第一章 有机化合物的结构特点与研究方法（拔高练）-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修3（人教版2019)

进阶 第一章有机化合物的结构特点与研究方法 第一节有机化合物的结构特点 课时1 有机化合物的分类方法有机化合物中的共价键 1.(2024·青海西宁高二期末)抗癌药阿霉素与环糊精（分子略呈锥形的圆环结构）在水溶液中 形成超分子包合物（如图所示），增大了阿霉素的水溶性，控制了阿霉素的释放速度，从而提 高其药效。下列说法错误的是 ( ) A.阿霉素分子中碳原子的杂化方式为sp、sp B.阿霉素分子中既含有σ键又含有π键 OH 1 C.阿霉素分子含羟基、羧基、醚键等官能团 D.阿霉素分子中有手性碳原子 2.(2023·广东湛江高二期中)下列有机化合物中，都含有多个官能团： CHO CH,OH CH,OH OH B COOH HO OH CHCOOH OH OCH, OH CH E.CH,=CHCOOCH (1)可以看作醇的是 (填字母，下同)。 (2)可以看作酚的是 (3)可以看作羧酸的是 (4)可以看作酯的是 (5)E中σ键和π键个数比为 课时2 有机化合物的同分异构现象 C:Hu (1)某有机物的结构简式为 ,它的结构最多有 种。 C,HsBr2 (2)已知：苯的同系物中，与苯环直接相连的碳原 R MnO.H' 子上有氢原子，就能被酸性高锰酸钾溶液氧化生 COOH 成芳香酸，反应如图所示： 现有苯的同系物甲、乙、丙，分子式都是CH4,回答下列问题： ①甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸，它的结构简式是 ②乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化成分子式为C。H,0。的芳香酸，则乙可能的结构有 种。 ③丙苯环上的一溴代物只有一种。试写出丙可能的结构简式（至少写2种） 进阶突破·拔高练0 第二节研究有机化合物的一般方法 课时1●》有机化合物的分离提纯 (2024·山西晋城高三月考)自分子识别兴起以来，冠醚、杯酚烃等的合成引起了研究者的广泛 关注。硫代杯[4]芳烃已被应用于许多方面，如监测和分离一些阳离子、阴离子等。合成对叔丁 基硫代杯[4]芳烃(M=720.0g·mol)的原理表示如下： ，吸 NaOII.A 二苯醚 +HS(未配平) H 分水器 实验室制备对叔丁基硫代杯[4]芳烃的步骤如下： 利用如图所示装置（加热，搅拌、夹持等装置省略），将60.00g对叔丁基苯酚、25.60gS、8g氢 氧化钠和40mL二苯醚加入500mL三颈烧瓶中，在N,气氛下磁力加热搅拌，逐步升温到230℃， 温度保持在230℃反应4小时。停止加热并冷却至100℃以下后，加入40mL6m0l·L'的盐酸 和400mL乙醇的混合溶液，搅拌，抽滤，用乙醇和蒸馏水交替洗涤固体，得到粗产物。将粗产物 在氯仿、乙醇中重结晶，得到30.24g纯化的对叔丁基硫代杯[4]芳烃。回答下列问题： (1)仪器A的名称是 ,其作用是 OH g (2)对叔丁基邻苯二酚( )的沸点小于2-叔丁基对苯二酚( ◇品4)的原因是 H,C--CH CIT OH (3)加热过程中要不断通入氮气，目的是 (4)停止加热后，向反应器中加入盐酸和乙醇混合溶液的目的是 (5)实验过程中会产生一种有毒气体，尾气吸收装置中应用 (填试剂名称)将该气体 除去。 (6)在重结晶过程中，需要用到下图所示仪器中的 (填字母)。 100L 20 D (7)本实验的产率为 (计算结果精确到0.1%)。 02黑白题化学|选择性必修第三册·RJ 课时2》实验式、分子式、分子结构的确定 1.将3.4g的X完全燃烧生成1.8g的H,0和4.48L(标准状况)的C0,,X的核磁共振氢谱有4 组峰且面积之比为3：2：2：1，X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其质谱 图、核磁共振氢谱与红外光谱如图。下列关于X的叙述错误的是 100 相对丰度/% 106 率 50 89 吸收强废 136 波数en-l 18 40003000200015001100 5K0 质荷比 109876543210 一H (=0 苯环常架：0( 甲 A.X的相对分子质量为136 B.X的分子式为CgH,02 C.符合题中X分子结构特征的有机物有1种 D.与X属于同类化合物的同分异构体有4种 2.(2024·江苏苏州高二月考)对乙酰氨基酚是常用的解热镇痛药，在甲流的对症治疗中可发挥重 要作用。现对其进行测定，得到的相关数据和谱图如下。请根据题日要求逐步推导出其结构。 (1)测定实验式：①将15.1g样品在足量纯氧中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、 碱石灰，发现两者分别增重8.1g和35.2g; ②再将等量的样品通入氧化铜中，以氧化有机物中的氮元素，测定生成N,的体积为1.12L (已换算成标准状况)。 确定分子式：测得对乙酰氨基酚的质谱图如图，分子式为 相对丰及/% 吸改强度 100 109 80 60 151 40 20 43 80 0 2550 7万10612若T 11109876543210 质荷比 6/ppm 质谱图 核磁共振氢谱图 (2)进行波谱分析： ①根据分子的 图，可知分子中存在 、-0H、6 、一NH等基团。 ②测得的核磁共振氢谱图如上图，由图可知，该有机化合物分子中不同化学环境的H原子的 个数比为 (3)已知对乙酰氨基酚的水解产物属于两性化合物，综上所述，对乙酰氨基酚的结构简式为 (4)其中含氮官能团的名称是 ,水解后含氮官能团的名称是 进阶突破·拔高练03进阶突破·拔高练参考答案 第一章有机化合物的结构特点与研究方法 内氢键，而2-叔丁基对苯二酚易形成分子间氢键(3)防止对叔丁基 奉酚、S,被氧化(4)降低对叔丁基硫代杯[4]芳烃的溶解度，使对报 第一节有机化合物的结构特点 丁基硫代杯[4]芳烃充分析出(5)硫酸铜溶液（其他合理答案也可） 课时1有机化合物的分类方法有机化合物中的共价键 (6)BE(7)42.0% 1.C解析：阿莓素分子中单键碳原子的杂化方式为即3，苯环和碳氧 解析：(1)仪器A是球形冷凝管，作用是冷凝回流，同时将生成的H2S 双键中碳原子采用p2杂化，故A正确：单键为σ键，双键中有1个σ 气体导人球形千燥管中进行吸收。(2)观察对叔丁基邻苯二酚和2-权 键和1个键，阿霉素分子中既含有σ键又含有m键，故B正确：阿 丁基对苯二酚的结构可知，对叔丁基邻苯二酚中的羟基较近，易形成分 霉素分子含有羟基、醚键、氨基、碳基等官能团，不含羧基，故C错 子内氢键，导致沸点较低，但2-叔丁基对装二酚中的羟基较远，易形成 分子间氢键，导致沸点较高。(3)酚羟基和S都可以被空气中的氧气 H 氧化，因此实验过程中要不断通入氮气防止它们被氧化。(4)对叔丁基 硫代杯[4)芳烃中含有多个羟基，停止加热后，向反应器中加人盐酸和 乙醇混合溶液的目的是降低对报丁基硫代杯[4)芳经的溶解度，使对权 分子中有多个手性 丁基硫代杯[4]芳烃充分析出。(5)实验过程中会产生一种有毒气体， 可知尾气是H2$,因此可用硫酸铜溶液吸收（其他合理答案也可）。 (6)重结品是利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同面将 NH 杂质除去的过程，是在烧杯中加热将产品溶解，然后冷却结品后用漏斗 碳原子（标出），故D正确。 过滤。因此在重结品过程中，需要用到题图所示仪器中的普通漏斗和 2.(1)BCD(2)ABC(3)BD(4)E(5)11:2 烧杯。(7)60.00g对叔丁基茶酚（相对分子质量为150）的物质的量为 课时2有机化合物的同分异构现象 0.40ml,25.60gS,中S的物质的量为0.80mdl,S,过量，利用对叔丁基 CH,CH 养酚的物质的量进行计算。根据题中所给反应可知，4个对叔丁基苯酚 分子生成1个对叔丁基硫代杯[4]芳烃，因此理论上生成对叔丁基硫代 (1)72 (2)① C-CH: ②6 ③ 杯[4]芳烃的物质的量为0.10mml,实际质量为30.24g,对叔丁基硫代 CH CH,CH 杯4]芳烃的M=720.0g·mo',则物质的量为0.042ml,所以产率为 CH, 0.042mol ×100%=42.0%。 0.1 mol ,◇ H,C- CH; H. CH (任意两种) 课时2实验式、分子式、分子结构的确定 CH CH, 1,D解析：根据质谱图可知，X的相对分子质量为136，A正确：根据 解析：(1)戊烷有正戊烧、异戊烷、新戊烷，一C,H,是戊烷去掉一个H 质谱图可知，X的相对分子质量为136,3.4gX的物质的量为 之后形成的戊基，去掉一个H,正戊烷、异戊烷、新戊烷分别有3、4、1种 0.025l,将3.4g的X完全燃烧生成1.8g的H20和4,48L(标准 结构，共8种：根据碳链异构和Br位置异构，一C,H,B2共9种，因此总 状况)的C02,(H)=0.2mal,n(C)=0.2mal,分子中含0原子物质 共8×9=72种结构。(2)①能被氧化为芳香酸的苯的同系物都有一个 的最为34g=0.2malx12g·mmll-0.2mmlx1gmd -=0.05mal, 共同点：侧链与苯环相连的碳原子上有氢原子，甲不能被酸性高锰酸钾 16g·mol1 溶液氧化为芳香酸，说明苯的同系物的侧链与苯环相连的碳原子上无 N(C):N(H):N(0)=4:4:1,所以X的分子式为C,H,02,B正 CH: 确：X的核磁共振氢谱有4组峰且面积之比为3：2：2：1，X分子中 只含一个苯环且奉环上只有一个取代基，分子中含有C■0 氧原子，应为 CCH,②乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化成分 C-0—C、C《》,符合题中X分子结构特征的有机物有 CH 子式为，H,0。的芳香酸，说明苯环上有3个侧链可被氧化，其中2个 甲基、一个乙基，可看作乙基取代二甲苯苯环上的H,对应的同分异构 一C一0一CH,共1种，C正确：与X属于同类化合物（酶类） 体有6种：③分子式为C。H4的苯的同系物的苯环上的一溴代物只有 一种，其苯环上可能只有2个相同侧链且位于对位，或4个相同的侧 CH2CH3 CH, 的同分异构体有○CH,0 链，可能为 H:C CH 〉0-C-H CH,CH, CH, CH, 共5种，D错误。 CH, 2.(1)CH,02N(2)①红外光谱②1：1：2：2：3 CH OH CH (3) (4)酰胺基氨基 第二节研究有机化合物的一般方法 课时1有机化合物的分离、提纯 解析：(1)将15.1g样品在足量纯氧中充分燃烧，并使其产物依次缓缓 (1)球形冷凝管导气、冷凝回流(2)对叔丁基邻苯二酚易形成分子 通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重8.1g和35.2g,则水的物质的 选择性必修第三册·RJ黑白题54 量=81g 18gna户=0.45mm,C0,的物质的量 44g·m=0.8ma;再 35.2g 第三节芳香烃 将等量的样品通入氧化铜中，以氧化有机物中的氨元素，测定生成N (1)取代反应(2)不是(3)3加成反应（或还原反应） 的体积为1.12L,则N,的物质的量为0.05mol,则m(H)+m(C)+ (4)Br m(N)=0.9malx1g·moll+0.8mol×12g·mol1+0.1mol×14g +H,S0,(浓)△Bs0,H+H,0 m1=11.9g,则0元素的质量为3.2g,物质的量为0.2m0l, (5)Br》 (6)6 N(H)N(C)N(N)N(0)=0.9 mol 0.8 mol 0.1 mol 0.2 mol= 解析：由题给转化关系可知，苯发生硝化反应生成硝基苯，则A为硝基 9:8:1:2,由对乙酰氨基酚的质谱图可得，其相对分子质量为151， CH 则其分子式为CgH,0,N。(2)①根据分子的红外光谱图观察有不同 的吸收峰，可以发现有机物存在相应的基团或官能团：②由图可知，该 苯：硝基苯在催化剂作用下与CH,C1发生取代反应生成「 -N02· 有机化合物分子含有5种不同化学环境的H原子，其个数之比为1： CH CH 1:2:2:3。(3)水解产物是一种两性化合物，结合红外光谱分析可 知该有机物中含苯环、酰胺基和酚羟基，则对乙酰氢基酚的结构简式 则B为 N02 N02 与铁和盐酸发生还原反应生成 OH 。(4)其中含氨官能团的名称是酰胺基，水解后 H。苯与液溴在催化剂作用下发生取代反应生成 含氯官能团的名称是氨基（一NH)。 BrQ,则C为Br○，Br○与浓硫酸发生取代反应生 第二章 烃 成BrCS0,H,则D为Bs0,H,B○S0,H 第一节烷烃 在催化剂作用下与氢气发生加成反应生成B○S0,H。由第 一条转化链可知，若先硝化再取代，硝基在甲基的间位，由第二条转化 (I)AL,G+6,S0,-2Al,(S0)3+3CH↑(2)2CH+7004 链可知，若先卤代再磺化，则一S0,H在一B的对位，F水解生成 7Cu+C02+C0+4H20(3)千燥甲烷不能(4)A H0○一N02,说明F中一Br位于-NO,的对位，“苯-E→F“应 (5)CH,+C,光恩CH,C+HC(合理中可)ABc 是先卤代再硝化，即得到苯与B在催化剂作用下发生取代反应生成 BQ,则E为BQ；BQ发生硝化反应生成 第二节烯烃炔烃 B○-N0,,则F为Br-N0,:Br○N0,在氢氧 课时1烯烃 1.D 化钠水溶液中发生水解反应生成H0Q一N0,。 2.(1)方法②产物单一，原子利用*高(2)2-甲基-1,3-戊二烯 第三章烃的衍生物 (3)恒压滴液漏斗(4)水浴加热(5)除去有机物中残留的酸 (6)作干燥剂，吸收有机层中的水(7)74.7% 第一节卤代烃 解析：由题意可知，方法②制备氯代环己烷的操作为催化剂作用下 环已烯和盐酸共热发生加成反应生成氯代环已烷，反应结束弃去水 (1）防止暴沸(2)CH,CH,CH,CH,Br+NaOH水 层，用饱和氯化钠溶液洗去大部分没有反应的盐酸，再用碳酸钠溶 CH,CH,CH,CH,OH+NaBr(3)-丁醇(4)①CCH,CH,Br中 液洗去残余的盐酸，然后用无水硫酸镁干燥除去有机物中的水，起 干燥作用，最后蒸缩除去环己烯得到产品。(1)由方程式可知，与环 B碳上的氢话性比CH,CH2CH2CH,Br高②CH,CH20+H20== 己烷氯化法制备氯代环己烷相比，环己烯氯化氢加成法制备氯代环 CH3CH2OH+OH③(CH3),CBra碳上的侧链比(CH:)2CHBr多，则 己烷得到的产物单一，原子利用率高。(2)由结构简式可知， 消去反应的竞争增大，消去反应产物越多④B碳上的氢活性和α碳 CH,=CCH一CH一CH,分子中含有碳碳双键的最长碳链含有5 上的侧链多少 解析：(1)烧瓶中加入碎瓷片的作用是防止暴沸。(2)1-溴丁烷水解反 CH 个碳原子，侧链为甲基，名称为2-甲基-1,3-戊二烯。(3)由实验装 应的化学方程式为CC,C,C+NOH冬 置图可知，仪器a为恒压滴液漏斗，作用是平衡气压，便于液体顺利 CH,CH,CH2CH2OH+NaBr。(3)实验i中产物会有1-丁醇，其具有挥发 流下。(4)由方法②满备氧代环己烷的反应温度为75℃，低于水的 性，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色。(4)①由已知条件可知，B碳上的 沸点，可知实验中合适的加热方式是水浴加热。(5)由分析可知，用 碳酸钠溶液洗涤的目的是洗去有机物中残余的盐酸。(6)由分析可 氢活性越高，消去反应的速率越大，则CH,CH,B肛中B碳上的 知，加人适量无水硫酸镁的作用是干燥除去有机物中的水，起干燥 氢活性比CHCH2CH,CH2Br高：②乙醇钠的水溶液显碱性的原因是 作用。(7)由方程式可知，0.35mol环己烯和1mal氯化氢发生加成 CH,CH2O+H20CH,CH2OH+OH:③(CH,),CBra碳上的侧链比 反应时，氯化氢过量，反应生成31g氯代环己烧，则氯代环己烧的产 (CH3)2CHB多，则消去反应的竞争增大，消去反应产物越多：④由反 31g 应的数据和资料可知，卤代烃的取代反应与消去反应受B碳上的氢活 率为035mx185g·m广*100%-74.7%. 性以及ā碳上的侧链多少两方面因素的影响。 课时2炔烃 (1)取代反应碳碳双键、氯原子(2)CH=C一CH=CH,+ 第二节醇酚 CH,-CHCH,d一○cH,d(3)○CH,C=CH 课时1醇 OH CH FcCl·6H2z0 ◇+H,0eC,·6,0污染小、可循环使 拔高练参考答案|黑白题55