课下巩固训练4 有机物实验式、分子式和分子结构的确定-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

[课下巩固训练(四)]　有机物实验式、分子式和分子结构的确定 __________________________________________________________________ (选择题每小题5分，非选择题每小题10分) 【基础达标练】 1．能够快速、微量、精确地测定相对分子质量的方法是(　　) A．质谱法 B．燃烧法 C．核磁共振氢谱法 D．红外光谱法 答案：A 2．下列分子中核磁共振氢谱有两个峰，且面积比为1∶1的是(　　) A． B． C． D． 解析：选A。分子中，4个双键碳原子上的氢原子性质相同，2个—CH2—上的氢原子性质相同，则其分子的核磁共振氢谱有两个峰，且面积比为4∶4＝1∶1，A符合题意；分子中，所有碳原子的性质相同，氢原子的性质相同，则只有一个峰，B不符合题意；分子中，碳原子有两种，但中间碳原子上不连有氢原子，则8个氢原子的性质相同，只有一个峰，C不符合题意；分子中含有3种碳原子，氢原子有两种，个数比为4∶6＝2∶3，D不符合题意。 3．喜树中含有一种被称为喜树碱的生物碱，这种碱的相对分子质量在300～400之间，实验分析得知其元素组成为C占69.0%、O占18.4%，且O含量为H的4倍，其余为N，则一个喜树碱分子中含有的原子总数为(　　) A．42 B．43 C．44 D．45 解析：选A。由O占18.4%，且O含量为H的4倍，则H元素的含量为4.6%，N元素的含量为1－69%－4.6%－18.4%＝8%，则该物质中C、H、O、N的原子个数比为∶∶∶≈10∶8∶2∶1，则该物质的化学式为(C10H8O2N)n，碱的相对分子质量在300～400之间，300＜(12×10＋1×8＋16×2＋14)×n＜400，则n＝2符合，即物质的化学式为C20H16O4N2，则1个分子中含有20＋16＋4＋2＝42个原子。 4．将某有机物完全燃烧，生成CO2和H2O。将12 g该有机物的完全燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸增重14.4 g，再通过碱石灰，碱石灰增重26.4 g。该有机物的分子式为(　　) A．C4H10 B．C2H6O2 C．C3H8O D．C2H4O2 解析：选C。由浓硫酸增重可知水的质量为14.4 g，可计算出n(H2O)＝＝0.8 mol，n(H)＝1.6 mol，m(H)＝1.6 g；使碱石灰增重26.4 g，可知二氧化碳质量为26.4 g，n(C)＝n(CO2)＝＝0.6 mol，m(C)＝7.2 g，m(C)＋m(H)＝8.8 g，有机物的质量为12 g，所以有机物中氧的质量为3.2 g，n(O)＝＝0.2 mol，n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.6 mol∶1.6 mol∶0.2 mol＝3∶8∶1，即实验式为C3H8O，由于C3H8O中碳原子已经饱和，所以分子式也为C3H8O。 5．异烟肼(化学式：C6H7N3O；相对分子质量：137)是治疗肺结核药物的有效成分。下列说法正确的是(　　) A．异烟肼属于氧化物 B．异烟肼分子中 H、O 原子个数比为 7∶1 C．异烟肼中 C、H 两种元素的质量比为 36∶7 D．异烟肼中 N 元素质量分数的计算式为×100% 解析：选B。异烟肼是由碳、氢、氮、氧四种元素组成的化合物，不属于氧化物，A错误；1个异烟肼分子中H、O的原子个数比为7∶1，B正确；异烟肼中C、H元素的质量比为(12×6)∶7＝72∶7，C错误；异烟肼中氮元素质量分数的计算式为×100%，D错误。 6．对于有机物分子式和结构的确定，下列说法正确的是(　　) A．某有机物燃烧后只生成CO2和H2O，该物质一定只含有碳、氢两种元素 B．有机物的实验式、分子式一定不同 C．某有机物的蒸气对相同状况下H2的相对密度是37，则该有机物的相对分子质量为74 D．现代科技飞速发展，可以用元素分析仪便捷地确定有机物的分子式和结构简式 解析：选C。燃烧生成水和CO2的物质可以是烃或者是烃的含氧衍生物，如乙醇含有碳、氢、氧三种元素，燃烧生成的产物只有水和二氧化碳，A错误；有些有机物的实验式与分子式相同，例如CH4既是实验式也是分子式，B错误；某有机物在相同状况下对氢气的相对密度为37，则有机物的相对分子质量为37×2＝74，C正确；元素分析仪只能确定实验式，要确定结构简式还需要质谱仪、红外光谱仪，核磁共振氢谱仪等，D错误。 7．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。下列仪器分析手段的运用科学可行的是(　　) A．通过X射线衍射图谱分析，可获得CH3COOH的键长、键角、键能等信息 B．通过红外光谱分析，可区分HCOOCH3和CH3COOH C．通过质谱分析，不能区别CH3CH2OH与CH3OCH3 D．通过核磁共振氢谱分析，有4组峰 解析：选B。通过X射线衍射图谱分析，能获取分子的键长、键角等信息，不能获取分子的键能数据，A错误；通过红外光谱分析，可以判断出所含官能团、化学键的信息，能够区分两者，B正确；质谱仪通过分析碎片离子，能区别CH3CH2OH与CH3OCH3，C错误；对甲基苯甲醇中有五种不同的氢原子，峰面积之比为1∶2∶2∶2∶3，D错误。 8．某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收峰，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是(　　) A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH2CH(OH)CH3 C．CH3CH2CH2OH D．HCOOCH3 解析：选C。有机物CH3CH2OCH3的相对分子质量为60，含有C—H键、C—O键，但不含有O—H键，A不符合题意；CH3CH2CH(OH)CH3的相对分子质量为74，B不符合题意；CH3CH2CH2OH的相对分子质量为60，分子中含有C—H键、O—H键、C—O键，C符合题意；HCOOCH3的相对分子质量为60，含有C—H键、C—O键，但不含有O—H键，D不符合题意。 9．实验测得某碳氢化合物A中，碳的质量分数为80%，氢的质量分数为20%，该化合物的实验式为____________。又测得该化合物的相对分子质量是30，该化合物的分子式为______________。 解析：N(C)∶N(H)＝∶＝1∶3，该化合物的实验式是CH3。又因为该化合物的相对分子质量为30，所以该化合物的分子式是C2H6。 答案：CH3　C2H6 10．有机物M可从酸牛奶中提取。已知纯净的M为无色黏液体，易溶于水。研究M的组成与结构，进行了如下实验： 实验步骤 解释或实验结论 (1)称取M 4.5 g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍 (1)M的摩尔质量为________ (2)将此4.5 g M在足量纯O2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2.7 g和6.6 g (2)M的分子式为________ (3)通过M的红外光谱图发现该分子中既有羟基，还有羧基 (3)羟基的电子式为________ M的核磁共振氢谱图如下图： (4)M中含有____种氢原子 (5)综上所述，M的结构简式 为__________ 答案：(1)90 g/mol　(2)C3H6O3 (3)　(4)4　(5) 【能力提升练】 11．某化合物的结构简式(键线式)及球棍模型如下： 该有机物分子的核磁共振氢谱图如下(单位是ppm)。下列关于该有机物的叙述正确的是(　　) A．该有机物中处于不同化学环境的氢原子有3种 B．该有机物属于芳香族化合物 C．键线式中的Et代表的基团为—CH2CH3 D．该有机物的分子式为C9H10O4 解析：选C。根据该物质的核磁共振氢谱图及球棍模型判断，处于不同化学环境的H原子有8种，A项错误；该有机物中不含苯环，所以不属于芳香族化合物，B项错误；根据该有机物球棍模型判断Et为乙基，C项正确；根据球棍模型可知，该物质的化学式是C9H12O4，D项错误。 12．元素分析是研究有机化合物的表征手段之一，按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。 回答下列问题： (1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先通入一定的O2，而后将已称重的U形管c、d与石英管连接，检查装置气密性。依次点燃煤气灯__________(排a、b顺序)，进行实验。 (2)O2的作用有为实验提供氧化剂、提供气流保证反应产物完全进入到U形管中。CuO的作用是________________________________________________(举1例， 用化学方程式表示)。 (3)c和d中的试剂分别是______、______(填字母)。c和d中的试剂不可调换，理由是___________________________________________________。 A．无水CaCl2 B．NaCl C．碱石灰(CaO＋NaOH) D．Na2SO3 (4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后，应进行操作：__________________ _____________________________，取下c和d管称重。 (5)若样品CxHyOz为0.023 6 g，实验结束后，c管增重0.010 8 g，d管增重0.035 2 g。质谱仪测得该有机物的相对分子质量为118，其分子式为__________。 解析：(1)应先点燃b，再点燃a，使有机物充分被氧化。(2)氧化铜的作用为保证充分氧化有机物，用化学方程式表示为CO＋CuOCu＋CO2。(3)c装置盛放无水CaCl2，吸收产生的水，d装置盛放碱石灰，用来吸收产生的CO2，c和d中的试剂不可调换，理由是碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳。(5)n(H2O)＝ mol＝0.000 6 mol，n(CO2)＝ mol＝0.000 8 mol，m(H)＝0.001 2 g，m(C)＝0.009 6 g，m(O)＝0.023 6－0.009 6－0.001 2＝0.012 8 g，N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶3∶2，根据相对分子质量为118，其分子式为C4H6O4。 答案：(1)b、a (2)CO＋CuOCu＋CO2 (3)A　C　碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳 (4)先熄灭煤气灯a，继续吹入一定量的O2，然后再熄灭煤气灯b，待装置冷却后停止通入O2 (5)C4H6O4 13．某芳香烃A的质谱图如图所示： (1)A的名称为________。 (2)A的一氯代物共有________种。 (3)A中最多有________个原子共平面。 (4)9.2 g A在足量O2中充分燃烧，混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重________ g和________ g。 (5)A分子的核磁共振氢谱有________个峰，峰面积之比为________。 解析：(1)根据“芳香烃”知必含苯环，根据质荷比为92可知A的相对分子质量为92，可得A为甲苯。(2)甲苯中氯原子在苯环上的一氯代物有3种，分别为与甲基相邻、相间和相对，氯原子在甲基上的一氯代物有一种，共4种。(3)苯环为平面结构，与苯环直接相连的碳原子也位于该平面，通过旋转C—C，甲基上的一个氢原子也可转至该平面，所以最多有13个原子共平面。(4)9.2 g甲苯完全燃烧可得0.4 mol水和0.7 mol CO2，即7.2 g水和30.8 g二氧化碳。 答案：(1)甲苯　(2)4　(3)13　(4)7.2　30.8　(5)4　1∶2∶2∶3 学科网（北京）股份有限公司 $$