人教版 (2019)选择性必修3第一节 有机化合物的结构特点第2课时课堂检测

第2课时　确定有机化合物的实验式与分子结构

基础过关练

题组一　确定有机化合物的实验式

1.(2021安徽蚌埠高二月考)某有机物在氧气中充分燃烧,生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2,则下列说法正确的是              (深度解析)

A.该有机物分子中C、H、O个数比为1∶2∶3

B.该有机物分子中C、H个数比为1∶4

C.该有机物含有氧元素

D.该有机物的最简式为CH4

2.实验测得某碳氢化合物A中,碳的质量分数为80%,氢的质量分数为20%,该化合物的实验式为　　　　。又测得该化合物的相对分子质量是30,该化合物的分子式为 　　　　。 

题组二　确定有机化合物的分子式

3.(2021山东济宁高二月考)某有机物A的质谱图如图1,核磁共振氢谱图如图2,则A的结构简式可能为              (　　)

图1

图2

A.CH3CH2OH　　　　B.CH3CHO

C.HCOOH　　　　D.CH3CH2CH2COOH

4.(2020北京朝阳高二上期末)某有机物X对氢气的相对密度为30,分子中碳的质量分数为40%,氢的质量分数为6.7%,其余为氧,X可与碳酸氢钠溶液反应产生CO2。下列关于X的说法不正确的是              (深度解析)

A.X的相对分子质量为60

B.X的分子式为C2H4O2

C.X的结构简式为CH3COOH

D.X的同分异构体中含的只有一种(不考虑立体异构)

题组三　确定分子结构——波谱分析

5.(2021山东济南高二期中)下列能用来分析分子中的化学键及官能团信息的方法是 (　　)

A.X射线衍射法　　　　B.红外光谱法

C.核磁共振氢谱法　　　　D.质谱法

6.(2021山东聊城高二期中)为测定某有机物的结构,用核磁共振仪处理后得到如图所示的核磁共振氢谱图,则该有机物可能是              (　　)

A.　　　　B.

C.CH3CH2CH2COOH　　　　               D.C2H5OH

7.(2021北京丰台高二期中)二甲醚(CH3—O—CH3)和乙醇互为同分异构体,下列方法中不能鉴别二者的是              (　　)

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.利用核磁共振氢谱法

8.(2021浙江山河联盟学校高二月考)下列化合物在核磁共振氢谱中出现两组峰,且峰面积之比为1∶1的是(深度解析)

A.CH3CHO　　　　  B.CH3OCH3

C.CH3COOCH3　　　　D.

9.质谱图表明某有机物的相对分子质量为70,红外光谱表征到键和CO键的存在,核磁共振氢谱表明峰面积之比为1∶1∶1∶3。下列说法正确的是              (　　)

A.分子中共有5种化学环境不同的氢原子

B.该物质的分子式为C4H8O

C.该有机物的结构简式为CH3CHCHCHO

D.在一定条件下,1 mol该有机物可与3 mol氢气加成

能力提升练

题组一　元素分析与有机物相对分子质量的测定

1.(2021天津三中高二期中,)下列说法不正确的是 (　　)

A.通过质谱法只能确定有机化合物的相对分子质量,一般无法确定其结构

B.的核磁共振氢谱中有4组吸收峰

C.红外光谱可以帮助确定许多有机化合物的结构

D.某有机化合物完全燃烧只生成CO2和H2O,两者物质的量之比为1∶2,则该有机化合物为甲烷

2.(2021广东广州高二月考,)有机物A完全燃烧只生成CO2和H2O,将12 g该有机物完全燃烧,所得的产物依次通过足量浓硫酸和足量碱石灰,浓硫酸增重14.4 g,碱石灰增重26.4 g,该有机物的分子式是(　　)

A.C4H10　　B.C3H8O　　C.C2H6O　　D.C2H4O2

3.(2021甘肃天水一中高二段考,)8.8 g某有机物C在足量O2中充分燃烧,将所得的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰,分别增重7.2 g和17.6 g,经检验剩余气体为O2。已知C分子的质谱图与红外光谱图如图所示。

下列说法错误的是 (　　)

A.有机物C中含有C、H、O三种元素

B.有机物C的分子式为C4H8O2

C.有机物C难溶于水

D.符合C分子结构特征的有机物只有一种

4.(2020辽宁沈阳实验中学高二下期中,)有一瓶无色、有特殊气味的液体,可能是甲醇(CH3OH)或乙醇(C2H5OH)。通过测定该液体充分燃烧后生成的二氧化碳和水的质量,可确定是哪种物质。对此原理解释错误的是              (　　)

A.求出碳、氢元素的质量之比,与甲醇和乙醇中碳、氢元素质量之比对照,即可确定

B.求出碳、氢原子的个数之比,与甲醇和乙醇分子中碳、氢原子个数之比对照,即可确定

C.求出碳、氢原子的物质的量之比,与甲醇和乙醇分子中的碳、氢原子的物质的量之比对照,即可确定

D.求出碳、氢、氧原子的个数之比,与甲醇和乙醇分子中的碳、氢、氧原子个数之比对照,即可确定

题组二　有机化合物结构的测定

5.(2021山东潍坊高二月考,)随着科学技术的发展,人们可以利用很多先进的方法和手段来测定有机物的组成和结构。下列说法正确的是              (　　)

A.通过对有机化合物的元素定量分析可得有机化合物的结构简式

B.质谱仪能根据质荷比最小的碎片离子确定有机物的相对分子质量

C.红外光谱分析能测出有机物分子中含有的化学键和官能团

D.对有机物CH3CH(OH)CH3进行核磁共振分析,能得到4组峰,且峰面积之比为1∶1∶3∶3

6.(双选)()某有机化合物的结构(结构简式)、球棍模型及核磁共振氢谱图如下:

下列关于该有机物的叙述正确的是 (　　)

A.该有机物分子中不同化学环境的氢原子有8种

B.该有机物属于芳香族化合物

C.Et代表的基团为—CH3

D.该有机物在一定条件下能完全燃烧生成CO2和H2O

7.(2020北京科技大学附中高二上月考,)经李比希法元素分析实验测得某烃中碳的质量分数为85.71%,氢的质量分数为14.29%。该烃的质谱图显示其相对分子质量为70,该烃的核磁共振氢谱如图所示。深度解析

则该烃的实验式为　　　　;分子式为　　　　;结构简式为　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　生成物中的C和H来自有机物,但原有机物中有无氧元素不能确定。CO2和H2O的物质的量之比为1∶2,则原有机物分子中的C和H的物质的量之比为1∶4,原有机物可能是CH4,也可能是CH3OH,故合理选项是B。

反思升华

若某有机物完全燃烧的产物为CO2和H2O,确定其是否含有氧元素的方法:通过相关的实验可以先确定CO2和H2O的质量,进而求得有机物中所含碳元素和氢元素的质量。m(C)=×m(CO2),m(H)=×m(H2O)。若m(有机物)=m(C)+m(H),则说明该有机物中只含碳和氢两种元素;若m(有机物)>m(C)+m(H),则说明有机物中含有C、H、O三种元素,其中m(O)=m(有机物)-m(C)-m(H)。

2.答案　CH3　C2H6

解析　N(C)∶N(H)=∶=1∶3,该化合物的实验式是CH3。又因为该化合物的相对分子质量为30,所以该化合物的分子式是C2H6。

3.A　根据质谱图可知,该有机物的最大质荷比为46,则有机物A的相对分子质量为46;根据核磁共振氢谱图可知,A分子中有3种H原子。选项中4种有机物只有CH3CH2OH符合题意。

4.D　有机物X对氢气的相对密度为30,则该有机物的相对分子质量为60,A正确;分子中含碳40%,含氢6.7%,其余为氧,则C的个数为=2,H的个数为=4,O的个数为=2,故X的分子式为C2H4O2,B正确;X的分子式为C2H4O2,且X可以和NaHCO3溶液反应产生CO2,则X中含有—COOH,故X的结构简式为CH3COOH,C正确;X为CH3COOH,其同分异构体中含有的有CH3OOCH、HOCH2CHO,D错误。

规律方法

有机物摩尔质量的计算方法

(1)标准状况密度法:根据标准状况下气态有机物的密度(设为ρ g/L),求算该有机物的摩尔质量M=(22.4×ρ)g/mol。

(2)相对密度法:根据气体A相对于气体B的相对密度d,求算该气体的摩尔质量MA=d×MB。

(3)混合气体的平均摩尔质量=。

5.B　红外光谱图中不同的化学键或官能团的吸收频率不同,因此可以用红外光谱法分析分子中的化学键和官能团信息,B项符合题意。

6.D　该物质的核磁共振氢谱图显示该物质分子中有三种氢原子,A、B两项中物质分子中都有两种氢原子,C项中物质分子中有四种氢原子,D项中物质是乙醇,乙醇分子中有三种氢原子,故选D。

7.B　活泼金属钠、钾能与乙醇反应产生气体,而不与乙醚反应,可以鉴别,A不符合题意;二者的相对分子质量相等,则利用质谱法不能鉴别,B符合题意;二甲醚和乙醇分子中分别含有醚键和羟基,官能团不同,可用红外光谱法鉴别,C不符合题意;二甲醚分子中只有一种H原子,乙醇分子中有三种H原子,可用核磁共振氢谱法鉴别,D不符合题意。

8.C　化合物的核磁共振氢谱中出现两组峰,说明有机物分子中含有2种H原子,峰面积之比是1∶1,说明2种氢原子数之比为1∶1。CH3CHO中含有2种H原子,氢原子数目之比为3∶1,故A不符合题意;CH3OCH3结构对称,含有1种H原子,故B不符合题意;CH3COOCH3中两个甲基所处化学环境不同,分子中有2种H原子,氢原子数目之比为1∶1,故C符合题意;中含有2种H原子,氢原子数目之比为3∶2,故D不符合题意。

规律方法

把握分子结构的对称性、确定H原子的种类和个数比为解题的关键,注意H原子数目的判断。分子中等效氢原子一般有如下情况:①分子中同一碳原子上连接的氢原子等效;②同一碳原子所连甲基上的氢原子等效;③处于镜面对称位置上的氢原子等效。

9.C　核磁共振氢谱有4组峰,说明分子中共有4种不同化学环境的氢原子,A项错误;相对分子质量为70,红外光谱表征到键和键的存在,可确定该物质的分子式为C4H6O,B项错误;分子式为C4H6O,且核磁共振氢谱的峰面积之比为1∶1∶1∶3的有机物只有,C项正确;在一定条件下,1 mol 最多与2 mol H2加成,D项错误。

能力提升练

1.D　质谱法一般无法确定有机物的结构,故A正确;异戊烷分子中含有四种不同化学环境的氢原子,核磁共振氢谱中有4组吸收峰,故B正确;由红外光谱图可以获得有机物分子中含有的化学键或官能团的信息,可用于帮助确定许多有机化合物的结构,故C正确;某有机化合物完全燃烧只生成CO2和H2O,两者物质的量之比为1∶2,则分子中碳和氢原子个数比是1∶4,该有机化合物为甲烷(CH4)或甲醇(CH4O),故D错误。

2.B　浓硫酸增重14.4 g,即水的质量为14.4 g,则n(H2O)==

0.8 mol,n(H)=1.6 mol,m(H)=1 g/mol×1.6 mol=1.6 g;碱石灰增重26.4 g,即二氧化碳的质量为26.4 g,则n(CO2)==0.6 mol,n(C)=0.6 mol,m(C)=12 g/mol×0.6 mol=7.2 g;m(C)+m(H)=8.8 g<12 g,则该有机物中一定含有氧元素,12 g有机物中含有的氧元素的质量为12 g-8.8 g=3.2 g,n(O)==0.2 mol,则n(C)∶n(H)∶n(O)=0.6 mol∶1.6 mol∶0.2 mol=3∶8∶1,即该有机物的实验式为C3H8O,由于C3H8O中碳原子已经饱和,所以该有机物的分子式为C3H8O,故选B。

3.D　某有机物C在足量O2中充分燃烧,生成H2O的质量为7.2 g,n(H)=0.8 mol,则8.8 g有机物C中氢元素的质量为0.8 g;生成二氧化碳的质量为17.6 g,n(C)=0.4 mol,则8.8 g有机物C中碳元素的质量为4.8 g;0.8 g+4.8 g=5.6 g,8.8 g有机物C中氧元素的质量为8.8 g-5.6 g=3.2 g,n(O)=0.2 mol,故有机物C中含有C、H、O三种元素,A正确;由质谱图可知C的相对分子质量为88,8.8 g即0.1 mol有机物C中含0.4 mol C、0.8 mol H、0.2 mol O,则有机物C的分子式为C4H8O2,B正确;结合红外光谱图可知,有机物C可能为CH3COOCH2CH3、或CH3CH2COOCH3,难溶于水,C正确;结合选项C,可知符合有机物C分子结构特征的有机物不止一种,D错误。

4.D　根据甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)的分子组成可知,若求出碳、氢元素的质量之比为3∶1,则为甲醇,若求出碳、氢元素的质量之比为4∶1,则为乙醇,A正确;若求出碳、氢原子的个数之比为1∶4,则为甲醇,若求出碳、氢原子的个数之比为1∶3,则为乙醇,B正确;若求出碳、氢原子的物质的量之比为1∶4,则为甲醇,若求出碳、氢原子的物质的量之比为1∶3,则为乙醇,C正确;生成物二氧化碳和水中的氧只有一部分来自有机物,还有一部分来自氧气,不能根据由CO2和H2O的质量求出的碳、氢、氧原子的个数之比来确定有机物分子中的碳、氢、氧原子的个数之比,D错误。

5.C　通过对有机化合物的元素定量分析可得出有机化合物的实验式,不能确定有机物的结构简式,故A错误;质谱仪能根据质荷比最大的碎片离子确定有机物的相对分子质量,故B错误;红外光谱图中不同的化学键或官能团的吸收频率不同,由红外光谱图可以获得分子中含有的化学键或官能团的信息,故C正确;有机物CH3CH(OH)CH3中含有3种不同化学环境的氢原子,其核磁共振氢谱中有3组峰,且峰面积之比为1∶1∶6,故D错误。

6.AD　A项,由核磁共振氢谱图可知该有机物分子中有8种不同化学环境的氢原子,正确;B项,由结构简式可看出,该物质不属于芳香族化合物,错误;C项,由结构简式和球棍模型对照可知Et为—CH2CH3,错误;D项,该有机化合物只含有碳、氢、氧三种元素,一定条件下可完全燃烧生成CO2和H2O,正确。

7.答案　CH2　C5H10　

解析　碳元素的质量分数为85.71%,氢元素的质量分数为14.29%,故N(C)∶N(H)=∶=1∶2,该烃的最简式为CH2;该烃的相对分子质量为70,故该烃的分子式为C5H10;由该烃的核磁共振氢谱图可知,该烃分子中只有1种H原子,故该烃的结构简式为。

规律方法

确定有机物结构的其他方法

(1)根据价键规律确定。根据价键规律可以判断出某些有机物只存在一种结构,则可直接根据分子式确定其结构。如C2H6的结构只能是CH3CH3;CH4O的结构只能是CH3OH。

(2)通过化学方法确定。①进行定性实验:根据实验中有机物表现出的性质,可推断其所含官能团。②进行定量实验:通过定量实验确定官能团的数目,如1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体,则可说明1 mol醇分子中含2 mol —OH。③进行“组装”确定结构:根据实验测得的官能团种类、数目,联系价键规律等进行“组装”和“拼凑”来确定有机物的结构。