1、1第 2 课时 有机物分子式与分子结构的确定课后篇巩固提升基础巩固1.乙醇和二甲醚属于同分异构体,其结构简式分别为:和在下列哪种检测仪上显示出的信号是完全相同的( )A.李比希元素分析仪 B.红外光谱仪C.核磁共振仪 D.质谱仪解析 二者均含 C、H、O 元素,则元素分析仪显示出的信号完全相同,A 项正确;二甲醚和乙醇含有的官能团不同,红外光谱信号不同,B 项错误;二者含有的 H 原子的种类和性质不同,核磁共振氢谱信号不同,C 项错误;二者的相对分子质量相等,质谱法测定的最大质荷比相同,但信号并不完全相同,D项错误。答案 A2.下列有机物中,核磁共振氢谱不止一个峰的是( )A.乙烷 B.甲醛
2、C.苯 D.甲苯解析 乙烷分子只有一种化学环境的氢原子,核磁共振氢谱只有一个峰,A 项不符合题目要求;甲醛分子只有一种化学环境的氢原子,核磁共振氢谱只有一个峰,B 项不符合题目要求;苯分子只有一种化学环境的氢原子,核磁共振氢谱只有一个峰,C 项不符合题目要求;甲苯分子有 4 种化学环境的氢原子,核磁共振氢谱有 4 个峰,D 项符合题目要求。答案 D3.下列说法正确的是( )A.根据红外光谱图的分析可以初步判断有机物中具有哪些基团B.甲烷、乙烯和苯在工业上都通过石油分馏得到C.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料D.核磁共振氢谱能反映出有机物中不同环境氢原子的种类和个数解析 有机物分子中不
3、同的化学键或官能团的吸收频率不同,在红外光谱图上将处于不同的位置,从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息,可以初步判断有机物中具有哪些基团,A 正确;石油分馏得到烷烃,苯通常由煤的干馏获得,乙烯通过石油分馏产品裂解获得,B 错误;煤的气化可以生成 CO、氢气,液化可得到甲醇等,都为化学变化,C 错误;核磁共振氢谱能反映出有机物分子中不同环境氢原子的种类,D 错误。答案 A4.研究有机物一般经过以下几个基本步骤:分离、提纯确定实验式确定分子式确定结构式。以下用于研究有机物的方法错误的是( )A.蒸馏常用于分离提纯液态有机混合物2B.核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量C.燃烧法是
4、研究确定有机物元素组成的有效方法之一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答案 B5.某烃分子中碳和氢的质量比是 245,该烃在标准状况下的密度是 2.59 gL-1,其分子式为( )A.C2H6 B.C4H10 C.C5H8 D.C7H8解析 =25,其实验式为 C2H5,M=V m=2.59 gL-122.4 Lmol-158 gmol -N(C)N(H)=2412 511,(24+5)n=58,n=2,故其分子式为 C4H10。答案 B6.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
5、23B.分子中 C、H 个数比为 12C.该有机物的相对分子质量为 14D.该分子中肯定不含氧原子解析 根据生成等物质的量的 CO2和 H2O,只能推断出分子中 C、H 个数比为 12,不能确定是否含有氧原子,也不能确定其相对分子质量。答案 B7.如图是某有机物的核磁共振氢谱,请你观察图谱,分析其可能是下列物质中的( )A.CH3CH2CH2CH3 B.(CH3)2CHCH3C.CH3CH2CH2OH D.CH3CH2COOH解析 由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有 4 种化学环境不同的氢原子,这 4 种不同化学环境的氢原子个数比为 2123,C 项符合题目要求。答案 C8.化学上常用燃烧法
6、确定有机物的组成。下图装置是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置,这种方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品。根据产物的质量确定有机物的组成。回答下列问题:(1)A 装置分液漏斗中盛放的物质是 ,写出有关反应的化学方程式: 。 3(2)C 装置中 CuO 的作用是 。 (3)写出 E 装置中所盛放试剂的名称 ,它的作用是 。 (4)若将 B 装置去掉会对实验造成什么影响? 。 (5)若准确称取 1.20 g 样品(只含 C、H、O 三种元素中的两种或三种)。经充分燃烧后,E 管质量增加 1.76 g,D 管质量增加 0.72 g,则该有机物的最简式为 。 (6)要确定该有机物的分子式,还需要测定
7、。 解析 本实验使用燃烧法测定有机物的组成,该实验装置按照“制氧气干燥氧气燃烧有机物吸收水吸收二氧化碳”排列。实验可测知燃烧生成的二氧化碳和水的质量,根据二氧化碳的质量可求 C 元素的质量,由水的质量可求得 H 元素的质量,结合有机物的质量可求出 O 元素的质量,由此即可确定有机物分子中 C、H、O 个数比,从而确定实验式,若要再进一步确定有机物的分子式,还需知道该有机物的相对分子质量。答案 (1)H2O2溶液(或 H2O) 2H 2O2 2H2O+O2(或 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2)(2)使有机物充分氧化生成 CO2和 H2O(3)碱石灰或氢氧化钠 吸收 CO2(4)测得有机
8、物中含氢量增大 (5)CH 2O(6)有机物的相对分子质量能力提升9.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 写出题中各项物质的结构简式,分析有几种不同化学环境的氢原子,从而确定有几组峰。A 项中物质有 1 种化学环境的氢;B 项中物质有 4 种化学环境的氢;C 项中物质有 4 种化学环境的氢;D 项中物质有 3 种化学环境的氢。答案 D10.用核磁共振仪对分子式为 C3H8O 的有机物进行分析,核磁共振氢谱有三个峰,峰面积之比是116,则该化合物的结构简式为( )A.CH3OC
9、H2CH3 B.C.CH3CH2CH2OH D.C3H7OH解析 三个峰说明有三种不同化学环境的氢原子,且这三种不同化学环境的氢原子个数比为 116,只有 B 项符合。D 项中物质具体结构不明,可能是 CH3CH2CH2OH,也可能是 。答案 B11.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.该有机物分子中可能含有氧原子B.该有机物中碳、氢元素原子数目之比为 134C.该有机物分子中不可能含有 键D.该有机物分子的结构简式为 CH3CH3解析 该有机物分子中可能含有氧原子,例如乙醇,A 正确;该有机物中碳、氢元素原子数
10、目之比为13,B 正确;由于 2 个碳原子最多结合 6 个氢原子,则该有机物分子中不可能含有 键,C 正确;该有机物不一定是乙烷,也可能是乙醇、甲醚或乙二醇,分子的结构简式不一定为 CH3CH3,D 错误。答案 D12.化合物 A 的相对分子质量为 136,分子式为 C8H8O2。A 分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,其红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示。下列关于 A 的说法中不正确的是( )A.与 A 属于同类化合物的同分异构体只有 4 种B.符合题中 A 分子结构特征的有机物只有 1 种C.A 在一定条件下可与 3 mol H2发生加成反应D.A 分子属于酯类化合物,在一定条件下能发
11、生水解反应解析 根据以上分析可知有机物 A 的结构简式为 。与 A 属于同类化合物,应含有酯基、苯环,若为羧酸与醇形成的酯,可以是 ;若为羧酸与酚形成的酯,可以是;也可以是甲酸与酚形成的酯 ,苯环上甲基有邻、间、对三种位置 ,故共有 5 种异构体,A 错误;符合题中 A 分子结构特征的有机物只有 1 种,B 正确;A 分子中含有苯环,A 在一定条件下可与 3 mol H2发生加成反应,C 正确;A 分子中含有酯基,属于酯类化合物,在一定条件下能发生水解反应,D 正确。答案 A13.某有机物 A 的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示,下列说法中错误的是( )5未知物 A 的红外光谱未知物 A 的核
12、磁共振氢谱A.由红外光谱可知,该有机物中至少有三种不同的化学键B.由核磁共振氢谱图可知,该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子C.若 A 的分子式为 C2H6O,则其结构简式为CH3OCH3D.仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数解析 由红外光谱可知,该有机物分子中含有 CH 键、OH 键、CO 键等,因此至少有三种不同的化学键,A 正确;由核磁共振氢谱可知该有机物有三个吸收峰,因此分子中有三种不同环境的氢原子,B 正确;若 A 的分子式为 C2H6O,则其结构简式应为 CH3CH2OH,C 错误;仅由其核磁共振氢谱只能确定氢原子的种类及个数比,无法得知其分子中的氢原子总数,D 正
13、确。答案 C14.为测定某有机化合物 A 的结构,进行如下实验:第一步,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 5.4 g H2O 和 8.8 g CO2,消耗氧气 6.72 L(标准状况下),则该物质中各元素的原子个数比是 。 (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: 。 第二步,结构简式的确定。6(4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同化学环境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
14、甲基醚(ClCH 2OCH3)有两种氢原子如图所示。经测定,有机物 A 的核磁共振氢谱示意图如图所示,则 A 的结构简式为 。 解析 (1)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。据氧原子守恒有 n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.3 mol+20.2 mol-2 =0.1 mol,则该物质6.72 L22.4 Lmol-1分子中各元素原子个数比 N(C) N(H) N(O)=261。(2)据(1)可知该有机物的实验式为 C2H6O,由质谱图知其相对分子质量为 46,故其分子式为 C2H6O。(3)由 A 的分子式为 C2H6O 可知 A 为饱和化合物,可推测其结构为 CH3CH2OH 或 CH3OCH3。(4)分析 A 的核磁共振氢谱图可知:A 有三种不同化学环境的氢原子,CH 3OCH3只有一种化学环境的氢原子,故 A 的结构简式为 CH3CH2OH。答案 (1)N(C) N(H) N(O)=261(2)46 C 2H6O (3)CH 3CH2OH、CH 3OCH3(4)CH3CH2OH7
