新教材2024高中化學第一章有機化合物的結構特點與研究方法第二節(jié)研究有機化合物的一般方法課時2確定有機化合物實驗式分子式分子結構的方法同步測試新人教版選擇性必修3

探討有機化合物的一般方法課時2確定有機化合物試驗式、分子式、分子結構的方法【基礎鞏固】1.探討有機化合物一般經(jīng)過以下幾個步驟:分別、提純→確定試驗式→確定分子式→確定分子結構。以下用于探討有機化合物的方法中錯誤的是()A.蒸餾常用于分別提純液態(tài)有機混合物B.燃燒法是探討確定有機化合物成分的有效方法C.核磁共振氫譜通常用于分析有機化合物的相對分子質量D.對有機化合物分子紅外光譜圖的探討有助于確定有機化合物分子中的官能團解析:核磁共振氫譜確定的是氫原子的種類和相對數(shù)量。答案:C2.(2024·廣東廣州)隨著科學技術的發(fā)展,人們可以利用許多先進的方法和手段來測定物質的組成和結構。下列說法正確的是()A.李比希元素分析儀可以測定有機化合物的結構簡式B.質譜儀能依據(jù)最小的碎片離子確定有機化合物的相對分子質量C.紅外光譜儀能測出有機化合物中所含元素的種類D.對固體進行X射線衍射試驗是區(qū)分晶體和非晶體最牢靠的科學方法解析:A項,李比希元素分析儀只能測定出元素種類,不能確定有機化合物的結構簡式,錯誤;B項,質譜儀能依據(jù)最大的碎片離子確定有機化合物的相對分子質量,錯誤;C項,紅外光譜儀能測出有機化合物中的各種化學鍵和官能團,無法確定所含元素種類,錯誤;D項,構成晶體的粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列,晶體的這一結構特征可以通過X射線衍射圖譜反映出來,所以區(qū)分晶體和非晶體的最牢靠的科學方法是對固體進行X射線衍射試驗,正確。答案:D3.下列有關有機化合物燃燒所得產(chǎn)物的說法中,錯誤的是()A.燃燒產(chǎn)物可能使無水硫酸銅變成藍色B.燃燒產(chǎn)物肯定能被堿石灰完全汲取C.燃燒產(chǎn)物中肯定含有二氧化碳和水,還可能含有其他物質D.燃燒產(chǎn)物的總質量肯定大于有機化合物的總質量解析:能夠燃燒的有機化合物,至少含有C、H兩種元素,燃燒時能產(chǎn)生水,無水硫酸銅與水反應,現(xiàn)象為由白色變?yōu)樗{色,A項正確;該有機化合物不完全燃燒時,除生成CO2和H2O外,還生成CO,堿石灰能夠汲取CO2和H2O,但不能汲取CO,B項錯誤,C項正確;有機化合物燃燒須要氧氣參加,由質量守恒定律知產(chǎn)物的總質量肯定大于有機化合物的總質量,D項正確。答案:B4.為驗證某有機化合物(只含C、H、O三種元素)屬于烴的含氧衍生物,下列方法中正確的是()A.驗證其完全燃燒后的產(chǎn)物只有H2O和CO2B.測定其燃燒產(chǎn)物中H2O和CO2的物質的量之比C.測定其完全燃燒時消耗有機化合物的物質的量與生成的H2O和CO2的物質的量之比D.測定該試樣的質量及試樣完全燃燒后生成的H2O和CO2的質量解析:A項,烴的含氧衍生物或烴燃燒都生成H2O和CO2,不能確定是否含有氧元素,錯誤;B項,測定其燃燒產(chǎn)物中H2O和CO2的物質的量之比,只能確定該有機化合物分子中碳原子、氫原子的個數(shù)比,不能確定是否含有氧元素,錯誤;C項,測定其完全燃燒時消耗有機化合物的物質的量與生成的H2O和CO2的物質的量之比,只能確定該有機化合物分子中碳原子和氫原子的個數(shù),不能確定是否含有氧元素,錯誤;D項,測定該試樣的質量及試樣完全燃燒后生成的H2O和CO2的質量,可以確定肯定質量的有機化合物中含有碳、氫元素的質量,依據(jù)質量守恒可確定含有氧元素,正確。答案:D5.A是一種含碳、氫、氧三種元素的有機化合物。已知A中碳元素的質量分數(shù)為44.1%,氫元素的質量分數(shù)為8.82%。則A的試驗式是()A.C5H12O4 B.C5H12O3C.C4H10O4 D.C5H10O4解析:氧元素的質量分數(shù)為100%-44.10%-8.82%=47.08%,N(C)∶N(H)∶N(O)=44.10%12∶8.82%1∶47.08%16≈5∶12∶4,所以A的試驗式為C5H12答案:A6.設H+的質荷比為β,某有機化合物樣品的質荷比如圖所示(假設離子均帶一個單位正電荷,信號強度與該離子的多少有關),則該有機化合物可能是()A.甲醇(CH3OH) B.甲烷C.丙烷 D.乙烯解析:從題圖中可看出其右邊最高質荷比為16,是H+質荷比的16倍,即其相對分子質量為16,可能為甲烷。答案:B7.為測定某有機化合物的結構,用核磁共振儀處理后得到如圖所示的核磁共振氫譜,則該有機化合物可能是()A.C2H5OH B.C. D.解析:依據(jù)有機化合物的核磁共振氫譜知該有機化合物中含有3種不同化學環(huán)境的氫原子,且峰面積之比為3∶2∶1。乙醇分子中含有3種不同化學環(huán)境的氫原子,峰面積之比為3∶2∶1,A項正確;對氨基苯酚中含有4種不同化學環(huán)境的氫原子,B項錯誤;2-甲基丙烯中含有2種不同化學環(huán)境的氫原子,C項錯誤;對二甲苯中含有2種不同化學環(huán)境的氫原子,D項錯誤。答案:A8.某有機化合物A的分子式為C4H10O,紅外光譜圖如圖所示,則A的結構簡式為()A.CH3CH2OCH2CH3B.CH3OCH2CH2CH3C.CH3CH2CH2OCH3D.(CH3)2CHOCH3解析:紅外光譜圖中顯示存在對稱的甲基、對稱的亞甲基和醚鍵,可得分子的結構簡式為CH3CH2OCH2CH3。答案:A9.某有機化合物由碳、氫、氧三種元素組成,其紅外光譜圖有C—H、O—H、C—O的振動汲取,該有機化合物的相對分子質量是60,其核磁共振氫譜只有3組峰,則該有機化合物的結構簡式是()A.CH3CH2OCH3B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2CH2OHD.CH3CH2CHO解析:由紅外光譜圖知該有機化合物的分子中含C—H、O—H、C—O,A項中無O—H,D項中無O—H、C—O,B、C項含有三種化學鍵且相對分子質量都是60,但B項核磁共振氫譜有3組峰,C項有4組峰,故B項正確。答案:B10.為測定某有機化合物A的結構,進行以下試驗:(1)將肯定量的有機化合物A置于氧氣流中充分燃燒,試驗測得:生成5.4gH2O和8.8gCO2,消耗氧氣6.72L(標準狀況下),則該物質的試驗式是。

(2)用質譜儀測定有機化合物A的相對分子質量,得到如圖所示的質譜圖,則其相對分子質量為,有機化合物A的分子式是。

(3)依據(jù)價鍵理論,預料A的可能結構并寫出結構簡式:。

(4)核磁共振氫譜能對有機化合物分子中不同位置的氫原子給出不同的峰值(信號),依據(jù)峰值(信號)可以確定分子中氫原子的種類和相對數(shù)目。經(jīng)測定,有機化合物A的核磁共振氫譜如圖所示,則A的結構簡式為。

解析:(1)依據(jù)題意可知,n(H2O)=0.3mol,則n(H)=0.6mol;n(CO2)=0.2mol,則n(C)=0.2mol。依據(jù)氧原子守恒,A中n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.3mol+2×0.2mol-2×6.72L22.4L·mol-1=0.1mol,則N(C)∶N(H)∶N(O)=n(C)∶n(H)∶n(O)=2∶6(2)假設該有機化合物的分子式為(C2H6O)m,由質譜圖知其相對分子質量為46,則46m=46,即m=1,故其分子式為C2H6O。(3)由A的分子式C2H6O可知A為飽和化合物,推想其結構簡式為CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氫譜圖可知,A有3種不同類型的氫原子,而CH3OCH3只有1種類型的氫原子,故A的結構簡式為CH3CH2OH。答案:(1)C2H6O(2)46C2H6O(3)CH3CH2OH、CH3—O—CH3(4)CH3CH2OH【拓展提高】11.某有機化合物蒸氣完全燃燒需三倍于其體積的氧氣,產(chǎn)生二倍于其體積的二氧化碳(體積均在相同狀況下測定),該有機化合物可能是()A.C3H7OH B.CH3CHOC.CH3COCH3 D.C2H4解析:設該有機化合物分子式為CxHyOz,燃燒的通式為CxHyOz+x+y4-z2O2xCO2+y2H2O,由題意知x=2,y-2z=4。由x=2知A、C項不符合題意;B項,把y=4,答案:D12.下列裝置中的有機化合物樣品在電爐中充分燃燒,通過測定生成的CO2和H2O的質量來確定有機化合物的分子式。請回答下列問題。(1)B裝置中試劑X可選用。

(2)D裝置中無水氯化鈣的作用是

;E裝置中堿石灰的

作用是。

(3)若試驗中所取樣品只含C、H、O三種元素中的兩種或三種,精確稱取0.44g樣品,經(jīng)充分反應后,D裝置質量增加0.36g,E裝置質量增加0.88g,已知該物質的相對分子質量為44,則該有機化合物的分子式為。

(4)若該有機化合物的核磁共振氫譜如圖所示,峰面積之比為1∶3。則其結構簡式為。

(5)某同學認為E裝置和空氣相通,會影響測定結果的精確性,應在E裝置后再增加一個E裝置,其主要目的是

。

解析:(1)B裝置用于干燥通入C裝置中的氧氣,試劑X可選用濃硫酸。(2)D裝置中無水氯化鈣的作用是汲取生成的水;E裝置中堿石灰的作用是汲取生成的二氧化碳。(3)E裝置質量增加0.88g為二氧化碳的質量,可得碳元素的質量:0.88g×1244×100%=0.24g,D裝置質量增加的0.36g是水的質量,可得氫元素的質量:0.36g×218×100%=0.04g,從而可推出含氧元素的質量為0.44g-0.24g-0.04g=0.16g,設試驗式為CxHyOz,則x∶y∶z=0.2412∶0.041∶0.1616=2∶4∶1,即試驗式為C2H4O。設該有機化合物的分子式為(C2H4O)m,則有44m=44,m(4)依據(jù)該有機化合物的核磁共振氫譜圖,峰面積之比為1∶3,推知其結構簡式為CH3CHO。(5)在E裝置后再增加一個E裝置,汲取空氣中的二氧化碳和水蒸氣,避開產(chǎn)生誤差。答案:(1)濃硫酸(2)汲取生成的水汲取生成的二氧化碳(3)C2H4O(4)CH3CHO(5)汲取空氣中的二氧化碳和水蒸氣【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】13.某有機化合物的結構(鍵線式)及球棍模型如下:其分子的核磁共振氫譜圖如下:下列關于該有機化合物的敘述中正確的是()A.該有機化合物分子中不同化學環(huán)境的氫原子有6種B.該有機化合物屬于芳香族化合物C.鍵線式中的Et代表的基團為—CH3D.該有機化合物在肯定條件下能完全燃燒生成CO2和H2O解析:A項,由核磁共振氫譜圖可知有8種不同化學環(huán)境的氫原子,錯誤;B項,由鍵線式可看出,該物質中無苯環(huán),不屬于芳香族化合物,錯誤;C項,由鍵線式和球棍模型比照可知Et為—CH2CH3,錯誤;D項,該化合物中含有碳、氫、氧三種元素,可完全燃燒生成CO2和H2O,正確。答案:D14.(2024·廣東珠海)某有機化合物A經(jīng)李比希法測得其中含碳為70.6%、含氫為5.9%,其余為氧?，F(xiàn)用下列方法測定該有機化合物的相對分子質量和分子結構。方法一:用質譜法分析得知A的質譜圖。方法二:核磁共振儀測出A的核磁共振氫譜。方法三:利用紅外光譜儀測得A分子的紅外光譜。已知:A分子中苯環(huán)上只有一個取代基,試回答下列問題。(1)A分子的相對分子質量是。

其有種不同化學環(huán)境的氫原子。

(2)A的分子式為。

(3)該有機化合物含有的官能團是。

(4)A的分子中只含一個甲基的干脆依據(jù)是(填字母)。

A.A的相對分子質量B.A的分子式C.A的核磁共振氫譜圖D.A分子的紅外光譜圖(5)A的結構簡式為。

解析:(1)由A的質譜圖可知,A的相對分子量為136,由A的核磁共振氫譜圖可知,A有4組峰,則A中有4種不同化學環(huán)境的氫原子。(2)N(C)∶N(H)∶N(O)=70.6%12∶5.9%1∶(1-70.6%-5.9%)16=4∶4∶1,則A的試驗式為C4H4O,設A的分子式為(C4H4O)n,又