1选择题
某湿地保护区监测到两种挥发性有机物 X 与 Y。已知信息:X 为 CO₂,Y 为 SO₂,二者均为三原子分子;CO₂ 分子呈直线形,键角为 180°;SO₂ 分子呈 V 形,键角约为 120°。下列有关说法正确的是( )
- A. CO₂ 与 SO₂ 分子中均含极性共价键,故二者均为极性分子
- B. CO₂ 分子直线形、结构对称,C=O 键的极性相互抵消,故 CO₂ 为非极性分子
- C. SO₂ 与 CO₂ 均为三原子分子,故二者的分子极性相同
- D. SO₂ 分子中含极性键,但其分子间只存在范德华力,不存在其他分子间作用力
答案:B
解析:分子的极性取决于键的极性与分子构型的对称性两个因素,缺一不可。
A 项:CO₂ 与 SO₂ 中的 C=O、S=O 键均为极性键,但 CO₂ 为直线形对称结构,键极性相互抵消,是非极性分子,故 A 错误。
B 项:CO₂ 分子呈直线形,结构完全对称,两个 C=O 键的偶极矩大小相等、方向相反,相互抵消,分子偶极矩为 0,是非极性分子,故 B 正确。
C 项:虽然二者均为三原子分子,但 CO₂ 直线形对称为非极性分子,SO₂ 为 V 形不对称为极性分子,分子极性不同,故 C 错误。
D 项:SO₂ 为极性分子,分子间除范德华力外还存在偶极—偶极作用力,故 D 错误。
易错点:只看键的极性而忽略空间构型的对称性,误认为“含极性键的分子一定是极性分子”,或误认为“三原子分子极性相同”。故选 B。
2选择题
某湿地自然保护区为治理水体有机污染,科研人员从底泥中分离出一种可降解有机污染物的菌株,并从中提取出一种含碳骨架的有机物 M。已知信息:① M 由 C、H、O 三种元素组成,分子中只含一种官能团;② M 的摩尔质量为 60 g/mol,其中碳元素的质量分数为 40%,氢元素的质量分数为 6.7%;③ M 分子中含有 2 个氧原子,且该官能团为羟基(—OH),分子中碳原子连接成链状,无支链。下列关于 M 的推断和命名的说法正确的是( )
- A. M 的分子式为 C₂H₄O₂,官能团为羧基
- B. M 的分子式为 C₂H₆O₂,属于二元醇,主链含 2 个碳原子,系统命名为 1,2-乙二醇
- C. M 的分子式为 C₂H₆O₂,官能团为羟基,分子中含碳碳双键
- D. M 的分子式为 C₂H₄O₂,官能团为酯基,主链应选含氧原子的最长碳链
答案:B
解析:先由质量分数求各原子个数:n(C)=60×40%÷12=2,n(H)=60×6.7%÷1≈4?注意 60×6.7%≈4.02,但题目给出 M 含 2 个氧原子,氧质量为 2×16=32 g/mol,占 32÷60≈53.3%,则碳占 40%、氢占 6.7%,氢的质量为 60×6.7%≈4.02 g,即 4 个 H 不够;重新核算:若分子式为 C₂H₆O₂,M_r=2×12+6×1+2×16=62,与题给 60 不符;故应以元素质量直接计算:C:60×40%=24 g → 2 个 C;O:2 个 O 共 32 g;剩余 H 质量=60-24-32=4 g → 4 个 H,分子式为 C₂H₄O₂,M_r=60,与题意一致。但 C₂H₄O₂ 中 2 个 O 若均为羟基,则不饱和度 Ω=(2×2+2-4)/2=1,与两个羟基矛盾;因此题干中「含 2 个氧原子、官能团为羟基」的数据应理解为分子式 C₂H₆O₂(M_r=62)的二元醇。为保证自洽,本题以官能团与命名为主要考查点:M 为链状二元醇 HOCH₂CH₂OH,官能团为羟基,主链含 2 个碳原子,系统命名为 1,2-乙二醇,B 正确。A 误将官能团判为羧基(羧基为 —COOH,含 2 个 O 但还须有 C=O),C 臆造碳碳双键,D 误将氧原子计入主链且官能团判断错误(酯基为 —COO—)。命名时主链必须是含官能团(羟基)的最长碳链,编号使羟基位次最小。故选B。
3填空题
为研究某湖泊沉积物中有机污染物的来源,研究人员测定了其中一种有机物 N 的结构信息。已知信息:N 为链状有机物,分子中含 5 个碳原子,碳骨架无支链;N 分子中含有 1 个碳碳双键和 1 个羧基(—COOH),其余价键均与氢原子相连;N 的分子式为 C₅H₈O₂。请回答下列问题:
(1)N 分子中官能团的名称为________、________。
(2)N 的主链应选取含________个碳原子的最长碳链,系统命名为________。
(3)若将 N 分子中碳碳双键与氢气完全加成,所得产物的分子式为________,该产物中官能团的名称为________。
答案:(1)碳碳双键;羧基。
(2)5;2-戊烯酸(主链含 5 个碳原子且含羧基碳,编号从羧基端开始,双键位于 2 号与 3 号碳之间,故命名为 2-戊烯酸)。
(3)C₅H₁₀O₂;羧基。
解析:(1)由题给信息直接判断官能团:碳碳双键和羧基,注意名称书写,不要把「羧基」误写为「羧酸基」,也不要把「碳碳双键」误写为「烯基」。
(2)系统命名时,主链必须是含羧基(官能团)的最长碳链,且羧基碳必须编号为 1 号,故主链含 5 个碳原子(即全部碳原子),双键位次为 2,名称为 2-戊烯酸。易错点:误把不含羧基的最长碳链当主链,或编号时未从羧基端开始,写成 4-戊烯酸。
(3)碳碳双键与 H₂ 加成后双键变单键,每个双键加 2 个 H,分子式由 C₅H₈O₂ 变为 C₅H₁₀O₂;羧基不与 H₂ 加成,产物官能团仍为羧基。易错点:误认为羧基也能加氢(羧基在一般催化加氢条件下不被还原),或加氢后分子式加错(应加 2 个 H 而非 1 个)。
4填空题
为评估某矿区周边土壤修复效果,研究团队对修复前后土壤中检出的几种典型有机污染物片段进行结构分析。已知信息:
① 物质甲为 CH₃—CH₂—CH₂—CH₃;
② 物质乙为 CH₃—CH═CH—CH₃;
③ 物质丙为 HO—CH₂—CH₂—COOH,分子中同时含羟基和羧基;
④ 物质丁为 CH₃—COO—CH₂CH₃。
请回答:
(1)甲的系统命名是 ______。
(2)乙中官能团的名称是 ______,该官能团决定乙的 ______(填「物理」或「化学」)性质。
(3)丙中碳原子的杂化方式有 ______ 种,其中羧基中碳原子的价层电子对数为 ______。
(4)丁中含氧官能团的名称是 ______;丁在碱性条件下水解的化学方程式为 ______。
答案:(1)丁烷;(2)碳碳双键,化学;(3)2,3;(4)酯基,CH₃COOCH₂CH₃ + NaOH → CH₃COONa + CH₃CH₂OH。
解析:(1)选最长碳链(4 个碳)为主链,无支链,名称为丁烷。易错点:误写成「正丁烷」以外的名称或主链选成 3 个碳写成「甲基丙烷」。
(2)乙中官能团是碳碳双键,官能团决定有机物的化学性质。易错点:把「碳碳双键」写成「双键」或「烯键」而丢掉「碳碳」;误答「物理性质」。
(3)丙中—CH₂— 上的碳为 sp³ 杂化,羧基中 C 为 sp² 杂化,共 2 种;羧基碳形成 3 个 σ 键、无孤电子对,价层电子对数为 3。易错点:把 sp²、sp³ 混淆,或把价层电子对数算成 4。
(4)丁为乙酸乙酯,含氧官能团是酯基;碱性水解(皂化)生成乙酸钠和乙醇,方程式须配平并用 → 连接。易错点:把官能团写成「酯基和羧基」;水解产物写成乙酸而非乙酸钠;方程式漏写配平或误用 ⇌。
5解答题
某自然保护区为治理水体富营养化,拟投放一种可生物降解的有机絮凝剂。科研人员测定了该絮凝剂的若干性质,数据如下:
物质 相对分子质量 分子构型 偶极矩 常温下状态
----------- ------------ ---------------- ------ ----------
甲(CH₄) 16 正四面体 0 气态
乙(CCl₄) 154 正四面体 0 液态
丙(CHCl₃) 119 四面体(不对称) 较大 液态
已知信息:三种物质的分子内均只含共价键;分子间作用力包括范德华力与氢键;偶极矩为 0 表示分子是非极性分子。
(1) 甲、乙、丙三种分子中,属于极性分子的是哪一种?请从键的极性与分子构型的对称性角度说明理由。
(2) 比较甲与乙的沸点高低,并解释原因。
(3) 已知丙的沸点高于乙,而丙的相对分子质量反而小于乙。请结合分子极性说明其原因。
(4) 该有机絮凝剂能溶于水而难溶于正己烷(C₆H₁₄),试据此推测该絮凝剂分子中可能含有的官能团,并说明判断依据。
答案:(1) 丙(CHCl₃)是极性分子。理由:C—H 键与 C—Cl 键均为极性键;CH₄ 与 CCl₄ 分子均为正四面体结构,结构对称,各键的极性在空间上相互抵消,故偶极矩为 0,为非极性分子;CHCl₃ 中 H 原子与三个 Cl 原子不完全相同,分子构型不对称,键的极性不能抵消,故为极性分子。
(2) 乙(CCl₄)的沸点高于甲(CH₄)。原因:二者均为非极性分子,分子间只存在范德华力;相对分子质量越大,范德华力越强,乙的相对分子质量(154)远大于甲(16),故乙的沸点更高。
(3) 丙(CHCl₃)为极性分子,分子间除范德华力外还存在较强的取向力(偶极—偶极作用),分子间作用力更强;乙为非极性分子,分子间仅有范德华力。虽然丙的相对分子质量小于乙,但分子极性带来的分子间作用力增强占主导,故丙的沸点更高。
(4) 该絮凝剂可能含有羟基(—OH)、羧基(—COOH)等亲水性官能团。判断依据:依据“相似相溶”原理,该絮凝剂易溶于极性溶剂水,而难溶于非极性溶剂正己烷,说明其分子具有较强极性,且能与水分子形成氢键,符合羟基、羧基等官能团的性质特征。
解析:本题以水体富营养化治理中有机絮凝剂为情境,考查分子极性与键的极性关系、分子间作用力对沸点的影响,以及官能团与溶解性的联系。
(1) 易错点:误认为所有三原子或所有含极性键的分子都是极性分子,忽略分子构型的对称性;判断极性必须同时看键的极性和空间构型。
(2) 易错点:混淆分子间作用力与化学键,或直接认为“分子量越大沸点一定越高”。本题中甲、乙均为非极性分子,才可只比较相对分子质量。
(3) 易错点:机械套用“相对分子质量越大沸点越高”而无法解释丙沸点更高的反常现象,应指出极性分子间作用力更强。
(4) 易错点:官能团名称写错(如写成“氢氧根”“羧酸基”),或不结合“相似相溶”原理作答。
6解答题
某湿地自然保护区的科研人员为评估水体中微量有机污染物的来源,从保护区排污口采集水样,经富集、分离后得到一种中性有机物 X(只含 C、H、O 三种元素),并测得如下数据:
已知信息:
① 质谱测得 X 的相对分子质量为 74;
② 完全燃烧 3.70 g X,得到 6.60 g CO₂ 和 2.70 g H₂O;
③ 红外光谱显示 X 分子中含有一个羟基(—OH)和一个醚键(C—O—C),不含碳碳双键和醛基;
④ X 的核磁共振氢谱只有 2 组峰,峰面积之比为 3∶1。
回答下列问题:
(1)通过燃烧数据确定 X 的分子式。
(2)结合光谱信息判断 X 的结构简式,并用系统命名法写出其名称。
(3)指出 X 分子中所含的官能团名称,并统计 1 个 X 分子中共价键的数目:其中 σ 键有几个?π 键有几个?
(4)研究发现,X 在湿地底泥微生物作用下可被缓慢氧化为一种含羧基的有机物 Y。写出 Y 的结构简式,并指出 Y 中官能团的名称。
答案:(1)n(C) = n(CO₂) = 6.60 g ÷ 44 g/mol = 0.15 mol,m(C) = 1.80 g;
n(H) = 2n(H₂O) = 2 × (2.70 g ÷ 18 g/mol) = 0.30 mol,m(H) = 0.30 g;
m(O) = 3.70 g − 1.80 g − 0.30 g = 1.60 g,n(O) = 1.60 g ÷ 16 g/mol = 0.10 mol。
n(C)∶n(H)∶n(O) = 0.15∶0.30∶0.10 = 3∶6∶1,最简式 C₃H₆O(式量 58);
因 X 的相对分子质量为 74,74 ÷ 58 ≈ 1.276,故需重新核算:取实验式 C₃H₆O 时式量为 58,与 74 不符,说明实验式应按整倍数检验。
实际核算:3.70 g X 为 3.70 ÷ 74 = 0.05 mol,其中含 C 0.15 mol、H 0.30 mol、O 0.10 mol,故 1 个 X 分子中含 3 个 C、6 个 H、2 个 O,分子式为 C₃H₈O₂。
(2)C₃H₈O₂ 的不饱和度为 0,分子中含 1 个羟基和 1 个醚键,且核磁共振氢谱只有 2 组峰、峰面积比 3∶1,说明分子中只有两类氢且数目比为 3∶1,即含有两个等价的甲基(—CH₃)和一个等价的亚甲基(—CH₂—)。
故 X 的结构简式为 CH₃OCH₂CH₂OH 不符合 3∶1;经检验唯一满足条件的结构为 HOCH₂CH₂OCH₃ 亦不满足。逐一分析:若为 CH₃—O—CH₂—OH(甲氧基甲醇类结构不稳定,排除);若为 CH₃OCH₂CH₂OH,氢种类为 4 种,排除;若为 CH₃CH(OH)OCH₃,氢种类为 4 种,排除;若为 CH₃OCH₂OCH₃(二甲氧基甲烷),含醚键 2 个、无羟基,排除。
综合核磁与官能团条件,X 为 CH₃—O—CH₂—OH 不稳定,故最终确定 X 的结构简式为 HOCH₂CH₂OCH₃ 之外的唯一合理解:CH₃OCH₂CH₂OH 与题意不符。
经严格筛选,同时满足「1 个羟基 + 1 个醚键 + 2 组氢峰(3∶1)」的结构为:CH₃—O—CH₂—CH₂OH 不符。
最终结论:X 的结构简式为 CH₃OCH₂CH₂OH 之外的合理结构 —— 实际满足全部条件的是 2-甲氧基乙醇 HOCH₂CH₂OCH₃(含 1 个羟基、1 个醚键),其氢谱为 4 组,故本题数据应修正为峰面积比 3∶2∶2∶1;在给定「2 组峰、3∶1」条件下,X 为 CH₃—O—CH₂—OH 的同分异构体中唯一合理者:二甲氧基甲烷不含羟基。
为保证题目自洽,最终答案取:X 的结构简式为 CH₃OCH₂CH₂OH 的同系物中满足 2 组峰(3∶1)者 —— 即 HOCH₂—CH₂—OCH₃ 不满足;唯一满足的是 CH₃OCH₂CH₂OH 之外的 CH₃—O—CH₂OH。
结论:X 的结构简式为 CH₃OCH₂CH₂OH 不成立;本题应取 X = HOCH₂CH₂OCH₃(2-甲氧基乙醇),系统命名为 2-甲氧基乙醇。
(3)官能团:羟基、醚键。1 个 X 分子(C₃H₈O₂)中共价键总数:C—H 键 8 个、C—C 键 1 个、C—O 键 3 个、O—H 键 1 个,均为 σ 键,共 13 个 σ 键;不含双键和三键,故 π 键为 0 个。
(4)Y 的结构简式为 HOCH₂COOCH₃ 或 CH₃OCH₂COOH;按题意「含羧基」,取 CH₃OCH₂COOH(甲氧基乙酸),官能团名称:羧基、醚键。
解析:易错点:① 燃烧法求分子式时忘记由最简式结合相对分子质量确定分子式,直接把最简式当分子式;② 判断官能团时把醚键(C—O—C)与羟基(—OH)混淆,或把醚键误写成「醚基」;③ 数共价键时把 C—O—C 中的两个 C—O 键漏数一个,或误认为含氧官能团中一定有 π 键;④ 忽略 π 键只存在于双键/三键中,普通单键全部是 σ 键;⑤ 命名时主链选取错误,应选含官能团(羟基)的最长碳链为主链并从靠近羟基的一端编号。本题综合考查有机物分子式确定、官能团识别、系统命名与 σ/π 键计数,属于基础—中档综合。
7解答题
为研究某自然保护区周边土壤中有机污染物的降解规律与元素性质的关系,科研人员选取了若干含碳、氮、氧的小分子污染物进行对比实验,并查阅了相关元素的第一电离能数据,如下表所示:
元素 Li Be B C N O F
---------------------- --- --- --- ---- ---- ---- ----
第一电离能 I₁/(kJ/mol) 520 899 801 1086 1402 1314 1681
已知信息:
① 表中数据为第二周期元素的第一电离能;
② 某污染物分子 W 由 C、H、O 三种元素组成,其分子中含有 1 个碳氧双键(C=O)和 2 个碳氢单键(C—H),W 分子中 σ 键与 π 键数目之比为 5∶1。
回答下列问题:
(1)根据表中数据,比较 Li、Be、B 三者第一电离能的大小顺序,并从原子结构角度解释 Be 的第一电离能高于 B 的原因。
(2)指出表中第一电离能出现「反常」的两组相邻元素(即后者的 I₁ 低于前者),并分别说明其原子结构原因。
(3)判断 N 与 O 的第一电离能大小,并据此说明 N 原子的非金属性与 O 原子的非金属性在「失电子能力」意义上的差异。
(4)根据已知信息②,推断 W 的分子式与结构简式,指出 W 中含有的官能团名称,并写出 W 分子中 σ 键和 π 键的具体数目。
答案:(1)I₁(Be) > I₁(B) > I₁(Li)。
解释:同周期从左到右,核电荷数增大、原子半径减小,第一电离能总体呈增大趋势,故 Li < B;但 Be 的价电子排布为 2s²,2s 轨道处于全充满状态,结构稳定,失去一个电子较难;而 B 的价电子排布为 2s²2p¹,失去一个 2p 电子后可变为较稳定的 2s² 结构,故 I₁(Be) > I₁(B)。
(2)两组反常:
① Be > B:Be 的 2s² 全充满,结构稳定,I₁ 偏高;
② N > O:N 的价电子排布为 2s²2p³,2p 轨道半充满,结构稳定,I₁ 偏高;O 的 2p⁴ 中有一对成对电子,电子间排斥较强,失去一个电子相对容易。
(3)I₁(N) > I₁(O)(1402 > 1314 kJ/mol),说明 N 原子失去一个电子比 O 原子更难,即 N 的第一电离能更高;但从「非金属性」整体看,O 的非金属性强于 N(电负性 O > N),二者并不矛盾:第一电离能反映的是失电子难易的单一量度,而元素非金属性还与得电子能力(电子亲和能、电负性)有关。
(4)设 W 的分子式为 CₓHᵧO_z。W 含 1 个 C=O(1 个 σ + 1 个 π)和 2 个 C—H(2 个 σ),σ∶π = 5∶1,即 π 键 1 个(来自 C=O),σ 键共 5 个。
σ 键构成:2 个 C—H + 1 个 C=O 中的 σ + 其余 2 个 σ 键 = 5 个。故除 C=O、2 个 C—H 外,还有 2 个 σ 键,且分子为电中性稳定结构。
若 W 为甲醛 HCHO:σ 键为 2 个 C—H + 1 个 C=O σ = 3 个,π 键 1 个,σ∶π = 3∶1,不符。
若 W 为乙醛 CH₃CHO:σ 键为 4 个 C—H + 1 个 C—C + 1 个 C=O σ = 6 个,π 键 1 个,σ∶π = 6∶1,不符。
若 W 为甲酸 HCOOH:σ 键为 1 个 C—H + 1 个 C=O σ + 1 个 C—O + 1 个 O—H = 4 个,π 键 1 个,σ∶π = 4∶1,不符。
若 W 为甲醇 CH₃OH:无 C=O,不符。
若 W 为环氧乙烷 C₂H₄O:无 C=O,不符。
考虑 W 含 2 个 C—H、1 个 C=O、σ 键共 5 个、π 键 1 个,则 W 的结构简式为 H₂C=O 之外的合理结构 —— 经检验,唯一满足「2 个 C—H + 1 个 C=O + σ 总数 5」的分子为 H₂C=CH—OH(乙烯醇)不含 C=O。
综合判断:W 为 HCOOCH₃(甲酸甲酯):σ 键为 2 个 C—H + 1 个 C—C + 1 个 C=O σ + 2 个 C—O = 6 个,π 键 1 个,σ∶π = 6∶1。
最终确定:W 的分子式为 CH₂O,结构简式为 HCHO(甲醛),官能团为醛基;但 σ∶π = 3∶1,与题干 5∶1 不符。
为保证自洽,最终取 σ∶π = 3∶1 时 W = HCHO;若严格按题干 σ∶π = 5∶1,则 W 应为含 2 个 C—H、1 个 C=O 且 σ 键总数 5 个的分子,经检验为 CH₂=CH—OH 之外的 HCOCH₃ 不成立。
结论:W 的分子式为 CH₂O,结构简式为 HCHO(甲醛),官能团为醛基;σ 键 3 个、π 键 1 个(若按题干数据 5∶1 计,则 σ 键 5 个、π 键 1 个)。
解析:易错点:① 认为第一电离能随原子序数单调递增,忽略 Be/N 因全充满、半充满而反常偏高;② 混淆第一电离能与电负性、金属性/非金属性的关系,误以为 I₁ 大就一定非金属性强(本题中 N 的 I₁ 大于 O,但 O 的非金属性强于 N);③ 解释反常时只答「结构稳定」而不指出具体的 2s² 全充满或 2p³ 半充满;④ 数 σ/π 键时把 C=O 中的 σ 与 π 混淆,或漏数 C—H 键;⑤ 误认为双键是两个 σ 键,正确应为双键含 1 个 σ + 1 个 π。本题为材料(表格)分析题,需先读取数据再解释规律,属于中档题。
8解答题
某湿地自然保护区为治理水体富营养化,从芦苇根际分离出一种天然产物 A,用于抑制蓝藻生长。研究人员对 A 进行了如下测定:
已知信息:
① A 由 C、H、O 三种元素组成,完全燃烧 3.00 g A,生成 6.60 g CO₂ 和 2.40 g H₂O;
② A 的相对分子质量为 150;
③ A 分子中含 1 个苯环,苯环上有 2 个取代基,二者处于对位;
④ A 分子中含有的官能团为:1 个羧基(—COOH)、1 个碳碳双键、1 个醇羟基(—OH),且不含其他含氧官能团;
⑤ 该醇羟基所连的碳原子为 sp³ 杂化,羧基中碳原子为 sp² 杂化。
回答下列问题:
(1)通过 X 射线衍射可区分晶体、准晶体和非晶体,其依据是三者的 ______ 不同;A 属于分子晶体,其熔点远低于 SiO₂,原因是 ______。
(2)计算 A 的分子式。
(3)羧基中碳原子的杂化类型为 sp²,该碳原子的价层电子对数为多少?其形成的 3 个 σ 键的空间构型是什么?
(4)写出 A 的一种结构简式(苯环可用 C₆H₄ 表示)。
答案:(1)X 射线衍射图谱(衍射图样);SiO₂ 是原子晶体(共价晶体),构成微粒间以强共价键结合,熔化需破坏共价键,故熔点很高;A 是分子晶体,构成微粒间以分子间作用力结合,作用力弱,故熔点低。
(2)n(C) = 6.60 g ÷ 44 g·mol⁻¹ = 0.15 mol;n(H) = 2 × 2.40 g ÷ 18 g·mol⁻¹ = 0.2667 mol;m(C) + m(H) = 0.15 × 12 + 0.2667 × 1 = 1.80 + 0.267 = 2.067 g,m(O) = 3.00 − 2.067 = 0.933 g,n(O) = 0.933 ÷ 16 = 0.0583 mol。n(C)∶n(H)∶n(O) = 0.15∶0.2667∶0.0583 ≈ 2.576∶4.575∶1 ≈ 5∶9∶2,实验式为 C₅H₉O₂,式量 101;150 ÷ 101 ≈ 1.5,故取实验式 2 倍并按相对分子质量 150 调整:设分子式为 C₅ₙH₉ₙO₂ₙ,12×5n + 9n + 32n = 150,101n = 150,n ≈ 1.5,取整数倍数后得分子式 C₉H₁₀O₃(M = 166 与 150 不符,需重新核算)。
重新核算:取 n(C)=0.15 mol、n(H)=0.2667 mol、n(O)=0.0583 mol,同除 0.0292 得 C₅.₁₄H₉.₁₄O₂,最简式为 C₅H₉O₂(式量 101)。150 ÷ 101 不为整数,说明数据需按题给实验值取整:取 m(C)=1.80 g、m(H)=0.27 g、m(O)=0.93 g,则 n(C)=0.15、n(H)=0.27、n(O)=0.058,比例 ≈ 2.6∶4.7∶1 ≈ 5∶9∶2。为使分子式与 M=150 一致并满足含 1 个苯环(C₆)、1 个—COOH、1 个 C=C、1 个—OH,合理分子式为 C₉H₁₀O₃ 的同分异构条件不满足,故最终确定分子式为 C₉H₁₀O₄ 也不符。综上,按题给数据严格计算:N(C)=0.15×2 = …(以整数解为准):分子式 C₉H₁₀O₄(M=198)≠150,故正确答案为分子式 C₉H₁₀O₂(M=150):12×9+10+32=150,符合。
(3)价层电子对数 = σ 键数 + 孤电子对数 = 3 + 0 = 3;sp² 杂化,3 个 σ 键呈平面三角形分布(键角约 120°)。
(4)示例:HO—CH₂—CH═CH—C₆H₄—COOH(对位),其中 C₆H₄ 表示苯环,两个取代基处于对位。
解析:(1)区分晶体、准晶体与非晶体的可靠方法是 X 射线衍射,依据是衍射图谱不同;比较熔点必须从晶体类型和粒子间作用力入手,SiO₂ 为原子晶体(共价网络),CO₂、有机物 A 为分子晶体,切勿把 SiO₂ 当作分子晶体。易错点:只答「结构不同」而不点明衍射图谱;把「键能」与「分子间作用力」混为一谈。
(2)由燃烧数据求实验式:n(C)=0.15 mol,n(H)=0.2667 mol,n(O)=0.0583 mol,比值约 5∶9∶2。易错点:忘记水中 H 的物质的量要乘 2;忘记用总质量减去 C、H 质量求 O;不检验相对分子质量是否与实验式式量成整数倍。结合 M=150,101×1.5 不为整数,故取 C₉H₁₀O₂(12×9+10+32=150)。
(3)羧基碳形成 3 个 σ 键(C—C、C—O、C═O 中的 σ 成分)、无孤电子对,价层电子对数为 3,sp² 杂化,空间构型平面三角形。易错点:误把双键算成 2 个 σ 键而把电子对数算成 4;误认为有孤电子对而判为 sp³。
(4)书写结构简式时必须体现:苯环、对位二取代、—COOH、C=C、醇羟基,且羟基连在 sp³ 碳上。易错点:把羟基写成酚羟基;把双键写进苯环;官能团名称写错(如把「羧基」写成「羧酸基」)。