Question

原子核磁共振譜（PMR）是研究有機化合物結構的重要方法之一．在所研究的化合物分子中，所處位置完全相同的氫原子（等性H原子）在核磁共振譜中出現同一種信號峰，譜中峰的強度與等性H原子的數目成正比．如 乙醛（CH₃CHO）在核磁共振譜中有2種信號峰，其強度之比為3：1．
（1）CH₃CH₂COOH在PMR譜中觀察到各種峰的強度之比為

3：2：1

．
（2）實踐中可以根據PMR譜中觀察到的氫原子給出的峰值情況，確定有機物的結構．已知有機物W（C₃H₆O₃）能與NaHCO₃反應，且峰值強度之比為3：1：1：1，請推斷有機物W中含有的官能團是

羥基、羧基

（填名稱）；其對應的結構簡式為

CH₃CH（OH）COOH

．
（3）已知有機物A與W無論以何種比例混合，只要質量一定，完全燃燒后產生的水的質量也一定．
①符合條件的相對分子質量最小的有機物A是

HCHO

 （填寫結構簡式）．
②若A與乳酸（）的相對分子質量相等，但不能與Na₂CO₃反應放出CO₂，1mol A與足量的鈉反應可產生22.4L H₂（標準狀況），則A的結構簡式為

HOCH₂CH（OH）CHO

、

CO（CH₂OH）₂

．

Answer 1

分析：（1）核磁共振氫譜中信號峰強度之比等于化學環境不同H原子數目之比；
（2）有機物W（C₃H₆O₃）能與NaHCO₃反應，含有-COOH，峰值強度之比為3：1：1：1，則含有4種H原子，且H原子數目分別為3、1、1、1，則應含有-OH、甲基，據此書寫；
（3）有機物A與W無論以何種比例混合，只要質量一定，完全燃燒后產生的水的質量也一定，則H元素的質量發生相同，C₃H₆O₃的最簡式為HCHO，
①最簡式為相對分子質量最小的有機物A的結構簡式；
②若A與乳酸（）的相對分子質量相等，則A與乳酸互為同分異構體，A不能與Na₂CO₃反應放出CO₂，則不含羧基-COOH，1mol A與足量的鈉反應可產生22.4L H₂（標準狀況），則含有羥基-OH，分子是羥基-OH數目為2，結合弱酸的結構可知，中含有C=O雙鍵，A中還含有-CHO或，據此書寫解答．

解答：解：（1）CH₃CH₂COOH有3種化學環境不同的H原子，3種H原子數目分別為3、2、1，故在PMR譜中觀察到各種峰的強度之比為3：2：1，
故答案為：3：2：1；
（2）有機物W（C₃H₆O₃）能與NaHCO₃反應，含有-COOH，峰值強度之比為3：1：1：1，則含有4種H原子，且H原子數目分別為3、1、1、1，則應含有-OH、甲基，其結構為CH₃CH（OH）COOH，
故答案為：羥基、羧基；CH₃CH（OH）COOH；
（3）有機物A與W無論以何種比例混合，只要質量一定，完全燃燒后產生的水的質量也一定，則H元素的質量發生相同，C₃H₆O₃的最簡式為HCHO，
①相對分子質量最小的有機物A的結構簡式為HCHO，故答案為：HCHO；
②若A與乳酸（）的相對分子質量相等，則A與乳酸互為同分異構體，A不能與Na₂CO₃反應放出CO₂，則不含羧基-COOH，1mol A與足量的鈉反應可產生22.4L H₂（標準狀況），則含有羥基-OH，分子是羥基-OH數目為2，結合弱酸的結構可知，中含有C=O雙鍵，A中還含有-CHO或，符合條件的A的結構為：HOCH₂CH（OH）CHO、CO（CH₂OH）₂，
故答案為：HOCH₂CH（OH）CHO；CO（CH₂OH）₂．

點評：本題考查有機物結構的確定、官能團的性質、核磁共振氫譜、同分異構體書寫等，難度中等，掌握官能團的性質是關鍵．