第一章 有机化合物的结构特点与研究方法单元卷2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修3

第一章 有机化合物的结构特点与研究方法测试题 一、选择题 1．化学分析的手段通常有定性分析、定量分析、仪器分析等，现代化学中仪器分析是研究物质结构的基本方法和实验手段。下列关于仪器分析的说法不正确的是 A．氢原子核具有磁性，用电磁波照射含氢元素的化合物，其中的氢核会吸收特定频率电磁波的能量而产生核磁共振现象 B．质谱分析：利用质荷比来测定分子的相对分子质量，CH3CH2OH与CH3OCH3的质谱图完全相同 C．红外光谱分析：获得分子中含有的化学键或官能团的信息，可用于区分CH3CH2OH和CH3OCH3 D．X衍射图谱分析：获得分子结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等 2．下列方法常用于测定有机物的相对分子质量的是 A．质谱法 B．燃烧法 C．红外光谱法 D．核磁共振氢谱法 3．下列图示正确的是 A．质子数和中子数均为16的核素：S B．2p电子的电子云轮廓图： C．H－Cl的形成过程： D．测定CH3OH相对分子质量的质谱图如图 4．由过氧乙酸(CH3COOOH)、正丁酸、乙酸甲酯组成的混合物中，氢元素总的质量分数为7%，则氧元素总的质量分数为 A．17% B．34% C．51% D．68% 5．下列各项操作错误的是 A．用乙醇萃取碘水中的碘单质时可选用分液漏斗，然后静置分液 B．进行分液时，分液漏斗中的下层液体从下端流出，上层液体则从上口倒出 C．萃取、分液前需对分液漏斗进行检漏 D．分液时，为保证分液漏斗内的液体顺利流出，可将上面的塞子拿掉 6．提纯下列物质(括号内为少量杂质)，所选用的试剂与分离方法均正确的是 选项 混合物 除杂试剂 分离方法 A 苯(甲苯) 酸性KMnO4溶液，NaOH溶液 分液 B 溴苯(溴) NaOH溶液 过滤 C 甲烷(乙烯) 酸性KMnO4溶液 洗气 D 乙酸乙酯(乙酸) 氢氧化钠溶液 蒸馏 A．A B．B C．C D．D 7．下列化学用语表述正确的是 A．二氧化碳的电子式： B．基态溴原子的简化电子排布式： C．双线桥表示和浓反应电子转移的方向和数目： D．的质谱图： 8．分子式，与乳酸()互为同系物的有机物有 A．9种 B．10种 C．11种 D．12种 9．具有解热镇痛及抗生素作用的某药物主要成分的结构简式为它属于 ①芳香化合物 ②脂环化合物 ③有机羧酸 ④有机高分子化合物 ⑤芳香烃 A．③⑤ B．②③ C．①③ D．①④ 10．下列含有两种官能团的烃的衍生物是 A． B． C． D． 11．下列有机物的表示方法正确的是 A．四氯化碳的电子式： B．2-甲基戊烷的球棍模型： C．丙烯的结构简式： D．乙炔的比例模型： 12．在有机物分子中，若某个碳原子连接着四个不同的原子或原子团，这种碳原子称为“手性碳原子”。凡有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性，物质有光学活性，此分子中手性碳原子数目 A．1 B．2 C．3 D．4 13．下列说法正确的是 A．相对分子质量相同，但结构不同的两种烃一定互为同分异构体 B．各组成元素质量分数相同的烃是同一种烃 C．最简式相同的有机物不一定互为同系物 D．分子组成相差一个或几个原子团的有机物是同系物 14．下列有关物质的叙述错误的是 A．可以发生取代反应、加成反应和氧化反应 B．核磁共振氢谱有4组峰 C．具有含苯环的同分异构体 D．分子中碳原子杂化方式有sp2、sp3 15．拟除虫菊酯(结构简式如图所示)是一种人工合成的低毒、高效、对昆虫具有强烈杀灭作用的杀虫剂。拟除虫菊酯分子中含有的手性碳原子(连有四个不同原子或基团的碳原子)个数为 A．3 B．4 C．5 D．6 二、填空题 16．现将0.1mol某烃完全燃烧生成的气体全部依次通过浓硫酸和氢氧化钠溶液，经测定，前者增重10.8g，后者增重22g（假定气体全部吸收）。试通过计算推断该烃的分子式___（要有简单计算过程）并写出所有同分异构体___。若该烃的一氯代物只有一种，试写出该氯代烃的结构简式___。 17．某烷烃的分子式为，其同分异构体有__________种，试写出分子结构中含有3个甲基（）的同分异构体的结构简式：________________________________________。 18．苯佐卡因是临床常用的一种手术用药。以甲苯为起始原料的合成路线如图： B中官能团名称为_____。 19．血红素铁(如图)是与血红蛋白及肌红蛋白、脑红蛋白中的卟啉结合的铁。已知血红素铁的相对分子质量小于 700，分子中含碳的质量分数为 66.23%(以下均指质量分数)、H 5.2%、O 10.4%、Fe 9.09% 。试确定血红素铁的化学式_______。 20．取的某一含碳、氢、氧的化合物甲，经完全燃烧后，得的及的。另取的甲，在的容器加热，当完全气化时，测得容器的温度为127℃，压力为。根据这些实验结果，回答下列问题。 (1)写出化合物甲的实验式_____。 (2)写出化合物甲的分子量_____。 (3)写出化合物甲的分子式_____，并画出化合物甲之所有可能的结构异构物_____。 三、计算题 21．燃烧法是测定有机化合物化学式的一种重要方法。已知完全燃烧0.2mol某烃后，测得生成CO217.92L（STP），生成水18g。据此推断该烃的化学式_____________。 四、元素或物质推断题 22．化合物A由碳、氢、氧三种元素组成，分子量72，碳的质量分数大于60%。A分子中的碳原子均为sp3杂化。A与2-苯基乙基溴化镁在适当条件下反应后经水解生成B．B在质子酸的催化作用下生成C．经测定B分子只含1个不对称碳原子，其构型为R。 请根据上述信息回答下列问题： (1)写出A的分子式_____。 (2)画出A、B和C的结构简式(列出所有可能的答案) A、____ B、____ C____。 (3)简述由手性化合物B合成C时手性能否被保留下来的理由______。 五、实验题 23．化学上常用燃烧法确定有机物的组成，如下图所示装置是用燃烧法确定烃或烃的含氧衍生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。 完成下列问题： （1）A中发生反应的化学方程式为_______________ （2）B装置的作用是_______________ （3）燃烧管C中CuO的作用是______________， （4）产生的氧气按从左向右流向，燃烧管C与装置D、E的连接顺序是：C→____→___ （5）准确称取1.8g烃的含氧衍生物X的样品，经充分燃烧后，D管质量增加2.64g，E管质量增加1.08g，则该有机物的实验式是______． （6）实验测得X的蒸气密度是同温同压下氢气密度的45倍，则X的分子式为______ （7）1molX分别与足量Na、NaHCO3反应放出的气体在相同条件下的体积比为1：1，X 的核磁共振氢谱如下（峰面积之比为1:1:1:3），X的结构简式为_______________ 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．H为核自旋，自旋角动量。核自旋本身的磁场，在外加磁场下重新排列，大多数自旋会处于低能态。外加电磁场干涉低能态的核自旋转向高能态，再回到平衡态便会释放出射频，A项正确； B．用电场和磁场将运动的离子(带电荷的原子、分子或分子碎片，有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子-分子相互作用产生的离子)按它们的质荷比分离后进行检测的方法，以此准确测定相对分子质量。但两者的分子质量没有差别，B项错误； C．红外光谱可以测定不同官能团的振动，CH3CH2OH含有羟基，而CH3OCH3含醚键，C项正确； D．X衍射图谱分析晶体的精细结构，D项正确； 故选B。 2．A 解析：A．质谱仪其实是把有机物打成很多小块，会有很多不同的质荷比出现，其中最大的那个就是该有机物的相对分子质量，故A选； B．燃烧法可确定有机物含有元素种类以及实验式，不能确定有机物的相对分子质量，故B不选； C．红外光谱是用于鉴定有机物中所含的各种官能团和化学键，故C不选； D．核磁共振氢谱法可确定有机物中氢原子的种类和相对数目，无法确定有机物的相对分子质量，故D不选； 故答案为A。 3．A 解析：A．核素的表示方法为：元素符号左下角为质子数，左上角为质量数；中子数为16的硫原子的质量数、质子数分别为32、16，表示为：，A正确； B．2p电子的电子云轮廓图：，B错误； C．HCl为共价化合物，的形成过程：，C错误； D．甲醇的相对分子质量为32，测定相对分子质量的质谱图：，D错误； 故选A。 4．C 解析：过氧乙酸(CH3COOOH)、正丁酸、乙酸甲酯的分子式分别为C2H4O3、C4H8O2、C3H6O2，则其平均组成为(CH2)nOm，混合物中氢元素总的质量分数为7%，则碳的质量分数为=42%，则氧元素总的质量分数为100%-7%-42%=51%，故选C。 5．A 解析：A．乙醇易溶于水，与水不分层，不能达到萃取的目的，故A错误； B．分液时，分液漏斗中的下层液体从下端流出，为防止混入杂质，上层液体则从上口倒出，故B正确； C．由于分液漏斗有活塞，故使用前应首先检查活塞处是否漏水，活塞孔是否畅通，由于萃取操作时，分液漏斗还要倒转振荡，故还应检查分液漏斗口部的塞子是否漏水，故C正确； D．放出下层液体时，将漏斗上面的塞子拿掉，有利于液体顺利流出，故D正确； 答案选A。 6．A 解析：A．甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸，苯甲酸再与氢氧化钠溶液反应生成易溶于水的苯甲酸钠，与苯分层，故A正确； B．溴与NaOH溶液反应后，与溴苯分层，不能过滤，应分液，故B错误； C．乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳，引入新杂质，不能除杂，应选溴水、洗气，故C错误； D．乙酸乙酯、乙酸均能与NaOH溶液反应，将源物质除去，不能除杂，应选用饱和碳酸钠溶液、分液，故D错误； 答案选A。 7．C 解析：A．二氧化碳中C和O共用双键，其结构式为O=C=O，电子式为，故A错误； B．Ar的价电子排布式为3s23p6，因此基态溴原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，故B错误； C．根据氧化还原反应的规律，H2S中S由-2价被氧化成0价，化合价升高2价，硫酸中的S由+6价被氧化为+4价硫，化合价降低2价，双线桥表示的形式为；故C正确； D．最大质荷比等于相对分子质量，醋酸的相对分子质量为60，因此醋酸的质谱图中最大质荷比为60，故D错误； 答案为C。 8．D 解析：乳酸的官能团为羟基和羧基，羧基为端位基，羟基为取代基，按照如下结构写同分异构体：4种同分异构；3种同分异构体；4种同分异构；1种同分异构体，则与乳酸互为同系物的有机物共有12种。 答案选D。 9．C 解析：由题给结构可知，该有机物含苯环、-COOH，其余结构饱和。 ①该有机物含苯环，属于芳香族化合物，①正确； ②含苯环的有机物不属于脂肪族化合物，②错误； ③该有机物含-COOH，属于有机羧酸，③正确； ④该有机物相对分子质量不够大，不属于有机高分子化合物，④错误； ⑤该有机物含O，不属于芳香烃，⑤错误； 综上所述，①③符合题意； 答案选C。 10．B 解析：A．该有机物中只含有一种官能团—NO2，A错误； B．属于烃的衍生物，该有机物存在碳碳双键和—Br两种官能团，B正确； C．该有机物中只含有一种官能团—Cl，C错误； D．该有机物存在碳碳双键和碳碳三键两种官能团，但它只含碳、氢两种元素，属于烃而不是烃的衍生物，D错误； 故选B。 11．A 解析：A．四氯化碳分子中碳原子和氯原子均满足8电子稳定结构，其电子式： ，A正确； B．该球棍模型表示的是2-甲基丁烷的，B错误； C．丙烯分子中含有碳碳双键，结构简式：，C错误； D．乙炔是直线形结构，其比例模型不是 ，D错误； 答案选A。 12．A 解析：根据手性碳原子的定义，中只有与-CHO相连的C为手性碳原子，即该分子中手性碳原子数为1，A符合题意； 答案选A。 13．C 解析：A．相对分子质量相同的两种烃的分子式不一定相同，如C10H8和C9H20，不是同分异构体，A错误； B．各组成元素质量分数相同的烃可能是同分异构体，或者是一类烃如烯烃，B错误； C．最简式相同的有机物不一定互为同系物，如HCHO与CH3COOH，C正确； D．结构相似，分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物，D错误； 故选C。 14．C 解析：A．该有机物分子中含有碳碳双健，可以发生加成反应，醇羟基等可以发生取代反应和氧化反应，A正确； B．该有机物分子结构对称，共含有4种氢原子，则核磁共振氢谱有4组峰，B正确； C．该有机物分子的不饱和度为3，而苯环的不饱和度为4，所以不具有含苯环的同分异构体，C错误； D．该有机物分子中，双键碳原子形成3个σ键，其它碳原子形成4个σ键，则碳原子的杂化方式有sp2、sp3，D正确； 故选C。 15．A 解析：同一个碳原子上，连接四个完全不同的原子或原子团，这样的碳原子称为手性碳原子，该分子中的手性碳原子为3个，故选A。 二、填空题 16． C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4 【分析】浓硫酸具有吸水性，增重10.8g，为水的质量，可求得烃中H原子个数，生成物通入NaOH溶液，增重的质量为二氧化碳的质量，可求得烃中C原子个数，以此可求得烃的分子式。在根据同分异构体现象分析解答。 解析：浓硫酸具有吸水性，增重10.8g，为水的质量，则n(H2O)=，n(H)=2n(H2O)=2×0.6mol=1.2mol，即0.1mol烃中含有1.2molH原子，所以该烃分子中H原子个数为12；生成物通入NaOH溶液，增重的22g质量为二氧化碳的质量，则n(CO2)=，n(C)=n(CO2)=0.5mol，即0.1mol烃中含有0.5molC原子，所以该烃分子中C原子个数为5；则该烃的分子式为C5H12，故答案为：C5H12； 根据分子式知该烃为烷烃，同分异构体有正戊烷、异戊烷和新戊烷，结构简式分别为：CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4，故答案为：CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4； 上述同分异构体中，一氯代物只有一种，则该烃中只有1种不同化学环境的氢，为新戊烷，其一氯代物的结构简式为：，故答案为：。 17． 解析：第一步：写出最长碳链（只写出碳骨架，氢原子可根据需要按“碳四价”原则补足），得到1种同分异构体，如下：。 第二步：去掉最长碳链中的1个碳原子并将其作为支链（取代基），余下碳原子作为主链，依次找出该支链在主链上的可能位置（“↓”表示取代基可能连接的位置），得到2种同分异构体，如下：。 第三步：去掉最长碳链中的2个碳原子并将其作为支链，出现2种情况： ①作为2个支链（2个甲基），主链关于3号碳原子对称，先将1个甲基固定在2号碳原子上，另1个甲基可能连接在2、3或4号碳原子上，得到3种同分异构体，然后将固定在2号碳原子上的甲基固定在3号碳原子上，则另1个甲基只能连接在3号碳原子上，得到1种同分异构体，共得到4种同分异构体，如下：； ②作为1个支链（乙基），得到1种同分异构体，如下：。 第四步：去掉最长碳链中的3个碳原子并将其作为支链，出现3种情况： ①作为3个支链（3个甲基），得到1种同分异构体，如下：； ②作为2个支链（1个甲基和1个乙基），不能产生新的同分异构体； ③作为1个支链（丙基），不能产生新的同分异构体。 综上所述，共得到9种同分异构体，其中分子结构中含有3个甲基的同分异构体有3种，故答案为：9；、、。 18．羧基、硝基 解析：B是，官能团名称为羧基、硝基。 19．C34H32O4N4Fe 解析：已知血红素中各元素的质量分数为C：66.23％，H：5.2％，O：10.4％，Fe：9.09％，则氮元素的质量分数＝1－(66.23％＋5.2％＋10.4％＋9.09％)＝9.08％。结合各元素的相对原子质量大小进行分析，可知血红素分子中铁原子数最少，设1个血红素分子中有n个铁原子， 则血红素的相对分子质量＝。 又知血红素的相对分子质量小于700，故n只能为1，血红素的相对分子质量为616，1个血红素分子中各元素的原子个数分别为： ，，，，则血红素的化学式是C34H32O4N4Fe。 20．(1) (2)60 (3) () (或或C−O−C−C)、 (或C−C−C−OH)、 (或) 解析：（1） 取的某一含碳、氢、氧的化合物甲，经完全燃烧后，得的及的，则碳的质量为，则氢的质量为，则氧的质量为12.0mg−7.2mg−1.6mg＝3.2mg，则碳、氢、氧物质的量之比为，即化合物甲的实验式；故答案为：； （2） 根据pV=nRT得到6.56×101×103Pa×10−3m3=8.31J∙mol−1∙K−1×n×(273+127)K， n=0.2mol，则化合物甲摩尔质量为，其化合物甲的分子量60；故答案为：60； （3） 甲的相对分子质量为60和实验式，则化合物甲的分子式，氧可以在碳碳之间，也可以在碳链的一侧，其化合物甲可能的结构异构物 (或或C−O−C−C)、 (或C−C−C−OH)、 (或)；故答案为： (或或C−O−C−C)、 (或C−C−C−OH)、 (或)。 三、计算题 21．C4H10 解析：0.2mol烃中含碳元素的物质的量为：n(C)=，含氢元素的物质的量为：n(H)=，则1mol烃中n(C)=0.8mol×5=4mol，n(H)=2mol×5=10mol，故该烃的化学式C4H10。 四、元素或物质推断题 22．(1) (2) (3)B在质子酸的催化作用下生成平面型的碳正离子，它的两侧均可与苯环反应，从而生成一对外消旋体，所以B的手性不能完全被保留下来 解析：（1）化合物A由碳、氢、氧三种元素组成，分子量72，碳的质量分数大于60%。A分子中的碳原子均为sp3杂化，A的分子式为； （2）A与2-苯基乙基溴化镁在适当条件下反应后经水解生成B.B在质子酸的催化作用下生成C.经测定B分子只含1个不对称碳原子，其构型为R，A、B和C的结构简式为：，，； （3）B在质子酸的催化作用下生成平面型的碳正离子，它的两侧均可与苯环反应，从而生成一对外消旋体，所以B的手性不能完全被保留下来。 五、实验题 23． 2H2O2 2H2O＋O2↑ 吸收氧气中的水蒸气（或答：干燥氧气） 使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO2和 H2O E D CH2O C3H6O3 【分析】A装置中二氧化锰催化过氧化氢分解产生氧气，用B干燥氧气，样品在C中燃烧，在CuO的作用下不完全燃烧的产物转化为CO2，然后用E吸收有机物燃烧产生的水，E增加的质量即为燃烧产生的水的质量，最后用D吸收二氧化碳，D增加的质量即为二氧化碳的质量，通过E、D中水、二氧化碳的质量计算有机样品中O的质量，通过计算C、H、O的物质的量之比确定实验式，通过测定X蒸气密度确定X的分子式，再测定X的核磁共振氢谱确定X的结构，据此解答。 解析：(1) A装置的作用是制备氧气，可用二氧化锰催化过氧化氢分解产生氧气，反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑，故答案为：2H2O2 2H2O＋O2↑； (2)B装置的作用是除去氧气中的水蒸气，避免测定有机物燃烧产生的水不准确，故答案为：吸收氧气中的水蒸气（或答：干燥氧气）； (3)有机物可能燃烧不完全，CuO的作用是使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO2和 H2O，故答案为：使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO2和 H2O； (4)D中碱石灰既能吸收水，又能吸收二氧化碳，因此要先连接E，仪器连接顺序为C→E→D，故答案为：E；D； (5)D管质量增加2.64g克说明生成了2.64g二氧化碳，n（CO2）==0.06mol，m（C）=0.06mol×12g/mol=0.72g；E管质量增加1.08g，说明生成了1.08g的水，n（H2O）==0.06mol，m（H）=0.06mol×2×1g/mol=0.12g；从而可推出含氧元素的质量为：1.8g-0.72g-0.12g=0.96g，n（O）==0.06mol， N（C）：N（H）：N（O）=0.06mol：0.12mol：0.06mol=1：2：1，故该有机物的实验式为CH2O，故答案为：CH2O； (6)CH2O的相对质量为30，X的蒸气密度是同温同压下氢气密度的45倍，则X的相对分子质量为45×2=90，则X的分子式为C3H6O3，故答案为：C3H6O3； (7) 1molX分别与足量Na、NaHCO3反应放出的气体在相同条件下的体积比为1：1，则分子中含一个羟基和一个羧基，X 的核磁共振氢谱出现4组峰且峰面积之比为1:1:1:3，则X的结构简式为，故答案为：。 学科网（北京）股份有限公司 $$