第1章 第2节 第2课时 确定有机化合物的实验式、分子式与分子结构(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步练测（人教版2019）

训练（四）　确定有机化合物的实验式、分子式与分子结构 [对应素能提升训练第8页] 1.(天津南开区高二质量检测)A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知：A中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为8.82%，那么A的实验式是(　　) A.C5H12O4　　　　 B.C5H12O3 C.C4H10O4　　　　 D.C5H10O4 解析　由于A中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为8.82%，故A中氧的质量分数为100%－44.1%－8.82%＝47.08%。观察选项知，C原子数为4或5，当1个分子中有5个C时，则N(O)＝≈4，N(H)≈12，故该有机化合物的实验式为C5H12O4，A正确。 答案　A 2.(广东广州高二期中)有机化合物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱如图所示，则该有机化合物可能的结构简式为(　　) A.CH3COOCH2CH3 B.OHCCH2CH2OCH3 C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCOOH 解析　由红外光谱图可看出该分子中有不对称的—CH3，因此该分子中有2个—CH3，由题图还可以看出有机化合物Y含有C===O、C—O—C结构，则Y的结构简式为CH3COOCH2CH3或CH3CH2COOCH3，A正确。 答案　A 3.下列说法中正确的是 （　　） A.在核磁共振氢谱中有7个吸收峰 B.红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类和数目 C.质谱法不能用于相对分子质量的测定 D.核磁共振氢谱、红外光谱和质谱法都可用于分析有机物结构 解析　中有3种不同化学环境的氢原子，在核磁共振氢谱中有3个吸收峰，故A错误；红外光谱只能确定官能团的种类，不能确定其数目，故B错误；质谱图中，用最大质荷比可确定有机物的相对分子质量，故C错误；核磁共振氢谱、红外光谱和质谱都可用于分析有机物结构，故D正确。 答案　D 4.(淄博四中高二期中)确定有机化合物组成和结构的方法很多，下列说法错误的是(　　) A.环异戊二烯()的核磁共振氢谱中有3组峰 B.质谱仪可用于有机物相对分子质量的测定 C.利用红外光谱法可以区分丁烷和丁烯 D.通过李比希元素分析仪可以确定有机物分子式 解析　环异戊二烯结构对称，有3种等效氢，核磁共振氢谱中有3组峰，A正确；质谱图中最大质荷比即该分子的相对分子质量，质谱仪可用于有机物相对分子质量的测定，B正确；红外光谱分析分子中不同的官能团，丁烷、丁烯的官能团不同，可以利用红外光谱法区分丁烷和丁烯，C正确；通过李比希元素分析仪可以测定有机化合物中碳、氢元素质量分数，得到有机物的实验式，D错误。 答案　D 5.（保定高二检测）验证某有机物是否属于烃的含氧衍生物，应完成的实验内容是 （　　） A.只验证它完全燃烧后的产物只有H2O和CO2 B.只测定其燃烧产物中H2O和CO2的物质的量的比值 C.测定完全燃烧时消耗的有机物与生成的CO2、H2O的物质的量之比 D.测定该试样的质量及其试样完全燃烧后只生成CO2和H2O，并测定CO2和H2O的质量 解析　烃的含氧衍生物和烃燃烧都生成H2O和CO2，不能确定是否含有O，故A错误；测定其燃烧产物中H2O和CO2物质的量的比值只能确定C、H原子数的比，不能确定是否含有O，故B错误；测定完全燃烧时消耗的有机物与生成的CO2、H2O的物质的量之比，只能确定该有机物中C、H原子数的比，不能确定是否含有O，故C错误；测定该试样的质量及其试样完全燃烧后生成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，故D正确。 答案　D 6.质谱图表明某有机物的相对分子质量为70，红外光谱表征到键和CO键的存在，核磁共振氢谱表明峰面积之比为1∶1∶1∶3。下列说法正确的是 （　　） A.分子中共有5种化学环境不同的氢原子 B.该物质的分子式为C4H8O C.该有机物的结构简式为CH3CHCHCHO D.在一定条件下，1 mol该有机物可与3 mol氢气加成 解析　核磁共振氢谱有4组峰，说明分子中共有4种不同化学环境的氢原子，A项错误；相对分子质量为70，红外光谱表征到键和CO键的存在，可确定该物质的分子式为C4H6O，B项错误；分子式为C4H6O，且核磁共振氢谱的峰面积之比为1∶1∶1∶3的有机物只有CH3CHCHCHO，C项正确；在一定条件下，1 mol CH3CHCHCHO最多与2 mol H2加成，D项错误。 答案　C 7.(赤峰二中高二期末)测得某有机物中碳元素的质量分数为60%，氢元素的质量分数为13.33%。 0.2 mol该有机物质量为12 g。其红外光谱图只有C—C键、C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，则有关该有机物的叙述不正确的是(　　) A.该有机物含有羟基 B.该有机物质谱图中最大质荷比是60 C.该有机物能与金属Na反应 D.该有机物核磁共振氢谱图中有4个吸收峰，峰面积之比为3∶2∶2∶1 解析　由M＝＝＝60 g/mol，其中碳元素的质量分数＝60%，M(C)＝36，可知碳原子数为3个；＝13.3%，M(H)≈8，可知氢原子数为8个；氧元素的质量分数为1－13.33%－60%＝26.67%，同上可求出氧原子数为1个。红外光谱图只有C—C键、C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，该物质为CH3CH2CH2OH或。该有机物为醇，含有羟基，A正确；该有机物的相对原子质量为60，即最大质荷比是60，B正确；该有机物为醇，能与金属Na反应，C正确；因无法确定有机物的结构，峰面积之比无法确定，D错误。故选D。 答案　D 8.(徐州高二月考)从微观上看，化学反应是微观粒子按一定的数目关系进行的。一定条件下，6.0 g某有机物在密闭容器内完全燃烧，生成二氧化碳和水。该反应中所有物质的分子数随反应过程的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.消耗的有机物与氧气的分子个数比1∶2 B.该有机物的化学式为C2H4O2 C.该反应生成的二氧化碳和水的质量之比为1∶1 D.反应结束后，密闭容器内消耗氧气的质量为6.4 g 解析　由图可知，参加反应的有机物和氧气、生成的二氧化碳和水的分子个数比为n∶2n∶2n∶2n＝1∶2∶2∶2，设有机物的化学式为CxHyOz，化学方程式可表示为CxHyOz＋2O22CO2＋2H2O，根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，生成物中含C、H、O的个数分别是2、4、6，反应物中也应含2个C、4个H、6个O，故该有机物的化学式为C2H4O2，B正确；由图可知，生成二氧化碳和水的分子个数比为2n∶2n＝1∶1，即物质的量之比为1∶1，则质量比为44∶18＝22∶9，C错误；6.0 g某有机物的物质的量为＝0.1 mol，根据A项可知，参加反应的有机物和氧气的分子个数比为n∶2n＝1∶2，即物质的量之比为1∶2，故氧气的物质的量为0.2 mol，质量为0.2 mol×32 g/mol＝6.4 g，A、D正确。 答案　C 9.(广东广州五校高二期末联考)已知某有机化合物A的核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是(　　) A.若A的分子式为C3H6O2，则其结构简式为CH3COOCH3 B.由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子，且个数之比为1∶2∶3 C.仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数 D.若A的分子式为C3H6O2，则其能与NaOH(aq)反应的结构有两种 解析　由核磁共振氢谱可知，该有机化合物分子中有三种不同化学环境的氢原子，且个数之比为1∶2∶3，CH3COOCH3中含2种不同化学环境的氢原子，与题图不符，A错误，B正确；分子式未知，仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数，C正确；若A能与NaOH(aq)反应，则其中含有羧基或酯基，结合分子式知A可能的结构有CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3，D正确。 答案　A 10.经李比希法元素分析实验测得某烃中碳的质量分数为85.71%，氢的质量分数为14.29%。该烃的质谱图显示其相对分子质量为70，该烃的核磁共振氢谱如图所示。 则该烃的实验式为　　　　；分子式为　　　　；结构简式为　　　　。  解析　碳元素的质量分数为85.71%，氢元素的质量分数为14.29%，故N（C）∶N（H）＝∶＝1∶2，该烃的实验式为CH2；该烃的相对分子质量为70，故该烃的分子式为C5H10；由该烃的核磁共振氢谱图可知，该烃分子中只有1种H原子，故该烃的结构简式为。 答案　CH2　C5H10　 11.三聚氰胺最早被李比希于1834年合成，它有毒，不可用于食品加工或食品添加剂。经李比希法分析得知，三聚氰胺中，氮元素的质量分数高达66.67%，氢元素的质量分数为4.76%，其余为碳元素。它的相对分子质量大于100，但小于150。试回答下列问题： （1）分子式中原子个数比N（C）∶N（H）∶N（N）＝　　　　。 （2）三聚氰胺分子中碳原子数为　　　　，理由是（写出计算式）　 。 （3）三聚氰胺的分子式为　　　　。 （4）若核磁共振氢谱显示只有1个吸收峰，红外光谱图显示有1个由碳、氮两种元素组成的六元杂环。则三聚氰胺的结构简式为　 。 解析　（1）N（C）∶N（H）∶N（N）＝∶∶≈1∶2∶2。（2）＜N（C）＜，即2.4＜N（C）＜3.6，又N（C）为正整数，所以N（C）＝3。（3）因为N（C）∶N（H）∶N（N）＝1∶2∶2，又N（C）＝3，所以，分子中N（C）、N（H）、N（N）分别为3、6、6。（4）核磁共振氢谱显示只有1个吸收峰，说明是对称结构。这6个H原子的环境相同，而碳为四价元素，氮为三价元素，故六元环中C、N各有3个原子交替出现。 答案　（1）1∶2∶2 （2）3　＜N（C）＜，即2.4＜N（C）＜3.6，又N（C）为正整数，所以N（C）＝3 （3）C3H6N6 （4） 12.(乌兰浩特一中高二月考)有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气，主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓等型香精，其沸点为148 ℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构，具体实验过程如下： 步骤一：将粗品用蒸馏法进行纯化。 (1)蒸馏装置如图1所示，仪器a的名称是________，图中虚线框内应选用右侧的________(填“仪器x”或“仪器y”)。 步骤二：确定M的实验式和分子式。 (2)利用元素分析仪测得有机物M中碳的质量分数为54.5%，氢的质量分数为9.1%。 ①M的实验式为________。 ②已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，则M的相对分子质量为________，分子式为________。 步骤三：确定M的结构简式。 (3)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2所示，图中峰面积之比为1∶3∶1∶3；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3所示。 M中官能团的名称为____________，M的结构简式为________(填键线式)。 (4)写出两种含有酯基的M的同分异构体的结构简式：________________。 解析　(1)仪器a的名称为蒸馏烧瓶；蒸馏时使用仪器y(直形冷凝管)，仪器x(球形冷凝管)一般用于冷凝回流装置中。 (2)①计算该有机物中氧元素的质量分数：w(O)＝100%－54.5%－9.1%＝36.4%，分子内各元素原子的个数比：N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶＝2∶4∶1，即实验式为C2H4O；②M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，则M的相对分子质量为2×44＝88，设分子式为(C2H4O)n，则44n＝88，n＝2，则分子式为C4H8O2。 (3)根据核磁共振氢谱图中有4组峰，且峰面积之比为1∶3∶1∶3，说明分子中含有4种不同化学环境的氢原子，且个数比为1∶3∶1∶3，结合红外光谱图所示含有C—H、H—O、C===O等化学键，其结构简式为，所含官能团为羟基、酮羰基，其键线式写作。 (4)酯基为—COO—，含有酯基的M的同分异构体的结构简式为CH3COOCH2CH3、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3。 答案　(1)蒸馏烧瓶　仪器y (2)①C2H4O　②88　C4H8O2 (3)羟基、酮羰基　 (4)CH3COOCH2CH3、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3(写两种即可) 学科网（北京）股份有限公司 $$