“芳香族化合物”结构和性质题解及启示
例1:分子式为388O H C 的芳香族化合物有多种不同的结构,其中A 、B 、C 三种有机物苯环上的一氯取代物均有两种。
等物质的量的A 、B 、C 分别与足量的NaOH 溶液完全反应时,消耗NaOH 的物质的量为1:2:3。
(1)A 可发生分子间酯化反应;B 遇3FeCl 溶液显紫色,其分子内含有羧基,则A 、B 的结构简式分别为A_________,B_________。
(2)C 可以看为酯类,C 与足量的NaOH 溶液反应的方程式为_________。
解析:本题只限于在芳香族化合物中寻找答案。
由“A 、B 、C 三种有机物苯环上的一氯取代物均有两种”知:该芳香族化合物中除苯环外还应有两个取代基,且在对位上。
分子式可改写为:34246O H C H C -,而342O H C -可以分解为两个取代基的方法有:OH -和COOH CH 2-或OH CH 2-和COOH -或OH -和-COO CH 3等;能与NaOH 溶液反应的官能团有:酚羟基)(OH -、羧基(COOH -)、酯(--COO )。
根据题意molA 1与molNaOH 1反应,且A 能发生酯化反应,说明A 中含有醇羟基或羧基,可推测得A 的结构简式为:,与NaOH 反应的化学方程式为:。
“B 遇3FeCl 溶液显紫色,其分子内含有羧基”,说明B 分子中含有酚羟基和羧基,得B 的结构简式为:
,它与NaOH 反应的化学方程式为:。
“C 可以看
为酯类”,C 的结构简式为:,它与NaOH 反应的化学方程式为:。
例2:A 、B 都是芳香族化合物,1molA 水解得到1molB 和1mol 醋酸。
A 、B 的相对分
子质量都不超过200,完全燃烧都只生成2CO 和O H 2。
且B 分子中碳和氢元素总的质量分数为65.2%。
A 溶液具有酸性,不能使氯化铁溶液显色。
(1)A 、B 相对分子质量之差为________;(2)1个B 中应该有________个氧原子;(3)A 的分子式为________。
解析:(1)“A 、B 都是芳香族化合物”说明A 、B 分子中碳原子数大于6,“1molA 水解得到1molB 和1mol 醋酸”可表示为
COOH CH B O H A 32+→+
M(A) 18 M(B) 60
质量守恒知:60)(18)(+=+B M A M ,得42)()(=-B M A M 。
(2)B 是芳香族化合物,相对分子质量最小的芳香族化合物是苯酚,其相对分子质量是94,又因A 、B 的相对分子质量都小于200,故B 的相对分子质量的取值范围是:158)(94≤≤B M ;另外“B 分子中碳和氢元素总的质量分数为65.2%”则B 分子中氧元素的质量分数是34.8%,所以有:%8.34%100)
(16=⨯B M n ,n B M 46)(≈,n 只能等于3。
且138)(=B M ,因此B 的分子式可表示为:)6(3≥x O H C y x ,即:9012=+y x ,结合芳香族化合物中碳、氢元素关系讨论得:当x=7时,y=6,符合题意,得B 的分子式为:367O H C ;又由“COOH CH B O H A 32+→+”知A 的分子式应为:489O H C ,相对分子质量是180。
具体答案是:(1)42;(2)3;(3)489O H C
例3:有机物A 、B 、C 均含C 、H 、O 三种元素。
A 中氧的质量分数为23.53%,且氢原子和碳原子数目相等,A 的分子式的相对分子质量为最简式相对分子质量的2倍。
在稀硫酸中加热A ,可生成B 和C ,B 、C 均不与溴水反应,但B 能与碳酸氢钠反应而C 不能。
试求:(1)A 的分子式?(2)A 、B 、C 的结构简式。
解析:(1)由“A 中氧的质量分数为23.53%,且氢原子和碳原子数目相等”可设A 的实验式为y x x O H C ,则有:%53.23%100161316=⨯+y x y ,解得:1
4=y x ,所以实验式可表示为n O H C )(44,又因“A 的分子式的相对分子质量为最简式相对分子质量的2倍”可知
A 的分子式为:288O H C 。
(2)从组成上看A 属于芳香族化合物。
“在稀硫酸中加热A ,可生成B 和C ”说明A 又是酸类物质,“B 、C 均不与溴水反应,但B 能与碳酸氢钠反应而C 不能”,可推知B 、C 中都不含不饱和双键或叁键,也没有酚羟基结构,B 是羧酸,C 是醇。
因此A 可能的结构简式有:(苯甲酸甲酯)或(甲酸苯甲酯)。
故答案为:如果A 是则B 是COOH H C 56;或A 是
则B 为HCOOH ,C 为OH CH H C 256。
解后启示:①苯环上的一氯取代物只有两种——含义是:分子中含有两个不同取代基,且排列位置是对位;②醇不能与NaOH 反应,酚、羧酸、酯都能与NaOH 反应;③确定有酚存在的实验和现象是加 3Fe 溶液,看溶液是否生成紫色或加溴水是否有不溶于水的三溴苯酚生成;④能与3NaHCO 反应放出2CO 的有机物一定是羧酸;⑤碳原子数相同的羧酸和酯互为同分异构体……等等。
你注意到了吗?这都是在解题中随时可以涉及到的一些知识点。
对这些知识缺乏理解,解题时则寸步难行。