高中化学人教版 (2019)选择性必修3第一节 有机化合物的结构特点精品课时训练

          第一章  有机化合物的结构特点与研究方法

       第二节  研究有机化合物的一般方法

（建议时间：35分钟）

1．二甲醚和乙醇是同分异构体，其鉴别可采用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(    )

A．利用金属钠或者金属钾 

B．利用元素分析法

C．利用红外光谱法 

D．利用核磁共振氢谱

【答案】B

【详解】

A．乙醇中含有-OH，可与金属钠或金属钾反应生成氢气，可鉴别，选项A正确；

B．元素分析法只能测得所含元素种类，而两者所含元素相同，利用元素分析法不能鉴别，选项B错误；

C．二甲醚和乙醇中分别含有-O-和-OH，官能团不同，可用红外光谱法鉴别，选项C正确；

D．二者含有的H原子的种类和性质不同，可用核磁共振氢谱鉴别，选项D正确；

答案选B。

2．关于物质的分离、提纯实验操作，下列叙述正确的是

A．进行蒸馏操作时，温度计的水银球应伸入液面下

B．分离碘与的混合物，不可采用蒸馏的方法

C．在苯甲酸重结晶实验中，溶解粗苯甲酸时，加热是为了使其充分溶解

D．在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后要冷却到室温再过滤

【答案】C

【详解】

A．蒸馏时温度计的水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，故A错误；

B．碘和的沸点相差较大，能用蒸馏的方法分离，故B错误；

C．苯甲酸在温度较高时溶解度较大，加热可使其充分溶解，故C正确；

D．苯甲酸重结晶实验中，为减少苯甲酸的损失，要趁热过滤，故D错误；

故选C。

3．下列关于物质的分离、提纯实验中的一些操作或做法，正确的是

A．在组装蒸馏装置时，温度计的水银球应伸入液面下

B．用96%的工业酒精制取无水乙醇，可采用直接蒸馏的方法

C．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后还要加少量蒸馏水

D．在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后，要冷却到常温才过滤

【答案】C

【详解】

A．蒸馏时，测定馏分的温度，则温度计的水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，故A错误；

B．加生石灰，与水反应，且增大与乙醇的沸点差异，再蒸馏可制取无水乙醇，直接蒸馏易形成共沸混合物，故B错误；

C．水在加热过程中会蒸发，苯甲酸能溶于水，减少过滤时苯甲酸的损失，防止过饱和提前析出结晶，加热溶解后还要加少量蒸馏水，故C正确；

D．苯甲酸的溶解度不大，温度高时溶解度大，所以待粗苯甲酸完全溶解后要趁热过滤，减少苯甲酸的损耗，故D错误；

故选C。

4．乙酰苯胺是一种具有解热镇痛作用的白色晶体，某种乙酰苯胺样品中混入了少量氯化钠杂质。

已知：①20℃时乙酰苯胺在乙醇中的溶解度为36.9g

②氯化钠可分散在乙醇中形成胶体

③乙酰苯胺在水中的溶解度如下表：

下列提纯乙酰苯胺使用的溶剂和操作方法都正确的是

A．水；分液 B．乙醇；过滤 C．水；重结晶 D．乙醇；重结晶

【答案】C

【详解】

A．乙酰苯胺和氯化钠可以溶于水中，不会出现分层，故不能通过分液分离，A错误；

B．乙酰苯胺可以溶于乙醇中，但乙酰苯胺和乙醇不能通过过滤分离，B错误；

C．乙酰苯胺在水中的溶解度随温度变化较大，而氯化钠的溶解度随温度变化较小，故采用重结晶法提纯乙酰苯胺，C正确；

D．乙酰苯胺在乙醇中溶解度大，不能通过重结晶提纯分离，D错误；

5．正丁醛经催化加氢可制备正丁醇。为提纯含少量正丁醛杂质的正丁醇，现设计如图路线：

粗品

已知：①正丁醛与饱和溶液反应可生成沉淀；②乙醚的沸点是34.5 ℃，微溶于水，与正丁醇互溶；③正丁醇的沸点是118 ℃。则操作1~4分别是

A．萃取、过滤、蒸馏、蒸馏 B．过滤、分液、蒸馏、萃取

C．过滤、蒸馏、过滤、蒸馏 D．过滤、分液、过滤、蒸馏

【答案】D

【详解】

正丁醛与饱和溶液反应生成沉淀，且经操作1可得到滤液，故操作1为过滤；操作2是萃取后的步骤，故为分液；加固体干燥剂后，要把干燥剂分离出来，故操作3为过滤；根据乙醚与正丁醇的沸点相差较大，可知操作4为蒸馏，故D正确。

故选D。

6．间苯三酚和HCl的甲醇溶液反应生成3，5－二甲氧基苯酚和水。提纯3，5－二甲氧基苯酚时，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取，分液后得到的有机层用饱和NaHCO3溶液、蒸馏水依次进行洗涤，再经蒸馏、重结晶等操作进行产品的纯化。相关物质的部分物理性质如下表：

下列说法不正确的是

A．分离出甲醇的操作是蒸馏

B．用乙醚萃取后得到的有机层在分液漏斗的下层

C．用饱和NaHCO3溶液洗涤可以除去HCl

D．重结晶除去间苯三酚是利用不同物质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去

【答案】B

【详解】

A．根据图表知，甲醇和乙醚的能互溶，但沸点不同，所以可以采用蒸馏的方法分离出甲醇，A正确；

B．根据密度知，有机层的密度小于水，是在上方，B错误；

C．混合物中含有氯化氢，氯化氢能和碳酸氢钠反应，所以为除去氯化氢用饱和NaHCO3 溶液洗涤，C正确；

D．重结晶除去间苯三酚是利用不同物质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去，从而提纯，D正确；

故选：B。

7．苯甲酸的熔点为122.13℃，微溶于水，易溶于酒精，实验室制备少量苯甲酸的流程如图：

苯甲酸钾溶液苯甲酸固体

下列叙述不正确的是

A．得到的苯甲酸固体用酒精洗涤比用水洗涤好

B．加入KMnO4后紫色变浅或消失，有浑浊生成

C．操作1为过滤，操作2为酸化，操作3为过滤

D．冷凝回流的目的是提高甲苯的转化率

【答案】A

【分析】

由流程可知，甲苯被高锰酸钾氧化生成苯甲酸钾、二氧化锰，操作1为过滤，分离出苯甲酸钾溶液，且苯甲酸的溶解度不大，则操作2中加强酸生成苯甲酸，操作3为过滤，分离出苯甲酸固体，以此来解答。

【详解】

A．苯甲酸微溶于水，易溶于酒精，为避免因重新溶解而损失，应用水洗涤好，故A错误；

B．由反应物、生成物可知，加入KMnO4反应后，Mn元素的化合价降低，生成二氧化锰，则紫色变浅或消失，有浑浊生成，故B正确；

C．由上述分析可知，操作1为过滤，操作2为酸化，操作3为过滤，故C正确；

D．冷凝回流可使反应物充分反应，目的是提高甲苯的转化率，故D正确；

故选：A。

8．标准状况下无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀的质量为；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，测得其增重。下列说法正确的是

A．该气体若是单一气体，则可能为或

B．该气体可能由等物质的量的和组成

C．能确定该气体是否含氧元素

D．该气体一定由等物质的量的C3H8和CO组成

【答案】B

【分析】

根据有机物燃烧时，有机物中的碳全部转化为二氧化碳，二氧化碳与足量的氢氧化钙完全反应，生成不溶于水的白色沉淀碳酸钙，利用生成碳酸钙的质量计算燃烧生成二氧化碳的质量；碱石灰既能吸收燃烧生成的水，又能吸收燃烧生成的二氧化碳，因此，增重的质量即燃烧生成二氧化碳和水的质量总和，从而求出水的质量，根据生成二氧化碳和水的质量计算出可燃物中C、H元素的物质的量，再根据条件求出分子式。

【详解】

设燃烧产物中CO2的质量为x，

， x=6.16g，而碱石灰既能吸收燃烧生成的水，又能吸收燃烧生成的二氧化碳，因此，增重的质量即燃烧生成二氧化碳和水的质量总和：m(CO2)+m(H2O)=8.68g，m(H2O)=8.68g-6.16g=2.52g，无色可燃气体n(气体)==0.07mol，n(CO2)==0.14mol，则n(C)=0.14mol；n(H2O)==0.14mol，则n(H)=n(H2O)×2=0.28mol，即0.07mol气体中含有0.14molC，0.28molH，所以1mol气体中含有2molC，4molH，可能含有氧元素，所以该气体的分子式是C2H4或C2H4Ox(常温下不是气体)，因为为气体，则为C2H4，现为等物质的量的两种气体的混合物，所以在2mol混合气体中，应含有4molC原子，8molH原子，这两种气体可能是C4H6和H2(或“C3H8和CO”或“C3H6和CH2O”等)。

A． 1mol气体中含有2molC，4molH，该气体若是单一气体，则可能为，故A错误；

B． 等物质的量的两种气体的混合物，所以在2mol混合气体中，应含有4molC原子，8molH原子，该气体可能由等物质的量的和组成，故B正确；

C． 1mol气体中含有2molC，4molH，可能含有氧元素，不能确定该气体是否含氧元素，故C错误；

D． 该气体可能由等物质的量的C3H8和CO组成，故D错误；

故选：B。

9．某有机物X的红外光谱图如图所示。下列说法错误的是

A．X可能是丙酮            

B．X中可能只含碳、氢、氧三种元素

C．X中可能含有醛基        

D．红外光谱图可获得X中所含化学键和官能团信息

【答案】A

【详解】

A．由红外光谱图可知X中含两种C-H键，而丙酮只含有一种C-H键，故A错误；

B．由红外光谱图可知X中含C-H键和C=O键，故X中可能只含碳、氢、氧三种元素，故B正确；

C．由红外光谱图可知X中含C-H键和C=O键，X中可能含有醛基，故C正确；

D．由红外光谱图可知X中含C-H键和C=O键，故D正确；

故选A。

10．对某未知有机物进行质谱和核磁共振氢谱分析，结果如图所示。下列说法不正确的是

A．该物质的相对分子质量为46

B．该物质的结构简式有可能是

C．该物质的分子中存在3种不同类型的氢原子

D．该物质的分子中不同类型的氢原子个数之比为3：2：1

【答案】B

【详解】

A．由图1可知，最大质荷比是46，该物质的相对分子质量为46，A正确；

B．结合相对分子质量和3种不同环境的H原子可知，该物质的结构简式有可能是，B错误；

C．由2图含有3组峰可知，该物质的分子中存在3种不同类型的氢原子，C正确；

D．根据图2的峰面积之比可知，该物质的分子中不同类型的氢原子个数之比为3：2：1，D正确；

答案选B。

11．乙酰苯胺()具有退热镇痛作用，在OTC药物中占有重要地位。乙酰苯胺可通过苯胺()和乙酸反应制得，该反应是放热的可逆反应。

已知：I.苯胺在空气中易被氧化。

II.可能用到的有关性质如下：

I．制备乙酰苯胺的实验步骤如下：

步骤1：在制备装置加入9.2 mL苯胺、17.4 mL冰醋酸、0.1 g锌粉及少量水。

步骤2：小火加热回流1 h。

步骤3：待反应完成，在不断搅拌下，趁热把反应混合物缓慢地倒人盛有250 mL冷水的烧杯中，乙酰苯胺晶体析出。冷却，减压过滤(抽滤)，制得粗乙酰苯胺。

II．乙酰苯胺的提纯

将上述制得的粗乙酰苯胺固体移人500 mL烧杯中，加入100 mL热水，加热至沸腾，待粗乙酰苯胺完全溶解后，再补加少量蒸馏水。稍冷后，加入少量活性炭吸附色素等杂质，在搅拌下微沸5 min，趁热过滤。待滤液冷却至室温，有晶体析出，称量产品为10.8 g。

回答下列问题：

（1）写出制备乙酰苯胺的化学方程式___________。

（2）将三种试剂混合时，最后加人的试剂是___________。

（3）步骤2：小火加热回流1 h，装置如图所示。a处使用的仪器为___________ (填“A”、“B”或“C”)，该仪器的名称是___________。

（4）步骤I反应体系的温度控制在100℃～105℃，目的是___________。

（5）步骤II中，粗乙酰苯胺溶解后，补加少量蒸馏水的目的是___________。这种提纯乙酰苯胺的方法叫___________。

（6）乙酰苯胺的产率是____________ (精确到小数点后1位)，导致实际值低于理论值的原因不可能是___________ (填字母标号)。

A．没有等充分冷却就开始过滤       B．在抽滤时，有产物残留在烧杯壁

C．乙酰苯胺中的乙酸未除干净       D．抽滤时乙酰苯胺有部分溶于水中

【答案】（1）+CH3COOH+H2O

（2）苯胺

（3）A    直形冷凝管   

（4）有利于水蒸气馏出，减少乙酸馏出

（5）减少趁热过滤时乙酰苯胺的损失(或防止趁热过滤时温度降低有部分乙酰苯胺析出而造成损失)    重结晶   

（6）79.3%    C   

【分析】

（1）苯胺和冰醋酸生成乙酰苯胺，化学方程式为：+CH3COOH+H2O。

（2）苯胺在空气中易被氧化，应先加入锌粉和醋酸，最后加入苯胺，锌粉与醋酸反应生成氢气，可以排出装置中的空气，保护苯胺不被氧化。

（3）小火加热回流1h，则a处使用的仪器为直形冷凝管，答案选A。

（4）

步骤I反应体系的温度控制在100℃～105℃，水的沸点低于乙酸，目的是有利于水蒸气馏出，减少乙酸馏出。

（5）步骤II中，粗乙酰苯胺溶解后，补加少量蒸馏水的目的是：减少趁热过滤时乙酰苯胺的损失(或防止趁热过滤时温度降低有部分乙酰苯胺析出而造成损失)；这种提纯乙酰苯胺的方法叫重结晶。

（6）9.2 mL苯胺的物质的量为：，根据+CH3COOH+H2O可知，理论上的物质的量为：，则乙酰苯胺的产率为：；A．乙酰苯胺在温度高时，溶解度大，没有等充分冷却就开始过滤，使得产率偏低，实际值低于理论值，A正确；B．在抽滤时，有产物残留在烧杯壁，使得产率偏低，实际值低于理论值，B正确；C．乙酰苯胺中的乙酸未除干净，会使乙酰苯胺质量偏大，可能导致实际值高于于理论值，C错误；D．抽滤时乙酰苯胺有部分溶于水中，使得产率偏低，实际值低于理论值，D正确；答案选C。

12．化学上常用燃烧法确定有机物的组成，这种方法是在电炉加热下用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。本实验是通过A、B装置的质量改变，确定有机物M的组成。

回答下列问题：

(1)装置的连接顺序(从左到右)是_______(填序号，装置不能重复使用)。

(2)C装置的作用是_______

(3)E装置中反应的化学方程式为_______

(4)F装置(燃烧管)中CuO的作用是_______

(5)本实验中，F装置反应完全后继续通入一段时间O2的目的是_______

(6)若实验中所取纯样品M只含C、H、O三种元素中的两种或三种，M的相对分子质量小于150，准确称取2.44gM，经充分反应后，A管质量增加6.16g，B管质量增加1.08g。

①该样品M的实验式为_______

②能否确定M的分子式_______(填“能”或“不能”)。

【答案】EDFBAC    防止空气中的水蒸气和CO2进入A影响有机物生成的CO2质量的测定    2H2O22H2O+O2↑    使有机物被充分氧化生成CO2和水    将生成的CO2和水蒸气赶入后续装置中被充分吸收    C7H6O2    能   

【分析】

E装置中产生氧气，经浓硫酸干燥后通入装有样品的F中，样品被氧化为CO2和水，水被CaCl2吸收，CO2被NaOH溶液吸收，在A后连接C，防止空气中的水蒸气和CO2进入A影响有机物生成的CO2质量的测定。

【详解】

(1)先用E装置制取氧气，氧气氧化有机物，但在通入F之前，需要将氧气中的水蒸气用浓硫酸除去，干燥的氧气氧化样品，生成CO2和水。要先通过CaCl2吸收水蒸气，因为NaOH既能吸收CO2，也能吸收水蒸气，再通入A中，装置的最后连接C，所以装置的连接顺序(从左到右)是EDFBAC。

(2)C装置的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入A影响有机物生成的CO2质量的测定。

(3)E装置中用双氧水在MnO2催化下制取氧气，反应的化学方程式为：2H2O22H2O+O2↑。

(4)CuO具有氧化性，可以使有机物被充分氧化生成CO2和水。

(5)本实验中，F装置反应完全后继续通入一段时间O2，目的是将生成的CO2和水蒸气赶入后续装置中被充分吸收。

(6)① A管质量增加6.16g，即生成的CO2为6.16g，物质的量为0.14mol，说明有机物中C有0.14mol，C的质量为1.68g；B管质量增加1.08g，即生成的水为1.08g，物质的量为0.06mol，说明有机物中H有0.12mol，H的质量为0.12g，1.68g+0.12g＜2.44g，说明该有机物中有氧元素，O的质量为2.44g-1.68g-0.12g=0.64g，物质的量为0.04mol，则该有机物中C、H、O的个数比为0.14:0.12:0.04=7:6:2，则该样品的实验式为C7H6O2。

②M的实验式为C7H6O2，实验式的相对分子质量为122，已知M的相对分子质量小于150，所以M的分子式即为实验式，能确定M的分子式。

13．核磁共振(NMR)是研究有机物结构的有力手段之一，在所研究的化合物分子中，每一个结构中的等性氢原子的1H—NMR谱中都给出了相应的峰(信号)，谱中峰的强度与结构中的等性氢原子数成正比。现有某种有机物，通过元素分析得到的数据为C∶85.71%，H∶14.29%(质量分数)，质谱数据表明它的相对分子质量为84。

（1）该化合物的分子式为___________。

（2）已知该物质可能存在多种结构，A、B、C是其中的三种，请根据下列要求填空：

①A是链状化合物与氢气加成产物分子中有三个甲基，则A的可能结构有___________种(不考虑立体异构)。

②B是链状化合物，1H—NMR谱中只有一个信号，则B的结构简式为___________。

【答案】

（1）

（2）7    (CH3)2C=C(CH3)2   

【分析】

（1）相对分子质量为84，元素分析得到的数据为C∶85.71%，H∶14.29%，分子中C原子数是、H原子数是，该化合物的分子式为；

（2）①是链状化合物，分子中含有1个C=C双键，与氢气加成产物分子中有三个甲基，分子中含有1个支链，符合条件的同分异构体有：(CH3)2CHCH2CH=CH2、CH3CH2CH(CH3)CH=CH2、CH3CH2CH2C(CH3)=CH2、(CH3)2CHCH=CHCH3、CH3CH2C(CH3)=CHCH3、CH3CH2CH=C(CH3)2、(CH3CH2)2C=CH2，共7种；

②B是链状化合物，分子中含有1个C=C双键，1H-NMR谱中只有一个信号，分子中只有1种H原子，分子中含有12个H原子，故含有4个甲基，关于双键对称，故B的结构简式为(CH3)2C=C(CH3)2。

14．借助于李比希法、现代科学仪器及化学实验可以测定有机物的组成和结构。如图是确定有机物化学式常用的装置，其中管式炉可提供有机物燃烧所需的高温。

(1)装置C中CuO的作用是___。

(2)装置F的作用是___。

(3)准确称取23.20g有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，经充分燃烧后，D管质量增加7.20g，E管质量增加35.20g，则该有机物的最简式为___。

(4)若利用质谱法测定M的相对分子质量，其质谱图如图(图1)，则M的分子式为__。

结合M的红外光谱图(图2)及核磁共振氢谱图(图3)，综合分析得出M的结构简式为_。

(5)若实验测得相同状况下，M蒸汽的密度是H2密度的29倍，M能发生银镜反应，则M的结构简式为___。

【答案】将燃烧产生的CO转化为CO2    吸收空气中的水和CO2，防止影响碳元素的测定    CHO    C4H4O4    HOOC-CH=CH-COOH    OHC-CHO   

【详解】

(1)有机物燃烧中会产生CO，装置C中CuO的作用是将产生的CO氧化为CO2，确保碳元素全部转变成二氧化碳被吸收。

(2)为了使产生的气体完全被吸收，装置E处的导管必须和外界是相通的，但为了防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入到装置E中，影响碳元素的测定，所以在装置E后要连接一个吸收空气中的二氧化碳和水蒸气的装置，所以装置F的作用是吸收空气中的水和CO2，防止影响碳元素的测定。

(3) 23.20g有机物充分燃烧后，D管质量增加7.20g，E管质量增加35.20g，可知有机物燃烧后生成水7.20g，生成二氧化碳35.20g，水中氢元素质量m(H)= 7.20g=0.80，二氧化碳中的m(C)= 35.20g=9.60g，m(H)10.40g，所以有机物中还有氧元素质量，m(O)= 23.20gg，23.20g有机物含有的n(H)==0.8mol，n(C) =，n(O)==0.8，n(C)：n(H)：n(O)=1：1：1，所以有机物M的最简式为CHO。

(4)根据质谱图，可知有机物M的分子量为116，其最简式为CHO，所以M的化学式可写成(CHO)n，其分子量为116，可求出n=4，所以有机物M的化学式为C4H4O4；通过M的红外光谱图可知其结构中存在的基团有-OH、-C=C-、、-CO-,另通过核磁共振氢谱，可知其有两种环境的氢原子，且氢原子个数比为1：1，于是可推测M的结构简式为HOOC-CH=CH-COOH。

(5) M蒸汽的密度是H2密度的29倍,可知其分子量是58，其最简式为CHO，所以其化学式为C2H2O2，其能发生银镜反应，说明其结构中含有醛基，故其结构简式为OHC-CHO 。