《2025年5年高考3年模拟高中化学选择性必修第三册苏教版》

4.经典题(2024山东淄博月考)某有机化合物经李比希法测得其中碳的质量分数为54.5%、氢的质量分数为9.1%,其余为氧。用质谱法分析知该有机物的相对分子质量为88。请回答下列有关问题:
(1)该有机物的分子式为$\mathrm{C_4H_8O_2}$。
(2)若该有机物的水溶液呈酸性,且结构中不含支链,则其核磁共振氢谱中的峰面积之比为$3:2:2:1$。
(3)若实验测得该有机物中不含—CHO,该有机物的红外光谱如图所示。该有机物的结构简式可能是$\mathrm{CH_3COOCH_2CH_3}$、$\mathrm{CH_3COCH_2OCH_3}$、$\mathrm{CH_3CH_2COOCH_3}$。

答案： 4.答案
(1)$\mathrm{C_4H_8O_2}$
(2)$3:2:2:1$
(3)$\mathrm{CH_3COOCH_2CH_3}$、$\mathrm{CH_3COCH_2OCH_3}$、$\mathrm{CH_3CH_2COOCH_3}$
解析
(1)由该有机物的相对分子质量为 88，且其中 C、H 的质量分数分别为 54.5%、9.1%，其余为$\mathrm{O}$，可得分子中$N(\mathrm{C})=\frac{88×54.5\%}{12}\approx4$、$N(\mathrm{H})=88×9.1\%\approx8$、$N(\mathrm{O})=\frac{88×36.4\%}{16}\approx2$，故该有机物的分子式为$\mathrm{C_4H_8O_2}$。
(2)该有机物的水溶液呈酸性，说明含有羧基，结构中不含支链，则该有机物的结构简式为$\mathrm{CH_3CH_2CH_2COOH}$，其核磁共振氢谱中的峰面积之比为$3:2:2:1$。
(3)根据红外光谱图，可知该有机物中含不对称的$\mathrm{—CH_3}$、$\mathrm{C—O}$、$\mathrm{C—O—C}$，则该有机物的结构简式可能为$\mathrm{CH_3COOCH_2CH_3}$、$\mathrm{CH_3COCH_2OCH_3}$、$\mathrm{CH_3CH_2COOCH_3}$。

5.教材深研拓展科学家们在研究乙烯与溴化氢发生加成反应的反应机理时,利用质谱仪检测出反应过程中产生了中间体——乙基碳正离子($\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}^{+}$),据此可推出该反应为离子型反应。
首先是溴化氢电离生成氢离子($\mathrm{H}^{+}$)和溴离子($\mathrm{B}\mathrm{r}^{-}$),产生的$\mathrm{H}^{+}$吸引碳碳双键中的一对电子,使这一对电子从碳碳之间转移到碳氢之间,这就形成了中间体$\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}^{+}$,$\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}^{+}$再通过静电作用和$\mathrm{B}\mathrm{r}^{-}$结合生成$\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}\mathrm{B}\mathrm{r}$。则此反应的反应机理可表示如下:
①$\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\xrightarrow{}\mathrm{H}^{+}+\mathrm{B}\mathrm{r}^{-}$;
②$\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}=\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}+\mathrm{H}^{+}\xrightarrow{}\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}^{+}$;
③$\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}^{+}+\mathrm{B}\mathrm{r}^{-}\xrightarrow{}\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}\mathrm{B}\mathrm{r}$。
请根据以上反应机理,写出$\mathrm{C}\mathrm{H}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}_{2}$和溴化氢加成反应的反应机理中对应步骤中所有可能的方程式:
①$\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\xrightarrow{}\mathrm{H}^{+}+\mathrm{B}\mathrm{r}^{-}$;
②$\mathrm{CH_3CH_2CH=CH_2 + H^+ \longrightarrow CH_3CH_2CH—CH_2}$ $\mathrm{CH_3CH=CH_2 + H^+ \longrightarrow CH_3CH_2CH—CH_3}$;
③$\mathrm{CH_3CH_2CH_2—CH_2 + Br^- \longrightarrow CH_3CH_2CH_2—CH_2Br}$ $\mathrm{CH_3CH_2CH—CH_3 + Br^- \longrightarrow CH_3CH_2CH—CH_3Br}$。

答案： 5.答案 ②$\mathrm{CH_3CH_2CH=CH_2 + H^+ \longrightarrow CH_3CH_2CH—CH_2}$
$\mathrm{CH_3CH=CH_2 + H^+ \longrightarrow CH_3CH_2CH—CH_3}$
③$\mathrm{CH_3CH_2CH_2—CH_2 + Br^- \longrightarrow CH_3CH_2CH_2—CH_2Br}$
$\mathrm{CH_3CH_2CH—CH_3 + Br^- \longrightarrow CH_3CH_2CH—CH_3Br}$
解析 由题干信息知，首先是$\mathrm{HBr}$电离生成氢离子（$\mathrm{H^+}$）和溴离子（$\mathrm{Br^-}$），产生的$\mathrm{H^+}$吸引碳碳双键中的一对电子，使这一对电子从碳碳之间转移到碳氢之间，由于$\mathrm{CH_3CH_2CH=CH_2}$分子的不对称性，$\mathrm{CH_3CH_2CH=CH_2}$与$\mathrm{H^+}$结合后会形成 2 种中间体：$\mathrm{CH_3CH_2CH—CH_2}$和$\mathrm{CH_3CH_2CH—CH_3}$，这 2 种中间体中带正电的 C 原子分别与$\mathrm{Br^-}$结合，就生成两种溴代物$\mathrm{CH_3CH_2CH_2—CH_2Br}$和$\mathrm{CH_3CH_2CH—CH_3Br}$。