有機反應消耗NaOH、Br2等物質量的計算歸類解析

2021-02-19 高中化學

有機化學試題中,經常出現消耗 NaOH、H2、Br2、Na、H2O等物質的最大物質的量的計 算,這類試題的特點是經常與有機物的結構式結合在 一起,全面考查學生對有機物的結構、性質等知識的掌握程度和應用水平,而且還可以考查學生的自學能力、 觀察能力、綜合分析能力、邏輯思維能力。題型以選擇題為主,有機合成推斷題中也有。

1、消耗NaOH最大最的計算 

有機化學反應中,消耗NaOH的計箅是熱門問題 之一,其規律為:酚羥基、羧基、酯基、滷素原子(連 在烴基上)、肽鍵、磺酸基在反應中均可消耗NaOH。

1 mol酚羥基、羧基、醇酯基(水解生成羧基)均可消耗 1 mol NaOH,1 mol酚酯基水解時(生成1 mol酚羥基和 1 mol羧基)消耗2 mol NaOH,,1 mol苯環上的滷素原子在水解時(生成1 mol酚羥基和1 mol HX)消耗2 mol NaOH,1 mol烴基上的滷素原子在水解時(生成1 mol HX)消耗 1 mol NaOH。

例1已知滷代烴(R-X, R為烷基或苯基)在鹼性 條件下能發生反應:R-X+H2o → RoH+HX。現有某有機物的結構簡式如圖所示:

1 mol該有機物與足量NaOH溶液共熱,充分反 應後,最多消耗NaOH的物質的量為()

A.    5 mol    B. 6 mol    C. 8 mol    D. 4 mol

解析:與苯環直接相連的Cl、Br水解共消耗4 mol NaOH,連在苯環側鏈上的Br水解消耗1mol NaOH,酚 酯基水解消耗2molNaOH,中和羧基消耗1 mol NaOH,總共消耗8 mol NaOH。故答案為選項C。

思路點撥:學習中應關注滷素原子在有機物結構中的位置,接連在苯環上滷素原子水解吋消耗NaOH 較多。

例2下列說法中正確的是()

A.普伐他汀是一種調節血脂的藥物,其結構如圖所4 ( 未表示出其空間構型), 1 mol該物質最多可與1 mol NaOH反應

 

B.   1 mol的

最多能與含5 mol NaOH的水溶液完全反應

C.某有機物A是農藥生產中的一種屮間體,其結構簡式為

1 mol A 可與 2 mol NaOH 反應

D.1mol

跟足量的NaOH溶液反應,消耗NaOH物質的量最多為3n mol

解析:A項,有機物結構中含有醇酯基和羧基,1 mol該物質最多可與2 mol NaOH反應。

B項,1 mol的

中含有 酚羥基和3 mol 酯基(水解後生成1 mol羧基、1 mol酚 羥基、1 mol碳酸 ),所以最多能與5 mol NaOH的水溶 液完全反應,B選項正確。

C項,1 mol該物質水解可生成1 mol 酚羥基、1 mol 羧基、1 molHCl 應消耗 3 mol NaOH 。

D項,1 mol 機物中含有3n mol酯基,水解後生成3n mol羧基和n mol酚羥基,消耗NaOH共為 4n mol。

思路點撥:做題時需關注立接連有羥基的六元環 是否為苯環,若不是,則該羥基不能消耗NaOH,如A 選項中的情況。

2 、 消耗H2最大量的計算

有機化學反應中,消耗H2的規律:1 mol -C=C- 加成時需1 mol H2, 1 mol -CC-完令加成時需2 mol H2,1 mol 苯環加成時 3 mol H2,1 mol -CHO加成吋需1mol H2,,1 mol -CO-(酮中羰基)加成時需1 mol H2

例3下列敘述正確的是()

A.迷迭香酸其結構如圖所示。1 mol迷迭香酸最多能和9 mol 氫氣發生加成反應

B.β-紫羅乓酮是存在於玫瑰花、 番茹等中的一種天然香料,它經多步反應可合成維生素 1 mol中間體X最多能與2 molH2發生加成反應

C.1 mol白藜蘆醇

起反應的H2的最大用量是7mol。

D.黴酚酸酯(MMF,如圖所示)是器官移植中抑制細胞增殖最常用的藥物,1 mol MMF最多能與6 mol H2發生加成反應

解析:A項中,1 mol迷迭香酸中含2 mol苯環和 1 mol碳碳不飽和鍵,最多能與7 mol H2發生加成反 應;B項中,1 mol中間體X含2 mol碳碳不飽和鍵和 1 mol -CHO,最多能與3 mol H2發生加成反應;C項中,1 mol內藜蘆醇中含2 mol苯環和1mol碳碳不飽和鍵, 最多能與7 mol H2發生加成反應;D項中,1 mol MMF 中含1 mol 苯環和1 mol碳碳不飽和鍵,最多能與4 mol H2發生加成反應。故選C項。

思路點撥:羧基、酯基中的羰基(-CO-),不能與 H2發生加成反應;相同物質的量的碳碳雙鍵與碳氧雙 鍵消耗H2的能力相當。

3、消耗Br2最大量的計算

有機化學反應中,消耗溴的規律:1 mol -C=C-加 成時需1 mol Br2, 1 mol -CC-完全加成時需2 mol Br2,酚羥基的兩個鄰位和一個對位的氫原子均可以被 溴原子取代,且每取代一個氫原子需要一個Br2,若有機物結構中酚羥基的鄰、對位已經有取代基,則不能 再被溴原子取代;醛基與溴水發生氧化反應 1 mol -CHO 消耗 1 mol Br2

例4下列敘述正確的是()

A. 中藥狼把草的成分之 一 M具有清炎殺菌作用,M的結構如圖所示:

1 mol M最多能與3 mol Br2發生反應

B. 橙花醇具有玫瑰及蘋果 香氣,可作為香料,其結構簡式如圖。1 mol橙花醇在室溫下與溴的四氯化碳溶液反應, 最多消耗240 g溴

C.一種興奮劑X的結構如圖所示,1 mol X與足量 濃溴水反應,最多消耗3 mol Br2

D. 1 mol白藜蘆醇,

起反應的Br2的最大用量是7 mol

解析:A項,1 mol M中酚羥基的鄰位發生取代反 應消耗2 molBr2,1 mol 碳碳雙鍵發生加成反應消耗 1 mol Br2,故1 mol M最多能與3 mol Br2發生反應;B 項,1 mol橙花醇含有3 mol碳碳雙鍵可與3 mol Br2發 生加成反應,最多消耗3 mol溴(480g溴),B錯誤;C 項,1 mol X中羥基的鄰、對位發生取代反應需消耗 3 mol Br2, 1 mol碳破不飽和鍵與1 mol Br2發生加成 反應,共需4 mol Br2; D項,1 mol白藜蘆醇中羥基的鄰、對位發生取代反應需消耗5 mol Br2,1 mol碳碳不飽和鍵可與1 mol Br2發生加成反應,共需6 mol Br2。 故A項正確。

思路點撥:Br2參與的反應類型較多,在學習過程 中,需認真加以分析,尤其要注意每取代一個氫原子需要一個Br2。

 4、消耗Na最大量的計算 

有機化學反應中,消耗Na的規律:羥基(醇羥基、 酚羥基)、羧基能與鈉反應,且消耗鈉的物質的量分別與羥基、羧基的物質的量相同。

例5 某有機物的結構簡式為:

則1 mol該有機物與足攝的Na反應時,產生的H2在標 況下的體積為()

A. 22.4L B. 33.6L C. 11.2L D. 44.8L

解析:1個該有機物分子中含有1個醇羥基、1個 酚羥基、1個羧基,故1 mol該有機物可以消耗3 mol的 Na,生成1.5 mol H2,故H2在標況下的體積為33.6L 。B項正確。

思路點撥:理論上說酚類、羧酸都能與金屬鈉反應, 但會發生比水與金屬鈉更激烈的反應,因此在實際反應操作中應降低溫度,每次反應時減小鈉的顆粒(實際上一般不進行此類反應)。

5、消耗H2O最大量的計算

有機化學反應中,消耗H2O的規律:酯(包括油脂) 水解,分子中有幾個-COO-在水解時就會消耗幾個H2O;多肽(蛋白質)水解,分子中有幾個肽鍵水解時會 消耗幾個H2O。

例6某種解熱鎮痛藥的結構簡式如下,在酸性條 件下水解,1 mol該物質完全水解,消耗H2O的物質的量為()

A. 5 mol    B. 4 mol   C. 3 mol    D. 2 mol

解析:1個該有機物分子中含兩個-COO-、1 個-NH-CO-,故 1 mol 該有機物完全水解時消耗H2O  3 mol。故C項正確

思路點撥:有機物的水解反應,實際上是「失水」反應的逆反應,即反向補充水,「失水」反時去掉的基 團,水解時再恢復。

通過對有機化學反應中消耗NaOH、H2、Br2等特定物質的總結梳理,進一步明確抓「有關官能團」的性 質,是我們解決此類問題的關鍵。此外,還應關注官能 團的性質與所在的位置有關,同樣是羥基,醇羥基與酚 羥基有些件質就不同,如酚羥基有酸性而醇羥基無酸性。

作者:陳功健

    

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