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课时课时训练

第2课时　确定分子式　确定分子结构

课后训练巩固提升

基础巩固

1.下列化合物中核磁共振氢谱上只出现三组峰且峰面积之比为3∶2∶2的是(　　)。

A. B.

C. D.

答案:B

解析:A、D项的核磁共振氢谱中均有两组峰,且峰面积之比均为2∶3;C项的核磁共振氢谱中有两组峰,峰面积之比是1∶3。

2.下图是一种分子式为C3H6O2的有机化合物的红外光谱图,则该有机化合物的结构简式为(　　)。

A.CH3COOCH3

B.CH3CH2COOH

C.HCOOCH2CH3

D.CH3COCH2OH

答案:A

解析:根据红外光谱可知,分子中含有两个不对称的—CH3、和基团,因此只有A符合题意。

3.充分燃烧0.1 mol气态烃A,在标准状况下生成4.48 L CO2和5.4 g H2O,则烃A是(　　)。

A.C4H6 B.C2H4

C.C2H6 D.C2H2

答案:C

解析:根据题中所给数据,烃分子和C、H原子的数目之比为1∶2∶6,则其分子式为C2H6。

4.某化合物由碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图有C—H、O—H、C—O的振动吸收,该有机化合物的相对分子质量是60,则该有机化合物的结构简式是(　　)。

A.CH3CH2OCH3

B.CH3CH(OH)CH3

C.CH3CH2OH

D.CH3CH2CHO

答案:B

解析:CH3CH2OCH3中没有O—H,CH3CH2OH相对分子质量为46,CH3CH2CHO中没有O—H、C—O。

5.通过核磁共振氢谱可以推知(CH3)2CHCH2CH2OH有多少种化学环境的氢原子(　　)。

A.6 B.5 C.4 D.3

答案:B

解析:两个—CH3上的氢原子化学环境相同。

6.下列物质的核磁共振氢谱图中,有5组吸收峰的是(　　)。

A. B.

C. D.

答案:B

解析:有几组吸收峰说明有几种不同化学环境的氢原子。A项,分子中有两种不同化学环境的氢原子;B项,分子中有五种不同化学环境的氢原子;C项,分子中有四种不同化学环境的氢原子;D项,分子中有四种不同化学环境的氢原子。

7.某有机化合物只含C、H、O三种元素,取4.6 g该有机化合物完全燃烧,测得只生成0.2 mol CO2和5.4 g水,其质谱图和核磁共振氢谱如图所示,该有机化合物的结构简式是(　　)。

质谱图

核磁共振氢谱

A.CH3CHO 

B.CH3CH2OH

C.CH3OCH3 

D.CH3OCH2CH3

答案:B

解析:4.6g该有机化合物完全燃烧,生成了0.2molCO2和5.4gH2O,则n(H2O)==0.3mol,n(H)=0.6mol,因m(C)+m(H)=0.2mol×12g·mol-1+0.6mol×1g·mol-1=3g<4.6g,故有机化合物含有O元素,且m(O)=4.6g-3g=1.6g,故n(O)==0.1mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=0.2mol∶0.6mol∶0.1mol=2∶6∶1,即该有机化合物的实验式为C2H6O,由质谱图可知相对分子质量为46,则有机化合物的分子式为C2H6O,因核磁共振氢谱中含3种H原子,3种H原子数目之比为1∶2∶3,所以有机化合物的结构简式为CH3CH2OH。

8.某有机化合物含C 60%、H 13.33%,0.2 mol该有机化合物质量为12 g,则它的分子式为(　　)。

A.CH4 B.C3H8O

C.C2H4O2 D.CH2O

答案:B

解析:根据题目条件该物质的相对分子质量为=60,分子中碳原子数为60×60%÷12=3,氢原子数为60×13.33%÷1≈8,相对分子质量和碳、氢总相对质量之差为16,因此还有一个氧原子。

9.(双选)在一定条件下,由A和B两种有机化合物组成的气态混合物,无论A、B的含量如何改变,完全燃烧10 mL时,消耗氧气的量也不改变,则这两种有机化合物可能是(　　)。

A.C2H6O、C2H4 B.C2H4O、C2H4

C.C2H6O、C2H6 D.C2H4O、C2H2

答案:AD

解析:根据烃的含氧衍生物的燃烧通式CxHyOz+(x+)O2xCO2+H2O可知,1molC2H6O、C2H4、C2H4O、C2H6、C2H2消耗氧气的物质的量依次为3mol、3mol、2.5mol、3.5mol、2.5mol,因此在两种混合气体总体积不变的情况下,消耗氧气的量也不改变的组合为A.C2H6O、C2H4和D.C2H4O、C2H2。

10.2.3 g某有机化合物A完全燃烧后,生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O,测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6。求:

(1)2.3 g该有机化合物中组成元素的质量。

(2)该有机化合物的相对分子质量。

(3)该有机化合物分子中各元素原子数目比。

答案:(1)m(C)=1.2 g,m(H)=0.3 g,m(O)=0.8 g

(2)46

(3)n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1∶0.3∶0.05=2∶6∶1

解析:根据2.3g某有机化合物A完全燃烧后,生成0.1molCO2和2.7gH2O,可得含有碳元素0.1mol,即1.2g,含有氢元素0.3mol,即0.3g,碳元素和氢元素的质量之和为1.5g,则氧元素的质量为2.3g-1.5g=0.8g,即0.05mol。

根据该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6可知,该化合物的相对分子质量为29×1.6≈46,即该有机化合物的相对分子质量为46。

该有机化合物中各元素的原子数目比为n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1∶0.3∶0.05=2∶6∶1。

能力提升

1.(双选)某有机化合物完全燃烧只生成CO2和H2O,两者的物质的量之比为2∶3,下列说法正确的是(　　)。

A.该有机化合物中含C、H、O三种原子

B.该化合物是乙烷

C.该化合物中C、H原子个数比为1∶3

D.一个该化合物分子中含两个C原子、六个H原子,但不能确定是否含有O原子

答案:CD

解析:根据题目条件可知C、H原子个数之比为1∶3,1个分子中的碳原子和氢原子的个数只能是2和6,但不能确定是否含有氧原子。

2.某有机化合物的结构(键线式)及球棍模型如下:

下列关于该有机化合物的叙述正确的是(　　)。

A.该有机化合物有6种不同化学环境的氢原子

B.该有机化合物属于芳香族化合物

C.键线式中的Et代表的基团为—CH3

D.该有机化合物分子中含有酯基

答案:D

解析:A项,由键线式可知有8种不同环境的氢原子,A错;B项,由键线式可看出,该物质中无苯环,不属于芳香族化合物,B错;C项,Et代表的基团为—CH2CH3,C错;观察该有机化合物的键线式结构可知,该分子中含有原子团,因此含有酯基,D正确。

3.吗啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%,其余为O。已知其相对分子质量不超过300。则吗啡的相对分子质量为　　　　　,吗啡的分子式为　　　　　。 

答案:285　C17H19NO3

解析:由于Mr(吗啡)不超过300,故分子中C原子数N(C)<,应为17及以下的正整数。当N(C)=17时,Mr(吗啡)=285,所以吗啡的相对分子质量为285。

N(N)=≈1

N(H)=≈19

N(O)=≈3

4.某研究性学习小组为确定某蜡状有机化合物A的结构和性质,他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参与过程探究。

Ⅰ.实验式的确定

(1)取样品A进行燃烧法测定,发现燃烧后只生成CO2和H2O,某次燃烧后,经换算得到了0.125 mol CO2和0.15 mol H2O。据此得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)另一实验中,取3.4 g蜡状有机化合物A在3.36 L(标准状况下,下同)氧气中完全燃烧,两者均恰好完全反应,生成2.8 L CO2和液态水。

由此得出的实验式是　　　　　　。 

Ⅱ.结构式的确定(经测定A的相对分子质量为136)

(3)取少量样品熔化,加入钠有氢气放出,说明A分子中含有　　　　。 

(4)进行核磁共振,发现只有两个特征峰,且面积比为2∶1,再做红外光谱,发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。图谱如下:

则A的结构简式为　　　　　　。 

答案:(1)分子中n(C)∶n(H)=5∶12,分子式为C5H12Ox(x=0,1,2…)

(2)C5H12O4

(3)羟基

(4)C(CH2OH)4

解析:(1)根据C、H原子守恒可以知道分子中n(C)∶n(H)=0.125mol∶(0.15mol×2)=5∶12,可能含有O元素,实验式为C5H12Ox(x=0,1,2…);

(2)生成二氧化碳为=0.125mol,则生成水为0.15mol,3.4g有机化合物中氧元素质量为3.4g-0.125mol×12g·mol-1-0.15mol×2×1g·mol-1=1.6g,则氧原子物质的量为=0.1mol,则分子中n(C)∶n(H)∶n(O)=0.125mol∶(0.15mol×2)∶0.1mol,故最简式为C5H12O4;

(3)经测定A的相对分子质量为136,且最简式中H原子已经饱和碳原子,故最简式即为分子式,可以知道分子式为C5H12O4,取少量样品熔化,加入钠有氢气放出,说明含有羟基;

(4)进行核磁共振发现只有两个特征峰,且面积比为2∶1,说明含有两种H原子,两种H原子数目分别为8、4,由红外光谱图可以知道,分子中含有O—H、C—O、C—H基团,该有机化合物结构简式为C(CH2OH)4。

5.一个有机化合物的相对分子质量为70,红外光谱表征到碳碳双键和CO的存在,核磁共振氢谱如下图:

说明:图中显示有四组峰,面积之比为1∶1∶1∶3

(1)写出该有机化合物的分子式。

(2)写出该有机化合物的可能的结构简式。

答案:(1)C4H6O　(2)CH3CHCHCHO

解析:(1)该有机化合物的相对分子质量为70,分子中含有氧原子,假设含有一个氧原子,则碳原子和氢原子的相对质量之和为54,与12相除得4余6,所以分子中含有4个碳原子、6个氢原子,该有机化合物的分子式为C4H6O。

(2)分子中含有碳碳双键和CO,因此其结构简式可能为CH3CHCHCHO。