2024-2025学年高中化学专题1认识有机化合物2科学家怎样研究有机物课时作业含解析苏教版选修5

PAGEPAGE9科学家怎样探讨有机物一、选择题1．用核磁共振仪对分子式为C3H8O的有机物进行分析，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比是1∶1∶6，则该化合物的结构简式为(B)解析：三个峰说明有三种不同化学环境的氢原子，且个数比为1∶1∶6，只有B项符合。D项结构不明，是分子式而不是结构简式。2．验证某有机物属于烃，应完成的试验内容是(D)A．只测定它的C、H原子个数比B．只证明它完全燃烧后的产物只有水和CO2C．只测定其燃烧产物中水和CO2的物质的量之比D．只测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和水的质量解析：烃只含C、H两种元素。只测定它的C、H原子个数比，不能验证该有机物属于烃，如甲烷、甲醇中C、H原子个数比都是1∶4，故A错误；甲烷、甲醇的燃烧产物都是H2O和CO2，则只证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2，不能验证该有机物属于烃，故B错误；只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量之比，只能测出它的C、H原子个数比，不能验证该有机物属于烃，故C错误；只测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量，若试样的质量与CO2和H2O中C、H元素的质量之和相等，则能验证该有机物属于烃，故D正确。3．某气态烃对空气的相对密度为2，在氧气中充分燃烧1.16g这种烃，并将所得产物通过装有无水氯化钙的干燥管和装有碱石灰的干燥管，当称量这两个干燥管的质量时，它们依次增重1.8g和3.52g。这种烃的化学式是(B)A．C2H6B．C4H10C．C5H10D．C5H解析：气态烃对空气(空气的平均相对分子质量为29)的相对密度为2，则该烃的相对分子质量为29×2＝58，则该烃的物质的量为eq\f(1.16g,58g·mol－1)＝0.02mol，装有无水氯化钙的干燥管增重的1.8g为生成水的质量，其物质的量为eq\f(1.8g,18g·mol－1)＝0.1mol，装有碱石灰的干燥管增重的3.52g为生成二氧化碳的质量，其物质的量为eq\f(3.52g,44g·mol－1)＝0.08mol，依据原子守恒可知烃分子中N(C)＝eq\f(0.08mol,0.02mol)＝4、N(H)＝eq\f(0.1mol×2,0.02mol)＝10，则该烃的分子式为C4H10，故B正确。4．二甲醚和乙醇是同分异构体，其鉴别可采纳化学方法或物理方法，下列鉴别方法中不能对二者进行鉴别的是(B)A．利用金属钠或者金属钾 B．利用质谱法C．利用红外光谱法 D．利用核磁共振氢谱解析：乙醇中含有—OH，可与金属钾或钠反应生成氢气，但二甲醚不反应，可鉴别，故A不符合题意；质谱法可确定分子的相对分子质量，因二者的相对分子质量相等，则不能鉴别，故B符合题意；二者含有的官能团和共价键的种类不同，红外光谱法可鉴别，故C不符合题意；二者含有氢原子的种类不同，核磁共振氢谱可鉴别，故D不符合题意。5．在核磁共振氢谱中出现3组峰，且氢原子个数比为3∶1∶4的化合物是(C)解析：A项中的有机物有2种氢原子，个数比为3∶1；B项中的有机物有3种氢原子，个数比为1∶1∶3；C项中的有机物有3种氢原子，个数比为3∶1∶4；D项中的有机物有2种氢原子，个数比为3∶2，故选C。6．某混合气体由两种气态烃组成2.24L该混合气体完全燃烧后，得到4.48L二氧化碳(气体均为标准状况)和3.6g水，则这两种气体可能是(B)A．CH4和C3H8 B．CH4和C3H4C．C2H4和C3H4 D．C2H4和C2H6解析：n(C)＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，n(H)＝eq\f(3.6g,18g·mol－1)×2＝0.4mol，n(混合物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶4。所以该混合气体的平均分子式为C2H4。符合题意的组合只有B选项。7．下列各组混合物无论以何种比例混合，只要总的物质的量肯定，完全燃烧时消耗氧气的量是定值的是(C)A．CH2O、C2H4O2、C6H12O6B．H2、CO、CH3OHC．CH2=CH2、C2H5OH、HOCH2CH2COOHD．C6H6、C5H12、C7H6O2解析：各组混合物无论以何种比例混合，只要总的物质的量肯定，完全燃烧时消耗氧气的量是定值，则1mol各组分消耗氧气的物质的量相等。CH2O改写为C·H2O，C2H4O2改写为C2·2H2O，C6H12O6改写为C6·6H2O,1molCH2O、C2H4O2、C6H12O6耗氧量不相等，A错误；CH3OH改写为CH2·H2O，与氢气、CO的耗氧量不相等，B错误；C2H5OH改写为C2H4·H2O，HOCH2CH2COOH改写为C2H4·CO2·H2O,1molCH2=CH2、C2H5OH、HOCH2CH2COOH耗氧量相等，C正确；C7H6O2改写为C6H6·CO2，与C6H6耗氧量相等，而与C5H12耗氧量不相等，D错误。8．某有机化合物A的相对分子质量为136，分子式为C8H8O2。A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱和核磁共振氢谱如图所示。下列关于有机化合物A的说法中不正确的是(D)A．有机化合物A属于酯类化合物，在肯定条件下能发生水解反应B．有机化合物A在肯定条件下可与3molH2发生加成反应C．符合题中有机化合物A分子结构特征的有机物有1种D．A的同分异构体中与其属于同类化合物的只有2种解析：苯环上只有一个取代基，则苯环上有三种氢原子，苯基(C6H5—)的相对分子质量是77，则取代基的相对分子质量是59，比照核磁共振氢谱可知，取代基上的氢原子是等效的，比照红外光谱可推断，A的结构简式是，故A、B、C项均正确。与A同类的同分异构体有5种，故D项错误。9．法国化学家伊夫·肖万获2005年诺贝尔化学奖。他发觉了烯烃里的碳碳双键会被拆散、重组，形成新分子，这种过程被命名为烯烃复分解反应。烯烃复分解反应可形象地描述为交换舞伴(如图所示)。烯烃复分解反应中的催化剂是金属卡宾(如CH2=M)，金属卡宾与烯烃分子相遇后，两对舞伴会短暂组合起来，手拉手跳起四人舞蹈。随后它们“交换舞伴”，组合成两个新分子，其中一个是新的烯烃分子，另一个是金属原子和它的新舞伴。后者会接着找寻下一个烯烃分子，再次“交换舞伴”。把C6H5CH2CH=CH2与CH2=M在肯定条件下混合反应，下列产物不行能存在的是(C)A．C6H5CH2CH=MB．CH2=CH2C．C6H5CH2CH2C6HD．C6H5CH2CH=CHCH2C6H解析：依据图示中反应机理，烯烃发生复分解反应后可形成新的，而不行能形成C—C，故不行能存在C6H5CH2CH2C6H5。10．下图是A、B两种物质的核磁共振氢谱。已知A、B两种物质都是烃类，都含有6个氢原子。请依据下图两种物质的核磁共振氢谱谱图选择出可能属于下图的两种物质(B)A．A是C3H6；B是C6H6 B．A是C2H6；B是C3H6C．A是C2H6；B是C6H6 D．A是C3H6；B是C2H6解析：核磁共振氢谱是记录不同氢原子核对电磁波的汲取状况来推知氢原子种类的谱图。依据题目所示的谱图，图1中只有一种氢原子，且是稳定的氢原子，所以图1中为C2H6。在图2中，氢原子中有3种，且比例为2∶1∶3，符合此状况的物质分子是C3H6。C3H6的结构简式为CH3—CH=CH2，其中氢原子有三种，这三种氢原子的原子核汲取的电磁波的强度不相同，且是3∶1∶2的，因此图2是C3H6的核磁共振氢谱谱图。11．某气态化合物X含C、H、O三种元素，现已知下列条件：①X中C的质量分数；②X中H的质量分数；③X在标准状况下的体积；④X对氢气的相对密度；⑤X的质量。欲确定X的分子式，所需的最少条件是(A)A．①②④B．②③④C．①③⑤D．①②解析：由①②可确定该气态化合物的最简式，若要确定X的分子式，还须要知道X的相对分子质量，即须要知道X对H2的相对密度。二、填空题12．有机物A常用于食品德业。已知9.0gA在足量O2中充分燃烧，将生成的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重5.4g和13.2g，经检验剩余气体为O2。(1)A分子的质谱图如图所示，从图中可知其相对分子质量是90，则A的分子式是C3H6O3。(2)A能与NaHCO3溶液发生反应，A肯定含有的官能团名称是羧基。(3)A分子的核磁共振氢谱有4组汲取峰，峰面积之比是1∶1∶1∶3，则A的结构简式是CH3CH(OH)COOH。(4)请写出官能团与A相同的同分异构体的结构简式：HOCH2CH2COOH。解析：(1)由A分子的质谱图可知，A的相对分子质量为90,9.0gA的物质的量为eq\f(9.0g,90g·mol－1)＝0.1mol，燃烧生成二氧化碳的物质的量为eq\f(13.2g,44g·mol－1)＝0.3mol、生成水的物质的量为eq\f(5.4g,18g·mol－1)＝0.3mol，则有机物分子中N(C)＝eq\f(0.3mol,0.1mol)＝3、N(H)＝eq\f(0.3mol×2,0.1mol)＝6，则N(O)＝eq\f(90－12×3－6,16)＝3，故有机物A的分子式为C3H6O3。(2)A能与NaHCO3溶液发生反应，A肯定含有羧基。(3)有机物A的分子式为C3H6O3，含有羧基，A分子的核磁共振氢谱有4组汲取峰，说明含有4种H原子，峰面积之比是1∶1∶1∶3，则A的结构简式为CH3CH(OH)COOH。13．有机物分子式的确定常采纳燃烧法，其操作如下：在电炉加热下用纯氧气氧化管内样品，依据产物的质量确定有机物的组成。如图所示是用燃烧法测定有机物分子式常用的装置，其中A管装碱石灰，B管装无水CaCl2。现精确称取1.80g有机物样品(含C、H元素，还可能含有O元素)，经燃烧被汲取后A管质量增加1.76g，B管质量增加0.36g。请按要求填空：(1)此法相宜于测定固体有机物的分子式，此有机物的组成元素可能是C、H、O。(2)产生的气体按从左到右的流向，所选各装置导管口的连接依次是gefhicd(或dc)ab(或ba)。(3)E和D中应分别装有何种药品H2O2(或H2O)，MnO2(或Na2O2)。(4)假如将CuO网去掉，A管增加的质量将减小(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)该有机物的最简式是CHO2。(6)要确定该有机物的分子式，还必需知道的数据是B。A．消耗E中液体的质量 B．样品的摩尔质量C．CuO固体削减的质量 D．C装置增加的质量E．燃烧消耗氧气的物质的量(7)在整个试验起先之前，需先让D产生的气体通过整套装置一段时间，其目的是除去装置中的空气。解析：(1)B管质量增加为所汲取的水的质量，A管质量增加为所汲取CO2的质量。m(H2O)＝0.36g，m(H)＝0.36g×2/18＝0.04g。m(CO2)＝1.76g，m(C)＝1.76g×12/44＝0.48g。1.80g－0.04g－0.48g＝1.28g，故有机物中除C、H两种元素外，还有O元素。(2)要确定有机物的分子式，首先要确定有机物的组成元素。由题中信息可知，B管汲取水分，A管汲取CO2，所以B管应在A管前面，否则A管会将CO2、H2O一同汲取。有机物在电炉中燃烧须要O2，这就须要将D装置与电炉相连，D装置供应的氧气中有水分，其后应连接C装置除去水分，故导管的接口依次为g－e－f－h－i－c－d－a－b(其中a与b，c与d的依次可交换)。(3)E、D中的药品明显是用来制O2的，E中为液体，D中为固体。明显液体是H2O2(或H2O)，固体为MnO2(或Na2O2)。(4)若将氧化铜网去掉，则有机物燃烧产生的CO不能被A管汲取，A管增加的质量减小。(5)由(1)可知，n(H)＝0.04mol，n(C)＝eq\f(0.48g,12g·mol－1)＝0.04mol，n(O)＝eq\f(1.28g,16g·mol－1)＝0.08mol，该有机物的最简式为CHO2。(6)已知最简式为CHO2，只要再知道有机物的相对分子质量，即可求出其分子式。设其分子式为(CHO2)n，则n＝相对分子质量/最简式的式量＝相对分子质量/45。(7)通O2赶尽装置中的CO2和水，否则所求有机物中C、H含量偏高。14．利用核磁共振技术可测定有机物分子的三维结构。在有机物分子中，不同位置的氢原子的核磁共振氢谱中给出的特征峰也不同，依据特征峰可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如，乙醚的结构简式为CH3CH2OCH2CH3，其核磁共振氢谱中给出的特征峰有两个，如图所示：(1)下列物质中，其核磁共振氢谱给出的特征峰只有一个的是AD。A．CH3CH3 B．CH3COOHC．CH3COOCH3 D．CH3COCH3(2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2，A的核磁共振氢谱如图所示，A的结构简式为BrCH2CH2Br，请预料B的核磁共振氢谱上有两个特征峰。(3)用核磁共振氢谱的方法来探讨C2H6O的结构，请简要说明依据核磁共振氢谱的结果来确定C2H6O分子的结构简式的方法：若图谱中给出了3个汲取峰(信号)，则说明C2H6O的结构简式是CH3CH2OH；若图谱中给出了1个汲取峰，则说明C2H6O的结构简式为CH3OCH3。解析：(1)由题意可知，核磁共振氢谱中峰的数目与分子中氢原子化学环境相关，有几种化学环境的氢原子就有几个峰，要求该化合物的核磁共振氢谱只有一个峰，则只有一种化学环境的氢原子，所以A、D都符合；(2)由A的氢谱图中只有一个峰，可得A的结构简式为BrCH2CH2Br，而B的结构简式只能是CH3CHBr2其氢谱图中有二个峰；(3)依据C2H6O能写出的结构简式只有2种：CH3CH2OH和CH3OCH3，所以假如氢谱中存在3个峰，则为CH3CH2OH；假如氢谱中存在1个峰，则为CH3OCH3。15．某探讨性学习小组为确定某蜡状有机物A的结构和性质，他们拟用传统试验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参加过程探究。Ⅰ.试验式的确定(1)取样品A进行燃烧法测定，发觉燃烧后只生成CO2和H2O，某次燃烧后，经换算得到了0.125molCO2和0.15molH2O。据此得出的结论是分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，分子式为C5H12Ox(x＝0,1，2……)。(2)另一试验中，取3.4g蜡状有机物A在3.36L(标准状况下，下同)氧气中完全燃烧，两者均恰好完全反应，生成2.8LCO2和液态水。由此得出A的试验式是C5H12O4。Ⅱ.结