高中化学第4节 研究有机化合物的一般步骤和方法（第2课时）有机物分子式与分子结构的确定课后素养演练版

有机物分子式与分子结构的确定有机物分子式与分子结构的确定 基 础 巩 固 一、选择题 1(2016景洪高二检测)在核磁共振氢谱图中，只有一个吸收峰的物质是 ( D ) 导学号 46302210 ACH3CH2OH BCH3CH2CH3 CCH2=CHCH3DCH3CH3 2(2016大连高二检测)在核磁共振氢谱中出现两组峰，其面积之比为 3:2 的化合物 是( D ) 导学号 46302211 解析：A 项有 2 种氢原子，个数比为 3:1；B 项据对称分析有 3 种氢原子，个数比为 3:1:1；C 项据对称分析有 2 种氢原子，个数比为 3:4；D 项据对称分析有 2 种氢原子，个 数比为 3:2。 3下列化合物的核磁共振氢谱图中吸收峰的数目正确的是( B ) 导学号 46302212 4能够快速、微量、精确地测定相对分子质量的物理方法是( A ) 导学号 46302213 A质谱法B红外光谱 C紫外光谱D核磁共振氢谱 5某气态有机物 X 含 C、H、O 三种元素，已知下列条件，现欲确定 X 的分子式，所需 最少条件是( B ) 导学号 46302214 X 中含碳质量分数 X 中含氢质量分数 X 在标准状况下的体积 X 对 H2的相对密度 X 的质量 AB CD 6某烃中碳和氢的质量比是 24:5，该烃在标准状况下的密度是 2.59 gL1，其分子 式为( B ) 导学号 46302215 AC2H6BC4H10 CC5H8DC7H8 解析：先求最简式N(C):N(H): 2:5，故该烃的最简式为 C2H5，再求相对分子质 24 12 5 1 量：22.42.5958，故该有机物的分子式为 C4H10。 7现有一物质的核磁共振氢谱如图所示： 则该有机物可能是下列物质中的( B ) 导学号 46302216 ACH3CH2CH3BCH3CH2CH2OH CDCH3CH2CHO 解析：核磁共振氢谱可以测定有机物中氢原子的种类和数目；此图中出现了四个峰， 说明原分子中有 4 种不同的氢原子；A 项中有 2 种氢原子；B 项中有 4 种氢原子；C 项中有 2 种氢原子；D 项中有 3 种氢原子。 二、非选择题 8刑法修正案(八)中明确规定 2011 年 5 月 1 日“醉驾入刑” 。导学号 46302217 (1)酒精在人体肝脏内可转化为多种有害物质，有机物 A 是其中的一种，对 A 的结构进 行如下分析： 通过样品的质谱分析测得 A 的相对分子质量为 60； 经测定，有机物 A 的核磁共振氢谱示意图如图： 对 A 的水溶液进行测定发现该溶液 pH7。 根据以上分析，写出 A 的结构简式_CH3COOH_。 (2)工业酒精是含水约 4%的液态乙醇。要在实验室中将工业酒精转化为无水酒精，请 回答下列问题： 下列做法中最不可取的是(填写代号)_C_。 A加入过量的生石灰后过滤 B加入过量的生石灰后蒸馏 C加入过量的生石灰后分液 在该方法的实验步骤里，紧挨加热之前的操作是_向冷凝管内通冷却水_，并且对 此要注意的问题是_使冷却水从冷凝管的下口进、上口出_。 用酒精灯作热源，在加热的过程中要适时调整酒精灯的上下或左右位置，目的是_ 使蒸馏烧瓶内的支管口处保持某一恒温_。 9电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物质量确定有机物的组成，下列装置是 用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。导学号 46302218 (1)产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是 _g、f、e、h、i、c(或 d)、d(或 c)、a(或 b)、b(或 a)_。 (2)C 装置中浓硫酸的作用为_吸收水分，得到干燥的氧气_。 (3)D 装置中 MnO2的作用为_催化剂，加快 O2的生成速率_。 (4)燃烧管中 CuO 的作用为_使有机物充分氧化生成 CO2和 H2O_。 (5)若准确称取 0.90g 样品(只含 C、H、O 三种元素中的两种或三种)，经充分燃烧后， A 管质量增加 1.32g，B 管质量增加 0.54g，则该有机物的实验式为_CH2O_。 (6)要确定该有机物的分子式，还要知道_有机物的相对分子质量_。 解析：(1)制备的氧气中含有水蒸气，先要使用装置 C 除去；产生的水蒸气和 CO2分别 用装置 B、A 吸收，并且先吸收水蒸气，故接口顺序为 g、f、e、h、i、c(或 d)、d(或 c)、 a(或 b)、b(或 a)。 (2)由(1)分析知浓硫酸的作用是吸收水分，得到干燥的氧气。 (3)MnO2对 H2O2的分解有催化作用。 (4)燃烧管中 CuO 可以与 CO 反应，故可以使有机物充分氧化生成 CO2和 H2O。 (5)n(CO2)0.03 mol， 1.32 g 44 gmol1 n(H2O)0.03 mol， 0.54 g 18 gmol1 m(O)0.90 gm(C)m(H)0.90 g0.03 mol12 gmol10.03 mol21 gmol10.48 g， n(O)0.03 mol。 0.48 g 16 gmol1 因n(C):n(H):n(O)0.03 mol:0.03 mol2:0.03 mol1:2:1，故该有机物的实验式 为 CH2O，故实验式为 CH2O。 (6)相对分子质量和实验式结合才能得到有机物的分子式。 素 能 拓 展 一、选择题 1某有机物 C3H6O2的核磁共振氢谱中有两个共振峰，面积比为 1:1，该有机物的结构 简式是( B ) 导学号 46302219 解析：A 项 3 个共振峰面积比为 1:2:3，B 项有 2 个共振峰，面积比 1:1，C 项 4 个共 振峰，面积比 1:1:1:3，D 项 3 个共振峰，面积比 1:2:3。 2以下用于研究有机物的方法错误的是( C ) 导学号 46302220 A蒸馏可用于分离提纯液态有机混合物 B燃烧法是研究确定有机物成分的一种有效方法 C核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量 D对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的基团 解析：利用核磁共振氢谱可测定有机物分子中氢原子在碳骨架上的位置和数目，而质 谱法通常用于精确测定有机物的相对分子质量。 二、非选择题 3某有机化合物 A 经李比希法测得其中含碳为 72.0%、含氢为 6.67%，其余为氧。现 用下列方法测定该有机化合物的相对分子质量和分子结构。导学号 46302221 方法一：用质谱法分析得知 A 的相对分子质量为 150。 方法二：核磁共振仪测出 A 的核磁共振氢谱有 5 个峰，其面积之比为 1:2:2:2:3，如 图 A 所示。 方法三：利用红外光谱仪测得 A 分子的红外光谱如图 B 所示。 请填空： (1)A 的分子式为_C9H10O2_。 (2)A 的分子中含一个甲基的依据是_bc_(填字母序号)。 aA 的相对分子质量BA 的分子式 cA 的核磁共振氢谱图DA 分子的红外光谱图 (3)A 的结构简式为 4为了测定某有机物 A 的结构，做如下实验：导学号 46302222 将 2.3 g 该有机物完全燃烧，生成 0.1 mol CO2和 2.7 g 水； 用质谱仪测得其相对分子质量为 46； 用核磁共振仪处理该化合物，得到如下图所示谱图，图中三个峰的面积之比是 1:2:3。 试回答下列问题： (1)有机物 A 的实验式是_C2H6O_。 (2)能否根据 A 的实验式确定 A 的分子式？_能_(填“能”或“不能”)；若能，则 A 的分子式是_C2H6O_；若不能，则此空不填。 (3)写出有机物 A 可能的结构简式：_CH3CH2OH_。 解析：(1)在 2.3 g 有机物中： n(C)0.1 mol，m(C)0.1 mol12 gmol11.2 g； n(H)20.3 mol， 2.7 g 18 gmol1 m(H)0.3 mol1 gmol10.3 g； m(O)2.3 g1.2 g0.3 g0.8 g，n(O)0.05 mol。 0.8 g 16 gmol1 n(C):n(H):n(O)0.1 mol:0.3 mol:0.05 mol2:6:1，所以 A 的实验式是 C2H6O。 (2)因为实验式是 C2H6O 的有机物中，氢原子数已经达到饱和，所以其实验式 C2H6O 即 为分子式。 (3)A 有如下两种可能的结构：CH3OCH3或 CH3CH2OH。若为前者，则在核磁共振氢谱中应 只有一个峰；若为后者，则在核磁共振氢谱中应有三个峰，而且三个峰的面积之比是 1:2:3。显然后者符合题意，所以 A 为 CH3CH2OH。 5测定有机物中碳和氢的质量分数，常用的方法是燃烧分析法，用氧化铜作催化剂， 在 750 左右使有机物在氧气流中全部氧化成 CO2和 H2O，分别用装有固体 NaOH 和固体 Mg(ClO4)2(高氯酸镁)的吸收管吸收 CO2和 H2O。某课外活动小组，设计用下列装置制取乙烯， 并测定乙烯分子中碳、氢原子个数比，甲为燃烧管，当乙烯和氧气通过时，由于催化剂的 存在而不会发生爆炸，乙烯将被氧化成 CO2和 H2O。导学号 46302223 请回答下列问题： (1)整套装置的连接顺序(按从左到右顺序用字母填写): A_接_E_，_D_接 _B_，_C_接_F_，_G_接_H_，_I_接_J_，_K(其中 B，C；H，I；J，K 均可互 换)_。 (2)烧瓶中的试剂是浓 H2SO4和酒精，其中浓 H2SO4的作用是_催化剂和脱水剂_，在 烧瓶中还要加少量碎瓷片，其作用是_防止液体暴沸_。 (3)实验时应使烧瓶中溶液温度迅速升至 170 ，原因是_防止在 170_以下发生副 反应生成乙醚_。实验结束时，烧瓶中有黑色物质生成，其原因是_酒精被浓硫酸炭化而 变黑_。 (4)乙、丙装置的作用分别是：乙：_除去乙烯气体中的水蒸气_；丙：_除去乙烯气 体中的 CO2、SO2等酸性气体_。 (5)若实验前后，丁增重a g，戊增重b g，则测得乙烯分子中 C、H 原子个数比为 _9b/44a_。 (6)若测得 C/H 值偏高，导致这种误差的可能原因是( C、D ) A乙烯中混有少量乙醚(C2H5OC2H5) B乙烯进入燃烧管时，仍含