1.2 科学家怎样研究有机化合物-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（苏教版2019选择性必修3）

专题1 有机化学的发展和研究思路 第二单元 科学家怎样研究有机化合物 第1课时 科学家怎样研究有机化合物 版块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识分离和提纯有机化合物的常用方法。 2．了解有机化合物组成的研究方法，学会研究有机化合物的一般步骤和方法。 3．了解基团理论对有机化合物结构研究的影响。 4．知道红外、核磁等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。 5．知道研究有机反应机理的基本方法和有机化学反应的研究内容。 重难点：分离和提纯有机化合物的方法；研究有机化合物组成和结构的方法。 一、 有机化合物的分离、提纯 1．重结晶 重结晶是提纯________有机化合物常用的方法。 (1)原理：将混合物中第一次结晶得到的晶体溶于一定量的溶剂中，再进行________、________、________，如此的多次操作称为重结晶。 重结晶是利用混合物中各组分在同一溶剂中的________不同而使它们相互分离。  (2)溶剂的选择 ①杂质在所选溶剂中的溶解度________________，易于除去。 ②被提纯的有机化合物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响________，冷却后易于____________。 【易错提醒】结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程。包括“冷却结晶法”和“蒸发结晶法”。 将晶体溶于溶剂，使之重新从溶液中结晶析出的过程。 相关操作 冷却结晶法：将热的饱和溶液慢慢冷却析出晶体，适用于溶解度随温度变化大的物质，如KNO3。 蒸发结晶法：把溶液蒸发至大量晶体析出，适用于溶解度随温度变化不大的物质，如NaCl。 先加热溶解，趁热过滤后再冷却结晶，如提纯苯甲酸。 目的 获得晶体 提纯或分离物质 2．萃取 萃取分为液-液萃取和固-液萃取两种。 (1)萃取的原理 萃取是利用混合物中各组分在萃取剂中的________不同而使它们相互分离的操作。 (2)液-液萃取 ①原理：液-液萃取是向待分离溶液中加入与之________(或________互溶)的萃取剂，形成共存的两个液相，一般是用____________从水中萃取某种组分 。 ②实例：四氯化碳萃取溶解在水中的碘，几乎所有的碘都溶解到___________中，碘得以与大量的水分离。 ③___________是液-液萃取常用的操作仪器。 ④常用的与水不互溶的有机溶剂有________、________和___________等。 (3)固-液萃取 ①原理：固-液萃取是利用溶剂使固体物料中的________物质溶解于其中而加以分离的操作，又称浸取。 ②实例：从植物种子中提取食用油，从甜菜中提取糖。 3．蒸馏 蒸馏是分离和提纯________有机化合物的常用方法。 (1)原理：利用混合物中各组分________不同(一般有机物与杂质的沸点应相差________℃以上)，达到分离液态混合物的目的。 当液态混合物中含有多种沸点不同的有机物组分时，经过多次汽化和冷凝可以将这些成分（馏分）逐步分离，这一过程称为分馏，如石油的分馏等。 (2)优点：蒸馏的优点是不需要使用混合物组分以外的其他溶剂，不易引入新的杂质。 (3)实验装置 注意事项： ①温度计水银球位于________________________。 ②碎瓷片的作用：________________________。 ③冷凝管中水流的方向是______口进入，______口流出。 【归纳小结】 1．分离、提纯方法的选择 (1)过滤：不溶性的固体和液体。 (2)蒸馏：沸点相差较大的互溶液体。 (3)分液：互不相溶的液体。 (4)重结晶：溶解度受温度影响较大的固体混合物。 (5)蒸发：提纯溶解度随温度变化较小的溶质。 (6)萃取：利用溶解度差异提取溶液中的溶质。 2．分离、提纯的区别与原则 (1)区别：分离是把混合物分成几种纯净物；提纯是除去杂质，杂质不用进行恢复。 (2)原则 ①不增(不引入新的杂质)。 ②不减(不减少被提纯物)。 ③易分离(被提纯物与杂质易分离)。 ④易复原(被提纯物易复原)。 二、有机化合物组成的研究 1．最简式：又称为________，指有机化合物所含各元素原子个数的________________。 2．确定有机物中含有哪些元素（定性分析） （1）将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→________；H→________；N→N2；S→________。 （2）若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O（使无水CuSO4变蓝）和CO2（使澄清石灰水变浑浊），则该有机物中一定含有的元素是________，可能含有的元素是_______。 （3）判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中C、H两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中________氧元素，若有机物的质量大于C、H两元素的质量和，则有机物中________氧元素。 （4）使用________法可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，氮、氯、溴、硫等元素将以________ ________________________________等形式存在。 （5）用___________法可定性确定有机物中是否存在卤素，用红热的铜丝蘸上试样灼烧时，若含有卤素则火焰为________。 3．确定有机物中各元素的质量分数（李比希定量分析） 利用________在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和烧碱石棉剂（简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉）吸收________和________，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的________和________的质量，进而确定有机化合物中________的质量分数。 4．仪器分析法 人们常借助元素分析仪来确定有机物的组成。 (1)工作原理：在不断通入________的条件下，把样品加热到950~1 200 ℃，使之充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析。 (2)优点：自动化程度______、所需样品量______、分析速度______、同时对____________进行分析等，若与计算机连接还可进行数据存储和统计分析，并可生成各种形式的分析报告。 三、有机化合物结构的研究 1．有机化合物的结构 (1)在有机化合物分子中，原子主要通过________结合在一起。分子中的原子之间结合方式或连接顺序的不同导致了所形成物质在________上的差异。 (2)1838年，德国化学家________提出了“基团理论”。常见的基团有羟基(_______)、醛基(_______)、羧基(________)、氨基(________)、烃基(________)等，它们有不同的结构和性质特点。  2．测定有机化合物结构的分析方法 (1)1H核磁共振谱（1H-NMR） ①原理：有机物分子中的氢原子核所处的化学环境（即其附近的基团）不同，表现出的________就不同，代表___________的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学位移，符号为δ）也就不同。 ②在1H核磁共振谱中：特征峰的个数就是有机物中不同化学环境的氢原子的________；特征峰的面积之比就是不同化学环境的氢原子的________比。 ③乙醇和二甲醚的1H核磁共振谱分析 乙醇 二甲醚 核磁共振氢谱 结论 氢原子类型有____种，不同氢原子的个数之比＝________。 氢原子类型有_____种。 (2)红外光谱法 ①原理：利用有机化合物分子中不同基团在红外光辐射的特征__________不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况。 ②应用：初步判断该有机物中具有哪些________。 (3)质谱法 ①原理：用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量（m）和所带电荷（z）的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的________。可根据________与____________的结构对应关系分析有机物的结构。 ②质荷比（m/z）：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的________________。 四、有机化学反应的研究 1．有机化学反应研究的内容 设计并合成新的有机化合物是有机化学的重要研究内容，包括有机化学反应需要什么条件、受哪些因素的影响、反应机理如何等。 2．甲烷与氯气取代反应的反应机理 (1)反应机理 甲烷与氯气在光照条件下发生的卤代反应是一个_____________链反应。 链引发：Cl2·Cl+·Cl 链增长：·Cl＋CH4―→HCl＋·CH3 ·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋·Cl 链终止：·Cl+·Cl―→Cl2 ·Cl+·CH3―→CH3Cl 其中Cl2、CH4为反应物，·Cl、·CH3为自由基，HCl、CH3Cl为生成物。 (2)反应产物：共有________________________________和HCl五种。 3．同位素示踪法研究酯的水解反应 (1)方法：将乙酸乙酯与H218O在硫酸催化下加热水解，检测________的分布情况，判断酯水解时的断键情况。  (2)反应机理 由此可以判断，酯在水解过程中断开的是酯中的_____键，水中的—18OH连接在_____键上形成羧酸。 4．反应机理研究手段——仪器分析 乙烯与溴化氢反应机理： HBr―→H＋＋Br－ CH2===CH2＋H＋―→CH3H2 CH3H2＋Br－―→CH3CH2Br 利用质谱仪可以检测出该反应过程中产生的中间体——乙基碳正离子(CH3H2)，据此可推出该反应为________型反应。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)重结晶中要求杂质溶解度比被提纯的物质小才能进行分离(　 　) (2)重结晶操作中玻璃棒的作用是搅拌和引流(　 　) (3)酒精易溶于水，所以酒精与汽油可用分液漏斗进行分离(　 　) (4)碘在水中的溶解度很小，但易溶于有机溶剂，所以可用酒精萃取碘水中的碘单质(　 　) (5)能用分液的方法分离植物油和水的混合物(　 　) (6)直接蒸馏含水10%的酒精可得到无水乙醇(　 　) (7)利用蒸馏法分离液态有机物时，温度计可以插入液面以下(　 　) (8)在蒸馏实验中，发现忘记加沸石，应立即停止实验，马上加入(　 　) (9)李比希定量分析有机物中各元素的质量分数的目的是确定有机物的分子式(　 　) (10)确定有机物的实验式就能直接得出该有机物的分子式(　 　) (11)某有机物在氧气中完全燃烧生成了CO2和H2O，可推断该有机物一定含C、H、O三种元素(　 　) (12)1H核磁共振谱能反映出未知有机化合物中不同化学环境的氢原子的种类和个数(　 　) (13)根据红外光谱图的分析可以初步判断有机化合物中具有哪些基团(　 　) (14)根据CH4和Cl2反应的机理，反应不能得到纯净的CH3Cl(　 　) (15)同位素示踪法研究化学反应，利用的是同位素的化学性质不同(　 　) (16)含18O的乙醇和乙酸在浓硫酸作用下发生酯化反应，18O可以存在于生成的水中(　 　) (17)CH3—CH==CH2和HBr的加成反应中，利用质谱仪检测出反应过程中产生两种中间体，CH3—H—CH3和CH3—CH2—H2，则最终的加成产物应为2种(　 　) 2．(1)如图是一套蒸馏装置图，图中存在的错误：______________________________________。 (2)在蒸馏实验中，发现忘记加沸石应_______________________________________________。 (3)若用蒸馏的方法分离甘油(沸点为290 ℃)和水的混合物，被蒸馏出来的物质是________。 (4)若用蒸馏的方法分离出CCl4(沸点为76.8 ℃)中含有的CH3CH2OCH2CH3(沸点为45 ℃)，应控制的适宜温度为________。 3．选择下列实验方法分离、提纯物质，将分离、提纯方法的字母填在横线上。 A．萃取　B．重结晶　C．分液　D．蒸馏　E．过滤　F．洗气 (1)分离水和汽油的混合物： ________。 (2)分离四氯化碳 (沸点为76.8 ℃)和甲苯(沸点为110.6 ℃)的混合物：________。 (3)提取碘水中的碘：________。 (4)除去混在乙烷中的乙烯：________。 (5)从硝酸钾和氯化钠的混合物中获得硝酸钾：________。 4．为了确定某有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，应将该有机物样品与下列哪种金属混合熔融后，再进行定性分析(　　) A．Fe B．Si C．Cu D．Na 5．若要验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是(　　) A．测定该有机物分子中C、H原子的个数之比 B．证明其完全燃烧的产物只有H2O和CO2 C．测定其燃烧产物中H2O和CO2的物质的量之比 D．测定该有机物试样的质量及试样完全燃烧后生成的CO2和H2O的质量 6．某烃中碳元素和氢元素的质量比是24∶5，该烃在标准状况下的密度是2.59 g·L－1，其分子式为(　　) A．C2H6 B．C4H10 C．C5H8 D．C7H8 7．已知CH3COOH在水溶液中存在下列平衡：，当和乙醇发生酯化反应时，不可能生成的是(　　) A． B． C．H2O D．H218O 8．某纯净有机物A的红外光谱表征到和的存在，经质谱仪、核磁共振仪得到下列质谱图和1H核磁共振谱图： (1)该有机物的分子式为________。 (2)该有机物的结构简式为___________，在一定条件下生成高聚物的化学方程式为_____________________。 ►问题一 有机化合物的分离、提纯 【典例1】下列操作中选择的仪器正确的是(　　) ①分离汽油和氯化钠溶液　②从含Fe3＋的自来水中得到蒸馏水　③分离氯化钾和二氧化锰混合物　④从食盐水中提取溶质 A．①—丁　②—丙　③—甲　④—乙 B．①—乙　②—丙　③—甲　④—丁 C．①—丁　②—丙　③—乙　④—甲 D．①—丙　②—乙　③—丁　④—甲 【解题必备】 1．有机物的分离、提纯方法 方法 目的 主要仪器 实例 蒸馏 分离、提纯沸点相差很大的液态混合物 蒸馏烧瓶、冷凝管 分离乙酸和乙醇 萃取 将溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂 分液漏斗 用四氯化碳将碘水中的碘提取出来 分液 分离互不相溶的液态混合物 分液漏斗 分离汽油和水 重结晶 利用温度对溶解度的影响提纯有机物 烧杯、酒精灯、蒸发皿、漏斗 提纯苯甲酸 洗气 分离提纯气体混合物 洗气瓶 除去甲烷中的乙烯 2．物质的性质与分离、提纯方法的选择 (1)根据物质的溶解性差异，可选用结晶、过滤的方法将混合物分离。 (2)根据物质的沸点差异，可选用蒸馏的方法将互溶性液体混合物分离。 (3)根据物质在不同溶剂中溶解性的差异，用萃取的方法把溶质从溶解性较小的溶剂中转移到溶解性较大的溶剂中。 (4)根据混合物中各组分的性质不同可采用加热、调节pH、加适当的试剂等方法，使某种成分转化，再用物理方法分离而除去。 【变式1-1】分离乙苯(沸点：136.2 ℃)和乙醇需要用到的仪器是(　　) 【变式1-2】下列关于萃取操作的叙述正确的是(　　) A．把混合液体转移至分液漏斗，塞上玻璃塞，按如图所示用力振荡 B．振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气 C．经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层 D．分液时，需先将上口的玻璃塞打开，再打开活塞 ►问题二 有机化合物组成和结构的研究 【典例2】质谱图表明某有机物(只含C、H、O元素)的相对分子质量为70，红外光谱图显示该有机物含有C==C和C==O,1H核磁共振谱图表明其有4组峰，且峰面积之比为1∶1∶1∶3。已知不与Br2发生加成反应，下列关于该有机物的说法正确的是(　　) A．其分子中有5种不同化学环境的氢原子 B．分子式为C4H8O C．结构简式为CH3CH==CHCHO D．1 mol 该有机物能与2 mol Br2 发生加成反应 【解题必备】确定有机化合物结构的方法 【变式2-1】有机物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱图如图所示，则该有机物的结构可能为(　　) A．CH3COOCH2CH3 B． C．HCOOCH2CH3 D．(CH3)2CHCOOH 【变式2-2】有机物R的1H核磁共振谱图如图所示，则R的结构简式为(　　) A．CH3CH2CH3 B．HOCH2CH2OH C．CH3CH(OH)CH3 D．HOOCCH2CH2COOH 1．实验室制备和纯化乙酸乙酯的相关装置如图所示(加热及夹持装置已略去)，下列关于该实验的说法正确的是(　　) A．图1装置中，球形冷凝管的主要作用是冷凝、回流，冷凝水从下口通入 B．加热图1装置后，发现未加碎瓷片，应立即停止加热并趁热补加 C．图2装置中的冷凝管也可以换成图1装置中的球形冷凝管 D．图2装置中温度计水银球的位置不正确，应伸入液体中 2．某同学尝试利用李比希法测定液态烃X的实验式，设计了如下实验：准确称取1.06 g样品并置于试样盒中，加热样品，使蒸气通过氧化铜(催化剂)，准确称量生成的二氧化碳和水的质量，分别为3.52 g和0.9 g。下列说法正确的是(　　) A．甲处放置碱石灰 B．该烃的实验式是C8H10 C．停止加热后，立即停止通入O2，防止浪费 D．乙装置后加装一个盛碱石灰的干燥管，实验结果会更准确 3．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．光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 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射线衍射图谱分析：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 4．下列有关叙述正确的是(　　) A．质谱法通常用来确定有机化合物的分子结构 B．将有机化合物燃烧进行定量分析，可以直接确定该有机化合物的分子式 C．在1H核磁共振谱中能出现三组峰，峰面积之比为3∶1∶4 D．乙醚与1-丁醇不能利用红外光谱法进行鉴别 5．某有机物的质谱图如图所示，该有机物的结构简式可能是(　　) A. B. C. D．CH3CH2OCH3 6．下列化合物中，1H核磁共振谱图只出现两组峰且峰面积之比为3∶1的是(　　) A． B． C． D． 7．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C—H、O—H、C—O的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，其1H核磁共振谱只有3组峰，则该有机物的结构简式是(　　) A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3 C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2CHO 8．CH4与Cl2反应的机理是 ①Cl2·Cl＋·Cl ②·Cl＋CH4―→·CH3＋HCl ③·CH3＋Cl2―→·Cl＋CH3Cl 则下列说法正确的是(　　) A．可以得到纯净的CH3Cl B．产物中最多的是HCl C．该反应需一直光照 D．产物中CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量相等 9．“同位素示踪法”可帮助人们认识化学反应的机理，下列用“示踪原子”标示的化学方程式正确的是(　　) A．乙酸乙酯在酸性条件下水解：CH3COOCH2CH3＋H218OCH3COOH＋CH3CH218OH B．氯酸钾和浓盐酸反应：K37ClO3＋6HCl===K37Cl＋3Cl2↑＋3H2O C．乙醇催化氧化：2CH3CH2OH＋18O22CH3CH18O＋2H2O D．CH3COOH＋CH3CH218OHCH3CO18OCH2CH3＋H2O 10．1912年，法国化学家格利雅(Victor Grignard)因发现了有机镁试剂(也称为格氏试剂，简写为RMgX)及其在有机合成中的应用而获得了诺贝尔化学奖。其反应机理是带有负电性的烃基与带有正电性的基团结合，从而发生取代或加成反应，下列反应的有机产物不合理的是(　　) A．RMgBr＋H2O―→ROH B．RMgBr＋R′Br―→R—R′ C．RMgBr＋CO2RCOOH D．RMgBr＋RCH2CH2OH 1．间苯三酚和HCl的甲醇溶液反应生成3,5-二甲氧基苯酚和水。提纯3,5-二甲氧基苯酚时，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取，分液后得到的有机层用饱和NaHCO3溶液、蒸馏水依次进行洗涤，再经蒸馏、重结晶等操作进行产品的纯化。相关物质的部分物理性质如下表： 物质 沸点/℃ 密度(20 ℃) /(g·cm－3) 溶解性 甲醇 64.7 0.791 5 易溶于水 乙醚 34.5 0.713 8 微溶于水 下列说法不正确的是(　　) A．分离出甲醇的操作是蒸馏 B．用乙醚萃取后得到的有机层在分液漏斗的下层 C．用饱和NaHCO3溶液洗涤可以除去HCl D．重结晶除去间苯三酚是利用不同物质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去 2．某有机物常用于生产聚酯纤维和树脂，是一种重要化工合成原料，使用现代仪器对该有机物的结构进行测定，相关谱图如下。下列有关说法错误的是(　　) A．由质谱图可知该有机物的相对分子质量为91 B．由1H核磁共振谱图可知该有机物中有2种不同化学环境的氢原子 C．由红外光谱可获知该有机物含有苯环结构 D．综合以上信息可知该有机物为对二甲苯 3．化学反应的实质就是旧键的断裂和新键的形成。欲探讨发生化学反应时分子中化学键在何处断裂的问题，近代科技常用同位素示踪法。如有下列反应：2R—14CH==CH—R′R—14CH==CH—R＋R′—14CH==CH—R′。 可以推知，下面的物质反应时断裂的化学键应是(　　) A．①③ B．①④ C．② D．②③ 4．1,3-丁二烯在环己烷溶液中与溴发生加成反应时，会生成两种产物M和N(不考虑立体异构)，其反应机理如图1所示；室温下，M可以缓慢转化为N，能量变化如图2所示。下列关于该过程的叙述错误的是(　　) A．1,3-丁二烯所有原子可在同一平面内 B．反应过程中，首先是Br－进攻1,3-丁二烯的不饱和碳原子，然后Br＋再进攻 C．有机物M的1H核磁共振谱图中有四组峰，峰面积之比为2∶1∶1∶2 D． (aq)转化为 (aq)的反应为放热反应 5．某同学为测定有机物A的实验式，取1.5 g样品，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流，用电炉持续加热样品，将生成物依次通过如图所示装置。生成物被完全吸收后，测得装置Ⅰ增重0.9 g，装置Ⅱ增重3.96 g。请回答下列问题： (1)试剂a、试剂b分别为________(填字母)。 A．CaCl2、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰、P2O5 D．碱石灰、CaCl2 (2)有机物A中碳元素的质量分数为________，其组成中____________(填“含有”或“不含有”)氧元素，各元素原子的个数比为____________。 (3)实验测得有机物A的质谱图如下，则A的相对分子质量为______，A的分子式为_________。 (4)核磁共振仪测出A的1H核磁共振谱图和红外光谱图(只显示部分基团)分别如图。 ①峰面积之比为____________。 ②A的结构简式可能为____________(任写一种)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题1 有机化学的发展和研究思路 第二单元 科学家怎样研究有机化合物 第1课时 科学家怎样研究有机化合物 版块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识分离和提纯有机化合物的常用方法。 2．了解有机化合物组成的研究方法，学会研究有机化合物的一般步骤和方法。 3．了解基团理论对有机化合物结构研究的影响。 4．知道红外、核磁等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。 5．知道研究有机反应机理的基本方法和有机化学反应的研究内容。 重难点：分离和提纯有机化合物的方法；研究有机化合物组成和结构的方法。 一、 有机化合物的分离、提纯 1．重结晶 重结晶是提纯固体有机化合物常用的方法。 (1)原理：将混合物中第一次结晶得到的晶体溶于一定量的溶剂中，再进行蒸发（或冷却）、结晶、过滤，如此的多次操作称为重结晶。 重结晶是利用混合物中各组分在同一溶剂中的溶解度不同而使它们相互分离。  (2)溶剂的选择 ①杂质在所选溶剂中的溶解度很小或很大，易于除去。 ②被提纯的有机化合物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大，冷却后易于结晶析出。 【易错提醒】结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程。包括“冷却结晶法”和“蒸发结晶法”。 将晶体溶于溶剂，使之重新从溶液中结晶析出的过程。 相关操作 冷却结晶法：将热的饱和溶液慢慢冷却析出晶体，适用于溶解度随温度变化大的物质，如KNO3。 蒸发结晶法：把溶液蒸发至大量晶体析出，适用于溶解度随温度变化不大的物质，如NaCl。 先加热溶解，趁热过滤后再冷却结晶，如提纯苯甲酸。 目的 获得晶体 提纯或分离物质 2．萃取 萃取分为液-液萃取和固-液萃取两种。 (1)萃取的原理 萃取是利用混合物中各组分在萃取剂中的溶解度不同而使它们相互分离的操作。 (2)液-液萃取 ①原理：液-液萃取是向待分离溶液中加入与之不互溶(或部分互溶)的萃取剂，形成共存的两个液相，一般是用有机溶剂从水中萃取某种组分 。 ②实例：四氯化碳萃取溶解在水中的碘，几乎所有的碘都溶解到四氯化碳中，碘得以与大量的水分离。 ③分液漏斗是液-液萃取常用的操作仪器。 ④常用的与水不互溶的有机溶剂有乙醚、石油醚和二氯甲烷等。 (3)固-液萃取 ①原理：固-液萃取是利用溶剂使固体物料中的可溶性物质溶解于其中而加以分离的操作，又称浸取。 ②实例：从植物种子中提取食用油，从甜菜中提取糖。 3．蒸馏 蒸馏是分离和提纯液态有机化合物的常用方法。 (1)原理：利用混合物中各组分沸点不同(一般有机物与杂质的沸点应相差30℃以上)，达到分离液态混合物的目的。 当液态混合物中含有多种沸点不同的有机物组分时，经过多次汽化和冷凝可以将这些成分（馏分）逐步分离，这一过程称为分馏，如石油的分馏等。 (2)优点：蒸馏的优点是不需要使用混合物组分以外的其他溶剂，不易引入新的杂质。 (3)实验装置 注意事项： ①温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处。 ②碎瓷片的作用：使液体平稳沸腾，防止暴沸。 ③冷凝管中水流的方向是下口进入，上口流出。 【归纳小结】 1．分离、提纯方法的选择 (1)过滤：不溶性的固体和液体。 (2)蒸馏：沸点相差较大的互溶液体。 (3)分液：互不相溶的液体。 (4)重结晶：溶解度受温度影响较大的固体混合物。 (5)蒸发：提纯溶解度随温度变化较小的溶质。 (6)萃取：利用溶解度差异提取溶液中的溶质。 2．分离、提纯的区别与原则 (1)区别：分离是把混合物分成几种纯净物；提纯是除去杂质，杂质不用进行恢复。 (2)原则 ①不增(不引入新的杂质)。 ②不减(不减少被提纯物)。 ③易分离(被提纯物与杂质易分离)。 ④易复原(被提纯物易复原)。 二、有机化合物组成的研究 1．最简式：又称为实验式，指有机化合物所含各元素原子个数的最简整数比。 2．确定有机物中含有哪些元素（定性分析） （1）将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。 （2）若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O（使无水CuSO4变蓝）和CO2（使澄清石灰水变浑浊），则该有机物中一定含有的元素是C、H，可能含有的元素是O。 （3）判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中C、H两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中无氧元素，若有机物的质量大于C、H两元素的质量和，则有机物中有氧元素。 （4）使用钠熔法可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，氮、氯、溴、硫等元素将以氰化钠、氯化钠、溴化钠、硫化钠等形式存在。 （5）用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素，用红热的铜丝蘸上试样灼烧时，若含有卤素则火焰为绿色。 3．确定有机物中各元素的质量分数（李比希定量分析） 利用氧化铜在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和烧碱石棉剂（简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉）吸收水和二氧化碳，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的水和二氧化碳的质量，进而确定有机化合物中氢和碳的质量分数 4．仪器分析法 人们常借助元素分析仪来确定有机物的组成。 (1)工作原理：在不断通入氧气流的条件下，把样品加热到950~1 200 ℃，使之充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析。 (2)优点：自动化程度高、所需样品量小、分析速度快、同时对多种元素进行分析等，若与计算机连接还可进行数据存储和统计分析，并可生成各种形式的分析报告。 三、有机化合物结构的研究 1．有机化合物的结构 (1)在有机化合物分子中，原子主要通过共价键结合在一起。分子中的原子之间结合方式或连接顺序的不同导致了所形成物质在性质上的差异。 (2)1838年，德国化学家李比希提出了“基团理论”。常见的基团有羟基(—OH)、醛基(—CHO)、羧基(—COOH)、氨基(—NH2)、烃基(—R)等，它们有不同的结构和性质特点。  2．测定有机化合物结构的分析方法 (1)1H核磁共振谱（1H-NMR） ①原理：有机物分子中的氢原子核所处的化学环境（即其附近的基团）不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学位移，符号为δ）也就不同。 ②在1H核磁共振谱中：特征峰的个数就是有机物中不同化学环境的氢原子的种类；特征峰的面积之比就是不同化学环境的氢原子的个数比。 ③乙醇和二甲醚的1H核磁共振谱分析 乙醇 二甲醚 核磁共振氢谱 结论 氢原子类型有3种，不同氢原子的个数之比＝3：2：1。 氢原子类型有1种。 (2)红外光谱法 ①原理：利用有机化合物分子中不同基团在红外光辐射的特征吸收频率不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况。 ②应用：初步判断该有机物中具有哪些基团。 (3)质谱法 ①原理：用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量（m）和所带电荷（z）的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的特征峰。可根据特征峰与碎片离子的结构对应关系分析有机物的结构。 ②质荷比（m/z）：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量。 四、有机化学反应的研究 1．有机化学反应研究的内容 设计并合成新的有机化合物是有机化学的重要研究内容，包括有机化学反应需要什么条件、受哪些因素的影响、反应机理如何等。 2．甲烷与氯气取代反应的反应机理 (1)反应机理 甲烷与氯气在光照条件下发生的卤代反应是一个自由基型链反应。 链引发：Cl2·Cl+·Cl 链增长：·Cl＋CH4―→HCl＋·CH3 ·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋·Cl 链终止：·Cl+·Cl―→Cl2 ·Cl+·CH3―→CH3Cl 其中Cl2、CH4为反应物，·Cl、·CH3为自由基，HCl、CH3Cl为生成物。 (2)反应产物：共有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl五种。 3．同位素示踪法研究酯的水解反应 (1)方法：将乙酸乙酯与H218O在硫酸催化下加热水解，检测18O的分布情况，判断酯水解时的断键情况。  (2)反应机理 由此可以判断，酯在水解过程中断开的是酯中的①键，水中的—18OH连接在①键上形成羧酸。 4．反应机理研究手段——仪器分析 乙烯与溴化氢反应机理： HBr―→H＋＋Br－ CH2===CH2＋H＋―→CH3H2 CH3H2＋Br－―→CH3CH2Br 利用质谱仪可以检测出该反应过程中产生的中间体——乙基碳正离子(CH3H2)，据此可推出该反应为离子型反应。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)重结晶中要求杂质溶解度比被提纯的物质小才能进行分离(　×　) (2)重结晶操作中玻璃棒的作用是搅拌和引流(　√　) (3)酒精易溶于水，所以酒精与汽油可用分液漏斗进行分离(　×　) (4)碘在水中的溶解度很小，但易溶于有机溶剂，所以可用酒精萃取碘水中的碘单质(　×　) (5)能用分液的方法分离植物油和水的混合物(　√　) (6)直接蒸馏含水10%的酒精可得到无水乙醇(　×　) (7)利用蒸馏法分离液态有机物时，温度计可以插入液面以下(　×　) (8)在蒸馏实验中，发现忘记加沸石，应立即停止实验，马上加入(　×　) (9)李比希定量分析有机物中各元素的质量分数的目的是确定有机物的分子式(　×　) (10)确定有机物的实验式就能直接得出该有机物的分子式(　×　) (11)某有机物在氧气中完全燃烧生成了CO2和H2O，可推断该有机物一定含C、H、O三种元素(　×　) (12)1H核磁共振谱能反映出未知有机化合物中不同化学环境的氢原子的种类和个数(　×　) (13)根据红外光谱图的分析可以初步判断有机化合物中具有哪些基团(　√　) (14)根据CH4和Cl2反应的机理，反应不能得到纯净的CH3Cl(　√　) (15)同位素示踪法研究化学反应，利用的是同位素的化学性质不同(　×　) (16)含18O的乙醇和乙酸在浓硫酸作用下发生酯化反应，18O可以存在于生成的水中(　×　) (17)CH3—CH==CH2和HBr的加成反应中，利用质谱仪检测出反应过程中产生两种中间体，CH3—H—CH3和CH3—CH2—H2，则最终的加成产物应为2种(　√　) 2．(1)如图是一套蒸馏装置图，图中存在的错误：______________________________________。 (2)在蒸馏实验中，发现忘记加沸石应_______________________________________________。 (3)若用蒸馏的方法分离甘油(沸点为290 ℃)和水的混合物，被蒸馏出来的物质是________。 (4)若用蒸馏的方法分离出CCl4(沸点为76.8 ℃)中含有的CH3CH2OCH2CH3(沸点为45 ℃)，应控制的适宜温度为________。 答案 　(1)温度计位置错误、冷凝管进出水方向不对、没有加碎瓷片(或沸石)　(2)停止加热，待溶液冷却至室温后再加入沸石　(3)水　(4)45 ℃ 解析　(3)水的沸点低于甘油，故被蒸馏出来的物质为水。(4)乙醚的沸点为45 ℃，故应控制的适宜温度为45 ℃。 3．选择下列实验方法分离、提纯物质，将分离、提纯方法的字母填在横线上。 A．萃取　B．重结晶　C．分液　D．蒸馏　E．过滤　F．洗气 (1)分离水和汽油的混合物： ________。 (2)分离四氯化碳 (沸点为76.8 ℃)和甲苯(沸点为110.6 ℃)的混合物：________。 (3)提取碘水中的碘：________。 (4)除去混在乙烷中的乙烯：________。 (5)从硝酸钾和氯化钠的混合物中获得硝酸钾：________。 答案　(1)C　(2)D　(3)A　(4)F　 (5)B 解析　(1)水与汽油分层。(2)四氯化碳和甲苯互溶，但沸点不同。(3)碘易溶于有机溶剂。(4)乙烯能与溴水反应，而乙烷不能。(5)硝酸钾和氯化钠的溶解度随温度的变化不同。 4．为了确定某有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，应将该有机物样品与下列哪种金属混合熔融后，再进行定性分析(　　) A．Fe B．Si C．Cu D．Na 答案　D 5．若要验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是(　　) A．测定该有机物分子中C、H原子的个数之比 B．证明其完全燃烧的产物只有H2O和CO2 C．测定其燃烧产物中H2O和CO2的物质的量之比 D．测定该有机物试样的质量及试样完全燃烧后生成的CO2和H2O的质量 答案　D 解析　B项，烃的含氧衍生物或烃燃烧都生成H2O和CO2，不能确定是否含有O元素，错误；D项，测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成的CO2和H2O的质量，可以确定一定质量的有机物中含有C、H元素的质量，根据质量守恒可确定是否含有O元素，正确。 6．某烃中碳元素和氢元素的质量比是24∶5，该烃在标准状况下的密度是2.59 g·L－1，其分子式为(　　) A．C2H6 B．C4H10 C．C5H8 D．C7H8 答案　B 解析　N(C)∶N(H)＝∶＝2∶5，得其实验式为C2H5，M＝ρVm＝2.59 g·L－1×22.4 L·mol－1 ≈58 g·mol－1，(24＋5)n＝58，n＝2，故其分子式为C4H10。 7．已知CH3COOH在水溶液中存在下列平衡：，当和乙醇发生酯化反应时，不可能生成的是(　　) A． B． C．H2O D．H218O 答案　B 解析　乙酸和乙醇发生酯化反应的机理为羧酸脱去羟基、醇脱去氢原子，据题干信息知，18O可以存在于或H218O中，不可能存在于中，故选B。 8．某纯净有机物A的红外光谱表征到和的存在，经质谱仪、核磁共振仪得到下列质谱图和1H核磁共振谱图： (1)该有机物的分子式为________。 (2)该有机物的结构简式为___________，在一定条件下生成高聚物的化学方程式为_____________________。 答案　(1)C4H6O　(2)CH2==CHCH2CHO nCH2==CHCH2CHO 解析　(1)质谱仪得到的质谱图中最大质荷比即为该有机物的相对分子质量，所以该有机物的相对分子质量为70，该有机物的1H核磁共振谱图显示有4种不同化学环境的氢原子，且H原子个数比为2∶1∶1∶2，故H原子总数至少是6个，红外光谱表征到和的存在。由氧原子数确定：若有2个O原子，则有70－32＝38，C原子为3个时，只能有2个H原子，C原子为2个时，有14个H原子，过饱和，且与强度比为2∶1∶1∶2的4种不同化学环境的氢原子矛盾。因此，氧原子数为1。和的式量为52，余基式量为70－52＝18，若H原子总数为6，则18－6＝12，说明还有1个碳原子，因此分子式为C4H6O。 (2)该有机物可能的结构有CH3CH==CHCHO(1H核磁共振谱图强度比应为3∶1∶1∶1)、CH2==CHCOCH3(1H核磁共振谱图应有3组峰)和CH2==CHCH2CHO，只有CH2==CHCH2CHO符合题意。 ►问题一 有机化合物的分离、提纯 【典例1】下列操作中选择的仪器正确的是(　　) ①分离汽油和氯化钠溶液　②从含Fe3＋的自来水中得到蒸馏水　③分离氯化钾和二氧化锰混合物　④从食盐水中提取溶质 A．①—丁　②—丙　③—甲　④—乙 B．①—乙　②—丙　③—甲　④—丁 C．①—丁　②—丙　③—乙　④—甲 D．①—丙　②—乙　③—丁　④—甲 答案　A 解析　①汽油和氯化钠溶液不互溶，可用分液法分离；②从含Fe3＋的自来水中得到蒸馏水，可利用蒸馏法；③氯化钾易溶于水，二氧化锰难溶于水，可溶解后过滤分离；④从食盐水中得到氯化钠晶体，可蒸发结晶。 【解题必备】 1．有机物的分离、提纯方法 方法 目的 主要仪器 实例 蒸馏 分离、提纯沸点相差很大的液态混合物 蒸馏烧瓶、冷凝管 分离乙酸和乙醇 萃取 将溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂 分液漏斗 用四氯化碳将碘水中的碘提取出来 分液 分离互不相溶的液态混合物 分液漏斗 分离汽油和水 重结晶 利用温度对溶解度的影响提纯有机物 烧杯、酒精灯、蒸发皿、漏斗 提纯苯甲酸 洗气 分离提纯气体混合物 洗气瓶 除去甲烷中的乙烯 2．物质的性质与分离、提纯方法的选择 (1)根据物质的溶解性差异，可选用结晶、过滤的方法将混合物分离。 (2)根据物质的沸点差异，可选用蒸馏的方法将互溶性液体混合物分离。 (3)根据物质在不同溶剂中溶解性的差异，用萃取的方法把溶质从溶解性较小的溶剂中转移到溶解性较大的溶剂中。 (4)根据混合物中各组分的性质不同可采用加热、调节pH、加适当的试剂等方法，使某种成分转化，再用物理方法分离而除去。 【变式1-1】分离乙苯(沸点：136.2 ℃)和乙醇需要用到的仪器是(　　) 答案　A 解析　乙苯和乙醇互溶，二者的沸点相差较大，可采用蒸馏法分离，蒸馏操作所需的仪器有蒸馏烧瓶、锥形瓶、冷凝管、温度计等，A为冷凝管，符合题意。 【变式1-2】下列关于萃取操作的叙述正确的是(　　) A．把混合液体转移至分液漏斗，塞上玻璃塞，按如图所示用力振荡 B．振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气 C．经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层 D．分液时，需先将上口的玻璃塞打开，再打开活塞 答案　D 解析　为使液体混合均匀，两手分别顶住玻璃塞和活塞，把分液漏斗倒转过来，不能用力振荡；振荡几次后打开活塞放气；液体混合均匀后将分液漏斗放在铁架台上静置待液体分层；分液时先将分液漏斗上口的玻璃塞打开，再打开活塞，使下层液体从下端流出，然后关闭活塞，从上口倒出上层液体。 ►问题二 有机化合物组成和结构的研究 【典例2】质谱图表明某有机物(只含C、H、O元素)的相对分子质量为70，红外光谱图显示该有机物含有C==C和C==O,1H核磁共振谱图表明其有4组峰，且峰面积之比为1∶1∶1∶3。已知不与Br2发生加成反应，下列关于该有机物的说法正确的是(　　) A．其分子中有5种不同化学环境的氢原子 B．分子式为C4H8O C．结构简式为CH3CH==CHCHO D．1 mol 该有机物能与2 mol Br2 发生加成反应 答案　C 解析　1H核磁共振谱图中有4组峰，说明其分子中共有4种不同化学环境的氢原子，A项错误；由题给信息可确定该有机物的分子式为C4H6O，又因红外光谱图显示其含有C==C和C==O,1H核磁共振谱图中峰面积之比为1∶1∶1∶3，可知该有机物的结构简式为CH3CH==CHCHO，B项错误，C项正确；1 mol CH3CH==CHCHO最多能与1 mol Br2发生加成反应，D项错误。 【解题必备】确定有机化合物结构的方法 【变式2-1】有机物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱图如图所示，则该有机物的结构可能为(　　) A．CH3COOCH2CH3 B． C．HCOOCH2CH3 D．(CH3)2CHCOOH 答案　A 解析　由红外光谱图可知，该有机物中含有C==O、C—O—C、不对称—CH3，B、C、D均不符合。 【变式2-2】有机物R的1H核磁共振谱图如图所示，则R的结构简式为(　　) A．CH3CH2CH3 B．HOCH2CH2OH C．CH3CH(OH)CH3 D．HOOCCH2CH2COOH 答案　C 解析　根据有机物R的1H核磁共振谱图可知，该物质分子中含有3种不同化学环境的H原子，个数比是1∶1∶6。A、B、D项分子中均含有2种不同化学环境的H原子；C项分子中含有3种不同化学环境的H原子，个数比是1∶1∶6。 1．实验室制备和纯化乙酸乙酯的相关装置如图所示(加热及夹持装置已略去)，下列关于该实验的说法正确的是(　　) A．图1装置中，球形冷凝管的主要作用是冷凝、回流，冷凝水从下口通入 B．加热图1装置后，发现未加碎瓷片，应立即停止加热并趁热补加 C．图2装置中的冷凝管也可以换成图1装置中的球形冷凝管 D．图2装置中温度计水银球的位置不正确，应伸入液体中 答案　A 解析　加热图1装置后，发现未加碎瓷片，应立即停止加热，待冷却后，再补加碎瓷片，故B错误；若图2装置中的直形冷凝管换成球形冷凝管，不利于冷凝液体顺利流入锥形瓶，故C错误；蒸馏时温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，故D错误。 2．某同学尝试利用李比希法测定液态烃X的实验式，设计了如下实验：准确称取1.06 g样品并置于试样盒中，加热样品，使蒸气通过氧化铜(催化剂)，准确称量生成的二氧化碳和水的质量，分别为3.52 g和0.9 g。下列说法正确的是(　　) A．甲处放置碱石灰 B．该烃的实验式是C8H10 C．停止加热后，立即停止通入O2，防止浪费 D．乙装置后加装一个盛碱石灰的干燥管，实验结果会更准确 答案　D 解析　甲装置吸收水蒸气，应盛放无水氯化钙，碱石灰既能吸收水蒸气也能吸收二氧化碳，A错误；生成的二氧化碳和水的质量分别为3.52 g和0.9 g，物质的量分别是＝ 0.08 mol、＝0.05 mol，因此C和H的原子个数之比是0.08∶0.1＝4∶5，所以该烃的实验式是C4H5，B错误；停止加热后，应继续通入O2，把生成的气体全部排入后续的装置中，以便充分吸收，C错误；为防止空气中的水蒸气和二氧化碳干扰实验，乙装置后加装一个盛碱石灰的干燥管，实验结果会更准确，D正确。 3．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．光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 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射线衍射图谱分析：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 答案　B 解析　不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故A正确；CH3CH2OH与CH3OCH3的结构不同，最大质荷比相同，但分子碎片的质荷比不同，则质谱图不完全相同，故B错误；红外光谱仪可以测得未知物中的化学键或官能团，CH3CH2OH和CH3OCH3所含官能团分别为羟基和醚键，可用红外光谱分析区别，故C正确。 4．下列有关叙述正确的是(　　) A．质谱法通常用来确定有机化合物的分子结构 B．将有机化合物燃烧进行定量分析，可以直接确定该有机化合物的分子式 C．在1H核磁共振谱中能出现三组峰，峰面积之比为3∶1∶4 D．乙醚与1-丁醇不能利用红外光谱法进行鉴别 答案　C 解析　质谱法通常用来确定有机化合物的质荷比，即得出相对分子质量，A错误；有机化合物燃烧进行定量分析，只能通过生成的CO2和H2O得出该有机化合物的最简式，B错误；红外光谱可以读出分子中的基团，乙醚和1-丁醇分子中含有不同的官能团，故可以利用红外光谱法进行鉴别，D错误。 5．某有机物的质谱图如图所示，该有机物的结构简式可能是(　　) A. B. C. D．CH3CH2OCH3 答案　A 解析　由质谱图可知该有机物的相对分子质量为78。苯的分子式为C6H6，相对分子质量为78，A项符合题意；的分子式为C5H10，相对分子质量为70，B项不符合题意；的分子式为C4H8O，相对分子质量为72，C项不符合题意；CH3CH2OCH3的分子式为C3H8O，相对分子质量为60，D项不符合题意。 6．下列化合物中，1H核磁共振谱图只出现两组峰且峰面积之比为3∶1的是(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　1H核磁共振谱图只出现两组峰，说明只有两种不同化学环境的氢原子，峰面积之比为3∶1，说明两种氢原子的个数之比为3∶1。中含有3种不同化学环境的氢原子(甲基上一种、苯环上两种)，A错误；中含有2种不同化学环境的氢原子(甲基上的氢以及双键碳原子上的氢)，且个数比为6∶2＝3∶1，B正确；中含有3种不同化学环境的氢原子(两个甲基上的氢和一个亚甲基上的氢)，C错误；中含有2种不同化学环境的氢原子(甲基和亚甲基上的氢)，个数比为6∶4＝3∶2，D错误。 7．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C—H、O—H、C—O的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，其1H核磁共振谱只有3组峰，则该有机物的结构简式是(　　) A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3 C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2CHO 答案　B 解析　A项中无O—H，D项中无O—H、C—O，B、C项含有C—H、O—H、C—O三种化学键且相对分子质量都是60，B项1H核磁共振谱有3组峰，C项有4组峰，故B项正确。 8．CH4与Cl2反应的机理是 ①Cl2·Cl＋·Cl ②·Cl＋CH4―→·CH3＋HCl ③·CH3＋Cl2―→·Cl＋CH3Cl 则下列说法正确的是(　　) A．可以得到纯净的CH3Cl B．产物中最多的是HCl C．该反应需一直光照 D．产物中CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量相等 答案　B 解析　由反应机理②知，·Cl与烃中的氢原子结合生成HCl，故产物中有机物除CH3Cl外还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4，物质的量无法确定，最多的产物为HCl，故A、D项错误，B项正确；由反应机理②③知CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，·Cl起催化作用，故一旦光照下产生·Cl，反应即可进行，C项错误。 9．“同位素示踪法”可帮助人们认识化学反应的机理，下列用“示踪原子”标示的化学方程式正确的是(　　) A．乙酸乙酯在酸性条件下水解：CH3COOCH2CH3＋H218OCH3COOH＋CH3CH218OH B．氯酸钾和浓盐酸反应：K37ClO3＋6HCl===K37Cl＋3Cl2↑＋3H2O C．乙醇催化氧化：2CH3CH2OH＋18O22CH3CH18O＋2H2O D．CH3COOH＋CH3CH218OHCH3CO18OCH2CH3＋H2O 答案　D 解析　酯水解时水中的羟基回到酸中，A项错误；氯酸钾与浓盐酸反应时，氯酸钾中氯元素化合价降为0价，HCl中部分氯元素化合价升为0价，即生成的Cl2中既含37Cl又含Cl，B项错误；乙醇催化氧化时，醇只是脱去两个氢原子，即生成的水中的氧原子只由O2提供，C项错误；酯化反应的原理是酸脱羟基，醇脱氢原子，生成的水中的氧原子由酸提供，D项正确。 10．1912年，法国化学家格利雅(Victor Grignard)因发现了有机镁试剂(也称为格氏试剂，简写为RMgX)及其在有机合成中的应用而获得了诺贝尔化学奖。其反应机理是带有负电性的烃基与带有正电性的基团结合，从而发生取代或加成反应，下列反应的有机产物不合理的是(　　) A．RMgBr＋H2O―→ROH B．RMgBr＋R′Br―→R—R′ C．RMgBr＋CO2RCOOH D．RMgBr＋RCH2CH2OH 答案　A 解析　A项，反应中负电性的烃基R—与负电性的—OH结合，不符合题述反应机理，错误；B项，反应中负电性的烃基R—与正电性的—R′结合，符合题述反应机理，正确；C项，反应中负电性的烃基R—与正电性的—COOH结合，符合题述反应机理，正确；D项，反应中负电性的烃基R—与正电性的—CH2CH2OH结合，符合题述反应机理，正确。 1．间苯三酚和HCl的甲醇溶液反应生成3,5-二甲氧基苯酚和水。提纯3,5-二甲氧基苯酚时，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取，分液后得到的有机层用饱和NaHCO3溶液、蒸馏水依次进行洗涤，再经蒸馏、重结晶等操作进行产品的纯化。相关物质的部分物理性质如下表： 物质 沸点/℃ 密度(20 ℃) /(g·cm－3) 溶解性 甲醇 64.7 0.791 5 易溶于水 乙醚 34.5 0.713 8 微溶于水 下列说法不正确的是(　　) A．分离出甲醇的操作是蒸馏 B．用乙醚萃取后得到的有机层在分液漏斗的下层 C．用饱和NaHCO3溶液洗涤可以除去HCl D．重结晶除去间苯三酚是利用不同物质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去 答案　B 解析　根据表中密度知，有机层的密度小于水，应在上层，B错误。 2．某有机物常用于生产聚酯纤维和树脂，是一种重要化工合成原料，使用现代仪器对该有机物的结构进行测定，相关谱图如下。下列有关说法错误的是(　　) A．由质谱图可知该有机物的相对分子质量为91 B．由1H核磁共振谱图可知该有机物中有2种不同化学环境的氢原子 C．由红外光谱可获知该有机物含有苯环结构 D．综合以上信息可知该有机物为对二甲苯 答案　A 解析　由质谱图可知该有机物的相对分子质量为106，故A错误；由1H核磁共振谱图可知该有机物中有2种不同化学环境的氢原子，故B正确；根据红外光谱图、1H核磁共振谱图，质谱图分析得到该有机物为对二甲苯，故D正确。 3．化学反应的实质就是旧键的断裂和新键的形成。欲探讨发生化学反应时分子中化学键在何处断裂的问题，近代科技常用同位素示踪法。如有下列反应：2R—14CH==CH—R′R—14CH==CH—R＋R′—14CH==CH—R′。 可以推知，下面的物质反应时断裂的化学键应是(　　) A．①③ B．①④ C．② D．②③ 答案　A 解析　根据已知反应可推知断键的位置与连接方式： 即断裂的化学键为双键两侧的键。 4．1,3-丁二烯在环己烷溶液中与溴发生加成反应时，会生成两种产物M和N(不考虑立体异构)，其反应机理如图1所示；室温下，M可以缓慢转化为N，能量变化如图2所示。下列关于该过程的叙述错误的是(　　) A．1,3-丁二烯所有原子可在同一平面内 B．反应过程中，首先是Br－进攻1,3-丁二烯的不饱和碳原子，然后Br＋再进攻 C．有机物M的1H核磁共振谱图中有四组峰，峰面积之比为2∶1∶1∶2 D． (aq)转化为 (aq)的反应为放热反应 答案　B 解析　B项，由反应机理图可以看出，反应过程中首先生成带正电荷的，故应当为 Br＋先进攻不饱和双键，然后Br－再进攻，错误；C项，有机物M分子中存在4种不同化学环境的氢原子，峰面积之比等于氢原子个数之比，正确；D项，由图2可知M的能量大于N，M转化为N的反应为放热反应，正确。 5．某同学为测定有机物A的实验式，取1.5 g样品，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流，用电炉持续加热样品，将生成物依次通过如图所示装置。生成物被完全吸收后，测得装置Ⅰ增重0.9 g，装置Ⅱ增重3.96 g。请回答下列问题： (1)试剂a、试剂b分别为________(填字母)。 A．CaCl2、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰、P2O5 D．碱石灰、CaCl2 (2)有机物A中碳元素的质量分数为________，其组成中____________(填“含有”或“不含有”)氧元素，各元素原子的个数比为____________。 (3)实验测得有机物A的质谱图如下，则A的相对分子质量为______，A的分子式为_________。 (4)核磁共振仪测出A的1H核磁共振谱图和红外光谱图(只显示部分基团)分别如图。 ①峰面积之比为____________。 ②A的结构简式可能为____________(任写一种)。 答案　(1)B　(2)72%　含有　N(C)∶N(H)∶N(O)＝9∶10∶2　(3)150　C9H10O2　(4)①1∶2∶2∶2∶3　② (或其他合理答案) 解析　(2)装置Ⅰ吸收H2O，n(H2O)＝＝0.05 mol；装置Ⅱ吸收CO2，n(CO2)＝＝0.09 mol，所以有机物A中m(H)＝0.05 mol×2×1 g·mol－1＝0.1 g，m(C)＝ 0.09 mol×12 g·mol－1＝1.08 g，则m(O)＝1.5 g－0.1 g－1.08 g＝0.32 g，有机物A中碳元素的质量分数为×100%＝72%；各元素原子的个数比为N(C)∶N(H)∶N(O)＝n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.09∶(0.05×2)∶＝9∶10∶2。(3)根据有机物A的质谱图可知，A的相对分子质量为150；各元素原子的个数比为9∶10∶2，则A的分子式为C9H10O2。(4)①由A的1H核磁共振谱图可知，有机物A共有5种不同化学环境的H，且峰面积之比为1∶2∶2∶2∶3。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$