2024苏教版高中化学选择性必修3同步
第二单元 科学家怎样研究有机物
第2课时 有机化合物组成和结构的研究
基础过关练
题组一 有机化合物组成的研究
1.某有机物在氧气中充分燃烧,生成36 g水和44 g CO2,则关于该有机物的说法正确的是( )
A.分子式一定是CH4
B.分子式一定是CH4O
C.分子式可能是CH4或CH4O
D.以上说法均不正确
2.(2022江苏响水中学学情分析)某有机物在氧气中充分燃烧,生成等物质的量的水和二氧化碳,则该有机物必须满足的条件是( )
A.分子中的C、H、O的个数比为1∶2∶3
B.分子中C、H个数比为1∶2
C.该有机物的相对分子质量为14
D.该有机物分子中肯定不含氧元素
3.(经典题)0.1 mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧得0.18 mol CO2和3.6 g H2O。下列说法正确的是( )
A.一定有乙烯
B.一定没有乙烷
C.一定有乙炔(C2H2)
D.一定没有甲烷
题组二 有机化合物结构的研究
4.(2022浙江温州月考)下列分析方法中,不是现代化学测定有机物结构的方法是( )
A.燃烧法 B.红外光谱法
C.紫外光谱法 D.核磁共振波谱法
5.(2022江苏淮安涟水一中阶段检测)下列有机物分子在核磁共振氢谱中只有1组峰的是 ( )
A.HCHO B.CH3OH
C.HCOOH D.CH3COOCH3
6.(经典题)(2022江苏江阴南菁高级中学开学检测)以下用于研究有机物的方法错误的是( )
A.蒸馏法常用于分离、提纯液态有机混合物
B.燃烧法是研究确定有机物组成的有效方法之一
C.核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量
D.对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的官能团
7.(2023河北保定联考)屠呦呦使用乙醚从中药中提取青蒿素(相对分子质量为282,分子式为C15H22O5),并测定了青蒿素的分子结构。下列说法正确的是( )
A.青蒿素是一种烃
B.“使用乙醚从中药中提取青蒿素”利用了萃取原理
C.利用元素分析和红外光谱法能确定青蒿素的分子式
D.仅利用核磁共振氢谱能确定青蒿素的相对分子质量
题组三 有机化学反应的研究
8.已知在水溶液中存在平衡:,当与CH3CH2OH发生酯化反应时,不可能生成的是( )
A. B.
C.H2O D.O
能力提升练
题组一 有机物分子式的确定
1.三聚氰胺含氮量较高,但对人体有害。一些不法乳制品企业为了提高乳制品中蛋白质含量,向乳制品中添加三聚氰胺。如图所示的实验装置(加热仪器未画出)可用来测定三聚氰胺的分子式。
已知:三聚氰胺的相对分子质量为126。取1.26 g三聚氰胺样品,放在纯氧中充分燃烧,生成CO2、H2O、N2,实验测得装置B增重0.54 g,装置C增重1.32 g,排入装置F中水的体积为672 mL(可按标准状况计算)。
(1)装置E、F的作用是 。
(2)需要加热的装置是 (填字母)。
(3)装置D的作用是 。
(4)三聚氰胺的分子式为 。
2.(经典题)2019年3月8日,联合国妇女署在推特上发布了一张中国女科学家屠呦呦的照片,致敬她从传统中医药中找到了治疗疟疾的药物——青蒿素。
已知:青蒿素是烃的含氧衍生物,为无色针状晶体。乙醚的沸点为35 ℃。
(1)我国提取中草药有效成分的常用溶剂有水、亲水性溶剂(如乙醇,与水互溶)、亲脂性溶剂(如乙醚,与水不互溶)。诺贝尔奖获得者屠呦呦及其团队在提取青蒿素治疗疟疾过程中,记录如下:“青蒿素的水煎剂无效;乙醇提取物的效用为30%~40%;乙醚提取物的效用为95%”。下列推测不合理的是 (填字母)。
A.青蒿素在水中的溶解度很大
B.青蒿素含有亲脂的基团
C.在低温下提取青蒿素,效果会更好
D.乙二醇提取青蒿素的能力强于乙醚
(2)用下列实验装置测定青蒿素实验式的方法如下:
将28.2 g青蒿素样品放在硬质玻璃管中,缓缓通入空气数分钟后,再充分燃烧,精确测定装置E和F实验前后的质量,根据所测数据计算。
①装置D的作用是 ,装置E的作用是吸收 ,装置F中盛放的物质是 。
②实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是 。
③利用改进后的装置进行实验,称得:
装置 实验前/g 实验后/g
E 22.6 42.4
F 80.2 146.2
则青蒿素的分子式是 。
题组二 有机物结构的确定
3.(经典题)(2022浙江宁波北仑中学期中)6.8 g X完全燃烧生成3.6 g H2O和8.96 L(标准状况)CO2。X的核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为3∶2∶2∶1。X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,其质谱图、核磁共振氢谱图与红外光谱图分别如图所示。下列关于X的叙述正确的是( )
A.化合物X的摩尔质量为136
B.化合物X分子中含有醚键、羰基
C.符合题中X分子结构特征的有机物只有1种
D.X分子中所有的原子可能在同一个平面上
4.(2023江苏盐城响水中学阶段练习)有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气,其沸点为148 ℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下。
步骤一:将粗品用蒸馏法进行纯化。
(1)蒸馏装置如图1所示,仪器a的名称是 ,图中虚线框内应选用 (填“仪器x”或“仪器y”)。
图1
步骤二:确定M的实验式和分子式。
(2)利用元素分析仪测得有机物M中碳元素的质量分数为54.5%,氢元素的质量分数为9.1%。
①M的实验式为 。
②已知气态M的密度是同温同压下二氧化碳气体密度的2倍,则M的相对分子质量为 ,分子式为 。
步骤三:确定M的结构简式。
(3)用核磁共振仪测得M的核磁共振氢谱图如图2所示,图中峰面积之比为1∶3∶1∶3;利用红外光谱仪测得M的红外光谱图如图3所示。
图2
图3
则M的结构简式为 。
答案与分层梯度式解析
第二单元 科学家怎样研究有机物
第2课时 有机化合物组成和结构的研究
基础过关练
1.C 2.B 3.B 4.A 5.A 6.C 7.B 8.B
1.C 根据燃烧产物中H2O和CO2的质量,可知该有机物分子中N(C)∶N(H)=×2)=1∶4,但是无法确定是否含有氧元素,故分子式可能是CH4或CH4O,C项正确。
反思升华 若某有机物完全燃烧的产物为CO2和H2O,确定其是否含有氧元素的方法:通过相关的实验可以先确定CO2和H2O的质量,进而求得有机物中所含碳元素和氢元素的质量。m(C)=×m(H2O)。若m(有机物)=m(C)+m(H),则说明该有机物中只含碳、氢元素;若m(有机物)>m(C)+m(H),则说明有机物中含有C、H、O三种元素,其中m(O)=m(有机物)-m(C)-m(H)。
2.B 该有机物在氧气中充分燃烧,产物为二氧化碳和水,无法确定该有机物中是否含有氧元素,故A、D错误;根据生成等物质的量的水和二氧化碳可知,该有机物分子中C、H个数比为1∶2,故B正确;根据题意只能确定该有机物分子中碳原子和氢原子的个数比,不能确定该有机物中是否含有氧元素,但可以确定该有机物的相对分子质量一定不是14,故C错误。
3.B 3.6 g水的物质的量为0.2 mol,0.1 mol混合烃完全燃烧生成0.18 mol CO2和0.2 mol H2O,则混合烃的平均分子式为C1.8H4,而烃类分子中碳原子数小于2的只有甲烷,则混合气体中一定含有甲烷;另一种烃每个分子中一定含有4个H原子,可能为乙烯、丙炔等,不可能为乙烷、乙炔,故A、C、D错误,B正确。
4.A 燃烧法用于确定有机物的组成,不能判断有机物的结构,故选A。
5.A 核磁共振氢谱中只有1组峰,说明该分子中只有1种H原子。HCHO有1种H原子,核磁共振氢谱中只有1组峰,故A正确;CH3OH有2种H原子,核磁共振氢谱中有2组峰,故B错误;HCOOH有2种H原子,核磁共振氢谱中有2组峰,故C错误;CH3COOCH3有2种H原子,核磁共振氢谱中有2组峰,故D错误。
6.C 液态有机混合物中各组分的沸点差异较大时,可通过蒸馏分离、提纯液态有机混合物,故A正确;烃及烃的含氧衍生物充分燃烧生成二氧化碳和水,可定性、定量分析物质组成,则燃烧法是研究确定有机物组成的有效方法,故B正确;质谱法常用于分析有机物的相对分子质量,而核磁共振氢谱通常用于测定有机物分子中H的种类及数目,故C错误;红外光谱图可用于确定有机物中的化学键、官能团,故D正确。
7.B 青蒿素的分子式为C15H22O5,含C、H、O三种元素,不是烃,故A错误;用乙醚提取青蒿素利用了萃取原理,故B正确;元素分析能确定所含元素种类,利用红外光谱能确定物质所含化学键或官能团,无法确定青蒿素的分子式,故C错误;利用核磁共振氢谱只能确定分子中H原子的种类和相对数目,无法确定青蒿素的相对分子质量,故D错误。
8.B 已知溶液中存在 ,当或与CH3CH2OH发生酯化反应时,根据酯化反应机理“酸脱羟基醇脱氢”可知,不可能生成。
能力提升练
1.答案 (1)排水,以测定氮气的体积
(2)AD
(3)除去未反应的氧气
(4)C3N6H6
解析 A中氧气和三聚氰胺在加热条件下反应生成二氧化碳、水和氮气,B用于吸收水,C用于吸收二氧化碳,D用于除去过量的氧气,然后用排水法测量氮气的体积,求出C、H、N三种元素的质量,判断是否有O,得出实验式,根据实验式和相对分子质量,确定分子式。(1)装置E、F的作用是用排水法测定氮气的体积。(2)三聚氰胺的燃烧以及铜与氧气的反应需要在加热的条件下进行。(3)铜在加热条件下可与氧气反应,装置D的作用为除去未反应的氧气。(4)三聚氰胺的相对分子质量为126,取1.26 g三聚氰胺样品,放在纯氧中充分燃烧,生成CO2、H2O、N2。实验测得装置B增重0.54 g,则n(H2O)==0.03 mol,n(H)=0.06 mol,装置C增重1.32 g,n(CO2)==0.03 mol,n(C)=0.03 mol,排入装置F中水的体积为672 mL(可按标准状况计算),则n(N2)==0.03 mol,n(N)=0.06 mol,m(H)+m(C)+m(N)=0.06 mol×1 g/mol+0.03 mol×12 g/mol+0.06 mol×14 g/mol=1.26 g,则三聚氰胺中不含O元素。N(C)∶N(H)∶N(N)=0.03 mol∶0.06 mol∶0.06 mol=1∶2∶2,所以实验式为CN2H2,又三聚氰胺的相对分子质量为126,所以分子式为C3N6H6。
2.答案 (1)AD (2)①将可能生成的CO氧化为CO2 H2O(水蒸气) 碱石灰 ②在装置F后连接一个防止空气中的CO2和水蒸气进入F的装置 ③C15H22O5
解析 (1)由题给信息可知青蒿素在水中的溶解度很小,故A错误;青蒿素易溶于乙醚,而乙醚为亲脂性溶剂,可说明青蒿素含有亲脂的基团,故B正确;乙醚的沸点较低,则在低温下提取青蒿素,效果会更好,故C正确;乙醇提取物的效用为30%~40%,乙醚提取物的效用为95%,乙二醇与乙醇类似,属于亲水性溶剂,提取青蒿素的能力弱于乙醚,故D错误。(2)为了能准确测量青蒿素燃烧生成的CO2和H2O,实验前应通入除去了CO2和H2O的空气,并排除装置内的空气,防止干扰实验。装置D将可能生成的CO氧化为CO2,减小实验误差,装置E用于吸收生成的H2O,装置F用于吸收生成的CO2,所以装置E中装CaCl2或P2O5固体,装置F内装碱石灰,而在装置F后应再连接一个防止外界空气中的CO2和水蒸气进入的装置,据此解答问题。①装置E中盛放的物质是CaCl2或P2O5固体,吸收水蒸气;装置F中盛放的物质是碱石灰,吸收二氧化碳;装置D可以将可能生成的CO氧化成CO2。②该实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是在装置F后连接一个防止空气中的CO2和水蒸气进入F的装置。③根据表格中的数据可知m(H2O)=42.4 g-22.6 g=19.8 g,n(H2O)==1.1 mol;m(CO2)=146.2 g-80.2 g=66 g,n(CO2)==1.5 mol,则28.2 g青蒿素中氧原子的质量m(O)=28.2 g-(1.1 mol×2×1 g/mol)-(1.5 mol×12 g/mol)=8 g,所以n(O)==0.5 mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=1.5 mol∶2.2 mol∶0.5 mol=15∶22∶5,分子式为C15H22O5。
3.C 6.8 g X完全燃烧生成3.6 g H2O和8.96 L(标准状况)CO2,即生成n(H2O)=0.2 mol、n(CO2)=0.4 mol,则n(O)==0.1 mol,则X的最简式为C4H4O,由X的质谱图,可知X的相对分子质量为136,推出其分子式为C8H8O2,分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,结合红外光谱图可知其结构简式为,A、B错误,C正确;X的结构简式为,分子中含有甲基,则X分子中所有的原子不可能在同一平面上,D错误。
4.答案 (1)蒸馏烧瓶 仪器y (2)①C2H4O ②88
C4H8O2 (3)
解析 (1)仪器a的名称为蒸馏烧瓶;蒸馏时使用仪器y(直形冷凝管),仪器x(球形冷凝管)一般用于冷凝回流装置中。
(2)①该有机物中氧元素的质量分数为1-54.5%-9.1%=36.4%,分子内各元素原子的个数比为N(C)∶N(H)∶N(O)==2∶4∶1,即实验式为C2H4O;②气态M的密度是同温同压下二氧化碳气体密度的2倍,则M的相对分子质量为2×44=88,则分子式为C4H8O2。
(3)根据核磁共振氢谱图中有4组峰且峰面积之比为1∶3∶1∶3,可知分子中含有4种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶3∶1∶3;结合红外光谱图可知分子中含有C—H、H—O、CO等化学键,其结构简式为。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()
