高中化学人教版 (2019)选择性必修3第二节 研究有机化合物的一般方法精品巩固练习
展开第2课时
一、单选题
1.现代分析仪器对有机物M的分子结构进行测定,相关结果如下:
有关M的说法不正确的是
A.根据图1信息,M的相对分子质量应为74
B.根据图1、图2信息,推测M的分子式是C4H10O
C.根据图1、图2、图3信息,可确定M是二醚
D.根据图1、图2、图3信息,M分子内有三种化学环境不同的H,个数比为6:3:1
2.某化学小组同学利用如图装置测定有机化合物中元素C、H、O的质量比,将质量为m的样品放入石英管中加热使其充分反应,实验结束后,U形管c、d的质量增重分别为、。
下列说法错误的是
A.开始实验时,依次点燃酒精喷灯b、a
B.实验测得元素C、H的质量比为
C.若调换装置c和d,则无法达成实验目的
D.若加热前未先通入一段时间氧气会导致测得氧元素的质量分数偏小
3.某学习小组研究某烃的含氧衍生物A的组成和结构,研究过程如下:称取9gA在足量氧气中充分燃烧,并使产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰,发现两者分别增重5.4g和13.2g,对A进行波谱分析结果如图。下列说法错误的是
A.由质谱图可知A的分子式为
B.结合红外光谱和核磁共振氢谱可知A的结构简式为
C.若取A和的混合物1ml进行燃烧实验,该混合物完全燃烧消耗氧气的物质的量取决于混合物中二组分的比例
D.B是A的位置异构体,则B在核磁共振氢谱中峰面积之比为2∶2∶1∶1
4.已知某有机物在标况下5.6L氧气中恰好完全燃烧,将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰。浓硫酸增重5.4 g,碱石灰增重8.8g,下列有关说法不正确的是
A.该有机物中存在氧元素
B.该有机物的分子式为C2H6O2
C.该有机物的核磁共振氢谱可能有2组峰
D.该有机物的同分异构体的质谱图完全一样
故选D。
5.某小组探究一种有机物Y的结构。第一步通过李比希氧化法测得4.24g有机物Y产生和水,第二步通过仪器分析得知Y的相对分子质量为106,第三步通过核磁共振仪测出Y的核磁共振氢谱图中由4组峰,其面积比为1:2:6:1,第四步通过红外光谱仪测出有苯环骨架的信号。下列说法不正确的是
A.第二步中的仪器分析方法为质谱法
B.Y的分子式为
C.Y是间二甲苯
D.Y分子中的碳原子均采取杂化轨道成键
6.下列化学用语或说法正确的是
A.水分子的空间填充模型为
B.铝基态原子电子排布式为
C.醋酸的分子式为
D.用电子式表示的形成过程为
二、填空题
7.按要求回答下列问题:
(1)研究有机物的方法有很多,常用的有①核磁共振氢谱 ②蒸馏 ③重结晶 ④萃取⑤红外光谱 ⑥过滤。其中用于分子结构确定的有 (填序号)
(2)下列物质中,其核磁共振氢谱中只有一个吸收峰的是_______(填字母)。
A.CH3CH3B.CH3COOHC.CH3COOCH3D.CH3OCH3
(3)其含C、H、O三种元素的有机物,经燃烧分析实验测定共碳的质量分数是64.86%,氢的质量分数是13.51%。
①如下图是该有机物甲的质谱图,则其相对分子质量为 ,分子式为 。
②确定甲的官能团:通过实验可知甲中一定含有羟基。
③确定甲的结构简式:
a.经测定有机物甲的核磁共振氢谱如下图1所示,则甲的结构简式为 。
b.若乙为甲的一种同分异构体,乙的红外光谱如下图2所示,则该有机物乙的结构简式为 。
8.有A、B两种有机物,按要求回答下列问题:
(1)取有机物A3.0g,测得完全燃烧后生成3.6gH2O和3.36LCO2(标准状况),已知相同条件下,该有机物的蒸气密度是氢气的30倍,则该有机物的分子式为 。
(2)有机物B的分子式为C4H8O2,其红外光谱图如图:
又测得其核磁共振氢谱图中有3组峰,且峰面积比为6:1:1,试推测该有机物的结构并写出结构简式: 。
(3)主链含6个碳原子,有甲基、乙基2个支链的烷经有 (不考虑立体异构)。
A.2种B.3种C.4种D.5种
(4)采用现代仪器分析方法,可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构。某烯经X
的质谱图中最大质荷比为56,该物的核磁共振氢谱如图:
①X的结构简式为 ﹔该烯经是否存在顺反异构 (填是或否)。
②写出X与溴水反应方程式 。
③有机物Y与X互为同分异构体,且Y分子结构中只有一种等效氢,则Y的键线式为: 。
某含碳、氨、氧三种元素的有机物甲14.8g,放入燃烧管中,不断通入氧气流持续加热,将生成物先后通过无水硫酸铜和碱石灰,两者分别增重18g和35.2g,生成物完全被吸收。
9.如图是该有机物甲的质谱图,则其相对分子质量为 ,分子式为 。
10.确定甲的官能团:通过实验可知甲中一定含有羟基,则甲可能的结构有 种。
11.确定甲的结构简式:
a.经测定有机物甲的核磁共振氢谱如下图所示,则甲的结构简式为 。
b.若乙为甲的一种同分异构体,乙的红外光谱如下图所示,则该有机物乙的结构简式为 。
三、解答题
12.有机物M可从酸牛奶中提取。已知纯净的M为无色黏液体,易溶于水。研究M的组成与结构,进行了如下实验,请根据实验步骤解释或得出实验结论:
(1)称取M 4.5g,升温使其汽化,测其密度是相同条件下H2的45倍。则M的摩尔质量为: 。
(2)将此4.5g M在足量纯O2中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰,发现两者分别增重2.7g和6.6g,则M的分子式为: 。
(3)通过M的红外光谱图发现该分子中既有羟基,还有羧基,则羟基电子式 。
(4)M的核磁共振氢谱如下图,M中含有 种氢原子。
(5)综上所述,M的结构简式为 。
(6)M易溶于水的原因 。
13.青蒿素是我国科学家从传统中药中发现能治疗疟疾的有机化合物,其分子结构如下图所示,它可用单官能团有机溶剂A从中药中提取。
(1)青蒿素的分子式为 。从青蒿素的结构可以判断,青蒿素 (填易溶、不易溶)于水。借助李比希法确定有机溶剂A的实验式(最简式)。利用如图所示的装置测定有机化合物A的组成,取4.4gA与足量氧气充分燃烧,实验结束后,高氯酸镁的质量增
加3.6g,碱石棉的质量增加8.8g。装置图中氧化铜的作用是 。
(2)使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定,相关结果如下:
①根据图1,A的相对分子质量为 。
②根据图2,推测A可能所属有机化合物的类别 ,分子式为 。
③根据以上结果和图3(三组峰的面积比为3:3:2),推测A的结构简式可能为 。(写出一种即可)
14.元素分析和图谱分析,是有机化合物的重要表征手段。
I.元素分析
按下图实验装置(部分装置略)对某有机化合物进行C、H元素分析。
回答下列问题:
(1)CuO的作用是 (举1例,用化学方程式表示)。
(2)c和d中的试剂分别是 、 (填标号)。
A. B.NaCl C.碱石灰(CaO+NaOH) D.
(3)若样品为1.8g,实验结束后,c管增重1.08g,d管增重2.64g。质谱测得该有机物的相对分子量为90,该有机化合物的分子式为 。
Ⅱ.图谱分析
(4)有机物X是一种重要的有机合成中间体,用于制造塑料、涂料和黏合剂等。有机物X的质谱图(见图)表明,该有机物的相对分子质量为 。
(5)①某有机物的核磁共振氢谱图如图所示,该有机物的结构简式可能是 。
A. B. C. D.
②某有机化合物结构如下图所示,该有机化合物分子中共有 种不同化学环境的
氢原子。
15.有机物在生产生活中应用广泛,某实验小组以“有机物结构的测定方法”和“配合物结构的测定方法”为研究课题设计了如下实验。
I.有机物结构的确定方法
实验步骤:
①取6.8g该有机物A试样通过上述装置完全反应,装置甲增重3.6g,装置乙增重17.6g。
②用质谱仪测定有机物A的相对分子质量,得到如图所示的质谱图。
③用核磁共振仪处理该化合物,所得核磁共振氢谱图中4组峰的面积之比是1:2:2:3。
回答下列问题:
(1)若没有装置丙,可能带来的影响是 。
(2)由上述已知条件可推出有机物A的分子式为 。
(3)已知有机物A属于芳香族化合物,与乙酸的官能团种类相同,请写出其结构简式: 。
Ⅱ.配合物结构的测定方法
已知:①C的此类配合物离子较稳定,但加碱再煮沸可促进其内界解离,如:。
②下述实验所得样品中的C元素为+3价,C3+的配位数为6。
某兴趣小组用Cl-取代离子中NH3制得配合物化学式为。该实验小组用以下方法测定所得配合物的组成。
实验步骤:取mgX样品加入过量浓NaOH溶液,煮沸,将生成的NH3通入20mL0.20ml/L的稀硫酸(过量)中,再用0.1000ml/LNaOH标准溶液滴定剩余H2SO4溶液。
(4)该配合物中,配体NH3分子中的配位原子为 原子(填原子符号)。
(5)若滴定过程平均消耗NaOH标准溶液20.00mL,则样品中含有NH3的物质的量为 ml。
(6)为了减小实验误差,上述中和滴定实验应选择 (填“甲基橙”或“酚酞”)做指示剂。
(7)另取mgX样品,加入过量HNO3酸化后,用AgNO3溶液滴定测得n(Cl-)=0.0036ml。请用配合物的形式表示该样品的组成: 。
16.我国科学家屠呦呦因青蒿素研究获得诺贝尔奖,青蒿素是从传统药材中发现的能治疗疟疾的有机化合物。青蒿素为无色针状晶体,熔点为156~157℃,易溶于丙酮、氯仿和乙醚,在水中几乎不溶。现某实验小组拟提取青蒿素。
Ⅰ.实验室流程如图所示:
(1)操作Ⅱ的名称是 。
(2)操作Ⅲ是重结晶,其操作步骤为 。
加热溶解→___________→___________→过滤、洗涤、干燥。
Ⅱ.青蒿素是一种仅含有C、H、O三种元素的化合物,为进一步确定其化学式,进行如图实验:
实验步骤:
①连接装置,检查装置气密性;
②称量E、F中仪器及药品的质量;
③取14.10g青蒿素放入C的硬质玻璃管中,点燃C、D中的酒精灯加热,充分反应;
④实验结束后冷却至室温,称量反应后E、F中仪器及药品的质量。
(3)装置E、F应分别装入的药品为 、 。
(4)使用上述装置测得的青蒿素中碳元素的质量分数偏高,改进以上装置的方法是 。
(5)通过质谱法测得青蒿素的相对分子质量为282,结合以下表格中实验数据,得出青蒿素的分子式为 。
Ⅲ.屠呦呦团队发现青蒿素可以用有机溶剂A提取,用现代分析仪器测定有机物A的分子结构。
(6)①用蒸馏法分离A和青蒿素,用到的主要玻璃仪器有酒精灯、温度计、 、 、牛角管、锥形瓶。
②根据图1,A的相对分子质量为 。
③根据图2,A分子式为 。
装置
实验前
实验后
E
54.00g
63.90g
F
80.00g
113.00g
④根据以上结果和图3(两组峰的面积之比为2:3),推测A的结构简式为 。
17.有机物M(只含C、H、O三种元素)具有令人愉悦的牛奶香气,主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓等型香精,是我国批准使用的香料产品,其沸点为148℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下:
步骤一:将粗品用蒸馏法进行纯化。
(1)蒸馏装置如图1所示,图中虚线框内应选用右侧的 (填“仪器x”或“仪器y”),该仪器使用时冷水从 口进 (填数字)。
步骤二:确定M的实验式和分子式
元素分析是有机化合物的表征手段之一、按下图实验装置(部分装置略)对M进行C、H元素分析。
(2)将装有样品M的Pt坩埚和CuO放入石英管中,先通入氧气,而后将已称重的U型管c、d与石英管连接,检查装置气密性。先点燃煤气灯 (a或者b),进行实验。
(3)c和d中的试剂分别是 、 (填标号)。
A.CaCl2 B.NaCl C.碱石灰(CaO+NaOH) D.浓硫酸
(4)Pt坩埚中样品M反应完全后,熄灭燃煤气灯,继续通入氧气至石英管冷却至室温。
①整个过程中氧气的作用除氧化有机物外,还有的作用是 、 (答出2点) 。
②取下c和d管称重。若样品M为0.88 g,实验结束后,c管增重0.72 g,d管增重1.76 g。
已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍,则M的分子式为 。
步骤三:确定M的结构简式。
(5)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2所示,图中峰面积之比为1∶3∶1∶3;利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3所示
M的结构简式为 (填键线式)。
(6)写出一种含有羧基的M的同分异构体G的结构简式: 。
(7)下列方法中不能对鉴别M和G二者进行鉴别的是___________。
A.元素分析B.核磁共振氢谱C.红外光谱法D.原子光谱
18.某化学小组为测定有机物G的组成和结构,设计如图实验装置:
回答下列问题:
(1)实验开始时,先打开分液漏斗活塞,一段时间后再加热反应管C,目的是 。
(2)燃烧管中CuO的作用是 。
(3)装置B中浓硫酸的作用是 。
(4)装置E和装置F中碱石灰的作用分别是 和 。
(5)若准确称取4.4g样品G,经充分燃烧后,装置D质量增加3.6g,U形管E质量增加8.8g。又知有机物G的质谱图如图所示。
该有机物的分子式为 。
(6)已知有机物G能与碳酸氢钠反应产生气体,经测定其核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为1:1:6,综上所述,G中含有官能团的名称为 ;G的结构简式为 。
19.(Ⅰ)薰衣草精油常用作芳香剂、驱虫剂的原料。“”兴趣小组在实验室从新鲜薰衣草中提取少量精油。
【查阅资料:】薰衣草精油成分复杂,沸点范围为100℃~220℃,相同温度时在水中溶解度小于在苯、四氯化碳(有毒、沸点76.8℃)等溶剂中的溶解度。
【设计方案:】小组讨论后提出如下提取方案。
步骤①在研钵中将薰衣草捣碎,转移至小烧杯中并加入适量蒸馏水,搅拌使其充分溶解后过滤。
(1)步骤②在薰衣草水中加入适量进行 (填写操作名称)。
(2)步骤③将层进行 (填写操作名称)。
【实施实验:】按预先设计的方案进行实验。
(3)步骤②使用到的主要仪器有 (填字母)。
溶有精油的层在 层(填“上”或“下”)。
(4)步骤③使用如下图实验装置:
其中仪器的名称为 ,冷凝水从 口(填字母)通入。加热,收集温度为 ℃的馏分(该馏分可循环使用)。
(Ⅱ)元素分析是有机化合物的表征手段之一。按如图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行、元素分析。回答下列问题:
(5)将装有样品的坩埚和放入石英管中,先通入一段时间,目的是 ,而后将已称重的型管、与石英管连接,检查气密性。先点燃煤气灯 (填序号),进行实验。
(6)和中的试剂分别是 、 (填标号)。
A.无水 B.
C.碱石灰() D.
(7)若样品质量为,装置增重,装置增重。
①若测得蒸汽相对氢气的密度为75,则该样品的分子式是 。
②红外吸收光谱该样品中含有苯环、羧基,则可能的结构有 种。
③该样品的核磁共振氢谱所示:四种峰面积比为.则该样品的所有可能的结构为 。(用结构简式或键线式表达)
20.为测定某有机化合物A的结构,进行如下实验。
(1)将有机物A置于氧气流中充分燃烧,实验测得:生成5.4 g H2O和8.8 g CO2,消耗氧气6.72 L(标准状况下)。则该物质中各元素的原子个数比是 ;
(2)质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量为46,则该物质的分子式是 ;
(3)根据价键理论,预测A的可能结构并写出结构简式: 。
(4)经测定,有机物A分子内有3种氢原子,则A的结构简式为 。
(5)体育比赛中当运动员肌肉扭伤时,队医随即用氯乙烷(沸点12.27℃)对受伤部位进行局部冷冻麻醉。请用B选择最合适的方法制备氯乙烷,请写出制备反应的方程式: 。
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