第一章《有机化合物的结构特点与研究方法》检测题
一、单选题
1．下列物质在给定条件下的同分异构体数目正确的是（ ）（均不考虑立体异构）
A．C4H10属于烷烃的同分异构体有3种
B．分子组成是C5H10O2属于羧酸的同分异构体有5种
C．分子组成是C5H12O属于醇的同分异构体有7种
D．C5H10属于烯烃的同分异构体有5种
2．下列各组物质的对应关系正确的是
选项 物质 关系
A D、T 互为同素异形体
B 富勒烯、石墨烯 互为同位素
C 、 互为同系物
D 互为同分异构体
A．A B．B C．C D．D
3．某种天然生物活性物质结构如下图所示，下列说法错误的是
A．分子中有两种含氧官能团
B．苯环上的一氯代物共有6种
C．分子中有两个手性碳原子
D．完全水解可得3种有机产物
4．下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为3∶1的是( )
A．对二甲苯 B．乙酸乙酯 C．乙酸 D．环己烷
5．下列物质属于醇的是
A．CH3CH2CH2CH3 B．(CH3)2CHCH3
C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2COOH
6．下列各项有机化合物的分类方法及所含官能团都正确的是
选项 A B C
物质 CH3COOCH3
类别 酚类 醛类 酮类 羧酸类
官能团 -OH
A．A B．B C．C D．D
7．分子式为的有机物共有(不含立体异构)
A．5种 B．6种 C．7种 D．8种
8．某烃的一种同分异构体在核磁共振氢谱中出现一组峰，该烃的分子式可以是
A．C3H8 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14
9．分子式为C7H16，且有一个支链的有机物有(不考虑立体异构)
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
10．下列说法正确的是
A．表示中子数为10的氧元素的一种核素
B．金刚石和石墨互为同素异形体，两者之间不能相互转化
C．正丁烷与异丁烷互为同系物
D．的同分异构体有4种，其熔点各不相同
11．常温常压下，20 mL某气态烃和100 mL氧气混合，完全燃烧后恢复到原来的温度和压强，体积变为70 mL，则该烃可能为
A．CH4 B．C2H6 C．C4H6 D．C6H6
12．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是
A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3 C．CH3CH2CH2CH2OH D．CH3COOH
13．红色基B(2—氨基—5—硝基苯甲醚)的结构简式如图，它主要用于棉纤维织物的染色，也用于制一些有机颜料，若分子式与红色基B相同，且氨基(—NH2)与硝基(—NO2)直接连在苯环上并呈对位时的同分异构体数目(包括红色基B)为
A．2种 B．4种 C．6种 D．10种
14．下列有关有机物同分异构体的数目判断错误的是
有机物 同分异构体数目
A 分子式为，能与反应生成 2
B 分子式为能使溴的四氯化碳溶液褪色 5
C 分子式为 8
D 分子式为的苯的同系物，含有两个侧链 6
A．A B．B C．C D．D
15．取代反应是有机合成中获取中间产物的重要方法，已知某有机物的合成中需用到如下几种中间产物，请判断其中只能通过取代反应制得的是
A．CH3CH2Cl B．C6H5Cl
C．CH2ClCH2Cl D．CH2BrCH=CHCH2Br
二、填空题
16．已知：某有机物M完全燃烧后只生成CO2和H2O，且该分子的质谱图如图。
回答下列问题：
(1)M的相对分子质量为___。
(2)M___(填“可能”或“不可能”)属于烃，简述理由______。
(3)M的分子式为______，其可能的结构简式为______。
17．确定实验式
(1)原理：将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物(如C→CO2，H→H2O)，并通过测定无机物的质量，推算出该有机化合物所含各元素的____，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的____，确定其实验式(也称最简式)。
(2)元素分析方法
①李比希法
分析思路：C、H、O的质量分数C、H、O的原子个数比实验式
②现代化的元素分析仪
分析的精确度和分析速度都达到很高的水平。
三、实验题
18．通常用燃烧的方法测定有机物的分子式，可在燃烧室内将有机物样品与纯氧在电炉加热下充分燃烧，根据产品的质量确定有机物的组成。如图所示的是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置。
现准确称取1.8g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，经燃烧后A管增重1.76g，B管增重0.36g。请回答：
(1)产生的气体由左向右流向，所选用的各导管口连接的顺序是________。
(2)E中应盛装的试剂是_______。
(3)如果把CuO网去掉，A管增重将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)该有机物的最简式为________。
(5)在整个实验开始之前，需先让D产生的气体通过整套装置一段时间，其目的是________。
19．三氯化磷有毒，有剧烈的腐蚀性，但在工业生产中三氯化磷有很多的用途，利用三氯化磷制备氯乙酸的反应为CH3COOH+Cl2CH2ClCOOH+HCl，已知：PCl3易与水剧烈反应。
(1)写出①中反应的离子方程式___________，②中的试剂是___________，写出⑤中反应的离子方程式___________。
(2)装置中有两处错误，会给实验带来安全隐患，指出这两处错误_______、_______。
(3)压强越小实际气体越接近于理想气体，此时气体相对分子质量M约是密度(g·L-1)和压强(kPa)之比的2271倍。下表是利用三氯化磷制备的一种有机氯化物在0℃测得的数据。
压强(kPa) 101.3 67.54 50.65 33.76 25.33
密度/压强(g·L-1·kPa-1) 0.02277 0.02259 0.02251 0.02243 0.02237
根据表中数据估算：该氯化物的相对分子质量约为___________(精确到小数点后1位)，化学式为___________。
四、计算题
20．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：
①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和2.7 g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；
③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示图谱，图中三个峰的面积之比是1：2：3。
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的分子式是________。
(3)写出有机物A的结构简式：_______________。
21．5.8g甲完全燃烧可产生0.3mol CO2和0.3mol H2O，甲蒸气对氢气的相对密度是29，
求甲的分子式是？______
参考答案：
1．D
【详解】A．C4H10为丁烷，有正丁烷与异丁烷两种同分异构体，A错误；
B．羧酸含有-COOH，剩余为丁基，丁基有4种，故分子组成是C5H10O2属于羧酸的同分异构体有4种，B错误；
C．戊烷的同分异构体有CH3-CH2-CH2-CH2-CH3、、，C5H12O属于醇类的可以看做羟基取代戊烷上的一个氢，共有3+4+1=8种，C错误；
D．戊烷的同分异构体有CH3-CH2-CH2-CH2-CH3、、，若为CH3-CH2-CH2-CH2-CH3，相应烯烃有CH2═CH-CH2-CH2-CH3、CH3-CH═CH-CH2-CH3，共2种；若为，相应烯烃有：CH2═C（CH3）CH2CH3；CH3C（CH3）═CHCH3；CH3CH（CH3）CH═CH2，共3种；若为，没有相应烯烃；所以分子式为C5H10的烯烃的同分异构体有5种，D正确；
答案选D。
2．D
【详解】A．D、T是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，互为同位素，A错误；
B．富勒烯、石墨烯是不同的碳单质，互为同素异形体，B错误；
C．、在分子组成上相差的是，不是2个，不是同系物，C错误；
D．的分子式都是，互为同分异构体，D正确；
故选D。
3．B
【详解】A．分子中有酯基和酰胺基两种含氧官能团，A正确；
B．该分子有4个苯环结构，每个苯环都不同，每个苯环的取代位有5个，为对称结构，一氯代物共有种，B错误；
C．分子中有两个手性碳原子： ，C正确；
D．酯基和酰胺基能发生水解反应，完全水解可得 、 ，3种有机产物，D正确；
故选B。
4．C
【详解】A．对二甲苯的结构简式为：，故有两组峰，且峰面积之比为3∶2，A不合题意；
B．乙酸乙酯的结构简式为：CH3COOCH2CH3，故有3组峰，B不合题意；
C．乙酸的结构简式为CH3COOH，故有两组吸收峰，且峰面积比为3∶1，C符合题意；
D．环己烷的结构简式为：，故只有一组峰，D不合题意；
故答案为：C。
5．C
【分析】分子中含有跟烃基或苯环侧链上的碳相连的羟基的化合物叫做醇。
【详解】A．CH3CH2CH2CH3属于烷烃，没有羟基，A不符合题意；
B．(CH3)2CHCH3属于烷烃，没有羟基，B不符合题意；
C．CH3CH2CH2OH中有跟烃基的碳相连的羟基，属于醇类，C符合题意；
D．CH3CH2COOH中有羧基，属于羧酸，D不符合题意；
故选C。
6．B
【详解】A．分子中含有羟基，但羟基没有直接与苯环相连，属于醇类，故A错误；
B．分子中含有醛基，属于醛类，故B正确；
C．分子中含有酯基，属于酯类，故C错误；
D．分子中含有酯基，属于酯类，故D错误；
故选B。
7．C
【详解】分子式为的有机物有Cl2C=CHCH3、ClCH=CClCH3、ClCH=CHCH2Cl、CH2=CClCH2Cl、CH2=CHCHCl2、、，共7种，故选C；
8．C
【详解】核磁共振氢谱测得分子中只有一个吸收峰，说明只含有一种氢原子，从CH4的组成与结构出发，将H替换为﹣CH3得到C5H12，故选C。
9．C
【详解】分子式为C7H16，且有一个支链的有机物有、、共3种，故答案为：C。
10．A
【详解】A．表示质子数为8、中子数为10的氧元素的一种核素，A项正确；
B．金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体二者之间在一定条件下可相互转化，如石墨在高温高压下可转化为金刚石，B项错误；
C．正丁烷（）与异丁烷（）的分子式相同，但结构不同，两者互为同分异构体，C项错误；
D．的同分异构体有、、、、，共5种，它们熔点不同，D项错误；
答案选A。
11．B
【详解】假设烃的分子式为CxHy，则根据差量法可知：，当O2过量时，则有，解得y=6，且x+0.25y小于5，即x小于3.5，则该烃为C2H6，当氧气不足时，将生成CO2和CO的混合气体，则无法计算，故答案为：B。
12．B
【分析】由题意，该有机物分子中含有的官能团为羟基，相对分子质量是60。
【详解】A．CH3CH2OCH3中没有羟基，A不符题意；
B．CH3CH(OH)CH3含有的官能团为羟基，相对分子质量是60，B满足题意；
C．CH3CH2CH2CH2OH的相对分子质量为74，C不符题意；
D．CH3COOH中还存在C=O键，D不符题意；
答案选B。
13．D
【详解】先考虑官能团异构有醚、醇、酚，分类讨论如下：
属于醚时，根据位置异构有2种：，属于醇时，根据位置异构有2种：，属于酚时，根据羟基的不同有2种，再考虑甲基的位置，有6种：，共计2+2+6=10种，故选D。
【点睛】本题考查有机物的结构与性质，为高频考点，把握有机物的官能团及类别的关系为解答的关键。解答本题可以按“碳架结构→类别异构→官能团或取代基位置异构”顺序有序书写与判断，防止漏写或多写。
14．D
【详解】A．能与反应生成说明含有羧基，则分子式为的同分异构体有和，共2种，A正确；
B．分子式为能使溴的四氯化碳溶液褪色，则发生加成反应，的不饱和度为1，则含有一个碳碳双键，可能结构有直链型：和，支链型：、和，共5种，B正确；
C．分子式为，是饱和一卤代烃，可能结构有、、、、、、、，共8种，C正确；
D．分子式为的不饱和度为4，苯环的不饱和度为4，则该苯的同系物支链为饱和碳结构，含有两个侧链，则两侧链含碳原子数可为1和3,2和2，其中3个碳原子支链的取代位置有2种，且两支链在苯环上又有邻、间、对三种异构，故符合要求的同分异构体有9种，D错误；
故选D。
15．B
【详解】A．CH3CH2Cl可以通过乙烯和HCl发生加成反应得到，故A不符合题意；
B．C6H5Cl只能通过苯和氯气在催化剂作用下发生取代反应，故B符合题意；
C．CH2ClCH2Cl可以通过乙烯和氯气发生加成反应得到，故C不符合题意；
D．CH2BrCH=CHCH2Br可以通过CH2=CHCH=CH2和溴单质发生1,4-加成反应得到，故D不符合题意。
综上所述，答案为B。
16． 46 不可能 根据分子量可得分子中最多含3个碳，则得C3H10，不满足成键理论 C2H6O CH3OCH3、CH3CH2OH
【分析】(1)物质的最大质荷比就是其相对分子质量；
(2)根据物质的相对分子质量及分子中C原子结合H原子数目关系分析判断；
(3)根据式量进行等量代换，确定物质的分子式，然后分析其可能的结构简式。
【详解】(1)根据图示可知物质M的最大质荷比是46，则该物质的相对分子质量是46；
(2)物质M相对分子质量是46，若物质属于烃，则分子中含有的C原子最多为：46÷12=3……10，得到物质分子式为C3H10，由于C原子价电子数是4，3个C原子最多可结合8个H原子，不可能结合10个H原子，即不满足成键理论，因此M不可能属于烃；
(3)由于O原子相对原子质量是16，C原子相对原子质量是12，H原子相对原子质量是1，1个O原子与CH4式量相同，物质不可能是烃，由于其完全燃烧后只生成CO2和H2O，说明只能是烃的含氧衍生物。若物质分子中含有1个O原子，则其余部分式量是46-16=30，其最多含有的C原子数为30÷12=2……6，含有2个C原子，6个H原子，2个C原子最多可结合6个H原子，符合C原子4个价电子的要求，结合质谱图中其他质荷比，故M的分子式是C2H6O，其可能结构为CH3OCH3、CH3CH2OH。
【点睛】本题考查有机物相对分子质量、分子式与分子结构确定，根据仪器的作用判断其相对分子质量，利用C原子成键特点，采用等量代换确定物质分子式，再根据同分异构体的特点确定A的结构简式，侧重考查学生对基础知识与分析应用能力。
17． 质量分数 最简整数比
【解析】略
18． g接f，e接h，i接c(或d)，d(或c)接a(或b) H2O2 减小 CHO2 赶出管内空气，减小实验误差
【详解】（1）D中生成的氧气中含有水蒸气，应先通过C中的浓硫酸干燥，在E中电炉加热时用纯氧氧化管内样品，生成二氧化碳和水，如有一氧化碳生成，则E中CuO可与CO进一步反应生成二氧化碳，然后分别通入B（吸收水）、A（吸收二氧化碳）中，根据产物的质量推断有机物的组成，则产生的氧气按从左到右流向，所选用的各导管口连接的顺序为：g→f→e→h→i→c（d）→d（c）→a（b）；
（2）D为生成氧气的装置，反应需要二氧化锰且无需加热，应为双氧水在二氧化锰催化作用下生成氧气的反应，则E中应盛放的试剂为双氧水；
（3）CuO的作用是使有机物充分氧化生成CO2和H2O，如果把CuO网去掉，燃烧不充分生成的CO不能被碱石灰吸收，导致二氧化碳的质量偏低，装置A的增重将减小；
（4）A管质量增加1.76g为二氧化碳的质量，可得碳元素的质量：1.76g×12/44=0.48g，物质的量为0.48g÷12g/mol＝0.04mol，B管质量增加0.36g是水的质量，可得氢元素的质量：0.36g×2/18=0.04g，物质的量是0.04mol，从而可推出含氧元素的质量为：(1.8-0.48-0.04)g=1.28g，物质的量是1.28g÷16g/mol＝0.08mol，则C、H、O的个数之比为0.04：0.04：0.08＝1：1：2，则最简式为CHO2；
（5）由于装置内空气成分影响水、二氧化碳质量的测定，所以其目的是赶出装置内空气，减小实验误差。
19．(1) 2+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O 浓硫酸 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
(2) ④中导管插入到液面以下 ③和④之间缺少干燥装置
(3) 50.4~50.8之间的数均可 CH3Cl
【分析】在装置①中用KMnO4与浓盐酸混合发生氧化还原反应制取Cl2，在装置②中用浓硫酸干燥Cl2，在装置③中Cl2与CH3COOH在PCl3催化作用下加热90-100℃发生取代反应制取CH2ClCOOH和HCl，在装置④中用AgNO3溶液检验Cl-的存在，装置⑤吸收多余Cl2及HCl，防止大气污染。
（1）
根据图示可知①中在室温下制取Cl2，应该是用KMnO4与浓盐酸混合发生氧化还原反应制取Cl2，该反应的离子方程式为：2+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；
由于PCl3易与水剧烈反应，为防止在装置③中Cl2与CH3COOH在PCl3催化作用下加热90-100℃发生取代反应制取CH2ClCOOH的过程中PCl3水解，装置②要使用浓硫酸干燥Cl2；在装置⑤中Cl2与NaOH发生反应产生NaCl、NaClO、H2O，该反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
（2）
根据图示可知：装置中有两处错误，会给实验带来安全隐患，第一处错误是在装置④中导管插入到液面以下，会由于气体溶解、反应导致装置气体压强减小，引起倒吸；第二处错误是③和④之间缺少干燥装置，也容易因部分水蒸气进入装置③导致PCl3水解反应的发生；
（3）
由于压强越小实际气体越接近于理想气体，此时气体相对分子质量M约是密度(g·L-1)和压强(kPa)之比的2271倍。根据表格数据可知：当压强为25.33 kPa时，气体的密度与压强比为0.02237，则该气体的相对分子质量约为M=2271×0.02237=50.8；若压强再小，根据前后两次气体的密度与压强比的值最大差值为0.00018，此时密度与压强比为0.02219，气体的相对分子质量约为M=2271×0.02219=50.4，故氯化物的相对分子质量约为50.4~50.8之间的数；
Cl原子相对原子质量是35.5，因此该氯化物中只有1个Cl原子，剩余式量50.8-35.5=15.3，该有机氯中一定含有C原子，根据其式量可知只能含有1个C原子，剩余式量是15.3-12=3.3，则只能含有3个H原子，因此该氯化物的化学式为CH3Cl。
20． 46 C2H6O CH3CH2OH
【详解】(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量也是46；
(2)2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O，则在2.3 g该有机物中，n(C) =n(CO2)=0.1 mol，含有的碳原子的质量为m(C)=0.1 mol×12 g/mol=1.2 g，氢原子的物质的量为n(H)==0.3 mol，氢原子的质量为m(H)=0.3 mol×1 g/mol=0.3 g，该有机物中m(O)=2.3 g-1.2 g-0.3 g=0.8 g，氧元素的物质的量为n(O)==0.05 mol，n(C)：n(H)：n(O)=0.1 mol：0.3 mol：0.05 mol=2：6：1，则A的实验式是C2H6O；由M=(最简式式量)m，46=46m，解得m=1，所以该物质实验式就是分子式C2H6O；
(3)由核磁共振氢谱可知：该有机物分子中有3中化学环境不同的H原子，三种H原子数目之比为1：2：3，故该有机物结构式为CH3CH2OH。
21．C3H6O
【详解】甲蒸气对氢气的相对密度是29，根据密度之比等于摩尔质量之比，等于相对密度，则甲的相对分子质量为58，则5.8g甲物质的量为0.1mol，假设甲的分子式为CxHyOz，根据燃烧生成0.3mol CO2和0.3mol H2O，根据碳原子守恒得到x=3，根据氢原子守恒得到y=6，再结合相对分子质量，可得z=1，所以甲的分子式为C3H6O；故答案为：C3H6O。
