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优秀测试题

           第一章  有机化合物的结构特点与研究方法

         第二节  研究有机化合物的一般方法

课时2  确定有机化合物的实验式、分子式、分子结构

（建议时间：30分钟）

1．化学分析的手段通常有定性分析、定量分析、仪器分析等，现代化学中仪器分析是研究物质结构的基本方法和实验手段。下列仪器分析手段的运用科学可行的是      （    ）

A．光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素

B．质谱分析：利用质荷比来测定分子立体结构

C．红外光谱分析：利用分子吸收与化学键振动频率相同的红外线来测定晶体晶型

D．X-衍射图谱分析：利用X-射线透过物质时记录的分立斑点或谱线来测定分子结构

【答案】A

【详解】

A. 光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，选项A正确；

B. 质谱分析：利用质荷比来测定有机物相对分子质量，选项B错误；

C. 红外光谱分析：利用有机化合物分子中不同基团的特征吸收频率不同来初步判断有机化合物中具有哪些基团，选项C错误；

D. X-衍射图谱分析：利用X-射线透过物质时记录的分立斑点或谱线来测定晶体结构，选项D错误。

答案选A。

2．下列说法错误的是

A．有机物燃烧后只生成CO2和H2O的物质不一定只含有碳、氢两种元素

B．质谱法、红外光谱法和核磁共振氢谱法均能确定有机化合物的分子结构

C．元素分析法和质谱法能分别确定有机物的实验式和相对分子质量

D．质谱图中最右边的谱线表示的数值为该有机物的相对分子质量

【答案】B

【详解】

A．乙醇含有碳、氢、氧三种元素，燃烧生成的产物只有水和二氧化碳，故A正确；

B．质谱法只能确定有机物的相对分子质量，无法确定有机物的结构，故B错误；

C．元素分析法确定有机物的实验式，质谱法可用于确定有机物的相对分子质量，故C正确；

D．质谱仪能记录分子离子、碎片离子的相对质量，质谱图中数值最大的即图中最右边的谱线是该分子的相对分子质量，故D正确；

故选：B。

3．测定分子空间结构最普遍的方法是(    )

A．质谱法 B．红外光谱法 C．核磁共振法 D．X射线衍射法

【答案】D

【分析】

根据有机物结构测定方法进行判断，质谱法测定相对分子质量，红外光谱测定有机物的官能团，核磁共振法测定氢原子的种类和数目，X射线衍射法测定空间结构。

【详解】

A．质谱法用于测定有机物的相对分子质量，不能测定分子的空间结构，A错误；

B．红外光谱可以测定出有机物的官能团和化学键，不能测定分子的空间结构，B错误；

C．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，不能测定分子的空间结构，C错误；

D．测定分子的空间结构最普遍的方法是X射线衍射法，X射线衍射可以看到微观结构，可以测定晶体的晶胞参数，从而确定分子的空间结构，D正确。

故选答案D。

4．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．①②③ B．①②④ C．①②⑤ D．③④⑤

【答案】B

【详解】

由气态有机物中含碳元素和氢元素的质量分数可推出氧元素的质量分数，由各元素的质量分数可确定X的实验式，由相对分子质量和实验式可确定X的分子式，则欲确定X的分子式至少需要的条件是①②④，故选B。

5．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

【答案】C

【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。

6．下列物质的核磁共振氢谱图中，吸收峰最少的是

A． B． C． D．

【答案】A

【分析】

核磁共振氢谱中有几个不同的峰，分子中就有几种H原子，根据有机物的结构简式判断分子中有几种环境的氢原子，据此分析。

【详解】

A． 甲基上的H原子与亚甲基上的H原子，所处化学环境不同，所以含有2种H原子，核磁共振氢谱有2个吸收峰；

B． 甲基上的H原子与亚甲基上的H原子，苯环上取代基的邻位、间位和对位的氢所处化学环境不同，所以含有5种H原子，核磁共振氢谱有5个吸收峰；

C． 结构不对称，四个碳上的氢原子所处化学环境不同，所以含有4种H原子，核磁共振氢谱有4个吸收峰；

D． 甲基上的H原子与苯环上取代基的邻位、间位和对位的氢所处化学环境不同，所以含有4种H原子，核磁共振氢谱有4个吸收峰；

综上可知，吸收峰最少的是A；故答案选A。

7．1H核磁共振谱是指有机物分子中的氢原子核所处的化学环境(即其附近的基团)不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振图中坐标的位置(化学位移，符号为δ)也就不同。现有一物质的1H核磁共振谱如图所示：

则该物质可能是下列中的

A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2OH

C．CH3CH2CH2CH3 D．CH3CH2CHO

【答案】B

【详解】

①分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效。②同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。③分子中处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。核磁共振氢谱图中出现几个峰，就说明在分子中有几种不同的氢原子，A中是2种，B中是4种，C中是2种，D中是3种。

答案选B。

8．1.4g某有机化合物在足量氧气中完全燃烧，生成4.4gCO2和1.8gH2O。下列说法不正确的是

A．该有机化合物中只含有碳元素和氢元素

B．该有机化合物中一定含有氧元素

C．该有机化合物的分子式可能是C2H4

D．该有机化合物分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1：2

【答案】B

【详解】

A．1.4g某有机化合物在足量氧气中完全燃烧，生成4.4gCO2和1.8gH2O，有机物中碳质量为，氢质量为，因此该有机化合物中只含有碳元素和氢元素，故A正确；

B．根据A选项分析得到该有机化合物中只含有碳元素和氢元素，一定不含有氧元素，故B错误；

C．根据A得到有机物碳、氢质量分别为1.2g、0.2g，则有机物中n(C)：n(H)= ，因此该有机化合物的分子式可能是C2H4，故C正确；

D．根据前面C选项分子得到该有机化合物分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1：2，故D正确。

综上所述，答案为B。

9．下列化合物中，核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3：2的是

A． B．

C． D．

【答案】B

【分析】

化合物的核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3：2，说明物质分子中含有2种H原子，它们的个数比是3：2，据此分析解答。

【详解】

A．中有3种H原子，个数比是3：2：2，A不符合题意；

B．中有2种H原子，个数比是3：2，B符合题意；

C．中有2种H原子，个数比是3：1，C不符合题意；

D．中有3种H原子，个数比是6：2：2=3：1：1，D不符合题意；

故合理选项是B。

10．某有机物A质谱图、核磁共振氢谱图如图，则A的结构简式可能为

A．CH3OCH2CH3 B．CH3CH2OH

C．CH3CHO D．CH3CH2CH2COOH

【答案】B

【分析】

根据图中信息得到该有机物A的质荷比为46，有三种位置的氢。

【详解】

A．CH3OCH2CH3质荷比为60，而有机物A质荷比为46，故A不符合题意；

B．CH3CH2OH质荷比为46，有三种位置的氢，与题中信息一致，故B符合题意；

C．CH3CHO质荷比为44，有两种位置的氢，与题中信息不一致，故C不符合题意；

D．CH3CH2CH2COOH质荷比为88，有四种位置的氢，与题中信息不一致，故D不符合题意。

综上所述，答案为B。

11．在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为1：1的化合物是

A．CH3CH2CH3 B．

C．CH3—O—CH3 D．

【答案】D

【详解】

A．CH3CH2CH3有2种等效氢，其氢原子数之比为3：1，核磁共振氢谱中出现两组峰，故不选A；

B． 有3种等效氢，其氢原子数之比为3：3：2，核磁共振氢谱中出现三组峰，故不选B；

C．CH3—O—CH3有1种等效氢，核磁共振氢谱中出现一组峰，故不选C；

D．有2种等效氢，其氢原子数之比为1：1，核磁共振氢谱中出现两组峰，故选D；

故答案选D。

12．完全燃烧1.4g某有机物A，生成4.4gCO2和1.8gH2O。

（1）有机物A的实验式是___________。

（2）用相对密度法测得A的密度是同温同压下氢气密度的28倍，则A的相对分子质量为___________。

（3）已知A能使溴的四氯化碳溶液褪色，通过核磁共振氢谱分析，A分子中只有两种化学环境不同的氢原子，且不存在顺反异构体，则A结构简式为___________。

【答案】

（1）CH2

（2）56

（3）(CH3)2C=CH2

【分析】

先根据有机物质量计算生成产物的物质的量，再根据产物计算产物中碳和氢的质量与反应物中有机物质量比较，得出有机物中只含碳氢两种元素。

（1）完全燃烧1.4g某有机物A，生成4.4gCO2即物质的量为0.1mol和1.8gH2O即物质的量为0.1mol，则二氧化碳中碳质量为0.1mol×12g∙mol−1＝1.2g，水中氢的质量为0.1mol×2×1g∙mol−1＝0.2g，则有机物只含有碳氢两种元素，且物质的量之比为0.1:0.2＝1:2，则有机物A的实验式是CH2；故答案为：CH2。

（2）用相对密度法测得A的密度是同温同压下氢气密度的28倍，根据密度之比等于摩尔质量之比，等于相对密度，则A的相对分子质量为28×2＝56；故答案为：56。

（3）A的相对分子质量为56，则A的分子式为C4H8，已知A能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明含有碳碳双键通过核磁共振氢谱分析，A分子中只有两种化学环境不同的氢原子，且不存在顺反异构体，则说明碳碳双键一边是连的相同原子或原子团，则A结构简式为(CH3)2C=CH2；故答案为：(CH3)2C=CH2。

13．一般来说，对一种未知有机物结构的测定主要包括以下几个方面：①确定相对分子质量；②测定元素组成(种类和比例)；③研究该有机物的各种性质；④确定结构。

(1)相对分子质量的确定一般利用质谱法，蒸气密度法等。某有机物的质谱图显示其相对分子质量是72.组成元素的测定可采用燃烧法。称取，在足量氧气中充分燃烧，生成物通过浓硫酸后，浓硫酸的质量增加，剩余气体通过碱石灰，碱石灰的质量增加，则的分子式为___________。

(2)核磁共振谱常用氢谱或碳谱，它主要测定分子中具有不同特点的或的种类与比例。如对于有机物，其谱有四个峰，峰面积比为；谱有四个峰，峰面积比为。有机物的谱有两个峰，峰面积比为，氢谱有一个峰。试写出有机物的结构简式：___________。

(3)的一氯代物有___________种，二氯代物有___________种。

【答案】        1    2   

【详解】

(1)，，，

，，

由于，即该有机物不含、之外的其他元素，故的最简式为，又由于的相对分子质量为72，故其分子式为。

(2)的核磁共振碳谱中有两个峰，峰面积比为，说明中只有两种碳，个数比为。核磁共振氢谱中只有一个峰，说明所有的氢原子所处的化学环境相同，故的结构简式为。

(3)新戊烷的一氯代物只有一种；二氯代物有两种，分别是两个氯原子连在同一个碳原子上、两个氯原子连在不同的碳原子上。

14．某化学小组为测定有机物G的组成和结构，设计实验装置及实验步骤如图：

回答下列问题：

（1）“加热反应管C”和“打开分液漏斗活塞”这两步操作应先进行___。

（2）装置B中浓H2SO4的作用是___。

（3）装置F中碱石灰的作用是___。

（4）若准确称取8.8g样品G(只含C、H、O三种元素)，经充分燃烧后(CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成CO2和H2O)，洗气瓶D质量增加7.2g。U型管E质量增加17.6g，又知有机物G的质谱图(如图所示)为：

该有机物的分子式为___。

（5）另取有机物G8.8g，跟足量NaHCO3溶液反应，生成2.24LCO2(标准状况)，经测定其核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为6：1：1，综上所述，G的结构简式为___。

【答案】

（1）打开分液漏斗活塞

（2）除去O2中的水蒸气

（3）防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入E中

（4）C4H8O2

（5）(CH3)2CHCOOH

【分析】

实验开始时先制氧气，把装置中空气排出来，防止二氧化碳干扰，B干燥氧气，加热C，样品燃烧生成二氧化碳和水，CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成CO2和H2O，D用于吸收生成物中的水，E用于吸收生成物中的二氧化碳，F防止空气中的二氧化碳和水进入E装置，根据称量的质量进行有关的计算。

（1）先打开分液漏斗活塞，使A中产生的O2将装置中的空气排出，防止影响有机物燃烧生成CO2和H2O的质量的测定，故答案为：打开分液漏斗活塞；

（2）装置B中浓H2SO4的作用是除去O2中的水蒸气，防止影响有机物燃烧生成H2O的质量的测定，故答案为：除去O2中的水蒸气；

（3）装置F中碱石灰的作用是防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入E中，影响有机物燃烧生成CO2质量的测定，故答案为：防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入E中；

（4）由图二G的质谱图可知，G的相对分子质量为88，则8.8g样品G的物质的量为0.1mol，经充分燃烧后，洗气瓶D增加的质量为反应生成水的质量，水的物质的量为，U型管E增加的质量为反应生成CO2的质量，CO2的物质的量为，则，，，该有机物的分子式为C4H8O2，故答案为C4H8O2；

（5）8.8g(物质的量为0.1mol)有机物G跟足量NaHCO3溶液反应，生成标准状况下2.24LCO2(物质的量为0.1mol)，说明1个G分子中含有1个羧基，核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为6: 1: 1，说明G分子中有3种氢原子，3种氢原子的个数比为6:1:1，则G的结构简式为(CH3)2CHCOOH，故答案为：(CH3)2CHCOOH。

15．A和B两种有机物可以互溶，有关性质如下：

(1)要除去A和B的混合物中的少量B，可采用的_______方法可得到A。

A．蒸馏       B．重结晶      C．萃取            D．加水充分振荡，分液

(2)将有机物A置于氧气流中充分燃烧，A和氧气恰好完全反应且消耗6.72L(标准状况)氧气，生成5.4gH2O和8.8gCO2；质谱图显示，A的相对分子质量为46，又已知有机物A的核磁共振氢谱如图所示，则A的结构简式为_______。

(3)下图是B的质谱图，则其相对分子质量为_______。

(4)B的红外光谱如图所示，则B的结构简式为_______。

(5)准确称取一定质量的A和B的混合物，在足量氧气充分燃烧，将产物依次通过足量的无水氯化钙和碱石灰，发现质量分别增加14.4g和26.4g。计算混合物中A和B的物质的量之比_______。

【答案】A    CH3CH2OH    74    CH3CH2−O−CH2CH3    1：1   

【详解】

(1) A和B两种有机物可以互溶，根据两者沸点不相同，因此要除去A和B的混合物中的少量B，可采用的蒸馏方法可得到A；故答案为：A。

(2)将有机物A置于氧气流中充分燃烧，A和氧气恰好完全反应且消耗6.72L(标准状况)氧气即物质的量为0.3mol，生成5.4gH2O和8.8gCO2；则A物质中碳的质量为，氢的质量为，氧的质量为，则碳、氢、氧三者物质的量之比，质谱图显示A的相对分子质量为46，则A的分子式为C2H6O，有机物A的核磁共振氢谱如图所示，有三种位置的氢，则A的结构简式为CH3CH2OH；故答案为：CH3CH2OH。

(3)B的质谱图，根据质荷比得到其相对分子质量为74；故答案为：74。

(4)根据B的相对分子质量为74，在根据红外光谱有对称的—CH3，还有C—O—C结构，则B的结构简式为CH3CH2−O−CH2CH3；故答案为：CH3CH2−O−CH2CH3。

(5)准确称取一定质量的A和B的混合物，在足量氧气充分燃烧，将产物依次通过足量的无水氯化钙和碱石灰，发现质量分别增加14.4g和26.4g，则水的物质的量为0.8mol，二氧化碳物质的量为0.6mol，根据CH3CH2OH～2CO2～3H2O和CH3CH2−O−CH2CH3～4CO2～5H2O，设CH3CH2OH物质的量为xmol，CH3CH2−O−CH2CH3物质的量为ymol，建立关系式为2x + 4y =0.6mol，3x + 5y =0.8mol，解得x =0.1mol，y=0.1mol，因此混合物中A和B的物质的量之比1：1；故答案为：1：1。