1.2 科学家怎样研究有机物2024-2025学年高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修3

2024—2025学年高中化学苏教版选择性必修第三册1.2 科学家怎样研究有机物 一、单选题 1．下列关于现代仪器分析的说法错误的是 A．通过核磁共振氢谱可以区分CH3CH2OH和CH3OCH3 B．通过X射线衍射可以测定有机物分子中键长和键角等数据 C．通过质谱可以直接测得有机物分子中的官能团 D．通过红外光谱可以获得有机物分子中化学键或官能团的信息 2．各种仪器分析手段对探明物质结构有重要意义，下列谱图或装置与操作名称对应错误的是 A．红外光谱法 B．质谱法 C．核磁共振氢谱法 D．色谱法 A．A B．B C．C D．D 3．下列关于物质研究方法的说法不正确的是 A．区分石英玻璃和水晶最可靠的方法是X射线衍射 B．核磁共振氢谱能反映出未知有机化合物中不同化学环境氢原子的种类 C．根据红外光谱图的分析可以初步判断有机化合物中含有的化学键或官能团 D．在有机物的质谱图中，相对丰度最大值对应的质荷比数值为相对分子量 4．现有三组混合物：①单质碘的水溶液，②丙三醇(沸点为290℃)和乙醇(沸点为178.3℃)，③饱和食盐水。分离以上各组混合物的正确方法依次是 A．蒸馏、萃取、冷却结晶 B．分液、分馏、萃取 C．过滤、蒸馏、分液 D．萃取、蒸馏、蒸发结晶 5．下列说法不正确的是 A．实验室处理轻微烫伤，应先用洁净的冷水降低局部温 B．混有少量KCl的溶液，可通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤来提纯 C．向未知溶液中滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，则说明该溶液不含 D．化学反应中能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子 6．下列各组物质中，不可以用分液漏斗分离的是 A．溴苯和水 B．液溴和四氯化碳 C．苯和水 D．水和四氯化碳 7．下列化学用语或模型不正确的是 A．分子的空间充填模型： B．羟基的电子式： C．乙炔的实验式：CH D．聚丙烯的结构简式： 8．下列仪器不能用于测定物质的组成或结构的是 A．显微红外光谱仪 B．电子天平 C．原子吸收分光光度计 D．X射线衍射仪 9．下列对各有机反应的反应类型判断错误的是 A．  取代反应 B．  加成反应 C．+H2O  取代反应 D．  氧化反应 10．青蒿素的结构如图所示，在测定青蒿素结构的过程中充分利用了仪器分析法。下列有关说法不正确的是 A．现代化的元素分析仪可帮助我们得出青蒿素的分子式 B．质谱法可帮助我们分析青蒿素的相对分子质量和结构 C．红外光谱和核磁共振谱可帮助我们确定青蒿素分子中的酯基和甲基等结构片段 D．通过X射线晶体衍射我国科学家最终测定了青蒿素的分子结构 11．关于有机反应类型，下列判断不正确的是 A．(加成反应) B．(氧化反应) C．(消去反应) D．(取代反应) 12．下列说法不正确的是 A．用质谱图可确定有机物的相对分子质量 B．红外光谱图能确定有机物分子中的官能团 C．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是射线衍射实验 D．用燃烧分析法可确定有机物的分子结构 13．a mL三种气态烃与足量的氧气形成的混合物点燃爆炸后，恢复到原来的状态(150℃、1.01×105 Pa)气体体积仍为a mL，则三种烃可能是： A．CH4、C2H4、C3H4 B．C2H6、C3H6、C4H6 C．CH4、C2H6、C3H6 D．C3H8、C2H4、C2H6 14．下列说法错误的是 A．质谱法可以测定物质的相对分子质量 B．铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否含有硫、氮、氯、溴等元素 C．测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法最早由李比希提出的 D．从核磁共振氢谱图可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及他们的数目 15．下列说法不正确的是 A．霓虹灯光、激光、焰火、物理成像都与电子跃迁释放能量有关 B．通过红外光谱实验可确定青蒿素分子中含有的部分基团 C．可用质谱法快速、精确测定分子的相对分子质量 D．利用X射线衍射仪鉴别水晶和玻璃 二、填空题 16．(1)化合物A只含C、H、N三种元素，氮的质量分数为19.7%，相对分子质量不超过100，则A的分子式为 ，若A分子中含五元环结构，试用键线式表示A的结构 。 (2)无机橡胶的制取是用氯代三聚磷腈(结构类似苯)开环聚合而成，反应如下： N(Cl2PN)3 ①写出氯代三聚磷腈的结构式 ②无机橡胶中的P-Cl键对水很敏感，用有机基团取代Cl后在耐水、耐热、抗燃等性能方面会有很大改善，请写出无机橡胶与CF3-CH2-ONa反应的化学反应方程式： 。 17．燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。在一定温度下取6.0 g某有机物在足量的O2中完全燃烧，产物仅为CO2 和水蒸气。将生成物依次用浓硫酸和碱石灰充分吸收，浓硫酸增重3.6 g，碱石灰增重8.8 g．已知该有机物的相对分子质量为60。 (1)通过计算确定该有机物的化学式 。 (2)若该有机物易溶于水，向溶液中滴入石蕊试液，溶液变红，则该有机物的结构简式为 。 18．硼酸()为一元弱酸，广泛用于玻璃、医药、冶金、皮革等工业。回答下列问题： (1)中B元素的化合价为 。 (2)已知：，的电离方程式为 ，酸性： (填“＞”或“＜”)。 (3)受热分解得到，和镁粉混合点燃可得单质B，写出生成单质B的化学方程式 ，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为 。 (4)可用于生产储氢材料NaBH4。涉及的主要反应为： Ⅰ. Ⅱ. ①“反应Ⅰ”的类型为 (填标号)。 a.取代反应     b.加成反应           c.加聚反应       d.氧化反应 ②NaH的电子式为 。 ③在碱性条件下，NaBH4与CuSO4溶液反应可得Cu和，其中H元素由价升高为价，该反应的离子方程式为 。 19．雷酸家族十分有趣，雷酸的分子式为，请完成有关问题。 (1)雷酸是由乙醇在硝酸存在下转化而来的，而且常常以二元酸的形式存在，解释产物为什么是二元酸 。 (2)雷酸的可能结构如下：，直到1965年，德国科学家贝克第一次制备出纯的气态雷酸分子，并利用红外光谱进行分析，红外光谱数据如下：CH伸缩伸缩伸缩弯曲弯曲。 根据光谱数据，判断1和2哪个为雷酸的结构 (选1或2)。 (3)在当年霍华德制备“氯酸”的实验中，硝酸首先氧化乙醇生成乙醛(反应1)，乙醛在微量的亚硝酸存在下亚硝化为肟基乙醛(反应2)，再被硝酸氧化为肟基乙酸()(反应3)，该化合物与硝酸进一步发生硝化反应并经历脱羧、脱亚硝酸过程即可生成雷酸(反应4)。实际上生成的雷酸在此溶液中并不稳定，但是由于溶液中同时存在的汞离子立即与之反应生成溶解度较低的雷酸汞，从而形成沉淀脱离了反应体系(反应5) ①写出反应4的方程式 ； ②写出反应5的离子方程式 。 (4)下列说法中，正确的是___________。 A．在制备银氨溶液时，长时间放置或加热可能会生成的爆炸物，这些爆炸物可能为雷酸盐 B．红外光谱可以用来确定有机物的官能团 C．常利用色谱法来确定有机物的结构 D．青蒿素中存在是通过实验确定的 三、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．标准状况下，1.68L无色可燃性气体在足量氧气中完全燃烧，将产生的CO2和H2O蒸气及剩余的O2全部通过如图所示的装置，得到如下表所列的实验数据(假设生成的气体全部被吸收)。 实验前 实验后 甲的质量/g 101.1 103.8 乙的质量/g 82.0 88.6 根据实验数据填空： (1)该气体完全燃烧生成水的质量为 g，生成CO2的质量为 g。 (2)若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式 。 (3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中只有一种是烃，请写出它们的分子式 。 22．某有机化合物A由碳、氢两种元素组成，0.1mol该有机物充分燃烧后将产物依次通入浓硫酸和碱石灰，最后浓硫酸质量增加9g，碱石灰质量增加17.6g，求 (1)写出该化合物的分子式 。 (2)写出该化合物所有可能具有的结构简式 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D D C B D B A A 题号 11 12 13 14 15 答案 C D A B A 1．C 【详解】A．CH3CH2OH有3种氢，CH3OCH3有1种氢，两者核磁共振氢谱不同，可以用核磁共振氢谱区分，故A正确； B．X射线衍射常用于测定有机物分子中键长和键角等数据，故B正确； C．质谱用于测定有机物的相对分子质量，不能测定官能团，故C错误； D．红外光谱可以测得有机物分子中化学键或官能团的信息，故D正确； 故选：C。 2．D 【详解】A．图为红外光谱图，用来测分子结构，故A正确； B．图为质谱图，可以得到相对分子质量，故B正确； C．图为核磁共振氢谱图，可以测得氢的种类数及比值，故C正确； D．图为光谱图，并非色谱图，故D错误； 答案选D。 3．D 【详解】A．石英玻璃为非晶体，水晶为晶体，可用X射线衍射进行区分，故A正确； B．核磁共振氢谱能测定有机化合物中不同化学环境氢原子的种类，故B正确； C．红外光谱图的分析可以测定有机化合物中含有的化学键或官能团，故C正确； D．在有机物的质谱图中，最大的质荷比数值为相对分子量，并不是相对丰度最大值对应的质荷比数值，故D错误； 故答案选D。 4．D 【详解】①向单质碘的水溶液中加入萃取剂四氯化碳后，碘单质会溶解在四氯化碳中，四氯化碳和水互不相溶而分层，然后分液即可实现二者的分离，所以分离单质碘的水溶液采用萃取法； ②丙三醇(沸点为290℃)和乙醇(沸点为178.3℃)，是互溶的两种液体，但是沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法来分离； ③饱和食盐水，可用蒸发结晶将氯化钠提取出来，水蒸气也可以收集； 故答案选D。 5．C 【详解】A．处理轻微烫伤，应先用洁净的冷水降低局部温度，再消毒处理，故A正确； B．KNO3随温度的变化，溶解度的变化较大，可用重结晶的方法分离，故B正确； C．向未知溶液中滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，不能说明该溶液不含Fe2+，故C错误； D．活化分子是指具有发生化学反应所需最低能量状态的分子，能够发生有效碰撞的分子，故D正确。 故选C。 6．B 【分析】分液使用的仪器是分液漏斗，分液是把两种互不混溶的液体分离开的操作方法。 【详解】A．溴苯和水互不相容，可以用分液漏斗分离，故A不选； B．溴和四氯化碳能互溶，所以不能用分液漏斗分离，故B选； C．苯和水不互溶，出现分层，所以能用分液漏斗分离，故C不选； D．水和四氯化碳不互溶，出现分层，所以能用分液漏斗分离，故D不选； 答案选B。 7．D 【详解】A．甲烷为正四面体结构， C的原子半径大于H，其空间填充模型为，A正确； B．羟基中H、O原子共用1对电子，O原子外围电子数为7，电子式为：，B正确； C．乙炔的分子式为C2H2，最简式、实验式为CH，C正确； D．聚丙烯是CH3CH=CH2加聚反应的产物，则聚丙烯的结构简式为：， D不正确； 故选D。 8．B 【详解】A．显微红外光谱仪可以用来鉴别未知物的结构组成或确定其化学基团，A项正确； B．电子天平用来称量物体重量，不能用于测定物质的组成或结构，B项错误； C．原子吸收分光光度计可以进行金属元素分析，C项正确； D．X射线衍射仪可以测定晶体结构，D项正确； 答案选B。 9．A 【详解】A．不属于取代反应，是消去反应，故A错误； B．属于加成反应，故B正确； C．是酯的水解，水解属于取代反应，故C正确； D．属于氧化反应，故D正确； 故答案为A。 10．A 【详解】A．现代化的元素分析仪可帮助我们确定青蒿素中是否含有C、H、O等元素，A错误； B．质谱法可帮助我们分析青蒿素的相对分子质量和结构；质谱仪把青蒿素打成很多小块，会有很多不同质荷比出现，其中最大的那个就是青蒿素的相对分子质量；而分析“小块”的质荷比可以推测出青蒿素的结构；B正确； C．红外光谱和核磁共振谱可帮助我们确定青蒿素分子中的酯基和甲基等结构片段，C正确； D．通过X射线晶体衍射，可以测定青蒿素分子的空间结构，D正确； 故选A。 11．C 【详解】A．乙醛和氢气发生加成反应，，故A正确； B．是乙烯发生氧化反应生成乙酸，故B正确； C．是发生取代反应，故C错误； D．是酯的水解反应，又叫取代反应，故D正确。 综上所述，答案为C。 12．D 【详解】A．用质谱图可确定有机物的相对分子质量，A正确； B．红外光谱图能确定有机物分子中的官能团，B正确； C．晶体和非晶体在射线衍射图谱中表现不同，区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是射线衍射实验，C正确； D．用燃烧分析法可确定有机物的实验式，不能确定分子结构，D错误； 故选D。 13．A 【详解】150℃下水为气体，设混合烃的平均组成为CxHy，CxHy+(x+)O2xCO2+H2O，燃烧前后气体的体积不变，则有1+ x+=x+，解得：y=4；即混合气体分子中平均含有4个H原子，故选：A。 14．B 【详解】A．质谱法中的最大值为该物质的相对分子质量，故A正确； B．卤化铜灼烧时为绿色，则铜丝灼烧法可定性确定有机物中是否存在卤素，不能确定S、N的存在，故B错误； C．李比希于1831年提出测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法，故C正确； D．核磁共振氢谱图用来测定有机物分子中不同类型的氢原子及他们的数目之比，故D正确； 故选：B。 15．A 【详解】A．物理成像是光的直线传播，而霓虹灯光、激光、焰火均是由于电子处于激发态不稳定跃迁到较低能级而释放能量，A项错误； B．红外光谱是利用原子间的相对振动和分子的转动来确定分子结构和鉴别物质的方法。不同化学键和官能团振动频率是不同，所以红外光谱可以用于确定分子中的化学键或官能团，B项正确； C．质谱法即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。质谱法是纯物质鉴定的最有力工具之一，其中包括相对分子量测定、化学式的确定及结构鉴定等，C项正确； D．X射线衍射用于确定晶体及内部结构，D项正确； 故选A。 16． C4H9N +6nCF3CH2ONa+6 nNaCl 【详解】(1)若含1个N原子，则化合物A的相对分子质量==71 < 100，若含2个N原子，则化合物A的相对分子质量==142>100，因此只含一个N原子，相对分子质量为71，剩下的CH元素总质量为71-14=57，为丁基；所以分子式为C4H9N，A分子中含五元环结构，以及碳成四条键，氮成三条键，氢成1根键，A的结构式，故答案：C4H9N；。 (2) ①因为氯代三聚磷腈的结构类似苯，所以将无机橡胶的单体首尾相连即可得到氯代三聚磷腈的结构式：：故答案：。 ②有机基团能取代无机橡胶中的P-Cl键中氯原子，发生取代反应，所以无机橡胶与CF3-CH2-ONa反应的化学反应方程式：+6nCF3CH2ONa+6 nNaCl，故答案：+6nCF3CH2ONa+6 nNaCl。 17． C2H4O2 CH3COOH 【详解】(1)根据浓硫酸增重3.6 g，说明生成水的质量为3.6 g，物质的量n=0,2mol，则H原子的物质的量n=0.4mol；碱石灰增重8.8 g．说明生成二氧化碳的质量为3.6 g，物质的量n=0,2mol，则C原子的物质的量n=0.2mol；含O原子的物质的量n==0.2 mol，所以有机化合物的最简式为CH2O, 根据已知该有机物的相对分子质量为60，所以分子式为C2H4O2，故答案：C2H4O2。 (2)因为该有机物易溶于水，向溶液中滴入石蕊试液，溶液变红，说明溶液显酸性，所以该有机物的结构简式为CH3COOH，故答案：CH3COOH。 18． +3 H3BO3 + H2O H+ + [B(OH)4]- ＞ 3Mg+B2O32B + 3MgO 1:3 a BH+ 4Cu2+ + 8OH- ＝4Cu↓ + [B(OH)4]- + 4H2O 【分析】(1)根据H为+1价，O为-2价，结合化合价规则计算硼酸中硼元素化合价； (2)B、Al同主族，H3BO3的电离与氢氧化铝的相似，结合非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强分析解答； (3)B2O3和镁粉混合点燃可得单质B，还生成MgO，结合氧化还原反应的规律分析解答； (4)①硼酸可以改写为B(OH)3，结合方程式中结构的变化分析判断；②NaH由钠离子与氢负离子构成的；③碱性条件下，BH与Cu2+反应生成Cu、[B(OH)4]-，其中H元素由-1价升高为+1价，结合氧化还原反应的规律书写离子方程式。 【详解】(1)设H3BO3中B元素的化合价为x，则3×(+1)+x+3×(-2)=0，解得x=+3，故答案为：+3； (2)由氢氧化铝的电离方程式可知，H3BO3的电离方程式为：H3BO3+H2O H++[B(OH)4]-，非金属性B＞Al，故酸性：H3BO3＞Al(OH)3，故答案为：H3BO3+H2O H++[B(OH)4]-；＞； (3)B2O3和镁粉混合点燃可得单质B，属于置换反应，还生成MgO，反应的化学方程式为：3Mg+B2O32B+3MgO，反应中Mg元素的化合价升高，Mg被氧化，是还原剂，B2O3是氧化剂，反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为1∶3，故答案为：3Mg+B2O3 2B+3MgO；1∶3； (4)①反应中硼酸中的3个-OH被3个OCH3替代，属于取代反应，故答案为：a； ②NaH是由钠离子与氢负离子构成的，电子式为：，故答案为：； ③碱性条件下，BH4-与Cu2+反应生成Cu、[B(OH)4]-，其中H元素由-1价升高为+1价，根据得失电子守恒，Cu与[B(OH)4]-的物质的量之比为4∶1，结合电荷守恒、原子守恒，可知反应的离子方程式为：3BH+4Cu2++8OH-=4Cu↓+[B(OH)4]-+4H2O，故答案为：3BH+4Cu2++8OH-=4Cu↓+[B(OH)4]-+4H2O。 【点睛】本题的易错点为(2)，要注意模仿氢氧化铝的电离方程式书写H3BO3的电离方程式，难点为(4)③，要注意离子方程式的书写和配平。 19．(1)二元酸是二聚的结果 (2)2 (3) (4)BD 【详解】（1）雷酸通常以H-O-N=C=C=N-O-H的形式存在，二元酸是二聚的结果 （2）没有O-H键的伸缩振动，而只能观察到C-H键的伸缩振动，以及HCN的弯曲振动等数据，故结构为2； （3）与硝酸反应脱羧（-COOH脱去）、脱亚硝酸过程（生成亚硝酸），生成雷酸；雷酸与汞离子生成雷酸汞沉淀，离子反应为： （4）A．久置银氨溶液会出现黑色的氮化银沉淀，轻微震荡试管即可爆炸，A错误； B．红外光谱可以用来确定有机物的官能团，从而推断出有机物的结构，B正确； C．色谱分析是一种常用的有机分析方法,可以用来确定有机化合物的组成，C错误； D．青蒿素分子中的某个基团在提取过程中对热不稳定，证明其分子中含有过氧基(—O—O—)，D正确； 故选BD。 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． 2.7 6.6 C2H4 C4H6和H2（或C3H8和CO或HCHO和C3H6） 【分析】(1) 浓硫酸增重的为水的质量、乙中碱石灰增重的为二氧化碳的质量； (2)若为单一气体，该气体为烃，根据有机物的物质的量、C、H的物质的量计算出其分子式； (3)根据(2)计算的结果及题干信息判断可能的混合物组成。 【详解】(1) 根据题意，甲中浓硫酸增加的质量为水的质量：103.8g-101.1g=2.7g；碱石灰可吸收二氧化碳，增加的质量：88.6g-82.0g=6.6g； (2) 标准状况下1.68L气体的物质的量为：，有机物燃烧生成水的物质的量为：，有机物燃烧生成二氧化碳的质量为：，该有机物中含有C、H原子数为：；；若原气体是单一气体，该气体为乙烯； (3) 若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中分子中含有C、H为：C2H4，其中只有一种是烃，当另一种为氢气时，平均分子式为C2H4，则该烃为C4H6，该气体组成为：C4H6和H2，当另一种气体为CO时，平均分子式为C2H4, 则该烃为C3H8，该气体组成为：C3H8和CO；当另一种气体为HCHO时，该烃为C3H6，该气体组成为：C3H6和HCHO。 22．(1)C4H10 (2)CH3CH2CH2CH3 、CH3CH(CH3)CH3 【分析】某有机化合物A由碳、氢两种元素组成，浓硫酸质量增加9g，为生成的水的质量，物质的量为：，碱石灰质量增加17.6g，为生成的CO2的质量，物质的量为：。 【详解】（1）由分析知：水和二氧化碳由0.1mol该有机物充分燃烧生成，即0.1mol有机化合物A中，碳原子数为0.4mol，H原子数为1mol，该化合物的分子式为C4H10； （2）由（1）得，物质分子式为C4H10，可能的结构为CH3CH2CH2CH3 、CH3CH(CH3)CH3 。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$