新教材(广西专版)高考化学一轮复习课时规范练30有机化合物的结构特点与研究方法含答案

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1.下列对有机化合物的分类结果正确的是( )
A.乙烯CH2CH2、苯、环己烷同属于脂肪烃
B.苯、环戊烷、环己烷同属于芳香烃
C.乙烯CH2CH2、乙炔CH≡CH同属于烯烃
D.、 、同属于脂环烃
2.(2023广西贵港模拟)下列关于有机物及相应官能团的说法中正确的是( )
A.乙烯与聚乙烯具有相同的官能团,故都属于烯烃
B.分子中含有醚键(虚线部分),所以该物质属于醚
C.及因都含有羟基,故都属于醇
D.不是所有的有机物都具有一种或几种官能团
3.下列有关同分异构体数目的叙述中,正确的是( )
A.戊烷有2种同分异构体
B.C8H10中只有3种属于芳香烃的同分异构体
C.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代,所得产物有6种
D.CH3CH2CH2CH3光照下与氯气反应,只生成1种一氯代物
4.下列说法不正确的是( )
A.某芳香烃的分子式为C10H14,它不能使溴水褪色,但可使酸性KMnO4溶液褪色,且分子结构中只有一个烷基,符合条件的烃有3种
B.按系统命名法,有机化合物的命名为2,2,4,4,5-五甲基-3,3-二乙基己烷
C.甲烷、甲醛、尿素都不存在同分异构体
D.某有机化合物含有C、H、O、N四种元素,其球棍模型为,该有机化合物的结构简式为
5.分子式为C4H8Cl2的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )
A.6种B.7种C.8种D.9种
6.左旋多巴()可用于改善肌强直和运动迟缓,下列有关该物质的说法错误的是( )
A.其分子式为C9H11NO4
B.能与酸或碱反应生成盐
C.核磁共振氢谱上共有9组峰
D.分子中最多有6个碳原子共平面
7.实验室利用反应2CH3CH2CH2CHO+H2O制备辛烯醛(在沸点177 ℃时略有分解)的流程如图。下列说法错误的是( )
A.加热回流中温度计插入液面以下
B.操作Ⅰ中用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯
C.无水Na2SO4的作用是除水
D.减压蒸馏操作中应使用空气冷凝管
8.已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示,下列说法中错误的是( )
未知物A的红外光谱
未知物A的核磁共振氢谱
A.由红外光谱可知,该有机物中至少有三种不同的化学键
B.由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子
C.仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D.若A的分子式为C2H6O,则其结构简式为CH3—O—CH3
9.(2023广西南宁联考)用KMnO4氧化甲苯制备苯甲酸。苯甲酸的熔点为122.13 ℃,微溶于水,易溶于酒精。实验方法:将甲苯和KMnO4溶液在100 ℃反应一段时间后停止反应,过滤,将含有苯甲酸钾(C6H5COOK)和甲苯的滤液按如下流程分离苯甲酸并回收未反应的甲苯。下列说法正确的是( )
A.无色液体A是苯甲酸,白色固体B是甲苯
B.操作Ⅰ的名称为蒸馏,操作Ⅱ的名称为分液
C.为了得到更多的白色固体B,冷却结晶时温度越低越好
D.加入浓盐酸酸化的目的是将苯甲酸钾转化为产物苯甲酸
10.某有机化合物具有抗癌抑菌活性,其结构如图所示,下列关于该有机化合物的说法正确的是( )
A.其分子式为C19H25O5
B.该有机化合物中的碳原子的杂化方式有2种,含5个手性碳原子
C.1 ml该有机化合物最多和4 ml H2反应
D.1 ml该有机化合物最多消耗1 ml NaOH
二、非选择题:本题共2小题。
11.环丙胺()是合成新型抗菌素、除草剂等产品的中间体。以γ-丁内酯()为原料合成环丙胺的传统“五步合成法”工艺如图。
回答下列问题:
(1)可以准确判断γ-丁内酯所含官能团的方法是 (填字母)。
a.质谱 b.核磁共振氢谱 c.红外光谱 d.X射线衍射
(2)A中官能团的名称为 ;检验A中官能团所需试剂有石蕊溶液、 。
(3)B与NaOH溶液反应的化学方程式为 。
(4)符合下列条件的γ-丁内酯的同分异构体有 种。
①能与NaOH溶液反应 ②使溴的CCl4溶液褪色
γ-丁内酯的某种同分异构体中含有手性碳原子,其结构简式为 。
(5)参照“五步合成法”工艺,以为原料,设计合成的路线。
12.青蒿素是烃的含氧衍生物,为无色针状晶体,可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,熔点为156~157 ℃,是高效的抗疟药。已知:乙醚的沸点为34.5 ℃。从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的,主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。
Ⅰ.实验室用乙醚提取青蒿素的流程如图1所示。
图1
(1)实验前要对青蒿进行粉碎,其目的是 。
(2)操作Ⅱ的名称是 。
(3)操作Ⅲ的主要过程可能是 (填字母)。
A.加水溶解,蒸发浓缩、冷却结晶
B.加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤
C.加入乙醚进行萃取分液
Ⅱ.用如图2所示的实验装置测定青蒿素实验式的方法如下:将28.2 g青蒿素样品放在装置C的硬质玻璃管中,缓缓通入空气数分钟后,再充分燃烧,精确测定装置E和F实验前后的质量,根据所测数据计算。
图2
(4)装置A中盛放的物质是 ;装置E中盛放的物质是 ;装置F中盛放的物质是 。
(5)该实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是 。
(6)用合理改进后的装置进行实验,测得的数据如表所示:
则青蒿素的实验式是 。
参考答案
课时规范练30 有机化合物的结构特点
与研究方法
1.D 解析 烷、烯、炔都属于脂肪烃,环己烷、环戊烷、环丁烷及乙基环己烷都属于脂环烃,苯属于芳香烃。
2.D 解析 乙烯属于具有不饱和结构的烯烃,而聚乙烯结构中只有C—C及C—H,A错误;B中给出的物质名称为乙酸乙酯,该物质属于酯类物质,B错误;C中给出的两种物质虽然都含有羟基,但因为前者羟基与苯环直接相连,后者羟基与链烃基直接相连,故前者属于酚,后者属于醇,C错误;不是所有的有机物都具有官能团,例如烷烃没有官能团,D正确。
3.C 解析 戊烷有3种同分异构体,A错误;C8H10属于芳香烃的同分异构体的结构为、、、,共有4种同分异构体,B错误;3个碳原子的丙基有2种同分异构体,取代甲苯苯环上的一个氢原子分别得到邻、间、对各3种同分异构体,共6种,C正确;CH3CH2CH2CH3光照条件下与Cl2发生取代反应,得到2种一氯代物,D错误。
4.C 解析 该烃的分子式C10H14符合CnH2n-6的通式,它不能使溴水褪色,但可使酸性KMnO4溶液褪色,所以应为苯的同系物,且只有一个烷基,则该分子含有丁基,所以判断丁基的同分异构体即可,苯的同系物中与苯环相连的C原子上必须含有H原子,才可使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此符合条件的烃共有3种,A正确;该有机化合物的最长碳链有6个碳原子,是己烷,按烷烃的命名规则,命名为2,2,4,4,5-五甲基-3,3-二乙基己烷,B正确;尿素存在同分异构体,如,C错误;根据原子成键方式知,能形成4个共价键的是C原子、能形成1个共价键的是H原子、能形成3个共价键的是N原子、能形成2个共价键的是O原子,所以该有机化合物的结构简式为,D正确。
5.D 解析 C4H8Cl2的同分异构体可以采取“定一移一”法来确定,先固定一个氯原子的位置,再移动另一个氯原子的位置,可得如下几种同分异构体:、、,故C4H8Cl2共有9种同分异构体,D正确。
6.D 解析 根据题中左旋多巴的结构简式,可知其分子式为C9H11NO4,A项正确;由左旋多巴的结构简式可知,其分子中含有羧基、氨基、酚羟基,故能与酸或碱反应生成盐,B项正确;分析左旋多巴的结构简式,其分子中有9种不同化学环境的氢原子,故其核磁共振氢谱上有9组峰,C项正确;左旋多巴分子中含有苯环,该分子中至少有7个碳原子共平面,D项错误。
7.D 解析 为测定反应液的温度,加热回流中温度计插入液面以下,A正确;碱液与辛烯醛不互溶,操作Ⅰ为分液,用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯,B正确;分液得到的产品用水洗涤过,加入无水Na2SO4可以吸收水分,C正确;减压蒸馏时压强低于标准大气压,会降低辛烯醛的沸点,蒸气与水的温差不会太大,应使用直形冷凝管,D错误。
8.D 解析 红外光谱图中给出的化学键有C—H、O—H和C—O三种,A正确;核磁共振氢谱图中峰的个数即代表氢原子的种数,B正确;核磁共振氢谱峰的面积表示氢原子的数目比,在没有明确分子式的情况下,无法得知氢原子总数,C正确;若A为CH3—O—CH3,则无O—H,与所给红外光谱图不符,且其核磁共振氢谱图应只有1组峰,与核磁共振氢谱图不符,D错误。
9.D 解析 该实验的实验目的是从含有苯甲酸钾和甲苯的滤液中分离出苯甲酸并回收甲苯,由题给流程可知,滤液经分液得到有机溶液和水溶液;有机溶液经硫酸钠干燥除水,过滤后蒸馏得到无色液体A,A为甲苯;水溶液用浓盐酸酸化,使苯甲酸钾转化成苯甲酸,经冷却结晶、过滤得到白色固体B,B为苯甲酸。无色液体A是甲苯,白色固体B是苯甲酸,A错误;操作Ⅰ为分液,操作Ⅱ为蒸馏,B错误;冷却结晶的目的是使苯甲酸从水溶液中分离出来,若温度过低会使溶液中的杂质析出,导致苯甲酸不纯,C错误;水溶液中加入浓盐酸酸化的目的是将苯甲酸钾转化为产物苯甲酸,D正确。
10.B 解析 由结构简式可知该有机化合物的分子式为C19H25O5Cl,A错误;该有机化合物中碳原子的杂化方式有sp2、sp3两种,该有机化合物的手性碳原子如图中“”所示,共有5个手性碳原子,B正确;碳碳双键和酮羰基可以和H2加成,1 ml该有机化合物最多和3 ml H2加成,C错误;1 ml酯基可以和1 ml NaOH发生反应,1 ml氯原子也可以和1 ml NaOH发生取代反应,故1 ml该有机化合物最多消耗2 ml NaOH,D错误。
11.答案 (1)c (2)羧基、碳氯键 NaOH溶液、稀硝酸、
AgNO3溶液 (3)ClCH2CH2CH2COOCH3+2NaOHHOCH2CH2CH2COONa+CH3OH+NaCl (4)8
(5)
解析 (1)质谱仪能测得有机化合物的相对分子质量,红外光谱能测定有机化合物的官能团类型,核磁共振氢谱可以获得有机化合物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的相对数目,X射线衍射可以获得键长、键角等与分子结构有关的信息。
(2)A中官能团的名称为羧基、碳氯键;其中羧基一般用NaHCO3溶液或者石蕊溶液检验,氯原子一般用NaOH溶液使其水解,然后用足量的稀硝酸酸化,最后加入AgNO3溶液,产生白色沉淀。
(3)B中碳氯键和酯基均可与NaOH溶液反应,反应的化学方程式为ClCH2CH2CH2COOCH3+2NaOHHOCH2CH2CH2COONa+CH3OH+NaCl。
(4)符合条件的γ-丁内酯的同分异构体有以下8种,属于羧酸的有3种:、、;属于酯类的有5种:、、、、。
C4H6O2不饱和度为2,含有一个手性碳原子,手性碳原子必须是饱和碳原子,所以另外三个碳原子是不饱和碳原子。结构简式为。
(5)利用逆推法设计合成路线,由“五步合成法”可知:
,再将流程正向书写即可得合成路线:
。
12.答案 (1)增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸出速率 (2)蒸馏 (3)B (4)NaOH溶液 CaCl2(或P2O5) 碱石灰 (5)装置F后连接一个防止空气中CO2和H2O进入F的装置 (6)C15H22O5
解析 (1)对青蒿进行粉碎,可以增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸出速率。
(2)用乙醚对青蒿素进行浸取后,过滤,可得提取液和残渣,提取液经过蒸馏后可得青蒿素的粗品。
(3)青蒿素可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,故可向粗品中加入95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤,从而得到精品,故选B。
(4)为了能准确测定青蒿素燃烧生成的CO2和H2O的质量,实验前应通入除去CO2和H2O的空气,排尽装置内的CO2和H2O,防止干扰实验,所以装置A中可以盛放NaOH溶液;装置E和F吸收生成的H2O和CO2,应先吸收水再吸收CO2,所以装置E中可盛放CaCl2或P2O5,装置F中可盛放碱石灰。
(5)装置F和外界空气直接接触,为了减小实验误差,应在F后连接一个防止空气中CO2和H2O进入F的装置。
(6)由表中数据可知m(H2O)=42.4 g-22.6 g=19.8 g,则n(H2O)=19.8 g18 g·ml-1=1.1 ml,m(CO2)=146.2 g-80.2 g=66 g,则n(CO2)=66 g44 g·ml-1=1.5 ml,所以青蒿素中氧原子的质量m(O)=28.2 g-(1.1×2×1)g-(1.5×12)g=8 g,则n(O)=8 g16 g·ml-1=0.5 ml,n(C)∶n(H)∶n(O)=1.5 ml∶2.2 ml∶0.5 ml=15∶22∶5,所以青蒿素的实验式为C15H22O5。
装置
实验前/g
实验后/g
E
22.6
42.4
F
80.2
146.2