2020_2021学年新教材高中化学第3章有机合成及其应用合成高分子化合物第1节第2课时有机合成路线的设计习题含解析鲁科版选择性必修3202103171159

1、第2课时有机合成路线的设计夯实基础轻松达标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.11B.23C.32D.21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、6molC,因此需要甲醛与氨的物质的量之比为64=32,C正确。2.以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOCCOOH)的过程中,要依次经过下列步骤中的()与NaOH的水溶液共热与NaOH的醇溶液共热与浓硫酸共热到170 在催化剂存在情况下与氯气反应在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热与新制的C

2、u(OH)2悬浊液共热A.B.C.D.答案C解析采取逆向分析可知,乙二酸乙二醛乙二醇1,2-二氯乙烷乙烯氯乙烷。然后再逐一分析反应发生的条件,可知C项设计合理。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: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: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

3、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,下层主要是饱和碳酸钠溶液和醋酸钠溶液,溶液呈碱性,所以下层酚酞呈红色,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()ABCA.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.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

4、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,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CH3CCCH2OH、CHCCH2CH2OH、CHCCH(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:

5、CaCO3CaOCaC2CHCHCH2CHCN方法二:CH2CHCH3+NH3+32O2CH2CHCN+3H2O对以上两种方法的分析正确的是()方法二比方法一步骤少,能源消耗低,成本低方法二比方法一原料丰富,工艺简单方法二比方法一减少了有毒气体的使用,减少了污染方法二比方法一的反应需要温度高,耗能大A.B.C.D.答案A解析根据反应原理可知,方法二比方法一反应步骤少,能源消耗低,成本低,故正确;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,故正确;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,故正确;方法一中碳酸钙需要高温下才能分解,耗能较大,方法二

6、比方法一反应需要反应温度低,耗能小,故错误。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H可发生取代反应,故A正确;N属于羧酸,W属于酯,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

7、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

8、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.反应均是取代反应B.反应的原子利用率均为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解析反应为酯化反应,属于取代反应,反应不饱和度降低,为加成反应,A项错误;反应产物只有乙酸乙酯,其原子利用率为100%,而反应为C4H10+O2C4H8O2,H原子没有全部进入到目标产物,原子利用率不是10

9、0%,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

10、在羰基碳原子上,得到的镁盐水解后生成相应的醇:RMgX+某化合物A的分子式为C10H14O,它由下列合成路线制得:ABA的结构简式为,B的结构简式为;3-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)cdab(2)CO2(3)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cdab。(2)由于酸性苯甲酸碳酸苯酚,则向溶液中通入CO2可制得。(3)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。3-甲基-3-己醇的结构简式为,根据分析,CH3CH2CH2Cl和Mg在

11、乙醚作用下可制得CH3CH2CH2MgCl,该物质与C反应,可在C中碳氧双键的碳原子上引入CH3CH2CH2,结合产物的信息可知,C的键线式为。提升能力跨越等级1.(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,不正确的是()XC4H10OYC4H9BrZC5H10O2A.Y的结构有4种B.X、Z能形成戊酸丁酯,戊酸丁酯有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,Y是丁基与溴原子结合而成,所以Y有四种结构,故A正确;戊酸相当于丁基连接一个COO

12、H,所以戊酸有四种结构,而丁醇是丁基连接一个OH,所以也有四种结构,因此戊酸丁酯有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CH3OCH2CH2CH3、CH3CH2OCH2CH3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。2.(2020黑龙江哈尔滨第六中学高二期中)工业上合成的反应为+|Y,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

13、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),

14、则Z的二氯代物有4+3=7种,D项正确。3.(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()及其衍生物的合成路线如下,下列说法不正确的是()A.转化中有HCl生成B.与互为同分异构体C.1 mol 能与3 mol NaOH反应D.预测可以发生反应答案C解析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;、的分子式相同,结构不同,则二者互为同分异构体,B正确;1个的分子中仅有两个酚羟基可以和NaOH反应,故1mol能与2molNaOH反应,C错误;观察的过程可知,D项中所给反应可以发生,D正确。4.(双选)(2020安徽安庆第一中学高二月考)某

15、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11molH2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BC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、羰基能和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正确;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

16、,该中间体不含手性碳原子,故D错误。5.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.步骤产物中残留的苯酚可用FeCl3溶液检验B.步骤产物中残留的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,步骤产物中残留的苯酚可用FeCl3溶液检验,A项正确;步骤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,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

17、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。6.(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:。能发生银镜反应;与FeCl3溶液发生显色反应;苯环上的

18、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)=20.54g18gmol-1=0.06mol,C原子的物质的量为n(C)=n(CO2)=0.88g44gmol-1=0.02mol,H、C元素的总质量为0

19、.06mol1gmol-1+0.02mol12gmol-1=0.3g,则该有机物X中含有O元素,n(O)=0.46g-0.3g16gmol-1=0.01mol,则可得到该有机物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,能发生银镜反应,应有醛基;与FeCl3发生显色反应,应有酚羟基;苯环上的一元取代物只有1种,则苯环上只有一种氢。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CD的反应过程可知,要合成,可由与BrCH2COOC2H5反应先生成,然后在

20、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。7.(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)反应和反应的反应类型分别为、。(3)反应和反应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)。能与FeCl3溶液发生显色反应苯环上的一氯取代物只有两种能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体(5)参照上述合成路线和相

21、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)NH4ClH2O(4)、(5)HCHOHOCH2CNHOCH2COOHH2NCH2COOH解析(1)根据A的分子式、AB的反应过程及B的结构简式可知,A的结构简式为。(2)反应是A与HCN发生加成反应生成B,由B的结构简式及反应可推知,C为;根据已知信息反应,反应是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,反应和反应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