO2加氢制备甲醇，反应过程如图所示(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)。下列说法错误的是( )
A.H2O参与了该催化循环
B.存在反应*H3CO－＋H2O=CH3OH＋*HO－
C.CO2与CH3OH分子中碳原子的轨道杂化类型分别为sp2和sp3
D.该催化循环中生成了有毒气体CO
7.石蜡油分解是获得烯烃的一种常用方法，实验如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.装置Ⅱ中逸出的气体通入高锰酸钾溶液，发生氧化反应
B.装置Ⅰ中硫酸铝、碎瓷片均是催化剂
C.十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时，二者物质的量之比为1：8
D.石蜡油分解生成的烯烃一定是乙烯
8.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知苯环上的硝基可被还原为氨基：+3Fe+6HCl→+3FeCl2+2H2O，产物苯胺还原性强，易被氧化，则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是( )
已知：—CH3为邻、对位取代定位基；而—COOH为间位取代定位基
A.甲苯→硝化X→氧化甲基Y→还原硝基对氨基苯甲酸B.甲苯→氧化甲基X→硝化Y→还原硝基对氨基苯甲酸
C.甲苯→还原硝基X→氧化甲基Y→硝化对氨基苯甲酸D.甲苯→硝化X→还原硝基Y→氧化甲基对氨基苯甲酸
9.有4种有机物：①②③④CH3－CH=CH－CN，其中可用于合成结构简式为的高分子材料的正确组合为( )
A.①③④B.①②③C.①②④D.②③④
10.欲制取较纯净的CH2ClCH2Cl（即1，2－二氯乙烷），可采取的方法是( )
A.乙烯与Cl2加成
B.乙烯与HCl加成
C.乙烷与Cl2按1∶2的体积比在光照条件下反应
D.乙烯先与HCl加成，再与等物质的量的Cl2在光照下反应
11.1，2－二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，不溶于水，易溶于醇等有机溶剂。实验室制备1，2－二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OH→170∘C浓H2SO4CH2=CH2+H2O
CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
已知：①乙醇在浓硫酸存在下在140℃脱水生成乙醚
2CH3CH2OH→140∘C浓H2SO4CH3CH2OCH2CH3+H2O
②实验中常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量SO2和CO2，用12.0g溴和足量的乙醇制备1，2-二溴乙烷，实验装置如图所示：
有关数据列表如下：
回答下列问题：
（1）在此制备实验中，A中按最佳体积比3﹕1加入乙醇与浓硫酸后，A中还要加入几粒碎瓷片，其作用是________。要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是________。
（2）装置B的作用是作安全瓶，瓶中盛水，除了可以防止倒吸以外，还可判断装置是否堵塞，若堵塞，B中现象是________。
（3）在装置C中应加入NaOH溶液，其目的是________。
（4）装置D中小试管内盛有液溴，判断该制备反应已经结束的最简单方法是________。
（5）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在________层(填“上”或“下”)。若产物中有少量未反应的Br2，最好用________洗涤除去；若产物中有少量副产物乙醚，可用________（填操作方法名称）的方法除去。
（6）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是乙烯与溴反应时放热，冷却可避免溴的大量挥发；但又不能过度冷却(如用冰水)，其原因是________。
（7）若实验结束后得到9.4g产品，1，2—二溴乙烷的产率为________。
12.有机合成的重要中间体F的一种合成路线如下：
（1）F中含氧官能团的名称是________、________。
（2）C的结构简式为________。
（3）从整个流程看，D→E的作用是________。
（4）G为比E相对分子质量大14的同系物，H与G互为同分异构体且符合下列条件：
①1mlH能与2mlNaHCO3反应；②H能使溴的四氯化碳溶液褪色；③H分子中含有3种不同化学环境的氢。
则H的结构简式为________(写一种)。
（5）写出以、CH3OH和CH3CH2MgI为主要原料制备的合成路线________(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】A．不考虑水和缩醛的副反应，将实验过程中的催化剂都消去，总反应就是：2MeOH+CO2⇌+H2O，故A不符合题意；B．二氧化碳和催化剂甲反应生成中间产物乙，乙是该反应的中间体，故B不符合题意；C．一个二氧化碳和催化剂甲反应生成中间产物乙，仅固定了一个二氧化碳分子，甲→乙过程中Sn的配位数未发生改变，均为5，故C不符合题意；D．副反应缩醛和水反应生成醛，主反应生成水，加入缩醛能使总反应平衡正向移动，故D符合题意；故答案为：D。
2.【答案】C
【解析】A．的分子式为C4H6O，故A不符合题意；B．根据上面的分析可知，A为CH2=CHCH=CH2，故B不符合题意；C．A中有碳碳双键，所以能使高锰酸钾酸性溶液褪色，故C符合题意；D．根据上面的分析可知，①、②的反应类型分别为加成反应、水解反应，故D不符合题意；故答案为：C。
【分析】根据题中各物质转化关系，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成醚，根据的结构可以反推得C为HOCH2CH=CHCH2OH，B为BrCH2CH=CHCH2Br，A为CH2=CHCH=CH2，据此答题。
3.【答案】B
【解析】由已知信息，可知目标产物可由和合成，也可由和合成，即由2，3－二甲基－1，3－丁二烯和乙炔，1，3－丁二烯和2－丁炔合成，
故答案为：B。
4.【答案】A
【解析】A．酸作催化剂，CH3CO18OCH2CH3水解所得乙醇分子中有18O而不是乙酸分子中含有18O，故选A；B．在溴化铁做催化剂的条件下，苯能与溴发生取代反应生成溴苯；在浓硫酸做催化剂和吸水剂以及加热的条件下，苯能与浓硝酸发生取代反应，应生成硝基苯，则苯与溴、硝酸在一定条件下都能发生取代反应，故B不选；C．油脂在碱性条件下发生水解反应（即皂化反应）生成高级脂肪酸盐和甘油，故C不选；D．凡链节上只有四个碳原子（无其他原子）且链节无双键的高聚物，其单体必为两种，在正中间画线断开，然后将四个半键闭合即可，所以高聚物（）的单体为CH3CH=CH2和CH2=CH2，故D不选。故答案为：A。
5.【答案】B
【解析】A．由图示知，MO3对该反应起催化作用，催化剂可以加快反应速率，单位时间内，反应物转化率提高，A不符合题意；B．由图示知，M周围形成共价键数目有6个、4个两种情况，B符合题意；C．由图示知，整个过程有2个HOCH2CH(OH)CH3参与反应，产生2个H2O、1个HCHO、1个CH3CHO和1个CH2=CHCH3，故总反应为：2HOCH2CH(OH)CH3→MO32H2O+HCHO+CH3CHO+CH2=CHCH3，C不符合题意；D．由图示反应原理知，二元醇反应类似反应时，可形成相应的烯烃和醛/酮，故乙二醇反应的产物有甲醛和乙烯，D不符合题意；故答案为：B。
6.【答案】C
【解析】A．由图可知H2O参与反应，又有H2O生成，故参与了该催化循环，A不符合题意；B．由图可知存在反应*H3CO－＋H2O=CH3OH＋*HO－，B不符合题意；C．CO2分子中碳原子的轨道杂化类型为sp，CH3OH分子中碳原子的轨道杂化类型为sp3，C符合题意；D．从图中可知，*COOH－＋*H+=CO＋H2O，该催化循环中生成了有毒气体CO，D不符合题意；故答案为：C。
7.【答案】D
【解析】A.石蜡油分解产生烯烃，逸出的气体通入高锰酸钾溶液，能使溶液褪色，发生氧化反应，A不符合题意；B.装置Ⅰ中硫酸铝、碎瓷片是催化剂，降低了反应的活化能，从而加快了石蜡分解的速率，B不符合题意；C.十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时，遵循碳原子守恒，则二者物质的量之比为1：8，C不符合题意；D.石蜡油经催化裂解后获得小分子的烷烃和烯烃混合物，但不饱和烃不一定指的是乙烯，D符合题意；故答案为：D。
8.【答案】A
【解析】由甲苯制取产物时，先发生硝化反应引入硝基，再还原硝基得到氨基，甲基氧化可以得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基还原前，否则生成的氨基也被氧化，故先进行硝化反应，再将甲基氧化为羧基，最后将硝基还原为氨基。另外还要注意﹣CH3为邻、对位取代定位基，而﹣COOH为间位取代定位基，所以用甲苯合成对氨基苯甲酸步骤为：甲苯→硝化X→氧化甲基Y→还原硝基对氨基苯甲酸，
故答案为：A。
9.【答案】D
【解析】根据所给高聚物的结构简式和加聚反应原理可知主链上碳原子为不饱和碳原子，根据碳的4个价键规则可作如下的断键处理(断键处用虚线表示)，断键后两半键闭合可得高聚物的单体为CH3-CH=CH-CN、和，即为②③④。
故答案为：D。
10.【答案】A
【解析】A．乙烯含有碳碳双键，和氯气加成生成物是1，2－二氯乙烷，故A符合题意；B．乙烯与HCl加成生成物是氯乙烷，故B不符合题意；C.乙烷与Cl2按1∶2的体积比在光照条件下反应，是取代反应，得到的卤代烃是混合物，故C不符合题意；D.乙烯先与HCl加成，再与等物质的量的Cl2在光照下反应，取代反应中生成物也是混合物，故D不符合题意；故答案为：A。
11.【答案】（1）防暴沸；减少副产物乙醚生成
（2）B中水面会下降，玻璃管中的水柱会上升，甚至溢出
（3）除去乙烯中带出的酸性气体（或答除去CO2、SO2）
（4）D中试管的溴全部褪色
（5）下；氢氧化钠溶液；蒸馏
（6）1，2—二溴乙烷的熔点为9℃（高于冰水的温度），过度冷却会使其凝固而使导管堵塞
（7）66.7%
【解析】（1）在装置A中除了浓硫酸和乙醇外，还应加入碎瓷片（或沸石），其目的是防暴沸，在此制备实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是减少副产物乙醚生成；答案为防暴沸，减少副产物乙醚生成。（2）根据大气压强原理，装置发生堵塞时，B中压强会逐渐增大会导致B中水面下降，玻璃管中的水柱上升，甚至溢出；答案为B中水面会下降，玻璃管中的水柱会上升，甚至溢出。（3）氢氧化钠可以和制取乙烯中产生的杂质气体二氧化碳和二氧化硫发生反应，防止杂质气体与溴反应；答案为除去乙烯中带出的酸性气体（或答除去CO2、SO2）。（4）D中试管发生反应CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br，溴的颜色逐渐变浅，当D中试管的溴全部褪色时，表明该制备反应已经结束；答案为D中试管的溴全部褪色。（5）1，2—二溴乙烷的密度为2.2g•cm-3，其密度大于水，将1，2—二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物会在下层；若产物中有少量未反应的Br2，选碱性溶液除去，且不引入新杂质，即氢氧化钠溶液洗涤合适，氢氧化钠与溴反应后与1，2—二溴乙烷分层，分液可分离；由表格中数据可知，乙醚与1，2—二溴乙烷的沸点差异较大，则若产物中有少量副产物乙醚，可用蒸馏的方法除去。
答案为下，氢氧化钠溶液，蒸馏。（6）冷却可避免溴的大量挥发，但1，2—二溴乙烷的熔点为9℃（高于冰水的温度），过度冷却会使其凝固而使导管堵塞，故不能过度冷却（如用冰水）；故答案为：1，2—二溴乙烷的熔点为9℃（高于冰水的温度），过度冷却会使其凝固而使导管堵塞；（7）根据反应方程式CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br可知，12.0g的溴和足量的乙醇制备1，2—二溴乙烷的质量为12.0g×188160=14.1g，所以产率=实际产量理论产量×100%=×100%=66.7%；答案为66.7%。
12.【答案】（1）羟基；羰基
（2）
（3）保护羰基，防止其与CH3MgI反应
（4）、、
（5）→H+新制Cu(OH)2，Δ→Ni，ΔH2→浓硫酸，ΔCH3OH→②H+①C2H5MgI
【解析】(1)根据F的结构简式得到F的含氧官能团的名称是羟基、羰基；故答案为：羟基；羰基。(2)根据前面分析得到C的结构简式为；故答案为：。(3)从整个流程看，D→E，E→F，羰基先与乙二醇反应，后来又生成羰基，说明D→E的作用是保护羰基，防止其与CH3MgI反应；故答案为：保护羰基，防止其与CH3MgI反应。(4)G为比E相对分子质量大14的同系物，则G的分子式为C10H16O4，H与G互为同分异构体且符合下列条件：①1mlH能与2mlNaHCO3反应，说明含有2ml羧基；②H能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明含有碳碳双键；③H分子中含有3种不同化学环境的氢；则H的结构简式为；故答案为：。(5)先与新制氢氧化铜反应后再酸化得到，与氢气发生加成反应生成，与甲醇在浓硫酸加热条件下反应生成酯()，与CH3CH2MgI反应，再H+反应得到，其流程图为：→H+新制Cu(OH)2，Δ→Ni，ΔH2→浓硫酸，ΔCH3OH→②H+①C2H5MgI；故答案为：→H+新制Cu(OH)2，Δ→Ni，ΔH2→浓硫酸，ΔCH3OH→②H+①C2H5MgI 。类别
乙醇
1，2-二溴乙烷
乙醚
状态
无色液体
无色液体
无色液体
密度/g·cm-3
0.79
2.2
0.71
沸点/℃
78.5
132
34.6
熔点/℃
-130
9
-116