高中第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法一课一练

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 第一章　第四节　第2课时一、选择题1. 验证某有机物属于烃，应完成的实验内容应是(　　)A．只需测定分子中C、H原子个数之比B. 只要证明其完全燃烧的产物只有H2O和CO2C．只需测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量之比D. 测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量解析：验证某有机物属于烃需证明该有机物只含有C、H两种元素，选项D所述能满足该要求。答案：D2. [2014·安徽马鞍山月考]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．C2H6　 B．C2H4C．C2H2　 D．C4H6解析：n(CO2)＝＝0.2 moln(H2O)＝＝0.3 moln(烃A)∶n(C)∶n(H)＝0.1∶0.2∶0.6＝1∶2∶6。答案：A3. 质子核磁共振谱(PMR)是研究有机物结构的有力手段之一，在所研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子在PMR谱中都给出了相应的峰(信号)。峰的强度与结构中的H原子数成正比，例如乙酸分子的PMR谱中有两个信号峰，其强度比为3∶1。现有某化学式为C3H6O2的有机物的PMR谱有三个峰，其强度比为3∶2∶1，则该有机物的结构简式不可能是(　　)A．CH3CH2COOH　　  B．CH3COOCH3C．HCOOCH2CH3　　 D．CH3COCH2OH解析：在PMR谱中，等性氢原子都给出了相应的峰(信号)，峰的强度与结构中的H原子数成正比。因此PMR谱有三个峰说明有三种化学环境不同的氢原子，而且其个数比为3∶2∶1。答案：B4. 下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是(　　)A．2,2,3,3­四甲基丁烷　 B．2,3,4­三甲基戊烷C．3,4­二甲基己烷　 D．2,5­二甲基己烷解析：解题时应先把有机物的名称改写成结构简式，再根据结构简式确定核磁共振氢谱中出现几组吸收峰。A的结构简式为(CH3)3CC(CH3)3，核磁共振氢谱中出现一组峰。B的结构简式为(CH3)2CHCH(CH3)CH(CH3)2，核磁共振氢谱中出现四组峰。C的结构简式为CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3，核磁共振氢谱中出现四组峰。D的结构简式为(CH3)2CHCH2CH2CH(CH3)2，核磁共振氢谱中出现三组峰。答案：D5. 下列说法正确的是(　　)A．某有机物燃烧只生成CO2和H2O，且二者物质的量相等，则此有机物一定为CnH2nB. 相同质量的烃，完全燃烧，消耗O2越多，烃中含氢量越高C．某气态烃CxHy与足量O2恰好完全反应，如果反应前后气体体积不变(温度>100 ℃)，则y＝2D. 一种烃在足量的氧气中燃烧，将产生的气体通过浓H2SO4，与反应前相比减少的体积就是生成的水蒸气的体积解析：有机物燃烧生成CO2和H2O的物质的量相等，只能说明有机物的组成中碳氢原子个数之比为1∶2，不能确定有无氧元素，A项错误；消耗1 mol O2需要12 g C和4 g H，所以相同质量的烃含碳量越高，完全燃烧消耗O2越少，B项正确；根据CxHy＋(x＋)O2→xCO2＋H2O可得烃燃烧前后体积不变时1＋(x＋)＝x＋，故y＝4，故C项错误；烃在足量的氧气中燃烧并通过浓H2SO4，只能说产物的体积减少的部分是生成的水蒸气的体积，故D项错误。答案：B6. 在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为3∶2的化合物是(　　)解析：因为在核磁共振氢谱中出现两组峰，说明该有机物分子中处在不同化学环境中的氢原子有两种，且根据题意这两种氢原子个数之比为3∶2，分析四个选项：A项中处在不同化学环境中的氢原子有2种，其个数比为6∶2，不合题意；B项如图所示：，氢原子有3种，其个数比为3∶1∶1，不合题意；C项如图所示：，氢原子有3种，其个数比为6∶2∶8，不合题意；D项如图所示：，氢原子有2种，其个数比为3∶2，符合题意。答案：D7. 标准状况下1 mol某烃完全燃烧时，生成89.6 L CO2，又知0.1 mol此烃能与标准状况下4.48 L H2加成，则此烃的结构简式是(　　)A．CH3CH2CH2CH3B. CH3－C≡C－CH3C．CH3CH2CH===CH2D. CH2===CH－CH===CH－CH3解析：由题意知：n(CO2)＝＝4 mol，该烃含4个碳原子；由0.1 mol该烃可与0.2 mol H2加成可知结构中有一个三键或两个碳碳双键可排除选项A、C，根据碳原子数排除D项。答案：B8. 取等质量的A、B两种烃完全燃烧，生成的CO2与消耗的O2的量相同，这两种烃之间的关系正确的是(　　)A．一定互为同分异构体B. 一定是同系物，有相同通式C．实验式相同  D. 只能是同种物质解析：由题干可知烃A和烃B的最简式(实验式)相同，可能是同系物，也可能是同分异构体，题中A，B是两种烃，故不可能是同种物质。答案：C9. 燃烧0.1 mol某有机物得0.2 mol CO2和0.3 mol H2O，由此得出的结论不正确的是(　　)A．该有机物分子的结构简式为CH3－CH3B. 该有机物中碳、氢元素原子数目之比为1∶3C．该有机物分子中不可能含有双键D. 该有机物分子中可能含有氧原子解析：n(有机物)∶n(CO2)∶n(H2O)＝0.1 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶2∶3，所以n(有机物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶6，故有机物的分子式为C2H6Ox。答案：A10. [2014·北京海淀期中]下列物质的核磁共振氢谱图中，有5个吸收峰的是(　　)解析：有几个吸收峰说明有几种不同化学环境的氢原子。A项，分子中有2种氢原子；B项，分子中有5种氢原子；C项，分子中有4种氢原子；D项，分子中有4种氢原子。答案：B11. 下列四幅谱图是结构简式为CH3CH2OH、CH3OCH3、CH3CH2CH2OH和CH3CHOHCH3的四种有机物的核磁共振氢谱(1H—NMR)。其中属于CH3CH2CH2OH的1H—NMR谱图的是(　　)解析：CH3CH2CH2OH分子中含有四种类型的氢原子，应该有4个吸收峰。答案：A12. 已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法不正确的是(　　). 由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键. 由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子. 仅由核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数. 若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3—O—CH3 解析：根据红外光谱图可以看出，该有机物分子中含有C—H、C—O、O—H等化学键，A正确；核磁共振氢谱图只能判断出有机物分子中氢原子类型而无法知道氢原子总数，B、C正确；因为A有三种类型氢原子，且个数比为2∶1∶3，故其结构简式应为CH3CH2OH，D错误。答案：D二、非选择题13. 有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：实验步骤解释或实验结论(1)称取A 9.0 g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍试通过计算填空：(1)A的相对分子质量为________(2)将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g(2)A的分子式为______(3)另取A 9.0 g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况)(3)用结构简式表示A中含有的官能团是________(4)A的核磁共振氢谱如下图：(4)A中含有________种氢原子(5)综上所述，A的结构简式为________解析：(1)Mr(A)＝D(H2)·Mr(H2)＝45×2＝90。(2)由m(H2O)＝5.4 g，m(CO2)＝13.2 g，知A中m(H)＝0.6 g，m(C)＝3.6 g，故A中还应有O，m(O)＝9.0 g－0.6 g－3.6 g＝4.8 g。则A中n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶＝0.3∶0.6∶0.3＝1∶2∶1，故A的实验式应为CH2O。又因A的相对分子质量为90，故A的分子式为C3H6O3。(3)A能与NaHCO3反应放出0.1 mol CO2，与Na反应放出0.1 mol H2，故0.1 mol A中有0.1 mol－COOH和0.1 mol－OH。(4)由核磁共振氢谱可知，A有4种氢原子。(5)A的结构简式应为。答案：(1)90　(2)C3H6O3　(3)－COOH、－OH　(4)4(5) 14. 为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验：(1)将一定量的有机物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)，则该物质的实验式是________。(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图所示的质谱图，则其相对分子质量为________，该物质的分子式是________。(3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式：________________________。(4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值(信号)，根据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如甲基氯甲基醚(Cl－CH2－O－CH3，有2种氢原子)的核磁共振氢谱如图1所示：经测定，有机物A的核磁共振氢谱图如图2所示，则A的结构简式为______________。解析：(1)根据题意有n(H2O)＝0.3 mol，则有n(H)＝0.6 mol; n(CO2)＝0.2 mol, 则有n(C)＝0.2 mol。根据氧原子守恒有n(O)＝n(H2O)＋2n(CO2)－2n(O2)＝0.3 mol＋2×0.2 mol－2×＝0.1 mol，则N(C)∶N(H)∶N(O)＝n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶6∶1，其实验式为C2H6O。(2)假设该有机物的分子式为(C2H6O)m，由质谱图知其相对分子质量为46，则46m＝46，即m＝1，故其分子式为C2H6O。(3)由A的分子式C2H6O可知A为饱和化合物，推测其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氢谱图可知：A有3种不同类型的H原子，而CH3OCH3只有1种类型的H原子，故A的结构简式为CH3CH2OH。答案：(1)C2H6O　(2)46　C2H6O　(3)CH3CH2OH、CH3－O－CH3　(4)CH3CH2OH15. 有A、B两种有机物，按要求回答下列问题：(1)取有机物A 3.0 g，完全燃烧后生成3.6 g水和3.36 L CO2(标准状况)，已知该有机物的蒸气对氢气的相对密度为30，求该有机物的分子式________。(2)有机物B的分子式为C4H8O2，其红外光谱图如下，试推测该有机物的可能结构：________________________________________________。解析：(1)实验式C3H8O相对分子质量：Mr(A)＝30×2＝60Mr[(C3H8O)n]＝60，n＝1，故分子式为：C3H8O。(2)根据谱图所示，该有机物有下列特征基团：不对称－CH3、C===O、C－O－C，结合分子式C4H8O2可知，该有机物可能为酯或含羰基的醚。有如下几种结构：、CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3。答案：(1)C3H8O(2)CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH316. 某链烃(CnHm)属烷烃或烯烃或炔烃中的一种，若使一定量的该烃在足量氧气中完全燃烧，生成x L CO2和1 L H2O(120 ℃，101 kPa)。试讨论，根据x的不同取值范围确定该烃所属类型及分子中所含碳原子的数目。 x取值范围烃的类型n值(1)   (2)   (3)   解析：若该烃是烷烃CnH2n＋2(n≥1)，则有：CnH2n＋2＋O2―→nCO2＋(n＋1)H2O(g)n　　n＋1x L　　1 Ln∶(n＋1)＝x∶1，解得n＝ 由于n必须是大于或等于1的正整数，则x<1，x≥1－x，所以当≤x<1时为烷烃，n＝。(2)若该烃是烯烃CnH2n(n≥2)，则有：CnH2n＋O2―→nCO2＋nH2O(g)n　　nx L　　1 Lx＝1，即当x＝1时为烯烃，n≥2。(3)若该烃是炔烃CnH2n－2(n≥2)，则有：CnH2n－2＋O2―→nCO2＋(n－1)H2O(g)n　　n－1x L　　1 Ln∶(n－1)＝x∶1，解得n＝由于n必须是大于或等于2的正整数，则x>1，≥2，所以当1<x≤2时为炔烃，n＝。答案： x取值范围烃的类型n值(1)≤x<1烷烃n＝(2)x＝1烯烃n≥2(3)1<x≤2炔烃n＝