专题12 研究有机化合物的一般方法-【压轴题】2024-2025学年高二化学同步培优训练（沪科版2020选择性必修3）

专题12 研究有机化合物的一般方法 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一.研究有机化合物的一般步骤 分离、提纯―→确定实验式―→确定分子式―→确定分子结构 二.有机物的分离、提纯方法 1．蒸馏 （1）适用条件 ①液态有机化合物含有少量杂质且该有机化合物热稳定性较高； ②有机化合物的沸点与杂质的沸点相差较大。 （2）蒸馏装置及注意事项 ①实验装置——写出相应仪器的名称 ②注意事项 a．温度计水银球位置：蒸馏烧瓶的支管口处；b.加碎瓷片的目的：防止液体暴沸；c.冷凝管中水的流向：下口流入，上口流出。 2．萃取 类型 液-液萃取：利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解性不同，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程 固-液萃取：用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程 装置和仪器 萃取剂 对萃取剂的要求： ①萃取剂与原溶剂互不相溶； ②溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度； ③萃取剂与原溶液中的成分不反应 常用萃取剂：乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷等 分液 定义 将萃取后的两层液体分开的操作 操作 加入萃取剂后充分振荡，静置分层，然后打开分液漏斗上方的玻璃塞和下方的活塞将两层液体分离，下层液体从下口流出，并及时关闭活塞，上层液体从上口倒出 3.重结晶 （1）原理：常用于提纯固体有机化合物，是利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去。 （2）适用条件：选用合适的溶剂，使得杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大，易于除去； 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，能够进行冷却结晶； （3）实验探究：重结晶法提纯含有少量氯化钠和泥沙杂质的苯甲酸。 已知：纯净的苯甲酸为无色结晶，熔点122 ℃，可用作食品防腐剂，苯甲酸微溶于水，在水中不同温度的溶解度如下表： 温度/℃ 25 50 75 溶解度/g 0.34 0.85 2.2 提纯苯甲酸的实验步骤如下： ①观察粗苯甲酸样品的状态。 ②将1.0 g粗苯甲酸放入100 mL烧杯，再加入50 mL蒸馏水。加热，搅拌，使粗苯甲酸充分溶解。 ③用漏斗趁热将溶液过滤到另一个烧杯中，将滤液静置，使其缓慢冷却结晶。 ④待滤液完全冷却后滤出晶体，并用少量蒸馏水洗涤。将晶体铺在干燥的滤纸上，晾干后称其质量。 ⑤计算重结晶收率。 三.有机化合物实验式和分子式的确定 1．确定实验式 （1）相关概念 ①实验式：有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，又称为最简式。例如，乙酸的分子式为C2H4O2，实验式为CH2O。 ②元素分析 分类 定性分析 定量分析 含义 用化学方法测定有机化合物的元素组成 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物(如C→CO2，H→H2O)，并定量测定各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量分数，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式 （2）实验式的测定步骤(李比希法) （3）实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。 2．确定分子式 （1）原理 质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。 （2）质谱图：以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。如下图为某有机物的质谱图： 从图中可知，该有机物的相对分子质量为46，即质荷比最大的数据就是样品分子的相对分子质量。 【归纳】有机物相对分子质量的求算方法 （1）标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：Mr＝22.4×ρ。 （2）相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D，求算该气体的相对分子质量：MA＝D×MB。 （3）混合物的平均相对分子质量：＝。 （4）读图法：质谱图中，质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量。 四.有机物分子结构的确定 1．红外光谱 （1）原理：不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。 （2）作用：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。 如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构：CH3CH2OH或CH3OCH3，利用红外光谱来测定，分子中有O—H或—OH可确定A的结构简式为CH3CH2OH。 2．核磁共振氢谱 （1）原理：处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图上出现的位置不同，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 （2）作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。 （3）分析：吸收峰数目＝氢原子的类型数，吸收峰面积比＝氢原子个数比。 如分子式为C2H6O的有机物A的核磁共振氢谱如图，可知A中有3种不同化学环境的氢原子且个数比为3∶2∶1，可推知该有机物的结构应为CH3CH2OH。 3．X射线衍射 （1）原理：X射线是一种波长很短的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。 （2）作用：可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，用于有机化合物晶体结构的测定。 【归纳】 1．谱图法在确定有机物分子结构中的应用 （1）核磁共振氢谱图中，峰的个数即氢原子的种类数，而峰面积之比为各类氢原子个数之比。 （2）可根据红外光谱图推知有机物分子中含有哪些化学键、官能团，从而确定有机物的结构。 （3）将X射线衍射技术用于有机化合物(特别是复杂的生物大分子)晶体结构的测定。 2．确定有机物分子式(结构式)的一般思路 1．可利用多种方法研究有机物的结构，如元素定量分析、质谱法、红外光谱分析和核磁共振氢谱分析等。下列有关说法正确的是 A．利用质谱法可以鉴别乙醇和二甲醚 B．利用红外光谱法可以鉴别甲苯和溴苯 C．在核磁共振氢谱中有两组吸收峰 D．由某有机物完全燃烧的产物可推测其实验式为 【答案】B 【解析】A．二者为同分异构体，相对分子质量相等，不能用质谱法鉴别，故A错误； B．甲苯和溴苯含有的化学键特征不同，则利用红外光谱法可以鉴别，故B正确； C．只有一种等效氢，在核磁共振氢谱中有一组吸收峰，故C错误； D．某有机物完全燃烧的产物，可以推知C和H的个数比为1：3，但是无法确定是否含有O，因此无法推测其实验式，故D错误； 答案选B。 2．图1和图2是分子式为C2H6O的两种有机化合物的1H核磁共振谱图。下列说法错误的是 A．图1只有一种化学环境的氢原子 B．图2的结构简式为二甲醚 C．图2所代表有机物中不同化学环境氢原子个数比为1：2：3 D．图1和图2所代表有机物互为同分异构体 【答案】B 【解析】A．根据核磁共振谱图可知，图1只有一种峰，故只有一种化学环境的氢原子，故A正确； B．图2有三个峰，峰面积之比为1：2：3，可推知其结构简式为CH3CH2OH，为乙醇，故B错误； C．图2有三个峰，峰面积之比为1：2：3，则图2所代表有机物中不同化学环境氢原子个数比为1：2：3，故C正确； D．图1和图2所代表有机物乙醇和二甲醚，互为同分异构体，故D正确； 答案选B。 3．茶叶中的主要成分：单宁酸10%-12%，咖啡因1%-5%，茶多酚19%。咖啡因是白色粉状物，其化学式C8H10N4O2，有弱碱性，不与碱反应，在100℃开始升华，120℃升华显著。其提取流程如图所示： 咖啡因在不同溶剂中的溶解度 溶剂 水 乙醇 乙醚 温度 100℃ 80℃ 25℃ 60℃ 25℃ 25℃ 溶解度 66.6 18.2 2 4.5 2 0.19 下列说法正确的是 A．提取咖啡因最好选择热水，且温度越高越好 B．操作1为灼烧，需用坩埚 C．操作2中加入生石灰与酸性物质反应生成盐 D．确定咖啡因的晶体结构可用红外光谱仪 【答案】C 【分析】将茶叶加入95%的乙醇充分萃取，提取得到茶叶残渣和提取液，对提取液蒸馏浓缩得到浓溶液，然后向浓溶液中加入生石灰除去水和酸性物质，得到粉状物；在蒸发皿上方得到咖啡因，通过加热升华的方法分离出咖啡因，以此解答该题。 【解析】A．由题干表中数据可知，提取咖啡因最好选择热水，但温度不是越高越好，温度太高，导致咖啡因升华而损失，A错误； B．由于咖啡因为可燃性有机物，故操作1不能为灼烧，也不需用坩埚，应该为浸取，B错误； C．由题干信息可知，咖啡因是白色粉状物，有弱碱性，不与碱反应，故操作2中加入生石灰与酸性物质如单宁酸等反应生成盐而除去，C正确； D．红外光谱仪只能检测出有机物中的官能团或者化学键，而不能确定咖啡因的晶体结构，确定晶体结构需要X-射线衍射实验，D错误； 故答案为：C。 4．某化学小组通过李比希法结合核磁共振氢谱确定某有机物(只含C、H、O三种元素)的结构，实验装置如图所示： 已知4.6g样品在中完全燃烧，装置D和装置E分别增重5.4g和8.8g，且该有机物的核磁共振氢谱如图所示： 下列有关说法正确的是 A．装置F中碱石灰可换成无水氯化钙 B．装置A中固体可为或 C．装置C中CuO可换成 D．确定该物质的结构还缺少质谱仪数据 【答案】B 【分析】4.6g样品在中完全燃烧，装置D和装置E分别增重5.4g和8.8g，可知生成水0.3mol，生成二氧化碳0.2mol，根据原子守恒，有机物含0.6molH，0.2molC，C、H质量共3g，说明还有1.6gO，即0.1molO，则最简式为，根据该有机物的核磁共振氢谱可知符合要求的有机物为乙醇，结构简式为。 【解析】A．装置F中碱石灰作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入E中，不可换成无水氯化钙，A错误； B．或均可催化过氧化氢分解生成氧气，装置A中固体可为或，B正确； C．装置C中CuO作用是保证有机物完全被氧化，不能换成，C错误； D．通过分析，符合要求的是，不需要质谱仪数据，D错误； 故选B。 5．I．青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156~157℃，热稳定性差，青蒿素是高效的抗疟药。已知：乙醚沸点为35℃，提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础，主要有乙醚萃取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺如图所示： （1）操作I、II中，不会用到的装置是 (填序号)。 A．　　　　B．　　　　C． （2）向干燥、破碎后的黄花蒿中加入乙醚的作用是 。 （3）操作II的名称是 。操作III的主要过程可能是 (填字母)。 A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶 B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤 C．加入乙醚进行萃取分液 II．有机物M具有特殊香味，其完全燃烧的产物只有和。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：确定M的实验式和分子式。 （4）利用李比希法测得4.4g有机物M完全燃烧后产生和。 ①M实验式为 。 ②已知M的密度是同温同压下密度的2倍，则M的分子式为 。 步骤二：确定M的结构简式。 （5）用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图1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2所示。 ①M的结构简式为 。 ②M的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同，该仪器是 (填标号) a．质谱仪　　　　b．元素分析仪　　　　c．红外光谱仪　　　　d．X射线衍射仪 【答案】（1）C （2）萃取青蒿素 （3）蒸馏 B （4） （5） b 【分析】由题给流程可知，向干燥、破碎后的黄花蒿中加入乙醚浸取青蒿素，过滤得到浸出液和残渣，浸出液经蒸馏得到乙醚和青蒿素粗品，加入95%的乙醇溶解粗品，经浓缩、结晶、过滤得到青蒿素精品，据此作答。 【解析】（1）操作I为过滤、操作II为蒸馏，不需要C中装置，故选C； （2）青蒿素不溶于水，向干燥、破碎后的黄花蒿中加入乙醚的作用是萃取青蒿素； （3）由分析可知，操作II的名称是蒸馏，操作Ⅲ的目的是经浓缩、结晶、过滤除去不溶的杂质，青蒿素可溶于乙醇，故粗品中加95%的乙醇溶解后，经浓缩、结晶、过滤可以除去不溶的杂质，从而得到精品，即操作Ⅲ的主要过程可能是：加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤，故选B； （4）①有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，4.4g有机物M完全燃烧后产生和，有机物M中含碳元素的质量为，含氢元素的质量为，则含氧元素的质量为4.4g-2.4g-0.4g=1.6g，则有机物中n(C)∶n(H)∶n(O)=，所以实验式为C2H4O； ②M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，即有机物M的相对分子质量为44×2=88，有机物M的实验式为C2H4O，式量为44，则M的分子式为(C2H4O)2，即M的分子式为C4H8O2； （5）①有机物M的分子式为C4H8O2，由核磁共振氢谱图和红外光谱图可知，M中有4种环境的H原子，4种H原子数之比为1∶3∶1∶3，并且含有O-H键、C-H键和C=O键，则结构中含两个-CH3，则M的结构简式； ②M的所有同分异构体中结构不同，但所含元素相同，则表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同的仪器是b。故选b元素分析仪。 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．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，与的质谱图完全相同 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，可用于区分与 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 【答案】B 【解析】A．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； B．CH3CH2OH与CH3OCH3的结构不同，最大荷比相同，则质谱图不完全相同，故B错误； C．红外吸收光谱仪可以测得未知物中的化学键或官能团，CH3CH2OH和CH3OCH3所含官能团为羟基和醚键，可用红外光谱分析区别，故C正确； D．X-射线衍射法是区分晶体和非晶体的最科学的方法，能获得晶胞形状和大小、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，故D正确； 故选：B。 2．提纯下列物质(括号内为少量杂质)，能达到目的的是 选项 混合物 除杂试剂 分离方法 A 乙酸乙酯（乙酸） NaOH溶液 分液 B 乙醇（水） CaO 过滤 C 溴苯（溴） 溶液 分液 D 乙烷（乙烯） 溴的四氯化碳溶液 洗气 【答案】C 【解析】A．乙酸乙酯、乙酸均与NaOH溶液反应，不能除杂，应选饱和碳酸钠溶液、分液，故A错误； B．乙醇和水会共沸，则除去乙醇中水的方法是添加氧化钙后蒸馏，故B错误； C．溴与Na2SO3溶液发生氧化还原反应后，与溴苯分层，然后分液可分离，故C正确； D．乙烯与溴的四氯化碳发生化学反应，乙烷溶于四氯化碳中，除去乙烷中的乙烯应选溴水、洗气，故D错误； 答案选C。 3．确定较复杂的有机化合物结构，需要借助现代分析仪器，根据图谱进行分析确定。一组分析仪器的图片如图所示。下列有关说法正确的是    A．甲为核磁共振氢谱图，乙为质谱图 B．甲表明该有机化合物的相对分子质量为31 C．乙表明该有机化合物中含4种不同化学环境的H原子 D．丙表明该有机化合物中只含C－H、C－O、O－H三种化学键 【答案】C 【解析】A．乙为核磁共振氢谱图，甲为质谱图，A错误； B．由图，甲表明该有机化合物的相对分子质量为74，B错误； C．乙表明该有机化合物中含4种不同化学环境的H原子，C正确； D．丙表明该有机化合物中含C－H、C－O、O－H三种化学键，应该还含有碳碳键，D错误； 故选C。 4．现代科学对绿原酸的研究已深入到多个领域。绿原酸具有广泛的生物活性和抗氧化性，易溶于低级醇、极微溶于乙酸乙酯。实验室从金银花中提取绿原酸的主要流程如图所示。下列说法正确的是 A．“醇浸”是利用甲醇和乙醇的混合液蒸馏金银花中的绿原酸 B．“超滤”所需仪器和用品有锥形瓶、漏斗、玻璃棒和滤纸 C．可通过质谱法测定绿原酸的分子的键长、键角 D．“减压蒸馏”可加快蒸馏速率，防止绿原酸被氧化 【答案】D 【分析】由实验流程可知，醇浸为固液萃取，超滤是以压力为推动力的膜分离技术，实现大分子与小分子的分离，从而分离出滤渣含蛋白质等大分子，对绿原酸的醇溶液加入乙酸乙酯后，减压蒸馏可使液体在较低温度下气化，加快蒸馏速率，可防止绿原酸因蒸馏时间过长而被氧化，以此来解答。 【解析】A．“醇浸”是利用甲醇和乙醇的混合液萃取金银花中的绿原酸，为固液萃取，故A错误； B．“超滤”是以压力为推动力的膜分离技术，实现大分子与小分子的分离，不需要滤纸，需分离膜，故B错误； C．由质谱法中的最大质荷比，可知绿原酸的相对分子质量，故C错误； D．“减压蒸馏”可使液体在较低温度下气化，加快蒸馏速率，防止绿原酸被氧化，故D正确； 故选D。 5．某兴趣小组利用如图装置对有机物进行元素分析。将样品放入石英管中加热使其充分反应，实验结束后，测得U形管分别增重为。下列说法错误的是 A．开始实验时，依次点燃酒精喷灯 B．若调换c和d中的试剂，则无法达成实验目的 C．该有机物的分子式为 D．若移走，可能导致测得氧元素的质量分数偏小 【答案】D 【分析】由实验装置图可知，a处发生的反应为有机物在加热条件下与氧气反应生成碳的氧化物和水，装置b处氧化铜与一氧化碳反应生成二氧化碳，装置c为水蒸气的吸收测定装置，装置d为二氧化碳的吸收测定装置，该装置的缺陷为没有吸收空气中水蒸气和二氧化碳的装置，会导致实验误差，据此分析解题。 【解析】A．为使有机物不完全燃烧生成的二氧化碳完全转化为被碱石灰吸收的二氧化碳，实验开始时，应依次点燃酒精喷灯b、a，故A正确； B．由分析可知，装置c为水蒸气的吸收测定装置，装置d为二氧化碳的吸收测定装置，若调换装置c和d，则碱石灰会吸收二氧化碳和水蒸气，无法测得反应生成二氧化碳和水蒸气的质量，无法达成实验目的，故B正确； C．c管增重0.0108g，n(H2O)=0.0006mol，H元素的质量为0.0006mol×2×1g/mol=0.0012g，d管增重0.0352g，n(CO2)=0.0008mol，C元素的质量为0.0008mol×12g/mol=0.0096g，则有机物中n(O)==0.0008mol，C、H、O的原子个数比为0.0008mol：0.0012mol：0.0008mol=2：3：2，最简式为C2H3O2，设分子式为(C2H3O2)n，该有机物的相对分子量为118，59×n=118，解得n=2，可知其分子式为C4H6O4，故C正确； D．若移走，实验测得二氧化碳的质量偏低，从而导致算得的氧元素的质量偏高，故氧元素的质量分数偏大，故D错误； 故选D。 6．下列实验能获得成功的是 A．加浓溴水，然后过滤可除去苯中少量己烯 B．苯、溴水、铁粉混合制成溴苯 C．用溴水可鉴别苯、、苯乙烯 D．可用分液漏斗分离1，2-二溴乙烷和二甲苯 【答案】C 【解析】A．向含有少量己烯的苯中加浓溴水, 己烯可以与溴发生加成反应，生成物可溶于苯，所以无法用过滤的方法除去，A错误； B．苯与液溴在加入铁粉作催化剂条件下可以发生反应生成溴苯，但是用溴水代替溴不能生成溴苯，B错误； C．把少量溴水分别滴入苯、CCl4、苯乙烯，振荡，褪色的是苯乙烯，上层呈橙红色的是苯，下层呈橙红色的是四氯化碳，所以可以用溴水可鉴别苯、CCl4、苯乙烯，C正确； D．1，2-二溴乙烷和二甲苯互溶，所以无法用分液漏斗分离二溴乙烷和二甲苯，D错误； 故选C。 7．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．通过红外光谱分析不能区分CH3CH2OH和CH3OCH3 C．NH4OCN与CO(NH2)2互为同分异构体，质谱图完全相同 D．核磁共振氢谱、红外光谱都可用于分析有机物结构 【答案】D 【解析】 A．颜色相同的为等效氢，在核磁共振氢谱中有3个吸收峰，A错误； B．红外光谱可确定有机物中官能团及化学键，因此可通过红外光谱分析不能区分CH3CH2OH和CH3OCH3，B错误； C．NH4OCN与CO(NH2)2互为同分异构体，最大质荷比相同，但由于两者结构不同，因此质谱图不完全相同，C错误； D．红外光谱仪用于测定有机物的官能团；核磁共振氢谱用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目；质谱法用于测定有机物的相对分子质量，所以核磁共振谱、红外光谱和质谱法的综合运用，可用于分析有机物的结构，D正确； 故选D。 8．某有机物X4.5g在足量氧气中完全燃烧，生成6.6gCO2和2.7g水。下列说法不正确的是 A．分子中一定含有氧元素 B．的分子式可能为CH2O C．X分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2 D．若X与乙醇、乙酸都能发生酯化反应，则X分子中可能含有2个碳原子 【答案】D 【分析】由题干信息可知，有机物X4.5g在足量氧气中完全燃烧，生成6.6gCO2和2.7g水，则有机物中含有n(C)=n(CO2)==0.15mol，n(H)=2n(H2O)==0.3mol，n(O)==0.15mol，则n(C)：n(H)：n(O)=0.15mol：0.3mol：0.15mol=1:2:1，有机物的最简式为：CH2O，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，分子中一定含有氧元素，A正确； B．由分析可知，的分子式可能为CH2O，B正确； C．由分析可知，X分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2，C正确； D．由分析可知，有机物的最简式为：CH2O，若X与乙醇、乙酸都能发生酯化反应即既含羟基又含羧基，则X分子中至少含有3个碳原子，不可能含有2个碳原子，D错误； 故答案为：D。 9．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，则其结构简式为 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，则其能与反应的结构有两种 【答案】A 【解析】A．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，只有两种等效氢，A错误； B．由图可知，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，B正确； C．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； D．若A能与反应，则其中含有羧基或酯基，结合分子式知A可能的结构有，D正确； 答案选A。 10．将6.8g有机物X完全燃烧可生成3.6gH2O和8.96L(标准状况下)CO2。X的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示，其分子中只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基。下列关于有机物X的叙述不正确的是 A．该有机物的分子式为 B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有4种不同化学环境的氢原子 C．由以上信息可以推测A分子可能为含有酯基的芳香族化合物 D．X属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有3种 【答案】D 【分析】 由质谱图可知，X的相对分子质量为136，n(X)=，3.6gH2O的物质的量n(H2O)= ，8.96L(标准状况)CO2的物质的量n(CO2)= ，则X中n(H)=2n(H2O)=0.4mol，n(C)=n(CO2)=0.4mol，m(H)=nM=0.4mol×1g/mol=0.4g，m(C)=0.4mol×12g/mol=4.8g，0.4g+4.8g＜6.8g，所以X中含有O元素，m(O)=6.8g-4.8g-0.4g=1.6g，n(O)= ，n(X)：n(C)：n(H)：n(O)=0.05mol：0.4mol：0.4mol：0.1mol=1：8：8：2，化合物X的分子式为C8H8O2，其核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为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，说明X分子中含有4种H原子，苯环上有三种氢原子，个数分别为1、2、2，所以侧链中含有-CH3，结合红外光谱可知，分子中存在酯基，且存在结构，故有机物X的结构简式为，据此分析解答。 【解析】A．由质谱图可知，X的相对分子质量为136，分析可知n(C)：n(H)：n(O)=0.4mol：0.4mol：0.1mol=8：8：2，化合物X的分子式为C8H8O2，故A正确； B．X的核磁共振氢谱有4个峰，故含有H种类为4种，故B正确； C．由上述分析可知， X分子结构简式为，为含有酯基的芳香族化合物，故C正确； D．X属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有4种，分别为、、、，故D错误； 故答案选D。 11．某研究性学习小组为了解有机物A的性质，对A的结构进行了如图实验。 （1）实验一：质谱分析仪分析，由图1可知有机物A的相对分子质量是 。 （2）实验二：红外光谱分析，图2中不同吸收峰峰谷代表不同基团，图中有机物A中含氧官能团名称为 和 。 （3）实验三：取0.9g有机物A完全燃烧，测得生成物为和，有机物A的分子式为 。 （4）实验四：经核磁共振检测发现有机物A的谱图(图3)中H原子峰面积比为，有机物A的结构简式为 。 【答案】（1）90 （2）羟基 羧基 （3）C3H6O3 （4） 【解析】（1）质谱图中最右侧的分子离子峰的质荷比数值为90，因此该有机物A的相对分子质量是90； （2）红外光谱图中不同吸收峰峰谷代表不同的基团，由图可知，有机物A中含氧官能团为-OH、-COOH，则有机物A中含氧官能团名称为羟基和羧基； （3）0.9g有机物A的物质的量为0.01mol，完全燃烧生成1.32gCO2，CO2的物质的量为0.03mol，还生成0.54g H2O ，H2O 的物质的量为0.03mol，则0.01molA中含0.03molC和0.06molH，则0.01molA中含O的物质的量为，即1个有机物A的分子含C、H、O原子个数分别为3、6、3，所以有机物A的分子式为：C3H6O3； （4） 由核磁共振氢谱图可知A中有4种等效氢，每种等效氢的氢原子个数比为1∶1∶1∶3，结合A的分子式为C3H6O3，且含有羧基和羟基，则A中还含有一个甲基，所以有机物A的结构简式为：。 12．为了测定某有机物A的结构，做如下实验： ①将3.1g该有机物完全燃烧，生成0.1molCO2和2.7g水； ②图1所示为有机物A的质谱图； ③其核磁共振氢谱图如图2所示，其面积比为1：2。 试回答下列问题： （1）有机物A的摩尔质量是 。 （2）有机物A的分子式是 。 （3）标准状况下，将31g有机物A跟足量金属钠反应生成11.2L氢气，A中含有的官能团为 （填名称）。 （4）有机物A的结构简式为 。 （5）设计以乙烯为原料制取有机物A的合成路线，其中涉及到的反应类型有 （按顺序填写，两两之间以→相连）。 【答案】（1）62 g·mol-1 （2）C2H6O2 （3）羟基 （4）CH2(OH)CH2OH （5）加成反应→取代反应 【解析】（1）图1为有机物A的质谱图，最大质荷比为62，则其摩尔质量为62g·mol-1； （2）由该有机物完全燃烧生成CO2和水，说明该有机物一定含有C、H两种元素，可能含有O元素，3.1g该有机物的物质的量为，完全燃烧，生成0.1mol CO2和2.7g水，，，，，，＜3.1g，故有机物含有O元素，且，，，该有机物的最简式为CH3O，根据相对分子质量为62，可确定该有机物的分子式为C2H6O2； （3）该有机物分子式C2H6O2，，能与Na反应生成H2，，则能与Na反应生成H2的H原子的物质的量为1mol，则C2H6O2含有羟基； （4）由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有两种化学环境不同的H原子，两种H原子数目之比为2:1，故该有机物结构简式：HOCH2CH2OH； （5）以乙烯为原料制取有机物HOCH2CH2OH的合成路线：乙烯和氯气发生加成反应生成1,2-二氯乙烷，1,2-二氯乙烷水解生成乙二醇，其中涉及到的反应类型为加成反应→取代反应。 13．某化学小组为测定某有机物样品G的组成和结构，设计如图实验装置； 回答下列问题： （1）Mn原子的价层电子轨道表示式为 。 （2）装置D中浓硫酸的作用是 。 （3）装置F中碱石灰的作用是 。 （4）若准确称取2.2g样品G（只含三种元素），经充分燃烧后（CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成和），装置D质量增加1.8g，U形管E质量增加4.4g。又知样品G的质谱图如图所示： 该有机物的分子式为 。 （5）已知有机物G能与反应产生，经测定其核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为1:1:6。综上所述，G的结构简式为 。 （6）有机物M与G互为同系物，且相对分子质量比G大14，则M的结构有 种。 【答案】（1） （2）吸收有机物燃烧生成的水蒸气 （3）吸收空气中的和 （4） （5） （6）4 【分析】A装置制备氧气，实验开始之前，先用A中产生的氧气将装置中的空气排干净；B的目的是干燥氧气，氧气进入C装置中，有机物与氧气反应，CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成和；D的作用是吸收有机物燃烧生成的水蒸气，E的作用是吸收有机物燃烧生成的，F的作用是防外界空气中的和进入E，由此作答。 【解析】（1） Mn为25号元素，则其价层电子轨道表示式为：； （2）根据分析，装置D中浓硫酸的作用是吸收有机物燃烧生成的水蒸气； （3）根据分析，装置F中碱石灰的作用是吸收空气中的和，防外界空气中的H2O和CO2进入E； （4）由质谱图可知G的相对分子质量为88；装置D质量增加，说明生成水的质量为，H的物质的量为，质量为；U形管E质量增加，即增加的的质量为，则C元素的物质的量为，C元素的质量为；样品G只含C、H、O三种元素，根据质量守恒，氧元素质量为，O的物质的量为，C、H、O原子个数之比为0.1mol∶0.2mol∶0.05mol=2∶4∶1，有机物G的实验式为，由于G的相对分子质量为88，故有机物G的分子式为； （5） 已知有机物G能与NaHCO3反应产生CO2，G中含有羧基，其核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为，故该分子中含有2个等效的甲基，羧基上一个氢原子，另一个氢原子在烷基C上，综上所述，G的结构简式为； （6）有机物M与G互为同系物，且相对分子质量比G大14，则M为C4H9—COOH，丁基有4种结构，则M的结构有4种。 14．苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下： 名称 相对分子质量 熔点 沸点 溶解性 甲苯 92 110.6 不溶于水，易溶于乙醇 苯甲酸 122 122.4(左右开始升华) 248 微溶于冷水，易溶于乙醇、热水 实验步骤： Ⅰ.在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入一定量的甲苯、水和高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，加热回流至反应完全。 Ⅱ.停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至强酸性，苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量得粗产品。 Ⅲ.纯度测定：称取粗产品，配成乙醇溶液，于容量瓶中定容。每次移取溶液，用的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗的KOH标准溶液。 回答下列问题： （1）在反应装置中应选择 冷凝管(填“直形”或“球形”)，当加热回流至反应完全时的实验现象是 。 （2）加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是除去过量的(被还原成)，避免后续用盐酸酸化时产生氯气，请写出亚硫酸氢钠溶液与反应的离子反应方程式： 。 （3）“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是 。 （4）干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是 。 （5）本实验制备的苯甲酸的纯度为 ； （6）若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中 的方法提纯。 【答案】（1）球形 不再有油珠（或不再分层） （2） （3）MnO2 （4）苯甲酸升华而损失 （5）86% （6）重结晶 【分析】本实验主要利用甲苯和酸性高锰酸钾的反应制备苯甲酸，首先向三颈烧瓶中加入甲苯、水和高锰酸钾发生反应，甲苯是不溶于水的油状液体，苯甲酸可以溶于水，当回流液不再出现油状液体时，可以判断甲苯已被完全氧化，向其中加入适量的饱和溶液，去除过量的高锰酸钾，趁热过滤后得到滤渣二氧化锰，据此解题。 【解析】（1）反应装置中需要冷凝回流反应物使反应物充分反应，故应该选用球形冷凝管； 当回流液中不再出现油珠时，说明反应已经完成，因为没有油珠说明不溶于水的甲苯已经完全被氧化； 故答案为：球形；不再有油珠（或不再分层）。 （2）加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是还原多余的高锰酸钾，防止加盐酸时生成有毒的氯气，发生的反应为：。 （3）由信息甲苯用高锰酸钾氧化时生成苯甲酸家和二氧化锰，“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是二氧化锰；故答案为：MnO2。 （4）苯甲酸100°C以上升华，干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是产率降低；故答案为：苯甲酸升华而损失。 （5）本实验消耗的，根据题中信息得到关系式C6H5COOH～KOH得，，苯甲酸的纯度为。 （6）根据苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，可见苯甲酸的溶解度受温度影响大，可通降温结晶的方法提纯，若要得到纯度更高的苯甲酸可以再结晶一次；故答案为：重结晶。 15．肉桂酸是香料、化妆品、医药、塑料和感光树脂等的重要原料。实验室可用苯甲醛和乙酸酐、醋酸钠等原料经下列反应制取肉桂酸，其中苯甲醛为无色油状液体。已知： I．实验原理： 已知：相关物质信息 苯甲醛 乙酸酐 肉桂酸 乙酸 溶解度(25℃，g/100g水) 0.3 遇水易水解成乙酸 0.04 互溶 沸点(℃) 179.6 138.6 300 118 密度() 1.04 1.09 1.25 1.05 相对分子质量 106 102 148 60 Ⅱ．实验装置(加持仪器略去)： Ⅰ．合成：反应装置如图所示。向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、3.6 g苯甲醛和3.9 mL乙酸酐，振荡使之混合均匀。在150~170℃加热1小时，保持微沸状态。 （1）仪器A的名称为 ，其作用是 ，其中a端为 (填“进水口”或“出水口)；仪器B中长导管的作用是 。 （2）不能把无水CH3COONa换成CH3COONa·3H2O的原因是 。 Ⅱ．粗品精制：将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中，进行下列操作：在搅拌下，向反应液中加入20 mL水 A．再慢慢加入碳酸钠溶液 B．然后进行水蒸气蒸馏(已知水蒸气蒸馏是分离提纯有机化合物的重要方法之一，可使待提纯的有机物在低于100℃的情况下随水蒸气一起被蒸馏出来，从而达到分离提纯的目的) C．待烧瓶内溶液冷却至室温，在搅拌下用加入盐酸酸化，析出大量晶体，过滤，洗涤，干燥。 （3）饱和Na2CO3溶液的作用有 。水蒸气蒸馏除去的杂质是 。 （4）若得到的肉桂酸晶体产品不纯，应采用 方法可得到纯度更高的产品。 （5）若最后得到纯净的肉桂酸3.6 g，则该反应中的产率是 (保留小数点后一位)。 【答案】（1）球形冷凝管 冷凝回流 出水口 平衡气压 （2）CH3COONa·3H2O受热生成水会使乙酸酐水解(乙酸酐遇水易水解，所以反应中不能有水) （3）将肉桂酸转化为肉桂酸钠，溶解于水，中和乙酸 苯甲醛 （4）重结晶 （5）71.6% 【分析】苯甲醛和乙酸酐反应制取肉桂酸，乙酸酐遇水易水解，所以反应中不能有水；肉桂酸难溶于水，肉桂酸钠易溶于水，可用饱和碳酸钠溶液除去杂质肉桂酸； 【解析】（1）由示意图可知仪器A的名称为球形冷凝管；其作用是使挥发的未反应的反应物再流回到三颈烧瓶中，即冷凝管的作用是使反应物冷凝回流；b为进水口，a为出水口；仪器B中长导管的作用是平衡压强； （2）苯甲醛与乙酸酐反应制取肉桂酸，若使用醋酸钠晶体，乙酸酐遇热水易水解，所以反应中不能有水，不能用醋酸钠晶体(CH3COONa•3H2O)代替无水CH3COONa； （3）肉桂酸难溶于水，肉桂酸钠易溶于水，可根据羧酸的酸性比碳酸酸性强，加入饱和Na2CO3溶液发生反应将肉桂酸转化为肉桂酸钠，溶解于水，便于物质提纯；同时由于乙酸的酸性比碳酸强，可以除去反应产生的乙酸，便于得到纯净的肉桂酸；水蒸气蒸馏装置蒸馏除去未反应的苯甲醛，由于苯甲醛是油状物，故水蒸气蒸馏时，当馏出液澄清透明时，可判断蒸馏结束； （4）若得到的肉桂酸晶体产品不纯，可根据其溶解度随温度的升高而增大，所温度的降低而减小，采用重结晶法分离提纯； （5）3.6 g苯甲醛的物质的量是n(苯甲醛)==0.0340 mol，4.2 g乙酸酐的物质的量为n(乙酸酐)=，二者反应时物质的量的比是1：1，n(乙酸酐)>n(苯甲醛)，所以乙酸酐过量，要以不足量的苯甲醛为标准计算，肉桂酸的物质的量n(肉桂酸)= n(苯甲醛)=0.0339 mol，实际产生肉桂酸的物质的量是n=，所以产率=。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 研究有机化合物的一般方法 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一.研究有机化合物的一般步骤 分离、提纯―→确定实验式―→确定分子式―→确定分子结构 二.有机物的分离、提纯方法 1．蒸馏 （1）适用条件 ①液态有机化合物含有少量杂质且该有机化合物热稳定性较高； ②有机化合物的沸点与杂质的沸点相差较大。 （2）蒸馏装置及注意事项 ①实验装置——写出相应仪器的名称 ②注意事项 a．温度计水银球位置：蒸馏烧瓶的支管口处；b.加碎瓷片的目的：防止液体暴沸；c.冷凝管中水的流向：下口流入，上口流出。 2．萃取 类型 液-液萃取：利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解性不同，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程 固-液萃取：用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程 装置和仪器 萃取剂 对萃取剂的要求： ①萃取剂与原溶剂互不相溶； ②溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度； ③萃取剂与原溶液中的成分不反应 常用萃取剂：乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷等 分液 定义 将萃取后的两层液体分开的操作 操作 加入萃取剂后充分振荡，静置分层，然后打开分液漏斗上方的玻璃塞和下方的活塞将两层液体分离，下层液体从下口流出，并及时关闭活塞，上层液体从上口倒出 3.重结晶 （1）原理：常用于提纯固体有机化合物，是利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去。 （2）适用条件：选用合适的溶剂，使得杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大，易于除去； 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，能够进行冷却结晶； （3）实验探究：重结晶法提纯含有少量氯化钠和泥沙杂质的苯甲酸。 已知：纯净的苯甲酸为无色结晶，熔点122 ℃，可用作食品防腐剂，苯甲酸微溶于水，在水中不同温度的溶解度如下表： 温度/℃ 25 50 75 溶解度/g 0.34 0.85 2.2 提纯苯甲酸的实验步骤如下： ①观察粗苯甲酸样品的状态。 ②将1.0 g粗苯甲酸放入100 mL烧杯，再加入50 mL蒸馏水。加热，搅拌，使粗苯甲酸充分溶解。 ③用漏斗趁热将溶液过滤到另一个烧杯中，将滤液静置，使其缓慢冷却结晶。 ④待滤液完全冷却后滤出晶体，并用少量蒸馏水洗涤。将晶体铺在干燥的滤纸上，晾干后称其质量。 ⑤计算重结晶收率。 三.有机化合物实验式和分子式的确定 1．确定实验式 （1）相关概念 ①实验式：有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，又称为最简式。例如，乙酸的分子式为C2H4O2，实验式为CH2O。 ②元素分析 分类 定性分析 定量分析 含义 用化学方法测定有机化合物的元素组成 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物(如C→CO2，H→H2O)，并定量测定各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量分数，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式 （2）实验式的测定步骤(李比希法) （3）实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。 2．确定分子式 （1）原理 质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。 （2）质谱图：以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。如下图为某有机物的质谱图： 从图中可知，该有机物的相对分子质量为46，即质荷比最大的数据就是样品分子的相对分子质量。 【归纳】有机物相对分子质量的求算方法 （1）标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：Mr＝22.4×ρ。 （2）相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D，求算该气体的相对分子质量：MA＝D×MB。 （3）混合物的平均相对分子质量：＝。 （4）读图法：质谱图中，质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量。 四.有机物分子结构的确定 1．红外光谱 （1）原理：不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。 （2）作用：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。 如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构：CH3CH2OH或CH3OCH3，利用红外光谱来测定，分子中有O—H或—OH可确定A的结构简式为CH3CH2OH。 2．核磁共振氢谱 （1）原理：处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图上出现的位置不同，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 （2）作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。 （3）分析：吸收峰数目＝氢原子的类型数，吸收峰面积比＝氢原子个数比。 如分子式为C2H6O的有机物A的核磁共振氢谱如图，可知A中有3种不同化学环境的氢原子且个数比为3∶2∶1，可推知该有机物的结构应为CH3CH2OH。 3．X射线衍射 （1）原理：X射线是一种波长很短的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。 （2）作用：可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，用于有机化合物晶体结构的测定。 【归纳】 1．谱图法在确定有机物分子结构中的应用 （1）核磁共振氢谱图中，峰的个数即氢原子的种类数，而峰面积之比为各类氢原子个数之比。 （2）可根据红外光谱图推知有机物分子中含有哪些化学键、官能团，从而确定有机物的结构。 （3）将X射线衍射技术用于有机化合物(特别是复杂的生物大分子)晶体结构的测定。 2．确定有机物分子式(结构式)的一般思路 1．可利用多种方法研究有机物的结构，如元素定量分析、质谱法、红外光谱分析和核磁共振氢谱分析等。下列有关说法正确的是 A．利用质谱法可以鉴别乙醇和二甲醚 B．利用红外光谱法可以鉴别甲苯和溴苯 C．在核磁共振氢谱中有两组吸收峰 D．由某有机物完全燃烧的产物可推测其实验式为 2．图1和图2是分子式为C2H6O的两种有机化合物的1H核磁共振谱图。下列说法错误的是 A．图1只有一种化学环境的氢原子 B．图2的结构简式为二甲醚 C．图2所代表有机物中不同化学环境氢原子个数比为1：2：3 D．图1和图2所代表有机物互为同分异构体 3．茶叶中的主要成分：单宁酸10%-12%，咖啡因1%-5%，茶多酚19%。咖啡因是白色粉状物，其化学式C8H10N4O2，有弱碱性，不与碱反应，在100℃开始升华，120℃升华显著。其提取流程如图所示： 咖啡因在不同溶剂中的溶解度 溶剂 水 乙醇 乙醚 温度 100℃ 80℃ 25℃ 60℃ 25℃ 25℃ 溶解度 66.6 18.2 2 4.5 2 0.19 下列说法正确的是 A．提取咖啡因最好选择热水，且温度越高越好 B．操作1为灼烧，需用坩埚 C．操作2中加入生石灰与酸性物质反应生成盐 D．确定咖啡因的晶体结构可用红外光谱仪 4．某化学小组通过李比希法结合核磁共振氢谱确定某有机物(只含C、H、O三种元素)的结构，实验装置如图所示： 已知4.6g样品在中完全燃烧，装置D和装置E分别增重5.4g和8.8g，且该有机物的核磁共振氢谱如图所示： 下列有关说法正确的是 A．装置F中碱石灰可换成无水氯化钙 B．装置A中固体可为或 C．装置C中CuO可换成 D．确定该物质的结构还缺少质谱仪数据 5．I．青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156~157℃，热稳定性差，青蒿素是高效的抗疟药。已知：乙醚沸点为35℃，提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础，主要有乙醚萃取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺如图所示： （1）操作I、II中，不会用到的装置是 (填序号)。 A．　　　　B．　　　　C． （2）向干燥、破碎后的黄花蒿中加入乙醚的作用是 。 （3）操作II的名称是 。操作III的主要过程可能是 (填字母)。 A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶 B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤 C．加入乙醚进行萃取分液 II．有机物M具有特殊香味，其完全燃烧的产物只有和。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：确定M的实验式和分子式。 （4）利用李比希法测得4.4g有机物M完全燃烧后产生和。 ①M实验式为 。 ②已知M的密度是同温同压下密度的2倍，则M的分子式为 。 步骤二：确定M的结构简式。 （5）用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图1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2所示。 ①M的结构简式为 。 ②M的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同，该仪器是 (填标号) a．质谱仪　　　　b．元素分析仪　　　　c．红外光谱仪　　　　d．X射线衍射仪 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．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，与的质谱图完全相同 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，可用于区分与 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．提纯下列物质(括号内为少量杂质)，能达到目的的是 选项 混合物 除杂试剂 分离方法 A 乙酸乙酯（乙酸） NaOH溶液 分液 B 乙醇（水） CaO 过滤 C 溴苯（溴） 溶液 分液 D 乙烷（乙烯） 溴的四氯化碳溶液 洗气 3．确定较复杂的有机化合物结构，需要借助现代分析仪器，根据图谱进行分析确定。一组分析仪器的图片如图所示。下列有关说法正确的是    A．甲为核磁共振氢谱图，乙为质谱图 B．甲表明该有机化合物的相对分子质量为31 C．乙表明该有机化合物中含4种不同化学环境的H原子 D．丙表明该有机化合物中只含C－H、C－O、O－H三种化学键 4．现代科学对绿原酸的研究已深入到多个领域。绿原酸具有广泛的生物活性和抗氧化性，易溶于低级醇、极微溶于乙酸乙酯。实验室从金银花中提取绿原酸的主要流程如图所示。下列说法正确的是 A．“醇浸”是利用甲醇和乙醇的混合液蒸馏金银花中的绿原酸 B．“超滤”所需仪器和用品有锥形瓶、漏斗、玻璃棒和滤纸 C．可通过质谱法测定绿原酸的分子的键长、键角 D．“减压蒸馏”可加快蒸馏速率，防止绿原酸被氧化 5．某兴趣小组利用如图装置对有机物进行元素分析。将样品放入石英管中加热使其充分反应，实验结束后，测得U形管分别增重为。下列说法错误的是 A．开始实验时，依次点燃酒精喷灯 B．若调换c和d中的试剂，则无法达成实验目的 C．该有机物的分子式为 D．若移走，可能导致测得氧元素的质量分数偏小 6．下列实验能获得成功的是 A．加浓溴水，然后过滤可除去苯中少量己烯 B．苯、溴水、铁粉混合制成溴苯 C．用溴水可鉴别苯、、苯乙烯 D．可用分液漏斗分离1，2-二溴乙烷和二甲苯 7．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．通过红外光谱分析不能区分CH3CH2OH和CH3OCH3 C．NH4OCN与CO(NH2)2互为同分异构体，质谱图完全相同 D．核磁共振氢谱、红外光谱都可用于分析有机物结构 8．某有机物X4.5g在足量氧气中完全燃烧，生成6.6gCO2和2.7g水。下列说法不正确的是 A．分子中一定含有氧元素 B．的分子式可能为CH2O C．X分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2 D．若X与乙醇、乙酸都能发生酯化反应，则X分子中可能含有2个碳原子 9．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，则其结构简式为 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，则其能与反应的结构有两种 10．将6.8g有机物X完全燃烧可生成3.6gH2O和8.96L(标准状况下)CO2。X的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示，其分子中只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基。下列关于有机物X的叙述不正确的是 A．该有机物的分子式为 B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有4种不同化学环境的氢原子 C．由以上信息可以推测A分子可能为含有酯基的芳香族化合物 D．X属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有3种 11．某研究性学习小组为了解有机物A的性质，对A的结构进行了如图实验。 （1）实验一：质谱分析仪分析，由图1可知有机物A的相对分子质量是 。 （2）实验二：红外光谱分析，图2中不同吸收峰峰谷代表不同基团，图中有机物A中含氧官能团名称为 和 。 （3）实验三：取0.9g有机物A完全燃烧，测得生成物为和，有机物A的分子式为 。 （4）实验四：经核磁共振检测发现有机物A的谱图(图3)中H原子峰面积比为，有机物A的结构简式为 。 12．为了测定某有机物A的结构，做如下实验： ①将3.1g该有机物完全燃烧，生成0.1molCO2和2.7g水； ②图1所示为有机物A的质谱图； ③其核磁共振氢谱图如图2所示，其面积比为1：2。 试回答下列问题： （1）有机物A的摩尔质量是 。 （2）有机物A的分子式是 。 （3）标准状况下，将31g有机物A跟足量金属钠反应生成11.2L氢气，A中含有的官能团为 （填名称）。 （4）有机物A的结构简式为 。 （5）设计以乙烯为原料制取有机物A的合成路线，其中涉及到的反应类型有 （按顺序填写，两两之间以→相连）。 13．某化学小组为测定某有机物样品G的组成和结构，设计如图实验装置； 回答下列问题： （1）Mn原子的价层电子轨道表示式为 。 （2）装置D中浓硫酸的作用是 。 （3）装置F中碱石灰的作用是 。 （4）若准确称取2.2g样品G（只含三种元素），经充分燃烧后（CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成和），装置D质量增加1.8g，U形管E质量增加4.4g。又知样品G的质谱图如图所示： 该有机物的分子式为 。 （5）已知有机物G能与反应产生，经测定其核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为1:1:6。综上所述，G的结构简式为 。 （6）有机物M与G互为同系物，且相对分子质量比G大14，则M的结构有 种。 14．苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下： 名称 相对分子质量 熔点 沸点 溶解性 甲苯 92 110.6 不溶于水，易溶于乙醇 苯甲酸 122 122.4(左右开始升华) 248 微溶于冷水，易溶于乙醇、热水 实验步骤： Ⅰ.在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入一定量的甲苯、水和高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，加热回流至反应完全。 Ⅱ.停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至强酸性，苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量得粗产品。 Ⅲ.纯度测定：称取粗产品，配成乙醇溶液，于容量瓶中定容。每次移取溶液，用的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗的KOH标准溶液。 回答下列问题： （1）在反应装置中应选择 冷凝管(填“直形”或“球形”)，当加热回流至反应完全时的实验现象是 。 （2）加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是除去过量的(被还原成)，避免后续用盐酸酸化时产生氯气，请写出亚硫酸氢钠溶液与反应的离子反应方程式： 。 （3）“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是 。 （4）干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是 。 （5）本实验制备的苯甲酸的纯度为 ； （6）若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中 的方法提纯。 15．肉桂酸是香料、化妆品、医药、塑料和感光树脂等的重要原料。实验室可用苯甲醛和乙酸酐、醋酸钠等原料经下列反应制取肉桂酸，其中苯甲醛为无色油状液体。已知： I．实验原理： 已知：相关物质信息 苯甲醛 乙酸酐 肉桂酸 乙酸 溶解度(25℃，g/100g水) 0.3 遇水易水解成乙酸 0.04 互溶 沸点(℃) 179.6 138.6 300 118 密度() 1.04 1.09 1.25 1.05 相对分子质量 106 102 148 60 Ⅱ．实验装置(加持仪器略去)： Ⅰ．合成：反应装置如图所示。向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、3.6 g苯甲醛和3.9 mL乙酸酐，振荡使之混合均匀。在150~170℃加热1小时，保持微沸状态。 （1）仪器A的名称为 ，其作用是 ，其中a端为 (填“进水口”或“出水口)；仪器B中长导管的作用是 。 （2）不能把无水CH3COONa换成CH3COONa·3H2O的原因是 。 Ⅱ．粗品精制：将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中，进行下列操作：在搅拌下，向反应液中加入20 mL水 A．再慢慢加入碳酸钠溶液 B．然后进行水蒸气蒸馏(已知水蒸气蒸馏是分离提纯有机化合物的重要方法之一，可使待提纯的有机物在低于100℃的情况下随水蒸气一起被蒸馏出来，从而达到分离提纯的目的) C．待烧瓶内溶液冷却至室温，在搅拌下用加入盐酸酸化，析出大量晶体，过滤，洗涤，干燥。 （3）饱和Na2CO3溶液的作用有 。水蒸气蒸馏除去的杂质是 。 （4）若得到的肉桂酸晶体产品不纯，应采用 方法可得到纯度更高的产品。 （5）若最后得到纯净的肉桂酸3.6 g，则该反应中的产率是 (保留小数点后一位)。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$