高中化学选择性必修三 1.2.2 确定实验式—元素分析

2020—2021学年人教版（2019）选择性必修三章节自我强化训练1.2.2   确定实验式—元素分析

1.有机物的天然提取和人工合成往往得到的是混合物，假设给你一种这样的有机混合物让你研究，一般要采取的几个步骤是（    ）

A．确定化学式→确定实验式→确定结构式→分离、提纯

B．分离、提纯→确定化学式→确定实验式→确定结构式

C．分离、提纯→确定结构式→确定实验式→确定化学式

D．分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式

2.将2.4g某有机物M置于密闭容器中燃烧,定性实验表明产物是、和水蒸气。将燃烧产物依次通过浓硫酸、碱石灰和灼热的氧化铜(试剂均足量,且充分反应),测得浓硫酸增重1.44g,碱石灰增重1.76g,氧化铜减轻0.64g。下列说法中不正确的是(    )

A.M的实验式为
B.若要得到M的分子式,还需要测得M的相对分子质量或物质的量
C.若M的相对分子质量为60,则M一定为乙酸
D.通过红外光谱仪可分析M中的官能团

3.25℃和101kPa时,乙烷、乙炔和丙烯组成的混合烃32mL与过量氧气混合并完全燃烧,除去水蒸气,恢复到原来的温度和压强,气体的总体积缩小了72mL,原混合烃中乙炔的体积分数为(   )

A.12.5%       B.25%         C.50%         D.75%

4.A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知:A中碳的质量分数为44.1%,氢的质量分数为8.82%,那么A的实验式是(   )

A.C5H12O4 B.C5H12O3 C.C4H10O4 D.C5H10O4

5.现有乙酸和两种链状单烯烃的混合物,若其中氧的质量分数为a,则碳的质量分数是(   )

A.
B.
C.
D.

6.某种有机物完全燃烧后,生成44g CO2、18g H2O,下列说法正确的(   )

A.有机物一定是烯烃或环烷烃    

B.有机物分子中C、H、O原子个数比为1:2:3
C.有机物分子中碳氢原子个数比为1:2   

D.可以确定有机物中有O,但不知原子个数

7.1mol某烃完全燃烧可得到2mol CO2；在一定条件下，1mol该烃能与2mol H2发生加成反应，这种烃是(   )

A.CH­4             B.C2H4                C.C2H2           D.C3H4

8.某气态烃的组成中碳元素的质量分数为81.8%,其密度是相同条件下氢气密度的22倍,则该烃的分子式为(   )

A.C2H6       B.C3H6       C.C3H8       D.C4H8

9.下列化学用语表达正确的是(  )

A.—氯乙烷的结构式:
B.丁烷的结构简式:
C.四氯化碳的电子式:
D.苯的分子式:

10.氯仿(CHCl3)可用做麻醉剂,但常因保存不慎,而被空气氧化,生成有剧毒的光气(COCl2),发生反应的化学方程式为2CHCl3+O2→2HCl+2COCl2,为防止发生事故,在使用氯仿前要检验其是否变质,应选用的试剂是(   )

A.氢氧化钠溶液                      

B.硝酸银溶液
C.溴水                          

D.淀粉碘化钾试剂

11.在乙醛和乙酸乙酯组成的混合物中,已知氢元素占总质量的,则氧元素占总质量的(   )

A.
B.
C.
D.  

12.有机物键线式结构的特点是以线示键，每个折点和线端点处表示有一个碳原子，并以氢补足四价，C、H不表示出来。降冰片烷立体结构如图所示：

（1）写出其分子式             。

（2）当降冰片烷发生一氯取代时，能生成              种沸点不同的产物。

（3）根据降冰片烷的键线式结构，请你判断：降冰片烷属于                       。

a.环烷烃       b.饱和烃         c.不饱和烃          d.芳香烃

（4）降冰片烷具有的性质是                   。

a.能溶于水            b.能燃烧                c.能使酸性高锰酸钾溶液褪色

d.能发生加成反应      e. 能发生取代反应     f. 常温常压下为气体

13.已知某有机物A：

①由C、H、O三种元素组成，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%　

②下图是该有机物的质谱图，

③A的红外光谱图上有C-H键、O-H键、C-O键的振动吸收峰。

④A的核磁共振氢谱有两个峰。请回答：

（1）.A的实验式（最简式）为_____________，相对分子质量为______________。

（2）.已知A的最简式能否确定A的分子式（填“能”或“不能”）____________，理由是____________。

（3）.A的结构简式为____________________。

14.写出下列各烷烃的分子式

(1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍_____                。

(2)烷烃B的分子中含有200个氢原子_______          。

(3)1L烷烃C的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15L的水蒸气_______         。

15.某有机物A的相对分子质量为62。为进一步测定A 的化学式,取3.1g A完全燃烧,得到二氧化碳和水蒸气。将产物先后通过足量的浓硫酸和碱石灰,两者分别增重2.7g和4.4g(假设每步反应完全)
（1）.该有机物的实验式是__________;分子式是__________
（2）.红外光谱显示有“C—C”键和“O—H”键的振动吸收,若核磁共振氢谱只有2个吸收峰且峰面积之比为1:2,推断该有机物的结构简式是__________
（3）.该有机物与金属钠反应的化学方程式是__________

16.电炉加热时用纯O2氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成。下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。

（1）.产生的O2按从左到右的流向,所选装置各导管的正确连接顺序是__________。

（2）.C装置中浓硫酸的作用是__________。
（3）.D装置中MnO2的作用是__________。
（4）.燃烧管中CuO的作用是__________。
（5）.若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种,准确称取0.92g样品,经充分反应后,A管质量增加1.76g,B管质量增加1.08g,则该样品的实验式为__________。
（6）.要确定该物质的分子式,还要知道该物质的__________,经测定其蒸气密度为2.054g/L(已换算为标准状况下),则其分子式为__________。

17.为了测定某有机物A的结构,做如下实验:

①将4.4g该有机物完全燃烧,生成 0.2mol CO2和3.6g水;

②用质谱仪测定其相对分子质量,得如图1所示的质谱图;

③A的核磁共振氢谱如图2:

（1）.有机物A的相对分子质量是__________
（2）.有机物A的实验式是__________

（3）.有机物A的分子式是__________

（4）.红外光谱上发现A有﹣COOH和2个﹣CH3则有机物A的结构简式__________

18.某学生为确定某烃的分子式及其可能的结构简式,做了如下实验,标准状况下,取0.1某烃,在氧气中完全燃烧,生成的二氧化碳体积为22.4,同时得到16.2水。

（1）.该烃的摩尔质量为__________。

（2）.该烃的分子式为__________。

（3）. 该烃有一种可能的结构为,其名称为__________。

（4）.属于__________(选填序号)。

a.环烃

b.烷烃

c.芳香烃

d.不饱和烃

19.为测定某有机化合物A的结构,进行如下实验:

（一）.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5.4g H2O和8.8g CO2,消耗氧气6.72L(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①所示质谱图,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:__________

（二）.结构式的确定

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)有两种氢原子如图②。经测定,有机物A的核磁共振氢谱示意图如图③,则A的结构简式为__________。

20.为了测定某有机物A的结构，做如下实验：

①将2.3g该有机物完全燃烧，生成0.1molCO2和2.7g水。

②用质谱仪测定其相对分子质量，得到如图一示的质谱图。

③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图二所示图谱，图中三个峰的面积之比是1:2:3。

④用红外光谱仪处理该化合物，得到如图三所示图谱。

试回答下列问题：

（1）有机物A的相对分子质量是____________。

（2）有机物A的实验式是_____________。

（3）能否根据A的实验式确定A的分子式？__________（填“能”或“不能”）。若能，则A的分子式是___________（若不能，则此空不填）。

（4）写出有机物A的结构简式：__________________。

参考答案

1.答案：D

解析：

2.答案：C

解析：浓硫酸增重1.44g,说明燃烧产物水的物质的量为=0.08mol;碱石灰增重1.76g,说明燃烧产物CO2的物质的量为=0.04mol;氧化铜减轻0.64g,说明燃烧产物CO的物质的量为=0.04mol;则此有机物中含有碳原子0.08mol,氢原子0.16mol,氧原子的物质的量为 =0.08mol;A.有机物M中C:H:O=0.08mol:0.16mol:0.08mol=1:2:1,则 M的实验式为CH2O,故A正确;B.有M的最简式,若要得到M的分子式,则还需要测得M的相对分子质量或物质的量,故B正确;C.若M的相对分子质量为60,则M的分子式为C2H4O2,但不一定为乙酸,还可能是甲酸甲酯或2-羟基乙醛,故C错误;D.利用红外光谱仪可分析有机物中的官能团,故D正确;答案为C。

3.答案：B

解析：;;.设混合烃中为a mL,为b mL,为c mL,则有a+b+c=32①;2.5(a+c)+1.5b=72②,解方程组①②可得b=8,故原混合烃中乙炔的体积分数为。

4.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,故该有机物的实验式为,A正确。

5.答案：C

解析：乙酸的化学式为C2H4O2，链状单烯烃的通式为CnH2n，则混合物中C、H原子数目之比为1︰2，C、H元素质量之比为12︰2=6︰1，混合物中一共有三种元素，氧的质量分数为a，则碳、氢元素的质量分数之和为1-a，所以化合物中碳元素质量分数为（1-a）×6/7= ，C正确。

6.答案：C

解析：因为氧气也提供氧元素,所以不能判断有机物中是否含氧,可排除ABD

7.答案：C

解析：

8.答案：C

解析：该气态烃的相对分子质量:Mr=22×2=44,则该气态烃中含碳原子: =3,含氢原子: =8,该烃的分子式:C3H8
本题求分子式的方法很多,也可以直接利用“商余法”求分子式: =3……2即:C3H8,或根据碳和氢的质量分数,先求出实验式:C3H8,利用有机物的组成关系(C3H8已达饱和)推理实验式即分子式。

9.答案：B

解析：一氯乙烷的结构式为 ,四氯化碳的电子式为:,苯的分子式为,所以A、C、D项均不正确。

10.答案：B

解析：A.加入NaOH溶液,没有明显的现象,不能用来检验,故A错误;

B.氯仿被氧化时生成HCl,加入硝酸酸化的硝酸银溶液生成AgCl白色沉淀,可检验,故B正确;

C.反应中各物质与溴水不反应,加入溴水没有明显现象,所以不能用水检验,故C错误;

D.淀粉碘化钾试剂与氯化氢不发生反应,无法检验氯仿是否变质,故D错误;

故选B。

11.答案：A

解析：乙醛()、乙酸乙酯(),两者实验式相同,都为,,故应为A。
考点:考查有机物混合的有关计算
点评:该题是中等难度的试题,试题基础性强,侧重能力的培养,有利于培养学生的创新思维能力。该题的关键是根据有机物的化学式得出混合物的最简式,然后直接列式计算即可。

12.答案：(1)C7H12;炔;CH≡CCH2CH2CH2CH2CH3
(2)3
(3)ab
(4)be

解析： (1)由结构简式可知分子式为为C7H12,故答案为：C7H12；

(2)由结构对称性可知，含3种位置的H，则一氯取代时，能生成3种沸点不同的产物，故答案为：3；

(3)A、降冰片烷只存在碳碳单键且成环，故为环烷烃，故A正确；

B. 由于结构中无不饱和键，故为饱和烃，故B正确；

C. 由于结构中无不饱和键，故不属于不饱和烃，故C错误；

D. 此物质中不含苯环，故不是芳香烃，故D错误。

故选ab.

13.答案：（1）. C4H10O;74      

（2）.能， 因为A的最简式为C4H10O，氢原子已经达到饱和。所以A的最简式就是A的分子式

（3）.

解析：

14.答案：(1)C6H14

(2)C99H200

(3)C14H30

解析：

15.答案：（1）.CH3O,   C2H6O2
（2）.CH2OHCH2OH
（3）.CH2OHCH2OH+2Na→CH2ONaCH2ONa+H2

解析：

16.答案：（1）.g→f→e→h→i→c(或d)→d(或c)→a(或b)→b(或a)
（2）.吸收H2O,得到干燥O2
（3）.催化剂,加快O2的生成
（4）.使有机物充分氧化生成CO2和H2O
（5）.C2H6O
（6）.相对分子质量 C2H6O

解析：

17.答案：（1）.88;（2）.C2H4O
（3）.C4H8O2
（4）.(CH3)2CHCOOH

解析：

18.答案：（1）.138g/mol ; （2）.C10H18
（3）.4,5-二甲基-3-乙基-1-环己烯; （4）.a、d

解析：0.1某烃完全燃烧可生成,，根据元素守恒可知:每个该烃分子中应含10个碳原子,18个氢原子。故其分子式为,摩尔质量为138。

19.答案：（一）.(1)C2H6O

(2)46  C2H6O

(3)CH3CH2OH或CH3OCH3
（二）.CH3CH2OH

解析：（一）.(1)由题意可知,根据氧原子守恒可知有机物中含有n(O)=0.3mol+0.2mol×2-0.3mol×2=0.1mol,则有机物中N(C):N(H):N(O)=0.2mol:0.6mol:0.1mol=2:6:1,实验式为C2H6O

(2)该物质中各元素的原子个数比为N(C):N(H):N(O)=2:6:1,则最简式为C2H6O,根据质谱图中最大质荷比为46可得该有机物的相对分子质量为46,则有机物的分子式为C2H6O。

(3)有机物的分子式为C2H6O,分子中可能存在C-C、C-H、C-O、O-H等化学键,可能的结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。
（二）.有机物A分子中有三种不同化学环境的氢原子,应为乙醇,即结构简式为CH3CH2OH,二甲醚分子中只有一种不同化学环境的氢原子。

20.答案：(1)46

(2)C2H6O

(3)能；C2H6O

(4)CH3CH2OH

解析：