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有机综合推断第15章

第66讲

1.掌握烃及其衍生物的转化关系,基于官能团的变化认识其转化关系。2.分析合成路线图中有机物的转化条件及部分有机物的分子结构,推断未知有机物的结构简式,掌握推断未知有机物分子结构的技巧。复习目标1.掌握典型有机物的转化关系:2.官能团、反应类型的推断(详见第63讲)3.熟悉常见的成环反应(1)烯烃环氧化反应RCH==CH2。(2)双烯合成第尔斯⁃阿尔德反应,如:。(3)二元醇脱水成醚

。(4)羟基羧酸分子内酯化

。(5)氨基酸分子内脱水形成酰胺基

。(6)活泼α-H原子的取代a.逆向分析可知,②位α-H代替了两个Br原子的位置。b.逆向分析可知,②位α⁃H代替了两个①③羰基碳原子上乙氧基(—OC2H5)的位置。4.分子内的重排和异构化(1)“重排”指有机物分子中的一个基团迁移到另外一个原子上,其分子式不变,异构反应发生后有机物往往转化成更稳定的物质。如:由D合成F的路线如图所示。E分子中含有酯基,则E的结构简式为

。(2)常见的异构化反应①同一碳原子上既有羟基又有碳碳双键会重排成羰基,该过程称为烯醇重排,如:⥫⥬。②

不稳定,能分别快速异构化为

。5.有机综合推断的审题方法——“三看”流程图提取有效信息一看碳链结构变化:根据已知物质的结构简式,确定反应前后碳链的增减、形状的变化(如碳链变成碳环),确定反应过程。二看官能团变化:如果反应中已经给出了部分物质的结构简式,可对比这些物质的结构简式,确定未知物质的结构和反应过程。三看反应条件:观察反应过程的条件,可推断物质变化过程中可能发生的反应和反应类型。6.规范解答有机综合大题的注意事项有机推断过程完成后,分析题中问题,确定所要书写的有机物的结构、重要的反应等,解答时要注意规范书写有机物的结构简式。此外,有些题目的问题中也蕴含着解题的信息,应注意合理运用。一、侧重碳链增减和官能团的转化1.化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如右:回答下列问题:(1)右述转化过程中,属于氧化反应的是①和③。官能团的变化分别是

转变为

转变为

(填官能团的名称)。羟基酮羰基羟基羧基(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳原子称为不对称碳原子。用星号(*)标出B中的不对称碳原子:

。(3)反应④所需的试剂和条件是

。(4)⑤的反应类型是

。C2H5OH/浓H2SO4、加热取代反应(5)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线(无机试剂任选)。答案

;CH3COCH2COOC2H5

题述流程中,由A到D,以及F到G过程均涉及官能团的变化。由E到F的过程,从结构可以判断,该过程是E(

)中和酯基相连接的环上的碳原子上的H原子被CH3CH2CH2—所取代,得到F(

)。由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备

,可以先由甲苯合成

,再根据题中反应⑤的信息由乙酰乙酸乙酯、反应合成

最后根据题中反应⑥的信息由

水解生成产品

。2.(2026·长沙模拟)阿斯巴甜(G)是一种广泛使用的非糖类甜味食品工业的添加剂。它具有高甜度的特性,甜度大约是蔗糖的200倍,因此只需少量就能产生甜味,同时具有含热量极低的优点。一种合成阿斯巴甜(G)的路线如图:

已知:

。回答下列问题:(1)物质A的化学名称是

。(2)A→B的反应类型是

。苯乙醛加成反应

A→B是醛基和HCN发生亲核加成反应,可知B为

,C→D根据已知信息可知,D为

,D在浓硫酸、加热的条件下和甲醇发生酯化反应生成E(

),E和F生成阿斯巴甜,以此解题。苯乙醛和HCN加成生成B(

),所以A→B的反应类型为加成反应。(3)物质C与M()中,酸性较强的是

(填字母)。C

C中与羧基相邻碳原子上连有—OH,为吸电子基团,使羧基中O—H极性增大,酸性增强,故C的酸性更强。(4)阿斯巴甜(G)中含有

个不对称碳原子,写出其中含氮官能团的名称:

。2氨基、酰胺基

连接4个不同原子或基团的碳原子为不对称碳原子,G中含有两个不对称碳原子,如图

,含氮官能团为氨基和酰胺基。(5)写出D→E的化学方程式:_____________________________________________________。+CH3OH+H2O(6)参照右述路线,写出由丙酮和甲醇合成有机玻璃PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,)的合成路线(其他无机试剂任选)。答案

丙酮与HCN先加成,再水解可以得到

,在浓硫酸且加热的条件下发生消去反应可以得到甲基丙烯酸,甲基丙烯酸与甲醇发生酯化反应得甲基丙烯酸甲酯,在一定条件下发生加成聚合反应即得PMMA。二、涉及官能团的转化与保护问题3.(2022·山东,19)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如右:已知:Ⅰ.PhOH+PhCH2Cl

PhOCH2Ph

PhOH

Ph—=Ⅱ.PhCOOC2H5+

Ⅲ.R1Br+R2NHCH2Ph

R1,R2=烷基回答下列问题:(1)A→B反应条件为

;B中含氧官能团有

种。(2)B→C反应类型为

,该反应的目的是

。(3)D结构简式为

;E→F的化学方程式为

。浓硫酸,加热2取代反应保护酚羟基CH3COOC2H5+Br2

+HBr(4)H的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有

种。(5)根据题述信息,写出以4⁃羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备合成

的路线。6答案通过逆推法可推断物质A为

,A→B发生酯化反应生成

,B→C的过程中,酚羟基发生反应,羟基氢被PhCH2—取代,最终物质H中酚羟基又重新出现,判断B→C的过程是为了保护酚羟基。三、涉及成环、开环、异构化问题4.有机物M和有机物N是重要的化工产品,可用于航空、医疗等领域,其合成路线如图所示。已知:①

;②回答下列问题:(1)E的化学名称为

(2)B的结构简式为

(3)M中官能团的名称为

。(4)B→C的第①步反应的化学方程式为

。(5)试剂1和试剂2分别为

。异丙基苯酯基、酮羰基Br2、FeBr3NaOH的乙醇溶液(6)N的结构简式为

。(7)C的同分异构体中,同时满足下列条件的共有

种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱显示有五组峰,且峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为

16、①苯环上有3个取代基;②1mol该物质与足量NaHCO3溶液反应可得到2molCO2。5.喹啉(

)及其衍生物是合成药物的重要原料,E是一种取代喹啉醇。由D合成E需要三步反应,合成路线如图所示:已知:ⅰ.+;ⅱ.。中间产物1、中间产物2的结构简式分别是

。该过程中还会生成副产物H,H也是一种取代喹啉醇且与E互为同分异构体,则H的结构简式为

。精练高频考点提升关键能力课时精练(A)答案12341.(1)醛基(2)①C8H8

②5

(3)AB

(4)新增1个吸收峰(5)①CH3COOH+Br2

CH2BrCOOH+HBr

②取代反应(酯化反应)

CH2BrCOOH+CH3OH

CH2BrCOOCH3+H2O(6)答案12342.(1)醚键、酯基(2)(3)++HCl

(4)取代反应(5)(或

、)(6)6

答案12343.(1)一碘甲烷(或碘甲烷)

(2)

(3)醚键

碳溴键(4)3

(5)取代反应4(6)答案12344.(1)

取代反应(2)酯基、醚键(3)

+H2O(4)14

答案12344.(5)1.(2025·广东,20)我国科学家最近在光⁃酶催化合成中获得重大突破,光-酶协同可实现基于三组分反应的有机合成,其中的一个反应如下(反应条件略;Ph-代表苯基C6H5—)。(1)化合物1a中含氧官能团的名称为

。1234答案醛基

化合物1a中含氧官能团为—CHO,名称为醛基。(2)①化合物2a的分子式为

。1234答案C8H8

Ph—代表C6H5—,故2a的结构简式为

,分子式为C8H8。②2a可与H2O发生加成反应生成化合物Ⅰ。在Ⅰ的同分异构体中,同时含有苯环和醇羟基结构的共___种(含化合物Ⅰ,不考虑立体异构)。1234答案51234答案

2a(

)与H2O加成所得化合物Ⅰ的分子式为C8H10O,其中含一个苯环、一个醇羟基的同分异构体有:

,共五种。(3)下列说法正确的有

。A.在1a、2a和3a生成4a的过程中,

有π键断裂与σ键形成B.在4a分子中,存在不对称碳原子,

并有20个碳原子采取sp2杂化C.在5a分子中,有大π键,可存在1234答案AB

分子内氢键,但不存在不对称碳原子D.化合物5a是苯酚的同系物,且可发生原子利用率为100%的还原反应1234答案

对照反应物,4a中的结构可拆分成如图

三部分,分别对应三个反应物,4a中三部分之间的σ键是新形成的,反应中2a断裂了碳碳双键中的π键,A正确;4a中间的Ph—所连接的C原子连接了四个不同的基团或原子,是不对称碳原子,其中三个苯环上的碳原子和两个羰基碳原子均采取sp2杂化,数量3×6+2=20,B正确;1234答案

5a分子中的苯环上有大π键,其中与O原子相连的H原子可与羰基上的氧原子形成分子内氢键,羟基所连碳原子连接了四个不同的基团或原子,是不对称碳原子,C错误;同系物要求有机物中具有相同的官能团种类及数量,且组成相差n个CH2(不饱和度相同),化合物5a与苯酚不满足上述任意一条要求,故两者不互为同系物,5a中的羰基、苯环均可与H2发生加成(还原)反应,加成反应的原子利用率为100%,D错误。(4)一定条件下,Br2与丙酮(CH3COCH3)发生反应,溴取代丙酮中的α⁃H,生成化合物3a。若用核磁共振氢谱监测该取代反应,则可推测:与丙酮相比,产物3a的氢谱图中

。1234答案新增1个吸收峰

CH3COCH3中只有1种化学环境的H原子,

中的1号C上有2个H,2号C上没有H,3号C上有3个H,因此3a的核磁共振氢谱中有两个峰,与丙酮相比,氢谱图中新增1个吸收峰。(5)已知:羧酸在一定条件下,可发生类似于丙酮的α⁃H取代反应。根据题述信息,分三步合成化合物Ⅱ。①第一步,引入溴:其反应的化学方程式为

。1234答案CH3COOH+Br2

CH2BrCOOH+HBr1234答案

将4a中最右侧的一个甲基改成甲氧基(—OCH3)即为化合物Ⅱ,对应原料中的

变为

(记作3a')即可,对3a'进行逆合成分析:其中的酯基可由

与甲醇反应产生,根据羧酸可发生类似丙酮的α-H取代反应知,

可由乙酸发生取代反应得到。第一步为取代反应,化学方程式为

+Br2

+HBr。②第二步,进行

(填具体反应类型):其反应的化学方程式为_____________

(注明反应条件)。1234答案③第三步,合成Ⅱ:②中得到的含溴有机物与1a、2a反应。取代反应(酯化反应)CH2BrCOOH+CH3OHCH2BrCOOCH3+H2O

第二步为酯化反应,化学方程式为

+CH3OH

+H2O。(6)参考题述三组分反应,直接合成化合物Ⅲ,需要以1a、

(填结构简式)和3a为反应物。1234答案

如图

,虚线框中结构分别来自1a、3a,结合已知反应中2a的碳碳双键发生加成反应知,化合物Ⅲ中间的结构应来自(提示:与1,3⁃丁二烯的1,4⁃加成反应类似)。2.(2025·河南,18)化合物I具有杀虫和杀真菌活性,右面为其合成路线之一(部分反应条件已简化)。已知:回答下列问题:1234答案(1)I中含氧官能团的名称是

。醚键、酯基1234答案

结合B的结构简式,A与Cl2在FeCl3催化下,发生苯环上的取代反应,故A的结构简式为

;E在Fe、HCl作用下发生还原反应生成F,则E的结构简式为

;D与

发生取代反应生成E,结合C、E的结构简式与D的分子式知,D的结构简式为

。由I的结构简式可知,I中含氧官能团为醚键和酯基。(2)A的结构简式为

。(3)由B生成C的化学方程式为_____________

。反应时,在加热搅拌下向液体B中滴加异丙醇;若改为向异丙醇中滴加B则会导致更多副产物的生成,副产物可能的结构简式为____________(写出一种即可)。1234答案+

―→+HCl1234答案

B生成C的化学方程式为

+―→+HCl;若向异丙醇中滴加B,异丙醇过量,B中的酰基氯、苯环上的氯原子均可能与异丙醇发生取代反应,生成副产物

。(4)由D生成E的反应类型为

。1234答案取代反应

结合D、E的结构简式,D与

发生取代反应生成E和HCl。(5)由F生成H的反应中可能生成中间体J,已知J的分子式为C23H26F3NO3,则J的结构简式为_____________________________________________________(写出一种即可)。1234答案(或

)1234答案

根据已知信息RNH2+,F与G反应先生成

,再异构化为

。(6)G的同分异构体中,含有碳氧双键的还有

种(不考虑立体异构);其中,能发生银镜反应,且核磁共振氢谱显示为两组峰的同分异构体的结构简式为

。1234答案61234答案

G的结构简式为

,其同分异构体中含有碳氧双键的官能团可为

或—CHO,碳架异构有C—C—C—C、

。当官能团为

时,采用“插入法”,

可在如图

中的“①、②”2个位置;当官能团为—CHO时,采用“移动变位法”,—CHO可在如图

中的“①、②、③、④”4个位置,故符合条件的G的同分异构体一共有6种。1234答案

能发生银镜反应(分子中含—CHO),且核磁共振氢谱显示为两组峰(分子中只有2种不同化学环境的氢原子)的G的同分异构体的结构简式为

。3.(2026·石家庄阶段练)喷他佐辛(化合物H)是一种镇痛药物,其合成路线之一如右(略去部分试剂、条件和步骤)。已知:

。回答下列问题:(1)试剂X的化学名称是

。(2)C的结构简式为

。1234答案一碘甲烷(或碘甲烷)(3)D中官能团的名称是

。(4)G中不对称碳原子的数目是

。1234答案醚键碳溴键3

与试剂X反应生成A,对比结构简式可推断出试剂X为CH3I;B和CH3I发生取代反应生成C,同时生成HI,结合D的结构简式可知,C为

,碳酸钠的作用是与生成的HI反应,促进反应正向进行;C在光照条件下甲基上的H被溴原子取代生成D;D与Mg反应生成E;A和E发生取代反应生成F;F经多步转化生成G;G与试剂Y发生取代反应生成H,已知试剂Y为溴代烯烃,则试剂Y为

,据此解答。由G的结构简式可知,含有不对称碳原子个数是3,如图*所示:

。1234答案(5)试剂Y为溴代烯烃,由G生成H的反应类型是

;在Y的同分异构体中,不含甲基的同分异构体的数目是

。1234答案取代反应41234答案

G生成H的同时会有小分子HBr生成,因此属于取代反应;Y为

,分子式为C5H9Br,不饱和度为1,其同分异构体中不含甲基,结构为CH2==CHCH2CH2CH2Br、

,共4种。(6)化合物M的合成路线如下:参照F的合成路线,写出第③步反应的化学方程式:_________________

(忽略立体化学)。1234答案1234答案

与Mg反应生成

,再与

发生类似A与E反应生成F的反应,生成物是

,再与

发生题目已知信息的反应生成M(

)。4.(2025·安徽六安高三阶段练习)布洛芬具有退热、镇痛的疗效,其传统合成路线如图。已知:①RCHO

RCH==NOH(R为烃基);②芳醛直接氧化芳酸时,苯环上的烃基也可能被氧化。1234答案回答下列问题:(1)A的结构简式:

,A→B的反应类型为

。取代反应(2)有机物C中含氧官能团的名称为

。(3)写出E→F的化学方程式:

。1234答案酯基、醚键+H2O1234答案

由B的结构简式和A的分子式,可逆推出A的结构简式为

;B与ClCH2COOC2H5在C2H5ONa作用下发生反应生成C和HCl;C在H+/H2O作用下转化为D等;D与NH2OH反应生成E,E为

;E脱水得F为

;F在H+/H2O作用下生成布洛芬。E→F发生脱水反应,化学方程式为

+H2O。(4)布洛芬的同系物M的分子式为C9H10O2,其可能结构有

种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有四组峰且峰面积之比为1∶2∶6∶1的结构简式为_________________

(写出一种即可)。1234答案141234答案

布洛芬(

)的同系物M的分子式为C9H10O2,其可能结构中含有1个苯环、1个—COOH,另外还有2个碳原子构成的烃基,则其可能结构为1个苯环、1个—CH2CH2COOH或—CH(CH3)COOH(共2种);1个苯环、1个—CH2COOH、1个—CH3(邻、间、对共3种);1个苯环、1个—COOH、1个—CH2CH3(邻、间、对共3种);1个苯环、2个—CH3、1个—COOH(可能结构共有6种),所以可能结构共有2+3+3+6=14种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有四组峰且峰面积之比为1∶2∶6∶1的结构简式为

。(5)参照上述流程设计由

制备的合成路线。1234答案答案1234答案

制备

时,采用逆推法可知,需合成

,再逆推需合成

,依照流程图信息,需合成

,合成路线见答案。精练高频考点提升关键能力课时精练(B)答案12341.(1)酮羰基醚键羧基(2)中和反应

(3)异丁酸(或2⁃甲基丙酸)

(4)提高原料(溴)的利用率,减少损失(5)

(6)

+2NaOH

+NaBr+2H2O

(7)答案2.(1)硝基(酚)羟基(2)BrCH2CH2CH2OCH3(3)还原反应(4)5(5)+2HCl+NaNO2

+NaCl+2H2O(6)AC12342.(7)答案12343.(1)(酮)羰基碳碳双键(2)

(3)氧化反应(4)可能(5)

(6)(7)1234答案4.(1)碳氟键、硝基(2)—CF3是吸电子基团,而—CH3是推电子基团,导致CF3COOH的羧基中的羟基极性比CH3COOH中羟基的极性大,更易电离出H+(合理即可)(3)取代反应保护氨基(合理即可)答案12344.(4)(5)60(6)答案12341.(2025·河北,18)依拉雷诺(Q)是一种用于治疗非酒精性脂肪性肝炎的药物,其“一锅法”合成路线如右:回答下列问题:(1)Q中含氧官能团的名称:

。(2)A→B的反应类型:

。答案酮羰基醚键羧基中和反应1234

结合A的结构简式及A→B的反应条件可知,A中的酚羟基与氢氧化钠反应生成

,发生中和反应。答案1234(3)C的名称:

。(4)C→D反应中,在加热条件下滴加溴时,滴液漏斗末端位于液面以下的目的:

。异丁酸(或2-甲基丙酸)提高原料(溴)的利用率,减少损失

C→D反应中加热,而溴易挥发,为提高原料的利用率,故滴加溴时将滴液漏斗末端伸入液面以下。答案1234(5)“一锅法”合成中,在NaOH作用下,B与D反应生成中间体E,该中间体的结构简式:

。答案1234(6)合成过程中,D也可与NaOH发生副反应生成M,图甲、图乙分别为D和M的核磁共振氢谱,推断M的结构,写出该反应的化学方程式:________________________________________

。+2NaOH

+NaBr+2H2O答案1234

根据图乙可知M中存在2种不同化学环境的氢原子,且原子个数比为3∶2(或2∶3),再结合D中含有碳溴键,且与溴原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,故D可在NaOH的醇溶液中发生消去反应,且羧基也可与氢氧化钠反应,故M的结构简式为

,由此可写出D与NaOH反应生成M的化学方程式。答案1234(7)写出满足下列条件A的芳香族同分异构体的结构简式:

。(a)不与FeCl3溶液发生显色反应;(b)红外光谱表明分子中不含C==O键;(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为1∶1∶3;(d)芳香环的一取代物有两种。答案1234

A的芳香族同分异构体除苯环外,还剩余1个不饱和度、3个碳、2个氧,联系满足的条件,则只能为环状结构,芳香环的一取代物有两种,则其结构对称,且2个甲基不能在苯环上,故2个甲基只能在杂环上,符合条件的同分异构体的结构简式为

。答案12342.(2025·陕晋青宁,18)我国某公司研发的治疗消化系统疾病的新药凯普拉生(化合物H),合成路线如右(部分试剂、反应条件省略)。已知:回答下列问题:(1)A中官能团的名称是

。(2)B的结构简式为

。硝基(酚)羟基BrCH2CH2CH2OCH3答案1234

对比A、C的结构,从

中虚线处断开,左侧为A的部分,则右侧为B的部分,断开处连接Br原子,故B的结构简式为BrCH2CH2CH2OCH3。答案1234(3)由C转变为D的反应类型是

。还原反应

C中硝基转化为D中氨基,为“去氧加氢”的还原反应。答案1234(4)同时满足下列条件的B的同分异构体有

种(不考虑立体异构)。①含有两个甲基;②与钠反应产生氢气。5答案1234

C4H9—有两种碳链,第1种:

和第2种:

,第1种2、3号碳上氢原子化学环境相同,1、4号碳作为两个甲基,能与钠反应产生H2,则含有羟基,将羟基连在2号碳上,溴原子可以在2号碳上,也可以在3号碳上,共有2种;第2种1、2、3号碳原子上氢原子化学环境相同,由于只能存在2个甲基,故其中一个碳原子上必须要连羟基或溴原子,让1、3号碳作为两个甲基,在2号碳上连羟基,则2、4号碳上可以连溴原子,有2种;若在4号碳上连羟基,则在2号碳原子上连溴原子,有1种,故共有5种符合条件的同分异构体。答案1234(5)由D转变为E的过程中经历了两步反应,第一步反应的化学方程式是______________________________________________

(要求配平)。+2HCl+NaNO2―→+NaCl+2H2O答案1234

由已知信息可知,D转变为E的第一步为D与NaNO2、HCl反应生成

,由原子守恒可知,产物中还有NaCl和H2O,由此可得反应的化学方程式。答案1234(6)下列关于F说法正确的有

A.F能发生银镜反应B.F不可能存在分子内氢键C.右面路线中E+F―→G的反应产生了氢气D.已知醛基吸引电子能力较强,与

相比F的N—H键极性更小AC答案1234

F中含有醛基,可以发生银镜反应,A正确;F中—NH—中的H可以与苯环上的F原子形成分子内氢键,B错误;E+F―→G的反应机理为E中Cl原子与F中—NH—中的H结合生成HCl,HCl与NaH反应生成NaCl和H2,C正确;

中醛基为吸电子基团,会使得N—H键的极性增强,D错误。答案1234(7)结合合成H的相关信息,以

和含一个碳原子的有机物(无机试剂任选)为原料,设计化合物

的合成路线。答案答案1234

目标产物

中含有“

”结构,类比流程中D→E,可将原料

转化为

;目标产物

中含有

,类比流程中G→H,

可转化为

发生类似E→G的反应生成

。答案12343.(2025·湖南,17)化合物F是治疗实体瘤的潜在药物。F的一条合成路线如图(略去部分试剂和条件):已知:回答下列问题:(1)A的官能团名称是

。(2)B的结构简式是

。(酮)羰基碳碳双键答案1234(3)E生成F的反应类型是

。(4)F所有的碳原子

共面(填“可能”或“不可能”)。氧化反应可能

苯环是平面结构,酮羰基也是平面结构,五元杂环也是平面结构,则F中所有的碳原子可能共面。答案1234(5)B在生成C的同时,有副产物G生成。已知G是C的同分异构体,且与C的官能团相同。G的结构简式是

(考虑立体异构)。

B→C的反应是其中一个溴原子发生消去反应得到碳碳双键,G是C的同分异构体,且与C官能团相同,可以考虑另外一个溴原子发生消去反应,则G的结构简式为

、(考虑顺反异构)。答案1234(6)C与

生成E的同时,有少量产物I生成,此时中间体H的结构简式是

。答案1234

根据已知条件,

存在一系列的互变平衡,结合I的结构简式可知,

可转换为

,与C发生加成反应后得到的中间体H的结构简式为

,再发生取代反应,即可得到I。答案1234(7)依据右面流程信息,结合所学知识,设计以

和H2C=

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