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第2课时课后练习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第二节 研究有机化合物的一般方法第2课时课后练习题，共15页。试卷主要包含了单选题，共13小题，填空题，共5小题，推断题，共1小题等内容，欢迎下载使用。
第一章第二节第2课时有机化合物的分子式和分子结构的确定分层作业提高练习（2）2021_2022学年高中化学选择性必修3（人教版2019）
练习
一、单选题，共13小题
1．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．李比希元素分析仪可以测定有机物的结构简式
B．质谱仪能确定有机物的相对分子质量
C．红外光谱分析只能测出有机物中的各种官能团
D．核磁共振氢谱只能推测出有机物分子中氢原子的种类
2．下列说法正确的是
①CH3- CH=CH2和CH2=CH2的最简式相同
②CHCH和C6H6的含碳量相同
③碳原子数不同的直链烷烃一定是同系物
④正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐变低
⑤能够快速、微量、精确地测定相对分子质量的物理方法是核磁共振氢谱法
A．①②③④ B．②③④⑤ C．②③⑤ D．③⑤
3．对如图两种化合物的结构或性质描述正确的是：

A．均能与溴水反应
B．分子中肯定共平面的碳原子数相同
C．不是同分异构体
D．可以用红外光谱区分，但不能用核磁共振氢谱区分
4．根据下表中烃的分子式的排列规律，判断空格中烃的同分异构体的数目是（       ）
1
2
3
4
5
6
7
8








A．3 B．4 C．5 D．6
5．对复杂的有机物的结构可以用“键线式”简化表示。如有机物 CH2=CH—CHO 可以简写为。则与键线式 的物质互为同分异构体的是
A． B．
C． D．
6．研究有机物一般经过几个基本步骤，以 下用于研究有机物的方法的叙述中错误的个数是
①蒸馏常用于分离提纯液态有机混合物
②燃烧法是研究确定有机物结构的有效方法之一
③红外光谱通常用于分析有机物的相对分子质量
④质谱仪常用于检验有机物分子中的化学键或官能团
A．1 B．2 C．3 D．4
7．验证某有机物是否属于烃，应完成的实验内容是（       ）
A．只测定它的C、H原子个数比
B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2
C．只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量的比值
D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
8．某化学研究小组在实验室采取以下步骤研究乙醇的结构，其中不正确的是
A．利用沸点不同蒸馏提纯该有机物
B．利用燃烧法确定该有机物的实验式为C2H6O
C．利用红外光谱图确定该有机物的相对分子质量为46
D．利用核磁共振氢谱确定该有机物分子中含3种不同环境的氢原子
9．将有机物完全燃烧，生成CO2和H2O。将12g该有机物的完全燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸增重14.4g，再通过碱石灰，碱石灰增重26.4g。则该有机物的分子式为
A． B． C． D．
10．实验室常用燃烧法分析有机物的组成与结构。某化合物样品在足量O2中充分燃烧，生成物只有CO2和H2O。燃烧产物依次经过浓硫酸和碱石灰充分吸收，浓硫酸和碱石灰依次增重7.2g和17.6g。有关该物质的组成和结构推测不合理的是（       ）
A．该物质可能是烃类化合物
B．该物质结构中可能含C=C
C．该物质结构中可能含苯环
D．该物质结构中可能含羧基
11．某气态有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，至少需要的条件是（       ）
①X中所含碳元素的质量分数            ②X中所含氢元素的质量分数
③X在标准状况下的体积                  ④X的相对分子质量
⑤X的质量
A．①② B．①②④ C．①②⑤ D．③④⑤
12．质谱图显示，某化合物的相对分子质量为74；燃烧实验发现，该化合物分子内碳、氢原子个数之比为2∶5；核磁共振氢谱显示，该化合物分子中只有两种类型的氢原子。下列关于该化合物的叙述不正确的是
A．该化合物可能为甲基丙醇 B．该化合物为丁醇的同分异构体
C．该化合物可能为乙醚 D．该化合物为乙醚的同系物
13．乙醇和二甲醚属于同分异构体，其结构简式分别如图：

在下列哪种检测仪上显示出的信号是完全相同的（       ）
A．李比希元素分析仪 B．红外光谱仪 C．核磁共振仪 D．质谱仪
二、填空题，共5小题
14．有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8 g该有机物经燃烧生成44.0 g CO2和14.4 g H2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O－H键和－C≡C－H，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。
（1）A的分子式是_______________。
（2）下列物质中，一定条件下能与A发生反应的是_______________。
a．H2 b．Na c．酸性KMnO4溶液 d．Br2
（3）A的结构简式是____________。
（4）有机物B是A的同分异构体，能发生银镜反应，1 mol B最多能与2 mol H2加成。B中所有碳原子一定处于同一个平面，请写出所有符合条件的B的结构简式(不考虑立体异构)___________、___________。
15．红外光谱
(1)原理：不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。
(2)红外光谱图

分析红外光谱图，可判断分子中含有的____或____的信息。如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构：____或____，利用红外光谱来测定，分子中有O—H(或—OH)可确定A的结构简式为___。
16．核磁共振氢谱
(1)原理
处于不同____中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图中出现的位置不同，具有不同的____，而且吸收峰的面积与____成正比，吸收峰的数目等于____。
(2)核磁共振氢谱图

如分子式为C2H6O的有机物A的核磁共振氢谱如图，可知A中有____种不同化学环境的氢原子且个数比为____，可推知该有机物的结构简式应为____。
17．已知A为烃，B为烃的含氧衍生物，由等物质的量的A、B组成的混合物0.05mol在0.125mol的氧气中恰好完全燃烧，生成0.1mol的CO2和0.1molH2O，且A与B具有相同的碳原子数。
(1)A、B可能的分子组成(任写两种组合)___________、___________。
(2)请写出简要的推断过程___________。
18．青蒿素是我国科学家从传统中药中发现并提取的能治疗疟疾的有机化合物，其结构简式如图所示。

(1)青蒿素的分子式为___________。
(2)下列关于青蒿素的说法正确的是___________(填字母)。
A．分子中含有酯基和醚键
B．分子中含有苯环
C．该分子易溶于有机溶剂，不易溶于水
D．该分子所有原子可能位于同一平面上
(3)科学家常用有机化合物A从中药中将青蒿素萃取出来，使用现代分析仪器可以对有机化合物A的分子结构进行测定，相关结果如下：

①由图1可知，A的相对分子质量为___________。
   
②由图2可知A属于醚，通过A的核磁共振氢谱图3可知，A的结构简式为___________。
③有机物B是A的同分异构体，已知B能与金属钠反应，且B的烃基上的一氯代物只有一种，写出B与金属钠反应的化学方程式___________。
④查阅资料可知，常温下A是一种无色易挥发的液体，沸点34.5℃；B是一种无色晶体，沸点113.5℃。B的沸点明显高于A的沸点，试从结构角度进行解释：___________。
三、推断题，共1小题
19．为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验：
第一步，分子式的确定。
(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)，则该有机物的实验式是_______。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图①所示质谱图，则其相对分子质量为_______，该物质的分子式是_______。

第二步，结构简式的确定。
(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的核磁共振氢谱如图②所示，则A的结构简式为_______。


参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．李比希元素分析仪测定有机化合物中碳、氢元素质量分数，故A错误；
B．质谱仪测定的最大质荷比为相对分子质量，则利用质谱仪可以测定有机物的相对分子质量，故B正确；
C．红外光谱分析能测出有机物中的化学键和官能团，故C错误；
D．核磁共振氢谱用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目，故D错误；
选B。
2．A
【解析】
【详解】
①和的最简式都是，二者的最简式相同，①正确；
② 和的最简式都是，所以二者的含碳量相同，②正确；
③因为烷烃属于饱和烃，碳原子数不同的直链烷烃一定结构相似、通式相同，相差1个或几个CH2原子团，故一定是同系物，③正确；
④正戊烷、异戊烷、新戊烷互为同分异构体、相对分子质量相同，但含有的支链逐渐增多，分子间作用力逐渐减弱，则它们的沸点逐渐变低，④正确；
⑤能够快速、微量、精确地测定相对分子质量的物理方法是质谱法，⑤错误；
故答案选A。
3．A
【解析】
【详解】
A．左边的分子中含有酚羟基，右边的分子中碳碳双键，均能与溴水反应，A正确；
B．左边的分子中肯定共平面的碳原子数是8个，右边的分子中没有苯环，可能共平面的碳原子数最多是8个，B错误；
C．二者分子式都是C10H14O，且二者结构不同，是同分异构体，C错误；
D．红外光谱用于区分化学键或官能团，核磁共振氢谱用于区分氢原子种类及不同种类氢原子个数，二者氢原子种类不同，可以用核磁共振氢谱区分，D错误；
故答案选A。
4．A
【解析】
【详解】
观察表格中化学式的特点可知，1、3、7项的化学式符合通式，2、4、6、8项的化学式符合通式，所以第5项的化学式为（戊烷），其同分异构体有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种。
答案选A。
5．B
【解析】
【分析】
键线式为的分子式为C7H8O，根据分子式相同，结构不同的有机物互称同分异构体进行分析。
【详解】
A．的分子式为C7H6O2，与 的分子式不同，不是同分异构体，故A不符合题意；
B． 与 的分子式均为C7H8O，但结构不同，互为同分异构体，故B符合题意；
C． 的分子式为C7H6O，与 的分子式不同，不是同分异构体，故C不符合题意；
D．的分子式为C8H10O，与 的分子式不同，不是同分异构体，故D不符合题意；
答案选B。
6．B
【解析】
【详解】
①蒸馏是利用互溶液态混合物中各成分的沸点不同而进行物质分离的方法，液态有机物混合物中各成分的沸点不同，所以可用蒸馏的方法进行物质分离，①正确；
②利用燃烧法，能将有机物分解为简单无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定实验式，②正确；
③不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上处于不同的位置，所以红外光谱图能确定有机物分子中的化学键或官能团，③错误；
④质谱法用于测定有机物的相对分子质量，不能测定出有机物的化学键和官能团，④错误；
答案选B。
7．D
【解析】
【详解】
A．通过测定有机物中C、H元素的原子个数比，不能确定是否含有O，因此不能确定其是否为烃，A错误；
B．燃烧产物只有H2O和CO2，只能证明有机物含有H和C，不能确定是否含有O，因此不能确定其是否为烃，B错误；
C．只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量的比值，只能测定它的C、H比，不能确定是否含有O，因此不能验证某有机物是否属于烃，C错误；
D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量，能确定消耗氧气的质量，从而确定有机物中是否含有O，因此能确定该有机物是否属于烃，D正确。
答案选D。
8．C
【解析】
【详解】
A．乙醇是常见的有机溶剂，乙醇能以任意比例和水互溶，故常利用沸点不同蒸馏提纯该有机物，A正确；
B．利用燃烧法确定烃、烃的含氧衍生物的实验式，故利用燃烧法可确定该有机物的实验式为C2H6O，B正确；
C．利用红外光谱图确定该有机物的化学键和官能团，能用质谱法确定相对分子质量为46，C不正确；
D．氢核磁共振可用于测定有机物中氢的化学环境，故利用核磁共振氢谱确定该有机物分子中含3种不同环境的氢原子，D正确；
答案选C。
9．C
【解析】
【详解】
浓硫酸增加的质量就是燃烧生成的水的质量，则水的物质的量是14.4g÷18g/mol=0.8mol，其中氢原子的质量是1.6g。碱石灰增加的质量就是CO2的质量，则CO2的物质的量是26.4g÷44g/mol=0.6mol，其中碳原子的质量是0.6mol×12g/mol=7.2g，根据质量守恒，12g有机物分子中氧原子的质量是12g-1.6g-7.2g=3.2g，氧原子的物质的量是3.2g÷16g/mol=0.2mol，该有机物中n(C):n(H):n(O)=0.6:1.6:0.2=3:8:1，分子式是，故选C。
10．C
【解析】
【分析】
将化合物样品在足量O2中充分燃烧，生成物依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重7.2g，即生成水的质量是7.2g，物质的量是=0.4mol，含有氢原子0.8mol，碱石灰增重17.6g，即生成二氧化碳物质的量是=0.4mol，含有碳原子的物质的量是0.4mol，所以碳氢原子个数之比是0.4mol：0.8mol=1：2。
【详解】
A.由分析可知：碳氢原子个数之比是0.4mol：0.8mol=1：2，该物质可能是烯烃，属于烃类化合物，故A合理；
B.由A选项可知，结构中可能含有含C=C，故B合理；
C. 由分析可知：碳氢原子个数之比是0.4mol：0.8mol=1：2，不可能含有苯环，故C不合理；
D. 由分析可知：碳氢原子个数之比是0.4mol：0.8mol=1：2，可能属于饱和一元羧酸，羧酸含有羧基，故D合理；
故选：C。
11．B
【解析】
【详解】
根据①②可以确定氧元素的质量分数，进一步可以确定该有机物的实验式，由④可以确定有机物分子的相对分子质量。三者结合可确定物质分子式，综上所述可知，最终可以确定有机物的分子式的最少组合是①②④，故合理选项是B。
12．D
【解析】
由有机物分子内碳、氢原子个数之比为2∶5可知，有机物的分子式可记做：C2xH5xOy,又因为相对分子质量为74，所以有机物的分子式只能为C4H10O，且核磁共振氢谱的信息反映有机物中只能含有两种等效氢。
【详解】
A．2-甲基-2-丙醇的分子式为C4H10O，符合要求；结构为，等效氢有两种，符合要求，A项正确；
B．2-丁醇的分子式为C4H10O，分子式相同，是同分异构体的关系，B项正确；
C．乙醚分子式C4H10O，符合要求；结构为，含有两种等效氢原子，符合要求，C项正确；
D．乙醚与其互为同分异构体， D项错误；
答案选D。
13．A
【解析】
【详解】
A．乙醇和二甲醚都含有碳、氢、氧三种元素，所以李比希元素分析仪显示出的信号完全相同，A符合题意；
B．乙醇和二甲醚中，前者含有O-H原子团，而后者不含有O-H原子团，所以红外光谱仪显示的信号不完全相同，B不合题意；
C．乙醇含有3种氢原子，而二甲醚只含有1种氢原子，所以核磁共振仪显示的信号不相同，C不合题意；
D．虽然二者的相对分子质量相同，但含有的各微粒的相对分子质量不完全相同，所以质谱仪显示的数据不完全相同，D不合题意；
故选A。
14．     C5H8O     abcd          (CH3)2 C=CHCHO     CH3CH=C(CH3)CHO
【解析】
【详解】
（1）设A分子式为CxHyOz，根据题意知A的相对分子质量为84,16.8gA的物质的量为0.2mol，0.2 mol A燃烧可以得到1 mol CO2、0.8 mol H2O，故x＝5、y＝8，又因A的相对分子质量为84，求得z＝1，则A的分子式为C5H8O；
（2）分析A的分子式知其不饱和度为2，红外光谱分析表明A分子中含有O－H键和－C≡C－H，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1，推测出A的结构简式为。
（3）A分子中含有碳碳三键，能与H2、Br2发生加成反应，能与KMnO4溶液发生氧化反应，含有—OH，能与Na反应，故选a、b、c、d。
（4）A的不饱和度是2，B是A的同分异构体，可能为两个环或一个环和一个双键或两个双键，又B能发生银镜反应，含有醛基；1 mol B最多能与2 mol H2加成，则该有机物中必含有一个碳碳双键；又所有碳原子在同一平面上，碳碳双键上共连有三个含碳基团，则B的结构简式为其中两个是甲基(—CH3)，另一个集团中含碳氧双键，所以B的结构简式为：(CH3)2 C=CHCHO或CH3CH=C(CH3)CHO。
15．     化学键     官能团     CH3CH2OH     CH3OCH3     CH3CH2OH
【解析】
略
16．(1)     化学环境     化学位移     氢原子数     氢原子的类型
(2)     3     3∶2∶1     CH3CH2OH
【解析】
略
17．(1)     C2H2和C2H6O2     C2H4和C2H4O2(或C2H6和C2H2O2)
(2)依据题中燃烧反应数据可知：1mol混合物+2.5molO2→2molCO2+2molH2O，从质量守恒的角度可知混合物平均分子式为C2H4O，而A、B等物质的量，A为烃、B为烃的含氧衍生物，A、B具有相同碳原子数，则A、B各含两个碳原子，A、B的组合可以为C2H2和C2H6O2，C2H4和C2H4O2，C2H6和C2H2O2
【解析】
【分析】
依据题中燃烧反应数据可知：1mol混合物+2.5molO2→2molCO2+2molH2O，从质量守恒的角度可知混合物平均分子式为C2H4O，由于A为烃、B为烃的含氧衍生物，A和B等物质的量，且A与B具有相同的碳原子数，则A和B的碳原子数均为2，A、B的组合可以为C2H2和C2H6O2，C2H4和C2H4O2，C2H6和C2H2O2。
(1)
由分析可知，A、B可能的分子组成为C2H2和C2H6O2，C2H4和C2H4O2，C2H6和C2H2O2。
(2)
依据题中燃烧反应数据可知：1mol混合物+2.5molO2→2molCO2+2molH2O，从质量守恒的角度可知混合物平均分子式为C2H4O，而A、B等物质的量，A为烃、B为烃的含氧衍生物，A、B具有相同碳原子数，则A、B各含两个碳原子，A、B的组合可以为C2H2和C2H6O2，C2H4和C2H4O2，C2H6和C2H2O2。
18．(1)C15H22 O5
(2)AC
(3)     74     CH3CH2OCH2CH3     +2Na+H2↑     B分子中含有羟基，分子间存在氢键，氢键作用力较强，所以沸点B>A
【解析】
【分析】
(1)
青蒿素的分子式为C15H22 O5；
(2)
A.分子中含有酯基和醚键，B.分子中无苯环，C.易溶于有机溶剂，不易溶于水，D.分子中含有-CH3，所以原子不可能共面，故选AC。
(3)
①A的相对分子质量为74；②通过A的核磁共振氢谱图3可知，A有两种氢，比值为2:3，故A的结构简式为CH3CH2OCH2CH3；③B能与金属钠反应，且B的烃基上的一氯代物只有一种，则B为，反应的化学方程式为+2Na+H2↑；④B分子中含有羟基，分子间存在氢键，氢键作用力较强，所以沸点B>A。
19．(1)C2H6O
(2)     46     C2H6O
(3)CH3CH2OH或CH3OCH3
(4)CH3CH2OH
【解析】
(1)
由原子个数守恒，有机物A中碳、氢、氧三种原子的物质的量分别为＝0.2 mol、×2＝0.6 mol、×2+—×2＝0.1 mol，则有机物A中各元素的原子个数比N(C)∶N(H)∶N(O)＝n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶6∶1，实验式为C2H6O，故答案为：C2H6O；
(2)
由质谱图可知，有机物的最大质荷比为46，则相对分子质量为46，设该有机物的分子式为(C2H6O)m，由46m＝46可得m＝1，则分子式为C2H6O，故答案为：C2H6O；
(3)
由分子式和价键理论可知，有机物A可能为饱和一元醇或醚，结构简式可能为CH3CH2OH或CH3OCH3，故答案为：CH3CH2OH或CH3OCH3；
(4)
由A的核磁共振氢谱图可知，A有三种不同化学环境的氢原子，CH3OCH3只有一种化学环境的氢原子，则A的结构简式为，故答案为：CH3CH2OH。