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苏教版高中化学选择性必修3有机化学基础专题1测评(A)含答案
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这是一份苏教版高中化学选择性必修3有机化学基础专题1测评(A)含答案，共14页。
专题1测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题:本题包括10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.生活中有很多化学问题。下列判断正确的是( )。
A.病毒由C、H、O三种元素组成
B.可乐饮料中含有的兴奋性物质咖啡因(C8H10O2N4)属于有机物
C.石墨烯是一种新型有机材料
D.油脂在人体内水解为氨基酸和甘油等小分子后被人体吸收
答案:B
解析:病毒含有蛋白质,由C、H、O、N等元素组成,A项错误。咖啡因(C8H10O2N4)含有C、H、O、N四种元素,该物质属于有机物,B项正确。石墨烯是一种碳单质,属于无机材料,C项错误。油脂水解产物为高级脂肪酸和甘油,D项错误。
2.要证明有机物中是否存在卤素,最方便的方法是( )。
A.钠熔法 B.铜丝燃烧法
C.核磁共振法 D.红外光谱法
答案:B
解析:A、B均能确定有机物中是否含有卤素,相比钠熔法,铜丝燃烧法更方便。
3.下列叙述中错误的是( )。
A.我国科学家在世界上第一次人工合成结晶牛胰岛素
B.最早发现电子的是英国科学家汤姆生
C.创造联合制碱法的是我国著名科学家侯德榜
D.首先在实验室合成有机物尿素的是贝采利乌斯
答案:D
4.下图是化学中的常用仪器,从左至右,可以进行的分离操作分别是( )。
A.蒸馏、蒸发、分液、过滤
B.蒸馏、过滤、分液、蒸发
C.萃取、过滤、蒸馏、蒸发
D.过滤、蒸发、分液、蒸馏
答案:B
5.质谱法能够对有机分子进行结构分析,其方法是让极少量的(10-9 g)化合物通过质谱仪的离子化室,样品分子大量离子化,少量分子碎裂成更小的离子,然后测定其质荷比。其有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷,相对强度与该离子的多少有关),该有机物可能是( )。
A.甲醇(CH3OH) B.甲烷
C.丙烷 D.乙烯
答案:B
解析:从题图看出质荷比的最大值是16,该物质的相对分子质量是16,所以是甲烷,选B。
6.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1H核磁共振谱图,则该有机物可能是( )。
A.CH3CH2CH2COOH
B.
C.CH3CH2OH
D.
答案:C
解析:根据1H核磁共振谱图,有3组峰,可知该有机物有3种等效氢,且3种等效氢个数比为1∶2∶3。CH3CH2CH2COOH有4种等效氢,A项错误。有2种等效氢,B项错误。CH3CH2OH有3种等效氢,且3种等效氢个数比为1∶2∶3,C项正确。有2种等效氢,D项错误。
7.A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机物。已知:A中碳元素的质量分数为44.1%,氢元素的质量分数为8.82%,那么A的实验式是( )。
A.C5H12O4 B.C5H12O3
C.C4H10O4 D.C5H10O4
答案:A
解析:由于A中碳的质量分数为44.1%,氢的质量分数为8.82%,故A中氧的质量分数为1-44.1%-8.82%=47.08%。由此可算出N(C)∶N(H)∶N(O)=44.1%12∶8.82%1∶47.08%16=5∶12∶4,故该有机物实验式为C5H12O4。
8.关于重结晶的说法,错误的是( )。
A.被重结晶提纯的物质的溶解度随温度变化大
B.溶解度很小的杂质留在了热滤的滤渣里
C.重结晶的步骤为:加热溶解、冷却过滤、结晶
D.重结晶的首要工作是选择适当的溶剂
答案:C
解析:重结晶提纯物质的溶解度随温度变化大,这样物质易结晶出来而分离,A项正确。溶解度小的杂质留在滤渣中,趁热过滤,B项正确。步骤是加热溶解、结晶、过滤,C项错误。重结晶是利用物质在溶剂中的溶解度进行的,因此首要工作是选择适当的溶剂,D项正确。
9.将甲、乙两种有机物的混合物在常温常压下分离。已知它们的物理性质如下:
物质
密度/(g·cm-3)
沸点/ ℃
水溶性
溶解性
甲
0.789 3
68.5
溶
溶于乙
乙
1.220
100.7
溶
溶于甲
则应采用的分离方法是( )。
A.分液 B.蒸馏 C.过滤 D.萃取
答案:B
解析:由表格中数据可以知道,两者互溶,但沸点不同,可利用蒸馏法分离甲、乙两种混合物,而萃取、分液不能分离两者,过滤用于固体与溶液的分离。
10.有机物X、Y分子式不同,它们只含C、H、O元素中的两种或三种。将X、Y不论以何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时消耗氧气量和生成水的物质的量也不变。X、Y可能是( )。
A.C2H4、C2H6O B.C2H2、C6H6
C.CH2O、C3H6O2 D.CH4、C2H4O2
答案:D
解析:根据有机物燃烧的通式:CxHyOz+(x+y4-z2)O2xCO2+y2H2O,只要X、Y的物质的量之和不变,完全燃烧时消耗氧气量和生成水的物质的量也不变,说明两种有机物分子中氢原子数一定相同,(x+y4-z2)也相同,D项正确。
二、选择题:本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题只有一个或两个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.某有机物完全燃烧生成CO2和H2O。将12.4 g该有机物的完全燃烧产物通过浓硫酸,浓硫酸增重10.8 g,再通过碱石灰,碱石灰增重了17.6 g。下列说法不正确的是( )。
A.该有机物的最简式为CH3O
B.该有机物的分子式可能为CH3O
C.该有机物的分子式一定为C2H6O2
D.该有机物一定属于醇类,只含—OH官能团
答案:BD
解析:n(H2O)=10.8 g18 g·mol-1=0.6 mol,n(H)=0.6 mol×2=1.2 mol,m(H)=1 g·mol-1×1.2 mol=1.2 g;n(CO2)=17.6 g44 g·mol-1=0.4 mol,m(C)=12 g·mol-1×0.4 mol=4.8 g;含有氧原子的物质的量为12.4 g-6 g16 g·mol-1=0.4 mol;该有机物分子中C、H、O原子个数之比为0.4 mol∶1.2 mol∶0.4 mol=1∶3∶1,其最简式为CH3O。该有机物分子中只含有C、H、O三种元素,氢原子数只能为偶数,其分子式不可能为CH3O;设该有机物分子式为(CH3O)n,当n=2时,得到的分子式C2H6O2中氢原子已经达到饱和,所以该有机物分子式为C2H6O2;该有机物分子中的氧原子可以形成羟基,也可以形成醚键。
12.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,沸点142 ℃。实验室制备乙酸异戊酯的反应装置(加热和夹持装置省略)及试剂如图所示,以下叙述正确的是( )。
A.冷水从a端通入
B.浓硫酸作脱水剂和催化剂
C.生成乙酸异戊酯的反应类型为取代反应
D.反应后的混合液经饱和纯碱溶液洗涤、分液,得到乙酸异戊酯
答案:CD
解析:冷水应从b端通入,A项错误。该实验中浓硫酸作吸水剂和催化剂,除去反应生成的水,使反应向着生成乙酸异戊酯的方向进行,B项错误。酯化反应属于取代反应的一种,C项正确。乙酸异戊酯与水互不相溶,反应后的混合溶液经饱和Na2CO3溶液洗涤、分液,得到乙酸异戊酯,D项正确。
13.绿原酸具有抗病毒、降血压、延缓衰老等保健作用。利用乙醚、95%乙醇浸泡杜仲干叶,得到提取液,进一步提取绿原酸的流程如下:
下列说法错误的是( )。
A.从“提取液”获取“有机层”的操作为分液
B.蒸馏时温度计应在液面以下
C.过滤时所需玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
D.粗产品可通过重结晶的方法提纯
答案:B
解析:由流程可知,乙酸乙酯作萃取剂,得到有机层的实验操作为萃取、分液,A项正确。蒸馏时温度计下端应在蒸馏烧瓶的支管口处,B项错误。过滤时所需玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,C项正确。绿原酸难溶于水,易溶于有机溶剂,因此可利用重结晶的方法进一步提纯,D项正确。
14.化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。欲探讨发生化学反应时分子中化学键在何处断裂的问题,近代科技常用同位素示踪法。已知:
2R—14CHCH—R'
R—14CHCH—R+R'—14CHCH—R'
可以推知,CH3—CHCH—CH2—CH3
↑ ↑ ↑ ↑
① ② ③ ④
发生反应时断裂的化学键应是( )。
A.① B.②
C.③ D.④
答案:AC
解析:根据原题反应后所得产物可推知断键位置与连接方式。
即断键为双键两侧的键。
15.我国科研人员通过控制光沉积的方法构建Cu2O-Pt/SiC/IrOx型复合材料光催化剂,其中Fe2+和Fe3+渗透某种高分子膜可协同CO2、H2O分别反应,构建了一个人工光合作用体系,其反应机理如图:
下列说法错误的是( )。
A.该反应为2CO2+2H2O2HCOOH+O2
B.该反应能量转化形式为光能→化学能
C.图中a、b分别代表Fe2+、Fe3+
D.反应过程中涉及非极性键、极性键的断裂和形成
答案:D
解析:根据图示可知,反应物为二氧化碳和水,生成物为甲酸和氧气,因此该反应的化学方程式为2CO2+2H2O2HCOOH+O2,A项正确。由“人工光合作用体系”可知,该反应能量转化形式为光能→化学能,B项正确。观察图中物质转化关系可知,b代表Fe3+,用于氧化H2O,a代表Fe2+,用于还原CO2,C项正确。根据A项总反应可知,反应过程中不涉及非极性共价键的断裂,D项错误。
三、非选择题:共5小题,共60分。
16.(12分)咖啡因是一种生物碱,易溶于水、乙醇,熔点为234.5 ℃,当温度达到100 ℃以上时咖啡因开始升华。茶叶中约含1%~5%咖啡因、3%~10%单宁酸以及含色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图Ⅰ所示。
图Ⅰ
图Ⅱ
索氏提取装置如图Ⅱ所示。
(1)实验时需将待测样品研细,放入滤纸包中,研细的目的是 。
(2)利用索氏提取器从茶叶末中提取咖啡因属于 操作。
(3)从粉状物中分离咖啡因的操作方法是 。
(4)利用索氏提取器可以从玫瑰花中提取玫瑰油,其主要成分是乙酸橙花酯,键线式如图Ⅲ所示。
图Ⅲ
①乙酸橙花酯分子中所含官能团的名称为 。
②该物质的1H核磁共振谱图中有 组吸收峰。
③若用乙酸与橙花醇制备乙酸橙花酯,如何除去所收集的乙酸橙花酯中的乙酸和橙花醇? 。
答案:(1)增大固液接触面积,提高提取效率 (2)萃取
(3)升华 (4)①碳碳双键、酯基 ②8 ③加入适量饱和碳酸钠溶液,充分振荡、静置、分液,上层为乙酸橙花酯
解析:(2)根据索氏提取装置图可知,从茶叶末中提取咖啡因属于萃取。(3)粉状物中含有多种沸点较高的物质,而咖啡因在100 ℃以上开始升华,故采用升华法分离咖啡因。(4)根据乙酸橙花酯的键线式可知,其分子中含有碳碳双键和酯基,分子中有8种不同化学环境的氢原子,1H核磁共振谱图中有8组吸收峰。可以利用乙酸橙花酯、乙酸、橙花醇的性质差异进行分离。
17.(12分)(1)质谱图显示A的相对分子质量为80.5,A分子中氧元素的质量分数为19.88%,碳元素的质量分数为29.81%,其余为氢元素和氯元素,且A的1H核磁共振谱图上有三组峰,峰面积比为2∶2∶1,则A分子中含有 个氢原子,A的分子式为 ,A的结构简式为 。
(2)为测定某有机物B的结构,进行如下实验:将有机物B置于氧气流中充分燃烧,实验测得生成2.7 g H2O和4.4 g CO2,消耗氧气3.36 L(标准状况下)。则该物质中各元素的原子个数之比是 。
答案:(1)5 C2H5OCl ClCH2CH2OH
(2)N(C)∶N(H)∶N(O)=2∶6∶1
解析:(1)A分子中碳和氧的原子个数分别为:N(C)=80.5×29.81%12=2,N(O)=80.5×19.88%16=1,则80.5-(12×2+16×1)=40.5,而Mr(Cl)=35.5,故一个A分子中只能有1个Cl、5个H。A的1H核磁共振谱图上有三组峰,表示A分子中有三种不同化学环境的氢原子且峰面积比为2∶2∶1,可推出其结构。
(2)根据题意有:n(H2O)=2.7 g18 g·mol-1=0.15 mol,则有n(H)=0.3 mol;n(CO2)=4.4 g44 g·mol-1=0.1 mol,则有n(C)=0.1 mol。根据氧原子守恒有n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.15 mol+2×0.1 mol-2×3.36 L22.4 L·mol-1=0.05 mol,则N(C)∶N(H)∶N(O)=n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol=2∶6∶1。
18.(12分)实验室用燃烧法测定某氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成,取w g该氨基酸放在纯氧中充分燃烧,生成CO2、H2O和N2。现用如图所示装置进行实验(铁架台、铁夹、酒精灯等未画出),请回答有关问题:
(1)实验开始时,首先要打开a,关闭b,通一段时间的纯氧,这样做的目的是 。
(2)以上装置中需要加热的有 (填装置代号)。操作时应先点燃 处的酒精灯。
(3)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(4)实验中测得N2的体积为V0 mL(已折算为标准状况),为确定此氨基酸的分子式,还需要得到的数据有 (填字母)。
A.生成二氧化碳气体的质量
B.生成水的质量
C.通入氧气的质量
D.该氨基酸的相对分子质量
(5)如果将装置B、C的连接顺序变为C、B,该实验的目的能否达到 (填“能”或“不能”),简述理由 。
答案:(1)将装置中的空气排净
(2)A和D D
(3)CxHyOzNp+(x+y4-z2)O2xCO2+y2H2O+p2N2
(4)ABD
(5)不能 因为烧碱将同时吸收CO2和H2O两种气体,使实验结果缺少必要的数据,无法确定该氨基酸的分子组成
解析:根据题意可知,用燃烧法测定某种氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成,用纯氧气将CxHyOzNp完全氧化成二氧化碳、水和氮气,用浓硫酸吸收水,用碱石灰吸收二氧化碳,用铜网吸收未反应的氧气,用排水量气法测得氮气的体积,为了准确测得各成分的质量,实验开始先用氧气将装置中的空气排尽,同时应先吸收水,再吸收二氧化碳,再除去氧气,最后测氮气的体积,根据元素守恒可计算出CxHyOzNp的组成。(2)氨基酸和氧气的反应,以及铜网和氧气的反应都需要加热,因此需要加热的装置有A和D;操作时应先点燃D处的酒精灯,吸收未反应的氧气,保证最终收集的气体为N2。(3)在装置A中氨基酸和氧气在加热时发生氧化反应,化学方程式是CxHyOzNp+(x+y4-z2)O2xCO2+y2H2O+p2N2。(4)根据上面的分析可知,为了确定此氨基酸的分子式,除了准确测量N2的体积外,还需得到氨基酸的摩尔质量、生成二氧化碳气体的质量、生成水的质量,故合理选项是ABD。(5)如果将装置中的B、C连接顺序变为C、B,碱石灰将同时吸收水蒸气与CO2,得不到两者各自的质量,故无法计算碳元素与氢元素的含量,使实验结果缺少必要的数据,无法确定该氨基酸的分子组成。
19.(12分)三聚氰胺最早被李比希于1834年合成,它有毒,不可用于食品加工或食品添加剂。经李比希法分析得知,三聚氰胺分子中,氮元素的含量高达66.67%,氢元素的质量分数为4.76%,其余为碳元素。它的相对分子质量大于100,但小于150。试回答下列问题:
(1)分子式中原子个数比N(C)∶N(H)∶N(N)= 。
(2)三聚氰胺分子中碳原子数为 ,理由是 (写出计算式)。
(3)三聚氰胺的分子式为 。
(4)若1H核磁共振谱图显示只有1组峰,红外光谱表明有1个由碳、氮两种元素组成的六元杂环,则三聚氰胺的结构简式为 。
答案:(1)1∶2∶2
(2)3 100×28.57%12
(4)
解析:(1)N(C)∶N(H)∶N(N)=28.57%12∶4.76%1∶66.67%14=1∶2∶2。
(3)因为N(C)∶N(H)∶N(N)=1∶2∶2,又N(C)=3,所以分子中N(C)、N(H)、N(N)分别为3、6、6。
(4)1H核磁共振谱图显示只有1组峰,说明是对称结构,这6个氢原子的化学环境相同,又因为碳可以形成4个共价键,氮可以形成3个共价键,六元环中C、N各有3个原子交替出现。
20.(12分)借助于李比希法、现代科学仪器及化学实验可以测定有机物的组成和结构。如图是确定有机物化学式常用的装置,其中管式炉可提供有机物燃烧所需的高温。
(1)装置C中CuO的作用是 。
(2)装置F的作用是 。
(3)准确称取23.20 g有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种),经充分燃烧后,D管质量增加7.20 g,E管质量增加35.20 g,则该有机物的最简式为 。
(4)若利用质谱法测定M的相对分子质量,其质谱图如图(图1),则M的分子式为 。
图1
结合M的红外光谱图(图2)及1H核磁共振谱图(图3),综合分析得出M的结构简式为 。
图2
图3
答案:(1)确保有机物中的C全部转化为CO2
(2)吸收外界空气中的水和CO2,防止影响碳元素的测定
(3)CHO
(4)C4H4O4 HOOC—CHCH—COOH
解析:(1)有机物燃烧不完全时会产生CO,装置C中CuO的作用是将产生的CO氧化为CO2,确保碳元素全部转变成二氧化碳被吸收。(2)为了使产生的气体被完全吸收,装置E处的导管必须和外界是相通的,但为了防止外界空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E中,影响碳元素的测定,所以在装置E后要连接一个吸收空气中的二氧化碳和水蒸气的装置,所以装置F的作用是吸收外界空气中的水和CO2,防止影响碳元素的测定。(3)23.20 g有机物充分燃烧后,D管质量增加7.20 g,E管质量增加35.20 g,可知有机物燃烧后生成水7.20 g,生成二氧化碳35.20 g,水中氢元素质量m(H)=7.20 g×218=0.80 g,二氧化碳中的m(C)=35.20 g×1244=9.60 g,m(H)+m(C)=10.40 g,所以有机物中还有氧元素,m(O)=23.20 g-10.40 g=12.80 g,23.20 g有机物含有的n(H)=0.80 g1 g·mol-1=0.8 mol,n(C)=9.60 g12 g·mol-1=0.8 mol,n(O)=12.80 g16 g·mol-1=0.8 mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=1∶1∶1,有机物M的最简式为CHO。(4)根据质谱图,可知有机物M的相对分子质量为116,其最简式为CHO,所以M的分子式可写成(CHO)n,可求出n=4,所以有机物M的分子式为C4H4O4;通过M的红外光谱图可知其结构中存在的基团有O—H、CC、CO、C—O,另通过1H核磁共振谱图,可知其有两种氢原子,且峰面积比为1∶1,于是可推测M的结构简式为HOOC—CHCH—COOH。
专题1测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题:本题包括10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.生活中有很多化学问题。下列判断正确的是( )。
A.病毒由C、H、O三种元素组成
B.可乐饮料中含有的兴奋性物质咖啡因(C8H10O2N4)属于有机物
C.石墨烯是一种新型有机材料
D.油脂在人体内水解为氨基酸和甘油等小分子后被人体吸收
答案:B
解析:病毒含有蛋白质,由C、H、O、N等元素组成,A项错误。咖啡因(C8H10O2N4)含有C、H、O、N四种元素,该物质属于有机物,B项正确。石墨烯是一种碳单质,属于无机材料,C项错误。油脂水解产物为高级脂肪酸和甘油,D项错误。
2.要证明有机物中是否存在卤素,最方便的方法是( )。
A.钠熔法 B.铜丝燃烧法
C.核磁共振法 D.红外光谱法
答案:B
解析:A、B均能确定有机物中是否含有卤素,相比钠熔法,铜丝燃烧法更方便。
3.下列叙述中错误的是( )。
A.我国科学家在世界上第一次人工合成结晶牛胰岛素
B.最早发现电子的是英国科学家汤姆生
C.创造联合制碱法的是我国著名科学家侯德榜
D.首先在实验室合成有机物尿素的是贝采利乌斯
答案:D
4.下图是化学中的常用仪器,从左至右,可以进行的分离操作分别是( )。
A.蒸馏、蒸发、分液、过滤
B.蒸馏、过滤、分液、蒸发
C.萃取、过滤、蒸馏、蒸发
D.过滤、蒸发、分液、蒸馏
答案:B
5.质谱法能够对有机分子进行结构分析,其方法是让极少量的(10-9 g)化合物通过质谱仪的离子化室,样品分子大量离子化,少量分子碎裂成更小的离子,然后测定其质荷比。其有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷,相对强度与该离子的多少有关),该有机物可能是( )。
A.甲醇(CH3OH) B.甲烷
C.丙烷 D.乙烯
答案:B
解析:从题图看出质荷比的最大值是16,该物质的相对分子质量是16,所以是甲烷,选B。
6.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1H核磁共振谱图,则该有机物可能是( )。
A.CH3CH2CH2COOH
B.
C.CH3CH2OH
D.
答案:C
解析:根据1H核磁共振谱图,有3组峰,可知该有机物有3种等效氢,且3种等效氢个数比为1∶2∶3。CH3CH2CH2COOH有4种等效氢,A项错误。有2种等效氢,B项错误。CH3CH2OH有3种等效氢,且3种等效氢个数比为1∶2∶3,C项正确。有2种等效氢,D项错误。
7.A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机物。已知:A中碳元素的质量分数为44.1%,氢元素的质量分数为8.82%,那么A的实验式是( )。
A.C5H12O4 B.C5H12O3
C.C4H10O4 D.C5H10O4
答案:A
解析:由于A中碳的质量分数为44.1%,氢的质量分数为8.82%,故A中氧的质量分数为1-44.1%-8.82%=47.08%。由此可算出N(C)∶N(H)∶N(O)=44.1%12∶8.82%1∶47.08%16=5∶12∶4,故该有机物实验式为C5H12O4。
8.关于重结晶的说法,错误的是( )。
A.被重结晶提纯的物质的溶解度随温度变化大
B.溶解度很小的杂质留在了热滤的滤渣里
C.重结晶的步骤为:加热溶解、冷却过滤、结晶
D.重结晶的首要工作是选择适当的溶剂
答案:C
解析:重结晶提纯物质的溶解度随温度变化大,这样物质易结晶出来而分离,A项正确。溶解度小的杂质留在滤渣中,趁热过滤,B项正确。步骤是加热溶解、结晶、过滤,C项错误。重结晶是利用物质在溶剂中的溶解度进行的,因此首要工作是选择适当的溶剂,D项正确。
9.将甲、乙两种有机物的混合物在常温常压下分离。已知它们的物理性质如下:
物质
密度/(g·cm-3)
沸点/ ℃
水溶性
溶解性
甲
0.789 3
68.5
溶
溶于乙
乙
1.220
100.7
溶
溶于甲
则应采用的分离方法是( )。
A.分液 B.蒸馏 C.过滤 D.萃取
答案:B
解析:由表格中数据可以知道,两者互溶,但沸点不同,可利用蒸馏法分离甲、乙两种混合物,而萃取、分液不能分离两者,过滤用于固体与溶液的分离。
10.有机物X、Y分子式不同,它们只含C、H、O元素中的两种或三种。将X、Y不论以何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时消耗氧气量和生成水的物质的量也不变。X、Y可能是( )。
A.C2H4、C2H6O B.C2H2、C6H6
C.CH2O、C3H6O2 D.CH4、C2H4O2
答案:D
解析:根据有机物燃烧的通式:CxHyOz+(x+y4-z2)O2xCO2+y2H2O,只要X、Y的物质的量之和不变,完全燃烧时消耗氧气量和生成水的物质的量也不变,说明两种有机物分子中氢原子数一定相同,(x+y4-z2)也相同,D项正确。
二、选择题:本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题只有一个或两个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.某有机物完全燃烧生成CO2和H2O。将12.4 g该有机物的完全燃烧产物通过浓硫酸,浓硫酸增重10.8 g,再通过碱石灰,碱石灰增重了17.6 g。下列说法不正确的是( )。
A.该有机物的最简式为CH3O
B.该有机物的分子式可能为CH3O
C.该有机物的分子式一定为C2H6O2
D.该有机物一定属于醇类,只含—OH官能团
答案:BD
解析:n(H2O)=10.8 g18 g·mol-1=0.6 mol,n(H)=0.6 mol×2=1.2 mol,m(H)=1 g·mol-1×1.2 mol=1.2 g;n(CO2)=17.6 g44 g·mol-1=0.4 mol,m(C)=12 g·mol-1×0.4 mol=4.8 g;含有氧原子的物质的量为12.4 g-6 g16 g·mol-1=0.4 mol;该有机物分子中C、H、O原子个数之比为0.4 mol∶1.2 mol∶0.4 mol=1∶3∶1,其最简式为CH3O。该有机物分子中只含有C、H、O三种元素,氢原子数只能为偶数,其分子式不可能为CH3O;设该有机物分子式为(CH3O)n,当n=2时,得到的分子式C2H6O2中氢原子已经达到饱和,所以该有机物分子式为C2H6O2;该有机物分子中的氧原子可以形成羟基,也可以形成醚键。
12.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,沸点142 ℃。实验室制备乙酸异戊酯的反应装置(加热和夹持装置省略)及试剂如图所示,以下叙述正确的是( )。
A.冷水从a端通入
B.浓硫酸作脱水剂和催化剂
C.生成乙酸异戊酯的反应类型为取代反应
D.反应后的混合液经饱和纯碱溶液洗涤、分液,得到乙酸异戊酯
答案:CD
解析:冷水应从b端通入,A项错误。该实验中浓硫酸作吸水剂和催化剂,除去反应生成的水,使反应向着生成乙酸异戊酯的方向进行,B项错误。酯化反应属于取代反应的一种,C项正确。乙酸异戊酯与水互不相溶,反应后的混合溶液经饱和Na2CO3溶液洗涤、分液,得到乙酸异戊酯,D项正确。
13.绿原酸具有抗病毒、降血压、延缓衰老等保健作用。利用乙醚、95%乙醇浸泡杜仲干叶,得到提取液,进一步提取绿原酸的流程如下:
下列说法错误的是( )。
A.从“提取液”获取“有机层”的操作为分液
B.蒸馏时温度计应在液面以下
C.过滤时所需玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
D.粗产品可通过重结晶的方法提纯
答案:B
解析:由流程可知,乙酸乙酯作萃取剂,得到有机层的实验操作为萃取、分液,A项正确。蒸馏时温度计下端应在蒸馏烧瓶的支管口处,B项错误。过滤时所需玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,C项正确。绿原酸难溶于水,易溶于有机溶剂,因此可利用重结晶的方法进一步提纯,D项正确。
14.化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。欲探讨发生化学反应时分子中化学键在何处断裂的问题,近代科技常用同位素示踪法。已知:
2R—14CHCH—R'
R—14CHCH—R+R'—14CHCH—R'
可以推知,CH3—CHCH—CH2—CH3
↑ ↑ ↑ ↑
① ② ③ ④
发生反应时断裂的化学键应是( )。
A.① B.②
C.③ D.④
答案:AC
解析:根据原题反应后所得产物可推知断键位置与连接方式。
即断键为双键两侧的键。
15.我国科研人员通过控制光沉积的方法构建Cu2O-Pt/SiC/IrOx型复合材料光催化剂,其中Fe2+和Fe3+渗透某种高分子膜可协同CO2、H2O分别反应,构建了一个人工光合作用体系,其反应机理如图:
下列说法错误的是( )。
A.该反应为2CO2+2H2O2HCOOH+O2
B.该反应能量转化形式为光能→化学能
C.图中a、b分别代表Fe2+、Fe3+
D.反应过程中涉及非极性键、极性键的断裂和形成
答案:D
解析:根据图示可知,反应物为二氧化碳和水,生成物为甲酸和氧气,因此该反应的化学方程式为2CO2+2H2O2HCOOH+O2,A项正确。由“人工光合作用体系”可知,该反应能量转化形式为光能→化学能,B项正确。观察图中物质转化关系可知,b代表Fe3+,用于氧化H2O,a代表Fe2+,用于还原CO2,C项正确。根据A项总反应可知,反应过程中不涉及非极性共价键的断裂,D项错误。
三、非选择题:共5小题,共60分。
16.(12分)咖啡因是一种生物碱,易溶于水、乙醇,熔点为234.5 ℃,当温度达到100 ℃以上时咖啡因开始升华。茶叶中约含1%~5%咖啡因、3%~10%单宁酸以及含色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图Ⅰ所示。
图Ⅰ
图Ⅱ
索氏提取装置如图Ⅱ所示。
(1)实验时需将待测样品研细,放入滤纸包中,研细的目的是 。
(2)利用索氏提取器从茶叶末中提取咖啡因属于 操作。
(3)从粉状物中分离咖啡因的操作方法是 。
(4)利用索氏提取器可以从玫瑰花中提取玫瑰油,其主要成分是乙酸橙花酯,键线式如图Ⅲ所示。
图Ⅲ
①乙酸橙花酯分子中所含官能团的名称为 。
②该物质的1H核磁共振谱图中有 组吸收峰。
③若用乙酸与橙花醇制备乙酸橙花酯,如何除去所收集的乙酸橙花酯中的乙酸和橙花醇? 。
答案:(1)增大固液接触面积,提高提取效率 (2)萃取
(3)升华 (4)①碳碳双键、酯基 ②8 ③加入适量饱和碳酸钠溶液,充分振荡、静置、分液,上层为乙酸橙花酯
解析:(2)根据索氏提取装置图可知,从茶叶末中提取咖啡因属于萃取。(3)粉状物中含有多种沸点较高的物质,而咖啡因在100 ℃以上开始升华,故采用升华法分离咖啡因。(4)根据乙酸橙花酯的键线式可知,其分子中含有碳碳双键和酯基,分子中有8种不同化学环境的氢原子,1H核磁共振谱图中有8组吸收峰。可以利用乙酸橙花酯、乙酸、橙花醇的性质差异进行分离。
17.(12分)(1)质谱图显示A的相对分子质量为80.5,A分子中氧元素的质量分数为19.88%,碳元素的质量分数为29.81%,其余为氢元素和氯元素,且A的1H核磁共振谱图上有三组峰,峰面积比为2∶2∶1,则A分子中含有 个氢原子,A的分子式为 ,A的结构简式为 。
(2)为测定某有机物B的结构,进行如下实验:将有机物B置于氧气流中充分燃烧,实验测得生成2.7 g H2O和4.4 g CO2,消耗氧气3.36 L(标准状况下)。则该物质中各元素的原子个数之比是 。
答案:(1)5 C2H5OCl ClCH2CH2OH
(2)N(C)∶N(H)∶N(O)=2∶6∶1
解析:(1)A分子中碳和氧的原子个数分别为:N(C)=80.5×29.81%12=2,N(O)=80.5×19.88%16=1,则80.5-(12×2+16×1)=40.5,而Mr(Cl)=35.5,故一个A分子中只能有1个Cl、5个H。A的1H核磁共振谱图上有三组峰,表示A分子中有三种不同化学环境的氢原子且峰面积比为2∶2∶1,可推出其结构。
(2)根据题意有:n(H2O)=2.7 g18 g·mol-1=0.15 mol,则有n(H)=0.3 mol;n(CO2)=4.4 g44 g·mol-1=0.1 mol,则有n(C)=0.1 mol。根据氧原子守恒有n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.15 mol+2×0.1 mol-2×3.36 L22.4 L·mol-1=0.05 mol,则N(C)∶N(H)∶N(O)=n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol=2∶6∶1。
18.(12分)实验室用燃烧法测定某氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成,取w g该氨基酸放在纯氧中充分燃烧,生成CO2、H2O和N2。现用如图所示装置进行实验(铁架台、铁夹、酒精灯等未画出),请回答有关问题:
(1)实验开始时,首先要打开a,关闭b,通一段时间的纯氧,这样做的目的是 。
(2)以上装置中需要加热的有 (填装置代号)。操作时应先点燃 处的酒精灯。
(3)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(4)实验中测得N2的体积为V0 mL(已折算为标准状况),为确定此氨基酸的分子式,还需要得到的数据有 (填字母)。
A.生成二氧化碳气体的质量
B.生成水的质量
C.通入氧气的质量
D.该氨基酸的相对分子质量
(5)如果将装置B、C的连接顺序变为C、B,该实验的目的能否达到 (填“能”或“不能”),简述理由 。
答案:(1)将装置中的空气排净
(2)A和D D
(3)CxHyOzNp+(x+y4-z2)O2xCO2+y2H2O+p2N2
(4)ABD
(5)不能 因为烧碱将同时吸收CO2和H2O两种气体,使实验结果缺少必要的数据,无法确定该氨基酸的分子组成
解析:根据题意可知,用燃烧法测定某种氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成,用纯氧气将CxHyOzNp完全氧化成二氧化碳、水和氮气,用浓硫酸吸收水,用碱石灰吸收二氧化碳,用铜网吸收未反应的氧气,用排水量气法测得氮气的体积,为了准确测得各成分的质量,实验开始先用氧气将装置中的空气排尽,同时应先吸收水,再吸收二氧化碳,再除去氧气,最后测氮气的体积,根据元素守恒可计算出CxHyOzNp的组成。(2)氨基酸和氧气的反应,以及铜网和氧气的反应都需要加热,因此需要加热的装置有A和D;操作时应先点燃D处的酒精灯,吸收未反应的氧气,保证最终收集的气体为N2。(3)在装置A中氨基酸和氧气在加热时发生氧化反应,化学方程式是CxHyOzNp+(x+y4-z2)O2xCO2+y2H2O+p2N2。(4)根据上面的分析可知,为了确定此氨基酸的分子式,除了准确测量N2的体积外,还需得到氨基酸的摩尔质量、生成二氧化碳气体的质量、生成水的质量,故合理选项是ABD。(5)如果将装置中的B、C连接顺序变为C、B,碱石灰将同时吸收水蒸气与CO2,得不到两者各自的质量,故无法计算碳元素与氢元素的含量,使实验结果缺少必要的数据,无法确定该氨基酸的分子组成。
19.(12分)三聚氰胺最早被李比希于1834年合成,它有毒,不可用于食品加工或食品添加剂。经李比希法分析得知,三聚氰胺分子中,氮元素的含量高达66.67%,氢元素的质量分数为4.76%,其余为碳元素。它的相对分子质量大于100,但小于150。试回答下列问题:
(1)分子式中原子个数比N(C)∶N(H)∶N(N)= 。
(2)三聚氰胺分子中碳原子数为 ,理由是 (写出计算式)。
(3)三聚氰胺的分子式为 。
(4)若1H核磁共振谱图显示只有1组峰,红外光谱表明有1个由碳、氮两种元素组成的六元杂环,则三聚氰胺的结构简式为 。
答案:(1)1∶2∶2
(2)3 100×28.57%12
(4)
解析:(1)N(C)∶N(H)∶N(N)=28.57%12∶4.76%1∶66.67%14=1∶2∶2。
(3)因为N(C)∶N(H)∶N(N)=1∶2∶2,又N(C)=3,所以分子中N(C)、N(H)、N(N)分别为3、6、6。
(4)1H核磁共振谱图显示只有1组峰,说明是对称结构,这6个氢原子的化学环境相同,又因为碳可以形成4个共价键,氮可以形成3个共价键,六元环中C、N各有3个原子交替出现。
20.(12分)借助于李比希法、现代科学仪器及化学实验可以测定有机物的组成和结构。如图是确定有机物化学式常用的装置,其中管式炉可提供有机物燃烧所需的高温。
(1)装置C中CuO的作用是 。
(2)装置F的作用是 。
(3)准确称取23.20 g有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种),经充分燃烧后,D管质量增加7.20 g,E管质量增加35.20 g,则该有机物的最简式为 。
(4)若利用质谱法测定M的相对分子质量,其质谱图如图(图1),则M的分子式为 。
图1
结合M的红外光谱图(图2)及1H核磁共振谱图(图3),综合分析得出M的结构简式为 。
图2
图3
答案:(1)确保有机物中的C全部转化为CO2
(2)吸收外界空气中的水和CO2,防止影响碳元素的测定
(3)CHO
(4)C4H4O4 HOOC—CHCH—COOH
解析:(1)有机物燃烧不完全时会产生CO,装置C中CuO的作用是将产生的CO氧化为CO2,确保碳元素全部转变成二氧化碳被吸收。(2)为了使产生的气体被完全吸收,装置E处的导管必须和外界是相通的,但为了防止外界空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E中,影响碳元素的测定,所以在装置E后要连接一个吸收空气中的二氧化碳和水蒸气的装置,所以装置F的作用是吸收外界空气中的水和CO2,防止影响碳元素的测定。(3)23.20 g有机物充分燃烧后,D管质量增加7.20 g,E管质量增加35.20 g,可知有机物燃烧后生成水7.20 g,生成二氧化碳35.20 g,水中氢元素质量m(H)=7.20 g×218=0.80 g,二氧化碳中的m(C)=35.20 g×1244=9.60 g,m(H)+m(C)=10.40 g,所以有机物中还有氧元素,m(O)=23.20 g-10.40 g=12.80 g,23.20 g有机物含有的n(H)=0.80 g1 g·mol-1=0.8 mol,n(C)=9.60 g12 g·mol-1=0.8 mol,n(O)=12.80 g16 g·mol-1=0.8 mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=1∶1∶1,有机物M的最简式为CHO。(4)根据质谱图,可知有机物M的相对分子质量为116,其最简式为CHO,所以M的分子式可写成(CHO)n,可求出n=4,所以有机物M的分子式为C4H4O4;通过M的红外光谱图可知其结构中存在的基团有O—H、CC、CO、C—O,另通过1H核磁共振谱图,可知其有两种氢原子,且峰面积比为1∶1,于是可推测M的结构简式为HOOC—CHCH—COOH。
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