5.2 研究有机化合物的一般方法-【帮课堂】2024-2025高二化学同步学与练（沪科版2020选择性必修3）

第五章 有机化合物的合成与研究 5.2 研究有机化合物的一般方法 板块导航 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．认识有机化合物分子中的官能团及性质，了解有机化合物分离和提纯的方法。 2．联系常见有机化合物的结构特点，知道有机化合物结构鉴定的一般研究过程。 3．通过实例分析，了解用于有机化合物结构测定的现代常用仪器技术。 4．结合红外光谱、质谱、核磁共振氢谱等简单图谱及x—衍射实验信息分析判断有机化合物的分子结构。 重点：有机化合物分离和提纯、有机化合物的分子结构的判断。 难点：结合简单图谱信息分析判断有机化合物的分子结构。 一、有机化合物的分离与提纯 1．研究有机化合物的一般过程 分离提纯 元素定量分析 测定相对分子质量 波普分析 纯净物 确定实验式 确定分子式 确定分子结构 2．有机物的分离提纯方法 （1）重结晶：利用温度对物质溶解度的影响提纯物质，如提纯苯甲酸(溶解度受温度影响较大)。 （2）洗气（图1）：气体中杂质的分离。 适用范围：除去甲烷中的乙烯、乙炔（溴水）、除去乙烯中的SO2、CO2（NaOH溶液）、除去乙炔中的H2S、PH3（CuSO4溶液） （3）蒸馏（分馏）（图2）：分离相溶的沸点不同（蒸馏相差300C以上）的液体混合物。馏分一般为纯净物。 适用范围：提纯硝基苯（含杂质苯）、制无水乙醇(含水、需加生石灰）、从乙酸和乙醇的混合液中分离出乙醇（需加生石灰）、石油的分馏。 （4）萃取分液（图3）：分离出互不相溶的液体。 使用范围：除去硝基苯中的残酸（NaOH溶液）、除去溴苯中的溴（NaOH溶液）、除去乙酸乙酯中的乙酸（饱和碳酸钠溶液）、除去苯中的苯酚（NaOH溶液）、除去苯中的甲苯（酸性高锰酸钾溶液） （5）盐析：如除去肥皂中的甘油和过量的碱。 （6）渗析：如除去淀粉中少量的葡萄糖或者氯化钠 图1 图2 图3 3．有机物除杂原则 （1）操作简便、现象明显、容易判断。 （2）不再带入新的杂质。 【温馨提示】结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 不 同 点 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程 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 先蒸发，后结晶 先溶解，后结晶 目的 获得晶体 提纯或分离物质 相同点 操作方法相同，都需要加热 二、有机化合物元素分析和分子式的确定 1．有机物实验式的确定——元素分析测定 （1）概念：实验式（又叫最简式）是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。 （2）方法：若有机物分子中 w(C)＝a%、w(H)＝b%、w(O)＝c%，则：N(C) : N(H) : N(O)＝，即可得到实验式。实验式可以通过燃烧产物的物质的量等方法确定。确定实验式前必须先确定元素的组成，如某有机物完全燃烧的产物只有 CO2 和 H2O，则其组成元素可能为C、H 或 C、H、O；若燃烧产物 CO2 中的碳元素的质量和燃烧产物 H2O 中氢元素的质量之和等于原有机物的质量时，则原有机物组成中不含O元素。 2．有机物分子式的确定 （1）基本思路： （2）常用方法 ①商余法：用烃的相对分子质量除以碳原子的相对原子质量12，所得商的整数就是烃分子中所含碳原子的最大值，余数则为所含氢原子的最小值 ②质谱法：质谱图中最右侧的分子离子峰的质荷比数值就表示了样品分子的相对分子质量。如图1可知，样品分子的相对分子质量为46。图2是乙酸乙酯的质谱图，其相对分子质量为88。 图1 图2 三、有机化合物结构式的确定 1．一般步骤 2．确定方法 （1）化学方法 ①定性实验确定：实验→有机物表现的性质及相关结论→官能团→确定结构式。 ②定量实验确定：通过定量实验确定官能团的数目，如测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明1个该醇分子含2个—OH 【温馨提示】①常见有机物的官能团特征反应 有机物或官能团 常用试剂 反应现象 C=C双键 C≡C叁键 溴水（或碘水） 褪色 酸性KMnO4溶液 紫红色溶液褪色 苯 纯溴和铁屑 产生白雾 苯的同系物 酸性KMnO4溶液 褪色 溴水 不褪色 醇羟基-OH 金属钠 产生无色无味的可燃性气体 乙醇 插入加热变黑的铜丝 铜丝变为红色，产生刺激性气味 苯酚 浓溴水 溴水褪色产生白色沉淀 FeCl3溶液 溶液呈紫色 醛基-CHO 银氨溶液 水浴加热生成光亮的银镜 新制Cu(OH)2悬浊液 加热至沸腾时生成砖红色沉淀 羧基-COOH 石蕊试液或甲基橙试液 变为红色 新制Cu(OH)2悬浊液 常温沉淀溶解呈蓝色溶液 Na2CO3溶液 产生无色无味气体 多羟基有机物 新制Cu(OH)2悬浊液 产生绛蓝色溶液 淀粉 碘水 溶液呈蓝色 蛋白质 浓HNO3 呈黄色 空气 灼烧有烧焦羽毛味 ②不加任何试剂的鉴别题，一般先根据物理性质（颜色、状态、气味以及溶解性等等），确定一种（或几种）物质，再用已检出的物质继续鉴别。或者利用相互之间反应后产生的现象不同，各个突破；限用一种试剂利用所加试剂能与多种物质的反应（或虽不反应但出现与众不同的现象）逐一加以鉴别，如： a.用水：可鉴别苯（或甲苯、一氯代烷）、乙醇（或乙酸）、四氯化碳（或一溴代烷、多氯代烷、硝基苯）。 b.用溴水：可鉴别甲苯、四氯化碳、己烯、己醇、苯酚溶液、碘化钠溶液等。 c.用FeCl3溶液：可鉴别甲苯、四氯化碳、苯酚溶液、KSCN溶液、AgNO3溶液、NaOH溶液、H2S溶液。 d.用新制Cu(OH)2悬浊液：可鉴别乙醇、乙醛、乙酸、甲酸、甘油（产生绛蓝色溶液）、葡萄糖溶液（先产生绛蓝色溶液，加热至沸腾后产生红色沉淀）。 （2）物理（波谱）方法 ①红外光谱——可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。如图乙酸乙酯的红外光谱图，在约3 000 cm—1、1 735 cm—1和1 200 cm—1 处出现吸收带，说明乙酸乙酯分子中存在一些共价键，其振动频率与这些波数对应的辐射频率吻合。 ②核磁共振氢谱——可推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目之比。 a.用途：测定有机物分子中氢原子的种类和数目比，但不能确定H原子的总数。 b.原理：处在不同化学环境中的氢原子在谱图上出现的位置不同，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 c.关系：氢原子类型＝吸收峰数目、不同氢原子的个数之比＝峰面积之比。 如乙酸乙酯的核磁共振氢谱图：三组峰各自处于特定的化学位移，说明乙酸乙酯中共有三类化学环境不同的氢原子。从峰的面积比可以得出这三类氢原子的数量之比为 3 ∶ 3 ∶ 2。 （3）X射线衍射：X射线和晶体中的原子可以相互作用产生衍射图，经过计算分析可以得到键长、键角等分子结构信息。 【温馨提示】化学方法以官能团的特征反映为基础，鉴定出官能团，还要制备它的衍生物以进一步确认其结构。当化合物结构比较复杂时，往往要耗费大量时间。物理方法（波谱法）具有微量、快速、准确、信息量大等特点。 1．下列关于物质的分离、提纯实验中的一些操作或做法，正确的是（ ） A．在组装蒸馏装置时，温度计的水银球应伸入液面下 B．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后还要加入少量蒸馏水，然后趁热过滤 C．提取碘水中的碘单质，可以用乙醇作为萃取剂 D．在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后要冷却到常温再过滤 【答案】B 【解析】A．在组装蒸馏装置时，温度计的水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，故A错误；B．苯甲酸能溶于水，水在加热过程中会挥发，为减少过滤时苯甲酸的损失，加热溶解后还要加少量的蒸馏水，防止过饱和提前析出晶体；由于苯甲酸在低温时容易析出，所以被溶解的粗苯甲酸应该趁热过滤，故B正确；C．乙醇与水互溶，不能用乙醇提取碘水中的碘单质，故C错误；D．在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后要趁热过滤，故D错误；选B。 2．下列各组物质中所用除杂试剂、方法正确的是（ ） 选项 物质（括号内为杂质） 除杂试剂、方法 A 四氯化碳（I2） 加入氢氧化钠溶液后，振荡、静置、过滤 B 乙酸（乙醇） 加入氢氧化钠溶液后蒸馏 C 乙烯（SO2） 通入溴水中洗气 D 苯甲酸（NaCl，泥沙） 溶于热水后趁热过滤，将滤液进行结晶 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．碘与氢氧化钠溶液反应生成碘化钠、碘酸钠和水，则向碘的四氯化碳溶液中加入氢氧化钠溶液后，振荡、静置、分液可以除去四氯化碳中混有的碘杂质，故A错误；B．乙酸能与氢氧化钠溶液反应生成乙酸钠和水，乙醇与氢氧化钠溶液不反应，则向混合溶液中加入氢氧化钠溶液后蒸馏可以除去乙醇中混有的乙酸杂质，但不能出去乙酸中的乙醇杂质，故B错误；C．乙烯、二氧化硫都能与溴水反应，所以将混合气体通入溴水中洗气不能除去乙烯中混有的二氧化硫杂质，故C错误；D．苯甲酸的溶解度随温度变化大，而氯化钠的溶解度随温度变化小，所以将固体溶于热水后趁热过滤，将滤液进行结晶可以除去苯甲酸中混有的氯化钠和泥沙，故D正确；故选D。 3．已知青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，易溶于有机溶剂，如丙酮、乙醚等，在水中几乎不溶，热稳定性差。如图是从黄花青蒿中提取青蒿素的工艺流程，下列说法不正确的是（ ） A．研碎时应该将黄花青蒿置于研钵中，研碎的目的是增大与乙醚的接触面积 B．操作Ⅰ是萃取、过滤，选用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗 C．操作Ⅱ是蒸馏，操作III是用水重结晶 D．根据结构分析青蒿素能与碘化钠作用生成碘单质 【答案】C 【解析】A．研碎时应该将黄花青蒿置于研钵中进行，可增大与乙醚的接触面积，加快浸取速率，故A正确；B．已知青蒿素易溶于乙醚，操作Ⅰ加入乙醚可萃取青蒿素，再过滤，将残渣和提取液分离，过滤时需要玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，故B正确；C．青蒿素在水中几乎不溶，应该加95%乙醇溶解，然后经浓缩、结晶、过滤获得精品，故C错误；D．青蒿素结构中含有过氧键(－O－O－)，具有强氧化性，能与碘化钠作用生成碘单质，故D正确；故选：C。 4．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，CH3COOCH3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；答案选A。 5．取7.4g有机物A在足量氧气中充分燃烧，实验测得只产生CO2和H2O，质量分别为17.6g和9.0g，使用现代分析仪器对A的分子结构进行测定，相关结果如下。下列说法错误的是（ ） A．由图1可知，A的相对分子质量为74 B．由图1、图2可知，A的结构有2种 C．综合以上信息可知，A为CH3CH2OCH2CH3 D．通过X射线衍射可进一步测定A的晶体结构 【答案】B 【解析】A．质谱图中的最大质荷比为该有机物的相对分子质量，A的相对分子质量为：74，故A正确；B．由红外光谱图可知，A结构中含有烷基和醚键，所以A的物质类别为：醚；A的相对分子质量为74，因此7.4g有机物A即0.1mol，在足量氧气中充分燃烧，产生的CO2和H2O分别为17.6g/44g/mol=0.4mol和9.0g/18g/mol=0.5mol，可知分子式为C4H10O，可能的结构为：CH3CH2OCH2CH3、CH3OCH2CH2CH3、CH3OCH(CH3)2，有3种，故B错误；C．根据图3可知有两种类型的H原子，比值关系为2：1，结合上述推断可知，A为CH3CH2OCH2CH3，故C正确；D．通过晶体的X射线衍射实验，可以判断出晶体中哪些原子间存在化学键，确定键长和键角，从而得出物质的空间结构，故D正确；故答案选B。 ►问题一 有机化合物的分离合提纯 【典例1】某实验小组设计粗苯甲酸(含有少量和泥沙)的提纯方案如下。下列说法不正确的是（ ） A．操作Ⅰ加热可以增大苯甲酸的溶解度 B．操作Ⅱ趁热过滤的目的是为了除去泥沙和防止苯甲酸析出 C．操作Ⅲ是蒸发结晶 D．以上提纯苯甲酸的方法是重结晶 【答案】C 【解析】苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水。粗苯甲酸中混有泥沙和氯化钠，加水、加热溶解，苯甲酸、NaCl溶解在水中，泥沙不溶，从而形成悬浊液；趁热过滤除去泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出；将滤液冷却结晶，大部分苯甲酸结晶析出，氯化钠仍留在母液中；过滤、用冷水洗涤，便可得到纯净的苯甲酸，该提纯方法为重结晶。A．苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，操作Ⅰ中加热是为了增加苯甲酸的溶解度，A正确；B．由分析可知，操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出，NaCl含量少，通常不结晶析出，B正确；C．苯甲酸的溶解度随温度变化比较大，NaCl的溶解度随温度变化比较小，操作Ⅲ可以通过冷却结晶分离出苯甲酸，C错误；D．由分析可知，以上提纯苯甲酸的方法是重结晶，D正确；故选C。 【变式1-1】常温下，乙酰苯胺是一种具有解热镇痛作用的白色晶体，20 ℃时在乙醇中的溶解度为36.9 g，在水中的溶解度如下表(注：氯化钠可分散在醇中形成胶体)。 温度/℃ 25 50 80 100 溶解度/g 0.56 0.84 3.5 5.5 某种乙酰苯胺样品中混入了少量氯化钠杂质，下列提纯乙酰苯胺的方法正确的是(　　) A．用水溶解后分液 B．用乙醇溶解后过滤 C．用水作溶剂进行重结晶 D．用乙醇作溶剂进行重结晶 【答案】C 【解析】氯化钠可分散在醇中形成胶体，不能用过滤的方法分离，不选B；氯化钠在水中的溶解度随温度变化基本不变，根据表中数据，乙酰苯胺在水中的溶解度随温度降低而降低，所以可选用重结晶方法，先用水溶解加热形成乙酰苯胺的热饱和溶液，然后降温结晶让大量的乙酰苯胺晶体析出，选C；20 ℃时乙酰苯胺在乙醇中的溶解度为36.9 g，氯化钠可分散在醇中形成胶体，且二者在乙醇中的溶解度随温度变化未知，不能用重结晶法提纯乙酰苯胺，不选D。 【变式1-2】青蒿素是我国科学家从传统中药中发现的能治疗疟疾的有机化合物，其分子结构如图1，青蒿素可溶于有机溶剂，难溶于水，提取方法如图2： 下列说法正确的是（ ） A．青蒿素分子中含有6个手性碳原子 B．操作I是过滤 C．操作Ⅱ用到温度计、蒸馏烧瓶、球形冷凝管、锥形瓶 D．操作Ⅲ的过程是加水溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 【答案】B 【解析】由流程可知，加乙醚作溶剂形成固体和液体，操作I为过滤，分离出残渣和提取液，提取液含乙醚及青蒿素，操作Ⅱ为蒸馏，分离出乙醚，青蒿素不溶于水，操作Ⅲ的目的是将粗品青蒿素转化为较纯青蒿素，粗品中加有机溶剂溶解后、趁热过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，据此分析解答。A. 已知同时连有4个互不相同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子，故青蒿素分子中含有7个手性碳原子，如图所示：，A错误；B. 由分析可知，操作I是过滤，分离出残渣和提取液，B正确；C. 由分析可知，操作Ⅱ是蒸馏，则用到温度计、蒸馏烧瓶、直形冷凝管、锥形瓶，而不能用球形冷凝管，C错误；D. 由分析可知，由于青蒿素难溶于水，故操作Ⅲ的目的是将粗品青蒿素转化为较纯青蒿素，操作Ⅲ的过程是加有机溶剂溶解后、趁热过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，D错误；故答案为：B。 ►问题二 有机物元素分析及分子式的确定 【典例2】某有机物在氧气中充分燃烧，生成CO2和H2O的物质的量之比为1:2，则下列说法中正确的是（ ） A．分子中C、H、O原子个数之比为1:2:3 B．分子中C、H原子个数之比为1:4 C．该有机物中一定含有氧元素 D．该有机物的最简式为CH4 【答案】B 【解析】A．根据已知无法确认有机物是否含有O原子，根据原子守恒，生成CO2和H2O的物质的量之比为1:2，可推测该有机物中C与H的个数之比为1:2×2=1:4，A错误；B．由A分析可知，该有机物分子中C、H原子个数之比为1:4，B正确；C．根据已知无法确认该有机物是否含有O元素，C错误；D．若该有机物不含O元素，则该有机物最简式为CH4，但目前无法确认该有机物是否含有O元素，D错误；本题选B。 【变式2-1】某有机化合物3.2 g在氧气中充分燃烧只生成CO2和H2O，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g，盛有碱石灰的干燥管增重4.4 g。则下列判断正确的是（ ） A．该有机物只含碳、氢两种元素 B．该有机化合物中碳原子数和氢原子数之比是1：2 C．该有机物的分子式一定为CH4O D．根据题目条件可求出该有机物的实验式，无法求出该有机物的分子式 【答案】C 【解析】有机化合物3.2 g在氧气中充分燃烧只生成CO2和H2O，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g，故,n(H2O)=3.6g/18g/mol=0.2mol，盛有碱石灰的干燥管增重4.4 g，故二氧化碳的物质的量为,n(CO2)=4.4g/44g/mol=0.1mol。有机化合物中O元素的质量为：3.2-0.2×2-0.1×12=1.6g，,n(O)=1.6g/16g/mol=0.1mol，n(C):n(H):n(O)=0.1:0.4:0.1=1:4:1，该有机物的实验式为CH4O；A．根据分析可知该有机物含有C、H、O三种元素，故A错误；B．根据分析可知该有机化合物中碳原子数和氢原子数之比是1：4，故B错误；C．该物质氢元素已经达到饱和，可以确定该有机物的分子式一定为CH4O，故C正确；D．根据题目条件可求出该有机物的实验式，该有机物氢原子已经饱和可以确定有机物的分子式，故D错误； 故答案为C。 【变式2-2】肉桂酸甲酯属于酯类，代号M是常用于调制具有草莓、葡萄、樱桃、香子兰等香味的食用香精。测得其相对分子质量为162，分子中C、H、O原子个数比为5:5:1，且分子中只含有1个苯环，苯环上只有一个取代基。现测出的核磁共振氢谱谱图有6个峰，其面积之比为1:2:2:1:1:3。下列说法不正确的是（ ） A. M的分子式为C10H10O2 B. 的M最多能被4molH2还原 C. 肉桂酸能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 与M含有相同官能团，且苯环上氢的化学环境只有两种的同分异构体有3种 【答案】D  【解析】相对分子质量为162，分子中C、H、O原子个数比为5：5：1，则分子式应为C10H10O2，分子中只含有个苯环，苯环上只有一个取代基，核磁共振氢谱谱图有个峰，其面积之比为1：2：2：1：1：3，则结构简式为， A.由以上分析可知的分子式为C10H10O2，故A正确； B.含有个苯环和个碳碳双键，则的最多能被还原，故B正确； C.根据结构可知，肉桂酸能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色，故C正确； D.与含有相同官能团，则含有碳碳双键和酯基，且苯环上氢的化学环境只有两种，说明苯环有两个取代基，且位于对位，则对应的同分异构体有以下几种情况，和、、种、和、种以及、和种，共种，故D错误。 故选D。   ►问题三 化学方法确定有机物的结构式 【典例3】下列关于有机物及相应官能团的说法正确的是（ ） A．乙烯与聚乙烯具有相同的官能团，都属于烯烃 B.分子中含有醚键(虚线部分)，所以该物质属于醚 C．及因都含有羟基，故都属于醇 D．不是所有的有机物都具有一种或几种官能团 【答案】D 【解析】乙烯的官能团为碳碳双键，属于烯烃，而聚乙烯结构中只有C—C及C—H，不属于烯烃，A错；B中物质名称为乙酸乙酯，属于酯，B错；C中给出的两种物质前者属于酚，后者属于醇，C错；绝大多数有机物含有官能团，但烷烃等没有官能团，D对。 【变式3-1】有机物X经元素分析仪测得含碳、氢、氧、氮4种元素，图1为红外光谱，图2为质谱(纵坐标：相对丰度，与离子浓度成正比；横坐标：质荷比，粒子的相对质量与其电荷数之比)图3为核磁共振氢谱(峰面积比为1：1：2：2：3)，已知有机物X遇FeCl3显紫色，下列关于有机物X的说法不正确的是（ ） A．据图2信息，X的相对分子质量为151 B．符合上述信息的X的结构可能有两种 C．1mol有机物X可与3molNaOH反应 D．质荷比为107的峰可能是： 【答案】C 【解析】由图2可知，该有机物相对分子质量为151，由图3核磁共振氢谱(峰面积比为1:1:2:2:3)可知，该有机物分子中有五种等效氢原子，个数比为1:1:2:2:3，含有-CH3，X遇氯化铁显紫色，说明含有酚羟基，由图1可知，结构中存在C-N键，C=O键，可推知该有机物结构简式为或。A．图2是质谱图，质谱图中质荷比的最大值，是该分子的相对分子质量，由图中信息可知，质荷比的最大值为151，X的相对分子质量为151，A正确；B．由分析可知，符合条件的X结构可能有或两种，B正确；C．X结构中的酚羟基和酰胺基都能与NaOH反应，1mol有机物X可与2molNaOH反应，C错误；D．的式量为107，质荷比为107的峰可能是，D正确；答案选C。 【变式3-2】青蒿素(分子结构如图所示)是我国科学家从传统中药中发现的治疗疟疾的有机化合物。 （1）东晋葛洪《肘后备急方》中记载“青蒿一握，以水升渍，绞取汁，尽服之”。其中涉及到的操作是________(填 字母)。 A．过滤 B．煮沸 C．分液 D．蒸馏 （2）青蒿素的分子式为 。 （3）屠呦呦团队发现青蒿素可以用有机溶剂A提取。使用现代分析仪器对有机物A的分子结构进行测定，，相关结果如下： ①已知A完全燃烧只生成CO2和H2O，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，则A的实验式(最简式)是 。 ②根据图1，A的相对分子质量为 ，其分子式为 。 ③根据图2，推测A可能所属的有机物类别为 ，根据以上结果和图3，推测A的结构简式为 。 【答案】（1）A （2）C15H22O5 （3）C4H10O 74 C4H10O 醚 CH3CH2OCH2CH3 【解析】（1）“以水升渍”属于萃取，“绞取汁”属于过滤的过程，答案为A； （2）由结构简式可知，青蒿素分子中含有15个碳原子、22个氢原子、5个氧原子，其分子式为C15H22O5； （3）①由质谱图可知Mr(A)=74，A分子中N(C)=（74×64.86%）/12≈4、N(H)= （74×13.51%）/1≈10，则分子中N(O)= （74-10-48）/16=1，则A的实验式为C4H10O； ②由质谱图可知，A相对分子质量为74，A的实验式为C4H10O，则分子式也是C4H10O； ③根据图2，A的分子中有对称的-CH2-，有对称的-CH3，有C-O-C，应该属于醚类；由图2可知，其含有两种等效氢，数目比为3：2，故其结构简式为CH3CH2OCH2CH3。 ►问题四 物理方法确定有机物的结构式 【典例4】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。下列说法正确的是（ ） A．X射线衍射技术不能用于有机化合物晶体结构的测定 B．分析有机物的红外光谱图，可获得分子中所含化学键或官能团个数的信息 C．核磁共振氢谱能准确测定有机物中氢元素的个数 D．质谱法是快速、精确测定相对分子质量的重要方法 【答案】D 【解析】A．X射线衍射技术能够精确测定原子在晶体中的空间位置，是迄今研究分子结构的主要技术，故A错误；B．红外光谱图常用来测定分子中含有的化学键或官能团，但不能获得分子中所含化学键或官能团个数的信息，故B错误；C．核磁共振氢谱能够测定有机物中氢原子的种类和数量比，不能测定有机物中氢元素的个数，故C错误；D．质谱法是快速、精确测定相对分子质量的重要方法，故D正确；故选D。 【变式4-1】有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和黏合剂等高聚物。为研究X的组成与结构，进行了如下实验： （1）有机物X 的质谱图为 （1）有机物X的相对分子质量是_______ （2）将10.0 g X在足量O2中充分燃烧，并使其产物依次通过足量的无水CaCl2和KOH浓溶液，发现无水CaCl2增重7.2 g，KOH浓溶液增重22.0 g （2）有机物X的分子式是___________ （3）经红外光谱测定，有机物X中含有醛基；有机物X的1H核磁共振谱图上有2个吸收峰，峰面积之比是3∶1　 （3）有机物X的结构简式是_________ 【答案】（1）100　 （2）C5H8O2　 （3）(CH3)2C(CHO)2 【解析】（1）质谱图中质荷比最大数值即为相对分子质量，由质谱图可知有机物X的相对分子质量是100。 （2）10.0 g X中氢元素的物质的量＝×2＝0.8 mol，KOH浓溶液增重22.0 g是二氧化碳的质量，根据碳原子守恒知，碳元素的物质的量＝＝0.5 mol，剩余部分是氧元素，氧元素的质量为10.0 g－0.8×1 g－0.5×12 g＝3.2 g，则氧元素的物质的量为＝0.2 mol，则该分子中碳、氢、氧元素的个数之比0.5 mol∶0.8 mol∶0.2 mol＝5∶8∶2，则有机物X的分子式是C5H8O2。 （3）有机物X中含有醛基，有机物X的1H核磁共振谱图上有2个吸收峰，则分子中含有2种不同化学环境的氢原子，则其结构简式为(CH3)2C(CHO )2。 【变式4-2】使用现代分析仪器对有机化合物M的分子结构进行测定，相关结果如下： 下列说法正确的是（ ） A．有机化合物M的摩尔质量为31 B．有机化合物M中碳氢质量比为2：5 C．有机化合物M是一种良好的有机溶剂 D．有机化合物M的同分异构体不可能与钠发生反应 【答案】C 【详解】由题中左图可知，有机化合物M的摩尔质量为74g/mol，A项错误；设该有机物的分子式为CxHyOz，12x+y+16z=74，当x-4，y=10，z=1时满足条件，即有机物的分子式为C4H10O，碳氢质量比为24∶5，B项错误；由题中右图可知有机物中官能团只含有醚键，属于醚，是良好的有机溶剂，C项正确；由有机化合物M的分子式C4H10O，可知它的同分异构体可能是醇，与钠反应放出氢气，D项错误。故选C。 1．下列实验能达目的的有（ ） A．实验室制取硝基苯：先加入浓硫酸，再加苯，最后滴入浓硝酸 B．只用水就能鉴别己烷、溴乙烷、酒精三种无色液体 C．除去苯中的苯酚，加浓溴水后过滤 D．欲除去乙酸乙酯中少量的乙酸可加入足量NaOH溶液并加热 【答案】B 【解析】A．实验室制硝基苯时，先将浓HNO3注入反应容器中，然后再慢慢注入浓H2SO4，并及时搅拌，浓硝酸和浓硫酸混合后，在50-60℃的水浴中冷却后再滴入苯，A错误；B．己烷不溶于水，可浮于水面，溴乙烷不溶于水，可沉于水里，酒精可与水以任意比互溶，故可用水鉴别三者，B正确；C．苯酚、溴、苯酚与溴反应生成的2，4，6-三溴苯酚，都能溶于苯中，故此法不能达到目的，C错误；D．乙酸乙酯在NaOH溶液的作用下可发生水解反应，欲除去乙酸乙酯中少量的乙酸，不能用NaOH溶液，D错误；故选B。 2．下列说法不正确的是（ ） A．利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析 B．用X射线衍射测定乙酸晶体，每个晶胞中含有4个乙酸分子 C．红外光谱可以测定未知物分子中所含有的化学键或官能团，以此判断物质的结构 D．质谱仪是通过分析最小的碎片离子测出分子的相对质量 【答案】D 【解析】A．不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，A正确；B．X射线衍射是测定微观结构的方法，可以测得乙酸晶体每个晶胞中含有4个乙酸分子，B正确；C．红外光谱可以测定未知物中所含各种化学键或官能团，以此判断物质的结构，C正确；D．质谱仪是通过分析最大的碎片离子测出分子的相对质量，D错误；本题选D。 3．下列仪器在相应实验中选用合理的是（ ） A．分离苯和四氯化碳：③⑦ B．提纯含有少量杂质氯化钠的苯甲酸：①⑥⑦ C．蒸馏法分离CH2Cl2和CCl4：②⑤⑥ D．用盐酸滴定NaOH溶液：④⑥ 【答案】D 【解析】A．分离互溶的苯和四氯化碳应用蒸馏的方法，不能用分液的方法，所以分离苯和四氯化碳时，不需要用到分液漏斗和烧杯，故A错误；B．提纯含有少量杂质氯化钠的苯甲酸的操作步骤为加热溶解、趁热过滤和冷却结晶，用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒、酒精灯，不需要用到锥形瓶，故B错误；C．分离互溶的二氯甲烷和四氯化碳应用蒸馏的方法，蒸馏时不需要用到球形冷凝管，否则不利于馏出液顺利流下，故C错误；D．用盐酸滴定氢氧化钠溶液时，需要用到酸式滴定管和锥形瓶，故D正确；故选D。 4．实验室提纯以下物质(括号内为杂质)，所选用除杂试剂和实验方法都正确的是（ ） 选项 被提纯的物质 除杂试剂 实验方法 A 乙炔(H2S) 酸性高锰酸钾溶液 洗气 B 苯甲酸(含少量泥沙、NaCl) 水 重结晶 C 溴苯(Br2) KI溶液 分液 D 苯(环己烯) 溴水 过滤 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．乙炔、硫化氢都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此不能用酸性高锰酸钾除掉乙炔中硫化氢，A错误；B．粗苯甲酸样品中含有少量氯化钠和泥沙，可先溶解、过滤除去泥沙，滤液含苯甲酸、氯化钠，然后结晶分离出苯甲酸，B正确；C．溴单质与KI溶液生成溴化钾、碘单质，溴苯常温不与KI溶液反应，且生成的碘单质溶于溴苯里，引入新杂质，因此用KI溶液除掉溴苯中溴单质，再通过分液分离，得不到纯净溴苯，C错误；D．环己烯与溴水发生加成反应得到的产物与苯是互溶，因此不能用溴水和过滤的方法除掉苯中环己烯，D错误； 故选B。 5．实验是化学研究的一种重要手段。下列实验能达到相应实验目的的是（ ） A B C D 苯甲酸重结晶 分离溴苯和苯 比较Fe2+和I-的还原性 制备O2 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．苯甲酸重结晶实验中，根据苯甲酸在不同温度下，溶解度不同，先加热使其溶解，趁热过滤，再冷却结晶，通过抽滤分离晶体，A错误；B．溴苯和苯互溶，不能通过分液分离，B错误；C．氯气氧化碘离子生成的碘单质溶于四氯化碳层呈紫色，证明I-的还原性更强，C正确；D．过氧化钠与水反应剧烈，且易从有孔隔板漏下，不能达到随关随停的目的，D错误；故选C。 6．某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则下列说法正确的是（ ） A．有机物分子中的C、H、O的个数比一定为1:2:3 B．该有机物不是丙烯 C．该有机物的相对分子质量是14 D．该有机物可能是甲醛(结构简式为HCHO) 【答案】D 【解析】A．有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则C、H的个数比为1:2，不能确定有机物中是否含有氧原子，A错误；B．丙烯分子式为，在氧气中充分燃烧生成的与也是等物质的量，该有机物有可能是丙烯，B错误；C．根据题干信息，只能确定该有机物组成中C、H的个数比，不能确定分子式，不能确定该有机物的相对分子质量，但该有机物的相对分子质量一定不是14，最简单的有机物是甲烷其相对分子质量为16，C错误；D．甲醛(结构简式为HCHO)，符合该有机物完全燃烧生成等物质的量的水和二氧化碳，该有机物可能是甲醛，D正确；答案选D。 7．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%。0.2mol该有机物质量为12g。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 【答案】D 【解析】A．由M=m/n=12g/0.2mol=60g/mol，其中碳元素的质量分数M(C)/M=60%，M(C)=36，可知碳原子数为3个；M(H)/M=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；B．该有机物的相对原子质量为60，即最大质荷比是60，B正确；C．该有机物为醇，能与金属Na反应，C正确；D．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。 8．101、100℃时，某物质相对的密度为21，其核磁共振氢谱如图所示，该物质可能为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】101 kPa、100℃时，某物质相对H2的密度为21，则该物质的相对分子质量是M=2×21=42，根据其核磁共振氢谱图可知，该物质分子中只有一种H原子，然后根据选项物质分析判断，据此回答。A．环丙烷分子中只有一种H原子，其分子式是C3H6，相对分子质量是42，符合题意，A正确；B．该物质分子中有三种不同位置的H原子，分子式是C3H6，相对分子质量是42，不符合题意，B错误；C．环己烷分子中只有一种H原子，其分子式是C6H12，相对分子质量是84，不符合题意，C错误；D．该物质分子中有三种不同位置的H原子，分子式是C6H12，相对分子质量是84，不符合题意，D错误； 故选A。 9．现代化学测定有机物组成及结构的分析方法较多。下列有关说法正确的是（ ） A．元素分析仪不仅可以测出试样常见的组成元素及含量，还可以测定其分子的空间结构 B．的核磁共振氢谱中有四组峰，峰面积之比为1：2：2：3 C．通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯 D．质谱法和红外光谱法不属于测定有机物组成和结构的现代分析方法 【答案】C 【解析】A．元素分析仪可对物质中的元素及含量进行定量分析，但无法确定有机化合物的空间结构，故A错误；B．的核磁共振氢谱中有5组峰，峰面积之比为2：4：4：1：3，故B错误；C．红外光谱可确定物质中的基团，乙醇和乙酸乙酯中的基团不同，则通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯，故C正确；D．质谱法可以测定有机物的相对分子质量，红外光谱法可以测定分子中的基团，属于测定有机物组成和结构的现代分析法，故D错误；故答案选C。 10．某有机物蒸气14.8 g，充分燃烧后得到26.4 g CO2和10.8 g H2O。该有机物的质谱图如图所示，该有机物可与金属钠反应放出氢气，该有机物可能是（ ） A．CH3CH2COOH B．CH3CH2CH2COOH C．CH3CH=CHCH2OH D．HCOOCH2CH3 【答案】A 【解析】26.4 g CO2的物质的量为0.6 mol，其中含碳 0.6 mol，质量为7.2 g；10.8 g H2O的物质的量为 0.6 mol，其中含氢1.2 mol，质量为1.2 g；有机物为14.8 g，所以该有机物中含氧14.8 g-7.2 g-1.2 g=6.4 g，物质的量为0.4 mol；该有机物中碳、氢、氧的物质的量之比即原子个数比为0.6 mol∶1.2 mol∶0.4 mol=3∶6∶2，则该有机物的最简式为C3H6O2；从质谱图可以看出，该有机物的相对分子质量是74，所以该有机物的分子式为C3H6O2；该有机物能与金属钠反应放出氢气，所以该有机物分子中含有羧基或羟基，选A。 11．已知某有机物的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中错误的是（ ） A．仅由其核磁共振氢谱可知其分子中的氢原子总数 B．若的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3CH2OH C．由红外光谱可知，该有机物中至少含有三种不同的化学键 D．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子且个数比为 【答案】A 【解析】A．核磁共振氢谱中只能确定H原子种类以及个数比，不能直接确定H原子个数，故A错误；B．红外光谱可知分子中含有C-H键，C-O键，O-H键，A的化学式为C2H6O，满足化学键的结构简式为CH3CH2OH，故B正确；C．红外光谱可知分子中至少含有C-H键，C-O键，O-H键三种不同的化学键，故 C正确；D．核磁共振氢谱中有三个峰说明分子中有3种H原子，且峰的面积之比为1：2：3，所以三种不同的氢原子且个数比为1：2：3，故D正确；故选：A。 12．我国科学家从黄花蒿茎叶中分离提取出具有抗疟活性的青蒿素，结构如下，其相对分子质量为282，分子式为，成为治疗疟疾的首选药物，屠呦呦因此荣获诺贝尔奖。青蒿素、双氢青蒿素结构如图所示，都是治疗疟疾的有效药物。 （1）下列有关这两种物质的说法正确的是______________。 A．均能发生水解反应 B．均不属于芳香族化合物 C．青蒿素、双氢青蒿素是同分异构体 D．对青蒿素进行结构改良得到了药效更佳的双氢青蒿素，该过程发生了氧化反应青蒿素它可用有机溶剂A从中药中提取。 （2）借助李比希法确定有机溶剂A的实验式(最简式)。利用如图所示的装置测定有机化合物A的组成，取3.7gA与足量氧气充分燃烧，实验结束后，高氯酸镁的质量增加4.5g，碱石棉的质量增加8.8g。 使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定，相关结果如下： ①根据图1，A的相对分子质量为 ，分子式为 。 ②根据图2，推测A可能所属有机化合物的类别 。 ③根据以上结果和图3(两组峰的面积比为)，推测A的结构简式为 。 ④以上三幅图中图中图1、图2、图3分别为 、 、 。 A．核磁共振氢谱     B．红外光谱    C．质谱    D．X-射线衍射图谱 【答案】（1）B （2）74 C4H10O 醚 CH3CH2OCH2CH3 C B A 【解析】（1）A．青蒿素中含有酯基，可以发生水解反应，双氢青蒿素中无酯基，不能发生水解反应，A错误；B．由青蒿素、双氢青蒿素结构简式可知结构中无苯环，不属于芳香化合物，B正确；C．青蒿素与氢气加成得到双氢青蒿素，青蒿素与双氢青蒿素分子式不同，不是同分异构体，C错误；D．对青蒿素进行结构改良得到了药效更佳的双氢青蒿素，该过程发生了还原反应青蒿素它可用有机溶剂A从中药中提取，D错误；故选B； （2）①根据图1中信息得到A的相对分子质量为74；取3.7gA(物质的量为0.05mol)与足量氧气充分燃烧，实验结束后，高氯酸镁的质量增加4.5g(水的物质的量为0.25mol)，碱石棉的质量增加8.8g(二氧化碳物质的量为0.2mol)，C物质的量为0.2mol，H物质的量为0.5mol，O的物质的量为，则实验式为C4H10O，根据相对分子质量为74得到分子式为C4H10O； ②根据图2，含有碳氧单键，还含有碳氢单键，则推测A可能所属有机化合物的类别醚； ③有两组峰的面积比为2：3，可知含有对称的甲基，分子式为C4H10O，推测A的结构简式为CH3CH2O CH2CH3； ④由图可知，图1为质谱图，图2为红外光谱图，图3为核磁共振氢谱图。 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．青蒿素是高效的抗疟疾药，为无色针状晶体，易溶于丙酮、氯仿和苯中，甲醇、乙醇、乙醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156～157℃，热稳定性差。已知：乙醚沸点为35℃。提取青蒿素的主要工艺如图所示： 下列有关此工艺操作错误的是（ ） A．破碎的目的是增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素浸取率 B．操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯 C．操作Ⅱ是蒸馏，利用了乙醚与青蒿素的沸点相差较大 D．操作Ⅲ的主要过程是加入95%的乙醇溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 【解案】B 【解析】对青蒿进行干燥破碎，可以增大青蒿与乙醇的接触面积，提高青蒿素的浸出率，用乙醚对青蒿素进行浸取后，过滤，可得滤液和滤渣，提取液经过蒸馏后可得青蒿素的粗产品，对粗产品可加95%的乙醇，浓缩、冷却结晶、过滤可得精品。A．将青蒿素干燥粉碎增大了与乙醚的接触面积，可提高青蒿素浸取率，A正确；B．操作I为过滤，需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，B错误；C．操作Ⅱ是蒸馏，利用了乙醚与青蒿素的沸点相差较大，乙醚沸点低可回收利用，C正确；D．由题意可知，青蒿素在水中几乎不溶，故操作Ⅲ的主要过程不是加水溶解，而是加入95%的乙醇溶解，再进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，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 【解析】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。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．环氧乙烷(，简称EO，易溶于水)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A．装置中和HClO发生了加成反应 B．阴极的电极反应为： C．生成EO的反应为： A．分离EO和溶液b的操作是分液 【答案】D 【解析】由图可知，电极X上发生2Cl--2e-=Cl2↑的氧化反应，电极X是电解池的阳极，电极Y为阴极，阴极：2H2O+2e-==2OH-+H2↑。氯气与水反应生成HCl和HClO，乙烯与HClO发生加成反应得到HOCH2CH2Cl；溶液a为KOH溶液，HOCH2CH2Cl在KOH溶液中水解，由于EO易溶于水，产物经过蒸馏得到环氧乙烷和KCl（溶液b）。A．根据分析，CH2==CH2和HClO发生了加成反应，A正确；B．根据分析，阴极的电极反应为：2H2O+2e-==2OH-+H2↑，B正确；C．HOCH2CH2Cl在KOH溶液中水解，生成EO的反应为：，C正确；D．由于EO易溶于水，分离EO和溶液b的操作是蒸馏，D错误；故选D。 5．我国屠呦呦等科学家使用乙醚从中药中提取并用柱色谱分离得到抗疟有效成分青蒿素。青蒿素为无色针状晶体，在乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶。实验室模拟操作流程如下： 已知：步骤③为柱色谱分离。 以上实验步骤中不需要用到的装置是（ ） A B C D 实验装置 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．步骤⑤从有机溶剂中提取青蒿素，利用了乙醚与青蒿素的沸点相差较大，需要蒸馏操作，故A正确；B．步骤④分离出大量的乙醚需要用到该装置，故B正确；C．步骤②分离浸出液和残渣需要过滤，故C正确；D．该图是灼烧固体的操作，以上实验步骤中不需要用到，故D错误；故选D。 6．实验室用甲苯和高锰酸钾溶液反应制备苯甲酸，装置如图所示(加热、搅拌等略)。已知： ①苯甲酸密度大于水，熔点122.13℃，沸点249.2℃，微溶于冷水，易溶于乙醇、热水； ②高锰酸钾在中性溶液中被甲苯还原为二氧化锰。 下列说法错误的是（ ） A．将原料充分加热回流至回流液不再出现油珠，此时甲苯已完全被氧化 B．反应结束后，从分液漏斗中滴加适量NaHSO3溶液，可除去过量的高锰酸钾 C．将反应后的混合物充分冷却、过滤，再加入盐酸酸化，过滤，可分离出苯甲酸 D．用重结晶法提纯苯甲酸，可将粗苯甲酸加入热水溶解，趁热过滤，冷却结晶，再用乙醇洗涤 【答案】D 【解析】A．根据性质可知油珠是液体，无油珠表明甲苯已充分被氧化，故A说法正确；B．加入NaHSO3溶液，利用其还原性，除去过量的高锰酸钾，防止加盐酸时产生氯气，故B说法正确；C．反应后的混合物中含有二氧化锰固体，应该先过滤，然后再酸化、过滤，故C说法正确；D．苯甲酸易溶于乙醇，不能用乙醇洗涤，故D说法错误；答案为D。 7．氧化2.12g有机物X的蒸汽，生成了7.04g二氧化碳和1.80g水，通过仪器分析得知X的相对分子质量为106，用核磁共振氢谱仪测出X的核磁共振氢谱中有2组峰，其峰面积之比为2：3，用红外光谱仪测得X分子的红外光谱如图所示，下列说法错误的是（ ） A．上述测X的相对分子质量的方法称为质谱法 B．X的结构简式为 C．X的红外光谱测定含有苯环，属于苯的同系物 D．Y是X的同分异构体，符合①属于芳香烃②苯环上的一氯代物有三种这两个条件的Y的结构简式有三种 【答案】D 【解析】烃X的物质的量为2.12g÷106g/mol=0.02mol，生成二氧化碳为7.04g÷44g/mol=0.16mol，生成水为1.80g÷18g/mol =0.1mol，则分子中N(C)=0.16mo÷0.02mol=8、N(H)=0.1mol×2÷0.02mol=10，故X的分子式为C8H10，X的红外光谱测定含有苯环，属于苯的同系物，而X的核磁共振氢谱中有2组峰，其峰面积之比为2：3，则X为。A．利用质谱仪可以测定有机物的相对分子量，则上述测定X相对原子量的方法为质谱法，故A正确；B．据分析，X的结构简式为，故B正确；C．据分析，X的结构简式为，属于苯的同系物，故C正确；D．Y是X的同分异构体，符合①属于芳香烃②苯环上的一氯代物有三种这两个条件的Y的结构简式有两种分别为乙苯和间二甲苯，故D错误；故选D。 8．将6.8g的X完全燃烧生成3.6g的H2O和8.96L (标准状况)的CO2，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，关于X的下列叙述正确的是（ ） A．化合物X的分子式为C8H10O2 B．由核磁共振氢谱可知，X分子中有3种不同化学环境的氢原子 C．符合题中X分子核磁共振氢谱、红外光谱的有机物有1种 D．X分子中所有的原子在同一个平面上 【答案】C 【解析】由质谱图可知，X的相对分子质量为136，n(X)=m/n=6.8g/136g/mol=0.05mol，3.6gH2O的物质的量n(H2O)= m/M=3.6g/18g/mol=0.2mol，8.96L(标准状况)CO2的物质的量n(CO2)=V/Vm =8.96L/22.4L/mol =0.4mol，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)= m/M= 1.6g/16g/mol=0.1mol，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。A．由以上分析可知，化合物X的分子式为C8H8O2，故A错误；B．由核磁共振氢谱可知，含四组吸收峰，吸收峰的个数代表H原子的种类，则X中含有H种类为共4种，故B错误；C．由上述分析可知，符合题中X分子结构特征的有机物有1种，其结构简式为，故C正确；D．由上述分析可知，X为，分子的侧链中含有-CH3，甲基是四面体结构，所有原子不可能全部共平面，故D错误；故选：C。 9．研究有机物的一般方法，先对有机物进行分离、提纯，分离、提纯有机物的常用方法有蒸馏、萃取、重结晶等。 （1）蒸馏 ①蒸馏操作，加碎瓷片的目的是 。 ②温度计水银球应处于什么位置 。 ③冷却水的流动方向是 。 （2）在萃取实验操作中，如图，仪器A的名称是 。 （3）咖啡因是弱碱性化合物，易溶于氯仿、乙醇、丙酮及热苯等，微溶于水、石油醚。含有结晶水的咖啡因是无色针状晶体，味苦，在100℃时失去结晶水并开始升华，120℃时升华相当显著，178℃时升华很快。它的结构式为，实验室可通过下列简单方法从茶叶中提取咖啡因： 在步骤1加入酒精进行浸泡，过滤得到提取液，步骤2、步骤3、步骤4所进行的操作或方法分别是________。 A．加热、结晶(或蒸发)、升华 B．过滤、洗涤、干燥 C．萃取、分液、升华 D．加热、蒸馏、蒸馏 （4）已知碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图。下列有关该物质的说法不正确的是________。 A．分子式为C3H4O3 B．分子中σ键与π键个数之比为10∶1 C．分子中既有极性键也有非极性键 D．分子中碳原子的杂化方式全部为sp2杂化 【答案】（1）防止液体暴沸 温度计水银球应处于蒸馏烧瓶的支管口处 下口进、上口出 （2）分液漏斗 （3）A （4）D 【解析】（3）咖啡因易溶于氯仿、乙醇、丙酮及热苯等，微溶于水、石油醚，则步骤1可加入乙醇等有机溶剂进行萃取，然后进行蒸馏、升华，可得到咖啡因粗产品，以此解答。 （1）①蒸馏操作，加碎瓷片的目的是防止液体暴沸； ②温度计测量烧瓶内馏分的温度，液体气化后进入冷凝管被冷凝，故水银球应处于蒸馏烧瓶的支管口处以测定蒸汽的温度； ③为获得更好的冷凝效果，水流方向为下进上出； （2）仪器A的名称是分液漏斗； （3）在步骤1中加入了乙醇，下面要分离咖啡因和乙醇，可进行加热得到浓缩液再结晶(或蒸发)得到粗产品，因咖啡因易升华，为进一步得到较为纯净的咖啡因，可进行升华，故选A； （4）A．由其结构简式可知其分子式为C3H4O3，故A正确；B．单键为σ键，双键中有1条σ键，1条π键，分子中σ键与π键个数之比为10∶1，故B正确；C．分子中既有C-H、碳氧极性键，也有C-C非极性键，故C正确；D．分子中含有饱和碳原子，饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化，故D错误；故选D。 10．有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)可用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓等型香精，其沸点为。某化学兴趣小组欲从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、实验仪器测定有机物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图中的 (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 。 【答案】（1）蒸馏烧瓶 仪器y （2）C2H4O C4H8O2 （3）羟基、羰基 【解析】（1）由蒸馏装置构造可知，图中a为蒸馏烧瓶，蒸发逸出的气态物质需要冷凝，但球形冷凝管有凹槽，会导致冷凝液残留在凹处，故不适于蒸馏装置中冷却蒸发逸出的气态物质，则虚线框内应选用右侧的直形冷凝管，即仪器y。 （2）①有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)中碳的质量分数为54.5%，氢的质量分数为9.1%，则氧的质量分数为1-54.5%-9.1%=36.4%，则有机物中n(C)：n(H)：n(O)=54.5%/12:9.1%/1:36.4%/16≈2:4:1，所以M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。 （3）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双键，则结构中含两个不同化学环境的-CH3，M的结构简式为，官能团的名称为羟基和羰基。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第五章 有机化合物的合成与研究 5.2 研究有机化合物的一般方法 板块导航 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．认识有机化合物分子中的官能团及性质，了解有机化合物分离和提纯的方法。 2．联系常见有机化合物的结构特点，知道有机化合物结构鉴定的一般研究过程。 3．通过实例分析，了解用于有机化合物结构测定的现代常用仪器技术。 4．结合红外光谱、质谱、核磁共振氢谱等简单图谱及x—衍射实验信息分析判断有机化合物的分子结构。 重点：有机化合物分离和提纯、有机化合物的分子结构的判断。 难点：结合简单图谱信息分析判断有机化合物的分子结构。 一、有机化合物的分离与提纯 1．研究有机化合物的一般过程 分离提纯 元素定量分析 测定相对分子质量 波普分析 纯净物 确定实验式 确定分子式 确定分子结构 2．有机物的分离提纯方法 （1）重结晶：利用温度对物质溶解度的影响提纯物质，如提纯苯甲酸(溶解度受温度影响较大)。 （2）洗气（图1）：气体中杂质的分离。 适用范围：除去甲烷中的乙烯、乙炔（溴水）、除去乙烯中的SO2、CO2（NaOH溶液）、除去乙炔中的H2S、PH3（CuSO4溶液） （3）蒸馏（分馏）（图2）：分离相溶的沸点不同（蒸馏相差300C以上）的液体混合物。馏分一般为纯净物。 适用范围：提纯硝基苯（含杂质苯）、制无水乙醇(含水、需加生石灰）、从乙酸和乙醇的混合液中分离出乙醇（需加生石灰）、石油的分馏。 （4）萃取分液（图3）：分离出互不相溶的液体。 使用范围：除去硝基苯中的残酸（NaOH溶液）、除去溴苯中的溴（NaOH溶液）、除去乙酸乙酯中的乙酸（饱和碳酸钠溶液）、除去苯中的苯酚（NaOH溶液）、除去苯中的甲苯（酸性高锰酸钾溶液） （5）盐析：如除去肥皂中的甘油和过量的碱。 （6）渗析：如除去淀粉中少量的葡萄糖或者氯化钠 图1 图2 图3 3．有机物除杂原则 （1）操作简便、现象明显、容易判断。 （2）不再带入新的杂质。 【温馨提示】结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 不 同 点 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程 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 先蒸发，后结晶 先溶解，后结晶 目的 获得晶体 提纯或分离物质 相同点 操作方法相同，都需要加热 二、有机化合物元素分析和分子式的确定 1．有机物实验式的确定——元素分析测定 （1）概念：实验式（又叫最简式）是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。 （2）方法：若有机物分子中 w(C)＝a%、w(H)＝b%、w(O)＝c%，则：N(C) : N(H) : N(O)＝，即可得到实验式。实验式可以通过燃烧产物的物质的量等方法确定。确定实验式前必须先确定元素的组成，如某有机物完全燃烧的产物只有 CO2 和 H2O，则其组成元素可能为C、H 或 C、H、O；若燃烧产物 CO2 中的碳元素的质量和燃烧产物 H2O 中氢元素的质量之和等于原有机物的质量时，则原有机物组成中不含O元素。 2．有机物分子式的确定 （1）基本思路： （2）常用方法 ①商余法：用烃的相对分子质量除以碳原子的相对原子质量12，所得商的整数就是烃分子中所含碳原子的最大值，余数则为所含氢原子的最小值 ②质谱法：质谱图中最右侧的分子离子峰的质荷比数值就表示了样品分子的相对分子质量。如图1可知，样品分子的相对分子质量为46。图2是乙酸乙酯的质谱图，其相对分子质量为88。 图1 图2 三、有机化合物结构式的确定 1．一般步骤 2．确定方法 （1）化学方法 ①定性实验确定：实验→有机物表现的性质及相关结论→官能团→确定结构式。 ②定量实验确定：通过定量实验确定官能团的数目，如测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明1个该醇分子含2个—OH 【温馨提示】①常见有机物的官能团特征反应 有机物或官能团 常用试剂 反应现象 C=C双键 C≡C叁键 溴水（或碘水） 褪色 酸性KMnO4溶液 紫红色溶液褪色 苯 纯溴和铁屑 产生白雾 苯的同系物 酸性KMnO4溶液 褪色 溴水 不褪色 醇羟基-OH 金属钠 产生无色无味的可燃性气体 乙醇 插入加热变黑的铜丝 铜丝变为红色，产生刺激性气味 苯酚 浓溴水 溴水褪色产生白色沉淀 FeCl3溶液 溶液呈紫色 醛基-CHO 银氨溶液 水浴加热生成光亮的银镜 新制Cu(OH)2悬浊液 加热至沸腾时生成砖红色沉淀 羧基-COOH 石蕊试液或甲基橙试液 变为红色 新制Cu(OH)2悬浊液 常温沉淀溶解呈蓝色溶液 Na2CO3溶液 产生无色无味气体 多羟基有机物 新制Cu(OH)2悬浊液 产生绛蓝色溶液 淀粉 碘水 溶液呈蓝色 蛋白质 浓HNO3 呈黄色 空气 灼烧有烧焦羽毛味 ②不加任何试剂的鉴别题，一般先根据物理性质（颜色、状态、气味以及溶解性等等），确定一种（或几种）物质，再用已检出的物质继续鉴别。或者利用相互之间反应后产生的现象不同，各个突破；限用一种试剂利用所加试剂能与多种物质的反应（或虽不反应但出现与众不同的现象）逐一加以鉴别，如： a.用水：可鉴别苯（或甲苯、一氯代烷）、乙醇（或乙酸）、四氯化碳（或一溴代烷、多氯代烷、硝基苯）。 b.用溴水：可鉴别甲苯、四氯化碳、己烯、己醇、苯酚溶液、碘化钠溶液等。 c.用FeCl3溶液：可鉴别甲苯、四氯化碳、苯酚溶液、KSCN溶液、AgNO3溶液、NaOH溶液、H2S溶液。 d.用新制Cu(OH)2悬浊液：可鉴别乙醇、乙醛、乙酸、甲酸、甘油（产生绛蓝色溶液）、葡萄糖溶液（先产生绛蓝色溶液，加热至沸腾后产生红色沉淀）。 （2）物理（波谱）方法 ①红外光谱——可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。如图乙酸乙酯的红外光谱图，在约3 000 cm—1、1 735 cm—1和1 200 cm—1 处出现吸收带，说明乙酸乙酯分子中存在一些共价键，其振动频率与这些波数对应的辐射频率吻合。 ②核磁共振氢谱——可推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目之比。 a.用途：测定有机物分子中氢原子的种类和数目比，但不能确定H原子的总数。 b.原理：处在不同化学环境中的氢原子在谱图上出现的位置不同，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 c.关系：氢原子类型＝吸收峰数目、不同氢原子的个数之比＝峰面积之比。 如乙酸乙酯的核磁共振氢谱图：三组峰各自处于特定的化学位移，说明乙酸乙酯中共有三类化学环境不同的氢原子。从峰的面积比可以得出这三类氢原子的数量之比为 3 ∶ 3 ∶ 2。 （3）X射线衍射：X射线和晶体中的原子可以相互作用产生衍射图，经过计算分析可以得到键长、键角等分子结构信息。 【温馨提示】化学方法以官能团的特征反映为基础，鉴定出官能团，还要制备它的衍生物以进一步确认其结构。当化合物结构比较复杂时，往往要耗费大量时间。物理方法（波谱法）具有微量、快速、准确、信息量大等特点。 1．下列关于物质的分离、提纯实验中的一些操作或做法，正确的是（ ） A．在组装蒸馏装置时，温度计的水银球应伸入液面下 B．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后还要加入少量蒸馏水，然后趁热过滤 C．提取碘水中的碘单质，可以用乙醇作为萃取剂 D．在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后要冷却到常温再过滤 2．下列各组物质中所用除杂试剂、方法正确的是（ ） 选项 物质（括号内为杂质） 除杂试剂、方法 A 四氯化碳（I2） 加入氢氧化钠溶液后，振荡、静置、过滤 B 乙酸（乙醇） 加入氢氧化钠溶液后蒸馏 C 乙烯（SO2） 通入溴水中洗气 D 苯甲酸（NaCl，泥沙） 溶于热水后趁热过滤，将滤液进行结晶 A．A B．B C．C D．D 3．已知青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，易溶于有机溶剂，如丙酮、乙醚等，在水中几乎不溶，热稳定性差。如图是从黄花青蒿中提取青蒿素的工艺流程，下列说法不正确的是（ ） A．研碎时应该将黄花青蒿置于研钵中，研碎的目的是增大与乙醚的接触面积 B．操作Ⅰ是萃取、过滤，选用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗 C．操作Ⅱ是蒸馏，操作III是用水重结晶 D．根据结构分析青蒿素能与碘化钠作用生成碘单质 4．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，则其能与反应的结构有两种 5．取7.4g有机物A在足量氧气中充分燃烧，实验测得只产生CO2和H2O，质量分别为17.6g和9.0g，使用现代分析仪器对A的分子结构进行测定，相关结果如下。下列说法错误的是（ ） A．由图1可知，A的相对分子质量为74 B．由图1、图2可知，A的结构有2种 C．综合以上信息可知，A为CH3CH2OCH2CH3 D．通过X射线衍射可进一步测定A的晶体结构 ►问题一 有机化合物的分离合提纯 【典例1】某实验小组设计粗苯甲酸(含有少量和泥沙)的提纯方案如下。下列说法不正确的是（ ） A．操作Ⅰ加热可以增大苯甲酸的溶解度 B．操作Ⅱ趁热过滤的目的是为了除去泥沙和防止苯甲酸析出 C．操作Ⅲ是蒸发结晶 D．以上提纯苯甲酸的方法是重结晶 【变式1-1】常温下，乙酰苯胺是一种具有解热镇痛作用的白色晶体，20 ℃时在乙醇中的溶解度为36.9 g，在水中的溶解度如下表(注：氯化钠可分散在醇中形成胶体)。 温度/℃ 25 50 80 100 溶解度/g 0.56 0.84 3.5 5.5 某种乙酰苯胺样品中混入了少量氯化钠杂质，下列提纯乙酰苯胺的方法正确的是(　　) A．用水溶解后分液 B．用乙醇溶解后过滤 C．用水作溶剂进行重结晶 D．用乙醇作溶剂进行重结晶 【变式1-2】青蒿素是我国科学家从传统中药中发现的能治疗疟疾的有机化合物，其分子结构如图1，青蒿素可溶于有机溶剂，难溶于水，提取方法如图2： 下列说法正确的是（ ） A．青蒿素分子中含有6个手性碳原子 B．操作I是过滤 C．操作Ⅱ用到温度计、蒸馏烧瓶、球形冷凝管、锥形瓶 D．操作Ⅲ的过程是加水溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 ►问题二 有机物元素分析及分子式的确定 【典例2】某有机物在氧气中充分燃烧，生成CO2和H2O的物质的量之比为1:2，则下列说法中正确的是（ ） A．分子中C、H、O原子个数之比为1:2:3 B．分子中C、H原子个数之比为1:4 C．该有机物中一定含有氧元素 D．该有机物的最简式为CH4 【变式2-1】某有机化合物3.2 g在氧气中充分燃烧只生成CO2和H2O，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g，盛有碱石灰的干燥管增重4.4 g。则下列判断正确的是（ ） A．该有机物只含碳、氢两种元素 B．该有机化合物中碳原子数和氢原子数之比是1：2 C．该有机物的分子式一定为CH4O D．根据题目条件可求出该有机物的实验式，无法求出该有机物的分子式 【变式2-2】肉桂酸甲酯属于酯类，代号M是常用于调制具有草莓、葡萄、樱桃、香子兰等香味的食用香精。测得其相对分子质量为162，分子中C、H、O原子个数比为5:5:1，且分子中只含有1个苯环，苯环上只有一个取代基。现测出的核磁共振氢谱谱图有6个峰，其面积之比为1:2:2:1:1:3。下列说法不正确的是（ ） A. M的分子式为C10H10O2 B. 的M最多能被4molH2还原 C. 肉桂酸能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 与M含有相同官能团，且苯环上氢的化学环境只有两种的同分异构体有3种 ►问题三 化学方法确定有机物的结构式 【典例3】下列关于有机物及相应官能团的说法正确的是（ ） A．乙烯与聚乙烯具有相同的官能团，都属于烯烃 B.分子中含有醚键(虚线部分)，所以该物质属于醚 C．及因都含有羟基，故都属于醇 D．不是所有的有机物都具有一种或几种官能团 【变式3-1】有机物X经元素分析仪测得含碳、氢、氧、氮4种元素，图1为红外光谱，图2为质谱(纵坐标：相对丰度，与离子浓度成正比；横坐标：质荷比，粒子的相对质量与其电荷数之比)图3为核磁共振氢谱(峰面积比为1：1：2：2：3)，已知有机物X遇FeCl3显紫色，下列关于有机物X的说法不正确的是（ ） A．据图2信息，X的相对分子质量为151 B．符合上述信息的X的结构可能有两种 C．1mol有机物X可与3molNaOH反应 D．质荷比为107的峰可能是： 【变式3-2】青蒿素(分子结构如图所示)是我国科学家从传统中药中发现的治疗疟疾的有机化合物。 （1）东晋葛洪《肘后备急方》中记载“青蒿一握，以水升渍，绞取汁，尽服之”。其中涉及到的操作是________(填 字母)。 A．过滤 B．煮沸 C．分液 D．蒸馏 （2）青蒿素的分子式为 。 （3）屠呦呦团队发现青蒿素可以用有机溶剂A提取。使用现代分析仪器对有机物A的分子结构进行测定，，相关结果如下： ①已知A完全燃烧只生成CO2和H2O，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，则A的实验式(最简式)是 。 ②根据图1，A的相对分子质量为 ，其分子式为 。 ③根据图2，推测A可能所属的有机物类别为 ，根据以上结果和图3，推测A的结构简式为 。 ►问题四 物理方法确定有机物的结构式 【典例4】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。下列说法正确的是（ ） A．X射线衍射技术不能用于有机化合物晶体结构的测定 B．分析有机物的红外光谱图，可获得分子中所含化学键或官能团个数的信息 C．核磁共振氢谱能准确测定有机物中氢元素的个数 D．质谱法是快速、精确测定相对分子质量的重要方法 【变式4-1】有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和黏合剂等高聚物。为研究X的组成与结构，进行了如下实验： （1）有机物X 的质谱图为 （1）有机物X的相对分子质量是_______ （2）将10.0 g X在足量O2中充分燃烧，并使其产物依次通过足量的无水CaCl2和KOH浓溶液，发现无水CaCl2增重7.2 g，KOH浓溶液增重22.0 g （2）有机物X的分子式是___________ （3）经红外光谱测定，有机物X中含有醛基；有机物X的1H核磁共振谱图上有2个吸收峰，峰面积之比是3∶1　 （3）有机物X的结构简式是_________ 【变式4-2】使用现代分析仪器对有机化合物M的分子结构进行测定，相关结果如下： 下列说法正确的是（ ） A．有机化合物M的摩尔质量为31 B．有机化合物M中碳氢质量比为2：5 C．有机化合物M是一种良好的有机溶剂 D．有机化合物M的同分异构体不可能与钠发生反应 1．下列实验能达目的的有（ ） A．实验室制取硝基苯：先加入浓硫酸，再加苯，最后滴入浓硝酸 B．只用水就能鉴别己烷、溴乙烷、酒精三种无色液体 C．除去苯中的苯酚，加浓溴水后过滤 D．欲除去乙酸乙酯中少量的乙酸可加入足量NaOH溶液并加热 2．下列说法不正确的是（ ） A．利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析 B．用X射线衍射测定乙酸晶体，每个晶胞中含有4个乙酸分子 C．红外光谱可以测定未知物分子中所含有的化学键或官能团，以此判断物质的结构 D．质谱仪是通过分析最小的碎片离子测出分子的相对质量 3．下列仪器在相应实验中选用合理的是（ ） A．分离苯和四氯化碳：③⑦ B．提纯含有少量杂质氯化钠的苯甲酸：①⑥⑦ C．蒸馏法分离CH2Cl2和CCl4：②⑤⑥ D．用盐酸滴定NaOH溶液：④⑥ 4．实验室提纯以下物质(括号内为杂质)，所选用除杂试剂和实验方法都正确的是（ ） 选项 被提纯的物质 除杂试剂 实验方法 A 乙炔(H2S) 酸性高锰酸钾溶液 洗气 B 苯甲酸(含少量泥沙、NaCl) 水 重结晶 C 溴苯(Br2) KI溶液 分液 D 苯(环己烯) 溴水 过滤 A．A B．B C．C D．D 5．实验是化学研究的一种重要手段。下列实验能达到相应实验目的的是（ ） A B C D 苯甲酸重结晶 分离溴苯和苯 比较Fe2+和I-的还原性 制备O2 A．A B．B C．C D．D 6．某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则下列说法正确的是（ ） A．有机物分子中的C、H、O的个数比一定为1:2:3 B．该有机物不是丙烯 C．该有机物的相对分子质量是14 D．该有机物可能是甲醛(结构简式为HCHO) 7．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%。0.2mol该有机物质量为12g。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 8．101、100℃时，某物质相对的密度为21，其核磁共振氢谱如图所示，该物质可能为 A． B． C． D． 9．现代化学测定有机物组成及结构的分析方法较多。下列有关说法正确的是（ ） A．元素分析仪不仅可以测出试样常见的组成元素及含量，还可以测定其分子的空间结构 B．的核磁共振氢谱中有四组峰，峰面积之比为1：2：2：3 C．通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯 D．质谱法和红外光谱法不属于测定有机物组成和结构的现代分析方法 10．某有机物蒸气14.8 g，充分燃烧后得到26.4 g CO2和10.8 g H2O。该有机物的质谱图如图所示，该有机物可与金属钠反应放出氢气，该有机物可能是（ ） A．CH3CH2COOH B．CH3CH2CH2COOH C．CH3CH=CHCH2OH D．HCOOCH2CH3 11．已知某有机物的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中错误的是（ ） A．仅由其核磁共振氢谱可知其分子中的氢原子总数 B．若的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3CH2OH C．由红外光谱可知，该有机物中至少含有三种不同的化学键 D．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子且个数比为 12．我国科学家从黄花蒿茎叶中分离提取出具有抗疟活性的青蒿素，结构如下，其相对分子质量为282，分子式为，成为治疗疟疾的首选药物，屠呦呦因此荣获诺贝尔奖。青蒿素、双氢青蒿素结构如图所示，都是治疗疟疾的有效药物。 （1）下列有关这两种物质的说法正确的是______________。 A．均能发生水解反应 B．均不属于芳香族化合物 C．青蒿素、双氢青蒿素是同分异构体 D．对青蒿素进行结构改良得到了药效更佳的双氢青蒿素，该过程发生了氧化反应青蒿素它可用有机溶剂A从中药中提取。 （2）借助李比希法确定有机溶剂A的实验式(最简式)。利用如图所示的装置测定有机化合物A的组成，取3.7gA与足量氧气充分燃烧，实验结束后，高氯酸镁的质量增加4.5g，碱石棉的质量增加8.8g。 使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定，相关结果如下： ①根据图1，A的相对分子质量为 ，分子式为 。 ②根据图2，推测A可能所属有机化合物的类别 。 ③根据以上结果和图3(两组峰的面积比为)，推测A的结构简式为 。 ④以上三幅图中图中图1、图2、图3分别为 、 、 。 A．核磁共振氢谱     B．红外光谱    C．质谱    D．X-射线衍射图谱 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．青蒿素是高效的抗疟疾药，为无色针状晶体，易溶于丙酮、氯仿和苯中，甲醇、乙醇、乙醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156～157℃，热稳定性差。已知：乙醚沸点为35℃。提取青蒿素的主要工艺如图所示： 下列有关此工艺操作错误的是（ ） A．破碎的目的是增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素浸取率 B．操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯 C．操作Ⅱ是蒸馏，利用了乙醚与青蒿素的沸点相差较大 D．操作Ⅲ的主要过程是加入95%的乙醇溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 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．环氧乙烷(，简称EO，易溶于水)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A．装置中和HClO发生了加成反应 B．阴极的电极反应为： C．生成EO的反应为： A．分离EO和溶液b的操作是分液 5．我国屠呦呦等科学家使用乙醚从中药中提取并用柱色谱分离得到抗疟有效成分青蒿素。青蒿素为无色针状晶体，在乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶。实验室模拟操作流程如下： 已知：步骤③为柱色谱分离。 以上实验步骤中不需要用到的装置是（ ） A B C D 实验装置 A．A B．B C．C D．D 6．实验室用甲苯和高锰酸钾溶液反应制备苯甲酸，装置如图所示(加热、搅拌等略)。已知： ①苯甲酸密度大于水，熔点122.13℃，沸点249.2℃，微溶于冷水，易溶于乙醇、热水； ②高锰酸钾在中性溶液中被甲苯还原为二氧化锰。 下列说法错误的是（ ） A．将原料充分加热回流至回流液不再出现油珠，此时甲苯已完全被氧化 B．反应结束后，从分液漏斗中滴加适量NaHSO3溶液，可除去过量的高锰酸钾 C．将反应后的混合物充分冷却、过滤，再加入盐酸酸化，过滤，可分离出苯甲酸 D．用重结晶法提纯苯甲酸，可将粗苯甲酸加入热水溶解，趁热过滤，冷却结晶，再用乙醇洗涤 7．氧化2.12g有机物X的蒸汽，生成了7.04g二氧化碳和1.80g水，通过仪器分析得知X的相对分子质量为106，用核磁共振氢谱仪测出X的核磁共振氢谱中有2组峰，其峰面积之比为2：3，用红外光谱仪测得X分子的红外光谱如图所示，下列说法错误的是（ ） A．上述测X的相对分子质量的方法称为质谱法 B．X的结构简式为 C．X的红外光谱测定含有苯环，属于苯的同系物 D．Y是X的同分异构体，符合①属于芳香烃②苯环上的一氯代物有三种这两个条件的Y的结构简式有三种 8．将6.8g的X完全燃烧生成3.6g的H2O和8.96L (标准状况)的CO2，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，关于X的下列叙述正确的是（ ） A．化合物X的分子式为C8H10O2 B．由核磁共振氢谱可知，X分子中有3种不同化学环境的氢原子 C．符合题中X分子核磁共振氢谱、红外光谱的有机物有1种 D．X分子中所有的原子在同一个平面上 9．研究有机物的一般方法，先对有机物进行分离、提纯，分离、提纯有机物的常用方法有蒸馏、萃取、重结晶等。 （1）蒸馏 ①蒸馏操作，加碎瓷片的目的是 。 ②温度计水银球应处于什么位置 。 ③冷却水的流动方向是 。 （2）在萃取实验操作中，如图，仪器A的名称是 。 （3）咖啡因是弱碱性化合物，易溶于氯仿、乙醇、丙酮及热苯等，微溶于水、石油醚。含有结晶水的咖啡因是无色针状晶体，味苦，在100℃时失去结晶水并开始升华，120℃时升华相当显著，178℃时升华很快。它的结构式为，实验室可通过下列简单方法从茶叶中提取咖啡因： 在步骤1加入酒精进行浸泡，过滤得到提取液，步骤2、步骤3、步骤4所进行的操作或方法分别是________。 A．加热、结晶(或蒸发)、升华 B．过滤、洗涤、干燥 C．萃取、分液、升华 D．加热、蒸馏、蒸馏 （4）已知碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图。下列有关该物质的说法不正确的是________。 A．分子式为C3H4O3 B．分子中σ键与π键个数之比为10∶1 C．分子中既有极性键也有非极性键 D．分子中碳原子的杂化方式全部为sp2杂化 10．有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)可用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓等型香精，其沸点为。某化学兴趣小组欲从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、实验仪器测定有机物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图中的 (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 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 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