第1章 第2节 第2课时 有机物分子式和分子结构的确定(Word练习)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修3（人教版2019 多选版）

[对应知能达标训练P8] [基础训练] 1．(2023·保定高二检测)屠呦呦等人使用乙醚从中药中提取并分离得到青蒿素(相对分子质量为232，分子式为C15H22O5)，并测定了青蒿素的分子结构。下列说法正确的是(　　) A．青蒿素是一种高分子化合物 B．“使用乙醚从中药中提取青蒿素”利用了萃取原理 C．利用元素分析和红外光谱法能确定青蒿素的分子式 D．仅利用核磁共振氢谱能确定青蒿素的相对分子质量 解析　青蒿素分子式为C15H22O5不是高分子化合物，A项错误；乙醚提取青蒿素利用溶解性不同进行提取，利用了萃取原理，B项正确；元素分析只能确定元素种类，而红外光谱只能确定分子结构，两种方法无法确定分子式，C项错误；核磁共振氢谱是确定分子中氢的种类从而确定官能团，但无法确定相对分子质量，相对分子质量需要借助质谱仪进行测定，D项错误。 答案　B 2．(2024·江苏连云港高二下期中)2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特·维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。下列有机物分子在H核磁共振谱中只给出一种信号的是(　　) A．HCHO B．CH3OH C．HCOOH D．CH3COOCH3 解析　根据有机物中H原子种类的判断方法可知：A.HCHO分子中两个氢原子位置等效，H原子只有1种，B.CH3OH、C.HCOOH、D.CH3COOCH3分子中各含有2种不同位置的H原子，因此有机物分子在H核磁共振谱中给出2种信号，故选A。 答案　A 3．下列有关叙述正确的是(　　) A．质谱法通常用来确定有机物的分子结构 B．将有机物燃烧进行定量分析，可以直接确定该有机物的分子式 C．在核磁共振氢谱中能出现三组峰，峰面积之比为3∶1∶4 D．二甲醚与乙醇不能利用红外光谱法进行鉴别 解析　质谱法通常用来确定有机物的相对分子质量，A错误；将有机物燃烧进行定量分析，不能直接确定该有机物的分子式，B错误；根据有机物结构简式可知在核磁共振氢谱中能出现三组峰，峰面积之比为6∶2∶8＝3∶1∶4，C正确；二甲醚与乙醇含有的官能团不同，可以利用红外光谱法进行鉴别，D错误。 答案　C 4．(2024·河南南阳高二期末)某同学利用如图所示的实验装置(加热及夹持装置略)测定有机物M的分子式。 已知：装置B中样品M的质量为1.85 g，实验测得装置C增重2.25 g，装置D增重4.40 g。 下列说法错误的是(　　) A．不能确定M的分子式 B．CuO的作用是使CO转化为CO2 C．M中含有氧元素 D．装置C可用盛有P2O5的U型管代替 解析　装置A中浓硫酸，除去O2中的水蒸气，B中氧气与有机物M反应，C中增重为水的质量，n(H)＝2×＝0.25 mol，D中增重为二氧化碳的质量，M中n(C)＝＝0.1 mol，n(O)＝ ＝0.025 mol，n(C)∶n(H)∶n(O)＝4∶10∶1，M的最简式为C4H10O，此时C原子已经是饱和的，M的分子式和最简式是一样的，为C4H10O，A错误，C正确；装置B中CuO的作用是使CO充分转化为CO2，B正确；E中碱石灰是防止空气中的H2O和CO2进入装置D干扰实验结果，装置C的作用是吸收H2O，P2O5也可以吸收H2O，装置C可用盛有P2O5的U型管代替，D正确；故选A。 答案　A 5．(2023·宝鸡高二检测)将2.3 g某有机物放在空气中燃烧，完全燃烧生成4.4 g二氧化碳和2.7 g水，该有机物在气态时对氢气的相对密度为23，则该有机物可能是(　　) A．CH4 B．C2H4 C．C2H6 D．C2H5OH 解析　该有机物在气态时对氢气的相对密度为23，则有机物的摩尔质量为23×2 g·mol＝46 g·mol，则2.3 g有机物的物质的量为＝0.05 mol，根据原子守恒可知，2.3 g有机物中n(C)＝＝0.1 mol，n(H)＝×2＝0.3 mol，n(O)＝ ＝0.05 mol，则n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶6∶1，其实验式为C2H6O，由于该有机物相对分子质量为46，则该有机物的实验式就是其分子式，故选D。 答案　D 6．(2024·四川成都高二期中)下列鉴别方法不可行的是(　　) A．核磁共振氢谱：正丁烷和异丁烷 B．红外光谱图：乙醇和二甲醚 C．元素分析仪： D．质谱图：乙烯和乙烷 解析　正丁烷中氢原子种类有2种，且个数比为：3∶2，异丁烷中氢原子种类有2种，且个数比为9∶1，可用核磁共振氢谱鉴别，A不选；乙醇和二甲醚中分别含有—OH和—O—，官能团不同，红外光谱信号不同，B不选；两者的组成元素种类相同，故元素分析仪上显示的信号完全相同，C选；乙烯与乙烷的相对分子质量不相等，质谱法测定的最大质荷比不相同，可以用质谱仪区别，D不选；故选C。 答案　C 7．(2023·南通高二检测)完成下列问题。 (1)研究有机物的方法有很多，常用的有①核磁共振氢谱、②蒸馏、③重结晶、④萃取、⑤红外光谱、⑥过滤，其中用于分子结构确定的有________(填序号)。 (2)下列物质中，其核磁共振氢谱中只有一个吸收峰的是________(填字母)。 A．CH3CH3 B．CH3COOH C．CH3COOCH3 D．CH3OCH3 (3)某含碳、氢、氧三种元素的有机物甲，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%，则甲的实验式(最简式)是________。 (4)①如图是该有机物甲的质谱图，则其相对分子质量为________，分子式为________。 ②确定甲的官能团：通过实验可知甲中一定含有羟基，写出羟基的电子式：________；甲可能的结构有________种。 ③确定甲的结构简式：经测定有机物甲的核磁共振氢谱如图所示，则甲的结构简式为________。 解析　(1)①核磁共振氢谱能显示其分子中含有几种处于不同化学环境的氢原子；⑤红外光谱能分析分子中的原子团、化学键，用于分子结构确定的有①⑤。 (2)CH3CH3分子中只有一种等效氢，核磁共振氢谱中只有一个吸收峰，故A选；CH3COOH分子中有两种等效氢，核磁共振氢谱中有两个吸收峰，故B不选；CH3COOCH3分子中有两种等效氢，核磁共振氢谱中有两个吸收峰，故C不选；CH3OCH3分子中只有一种等效氢，核磁共振氢谱中只有一个吸收峰，故D选。 (3)某含碳、氢、氧三种元素的有机物甲，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%，根据质量守恒，氧的质量分数是21.63%，n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶＝4∶10∶1，则甲的实验式(最简式)是C4H10O。 (4)①根据该有机物甲的质谱图，最大质荷比为74，则其相对分子质量为74，分子式为C4H10O。 ②羟基中含有1个孤电子，羟基的电子式为；甲可能的结构有CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)3COH、(CH3)2CHCH2OH，共4种。③经测定有机物甲的核磁共振氢谱有2组峰，则甲的结构简式为(CH3)3COH。 答案　(1)①⑤　(2)AD　(3)C4H10O (4)①74　C4H10O　②H　4　 ③(CH3)3COH [能力提升] 8．(2024·黑龙江哈尔滨高二期中)已知某有机物在标况下5.6 L氧气中恰好完全燃烧，将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰。浓硫酸增重5.4 g，碱石灰增重8.8 g，下列有关说法错误的是(　　) A．该有机物中存在氧元素 B．该有机物的分子式为C2H6O2 C．该有机物一定为醇类 D．该有机物的核磁共振氢谱可能有2组峰 解析　n(O2)＝＝0.25 mol，浓硫酸增重5.4 g为水的质量，n(H2O)＝0.3 mol，碱石灰又增重的8.8 g为CO2的质量，n(CO2)＝＝0.2 mol，生成物中氧原子共0.3 mol＋0.4 mol＝0.7 mol，大于氧气中氧原子物质的量，则有机物中有氧原子且为0.2 mol，故有机物分子中C、H、O原子数之比为：0.2 mol∶0.6 mol∶0.2 mol＝1∶3∶1，其最简式为：CH3O；设该有机物分子式为(CH3O)n，当n＝2时，得到的分子式C2H6O2中H原子已经达到饱和，所以该有机物分子式一定为C2H6O2，A、B正确；该有机物分子式为C2H6O2，可能是醇，也可能是醚结构，C错误；若该有机物结构为乙二醇，则其核磁共振氢谱有两个吸收峰，D正确；故选C。 答案　C 9．(双选)下列说法中正确的是(　　) A．在核磁共振氢谱中有3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　此物质有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正确；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、红外光谱和质谱法都可用于分析有机物结构，故D正确。 答案　AD 10．(2024·湖北高二期中)有机物M由C、H、O三种元素组成，有关M的结构信息如下： Ⅰ.M的红外光谱显示有C—H、O—H的吸收峰，无C—O—C的吸收峰。 Ⅱ.M的质谱(图1)、核磁共振氢谱(图2，三组峰面积之比为1∶2∶3)如下所示。 下列分析正确的是(　　) A．M不属于醇类物质 B．M的分子中含醛基 C．M的结构简式为CH3CH2OH D．M的相对分子质量为31 解析　由A的质谱图可知M的相对原子质量是46，M的红外光谱显示有C—H、O—H的吸收峰，无C—O—C的吸收峰，核磁共振氢谱有3组峰，三组峰面积之比为1∶2∶3可知，A的结构简式为CH3CH2OH；故选C。 答案　C 11．(2024·辽宁沈阳高二段考)为了测定一种气态烃A的分子式，取标准状况下一定量的A气体与适量O2，置于密闭容器内恰好完全反应，实验表明产物是CO2、CO和H2O，学生甲、乙设计如下两个方案，均认为根据自己的方案能求出A的最简式，他们测定的数据如图所示(假设每次处理均反应完全)。 甲方案： ―→ ―→ 乙方案： ―→ ―→ (1)判断两方案能否测得A的最简式(填“能”或“不能”)。甲方案__________，乙方案__________。 根据能测出A的最简式的方案，回答下列问题： (2)A的最简式为__________。 (3)若要确定A的分子式是否需要测定其他数据？__________(填“是”或“否”)如果需要，测定的数据是__________(其他合理即可)。 解析　(1)甲中碱石灰吸收水和CO2，CO还原CuO得到CO2，但无法计算水与CO2的物质的量，也无法计算H、C原子个数比，甲方案不能测得A的最简式，乙方案能测得A的最简式； (2)浓硫酸吸收水的物质的量为5.40 g÷18 g·mol＝0.3 mol，碱石灰吸收CO2的物质的量为13.2 g÷44 g·mol＝0.3 mol，则气态烃A分子中C、H原子个数之比为1∶2，因此最简式为CH2； (3)根据最简式确定分子式还需要测定的数据是测定A的密度(标准状况)或A的摩尔质量。 答案　(1)不能　能　(2)CH2　(3)是　测定A的密度(标准状况)或A的摩尔质量 12．(2024·湖北高二期中)化学上常用燃烧法确定有机物的组成。下图是用燃烧法确定有机物化学式常用的装置，这种方法是电炉加热时用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。 (1)A装置分液漏斗中盛放的物质是________。 (2)“加热反应管C”和“打开分液漏斗活塞”这两步操作应先进行________。 (3)C装置(燃烧管)中CuO的作用是________________________________。 (4)去掉B装置对实验造成的影响为________。 (5)若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取0.46 g样品，经充分反应后，D装置质量增加0.54 g，E装置质量增加0.88 g，则该样品的化学式为________。 (6)若该有机物的核磁共振氢谱只有一组峰，则其结构简式为________。 (7)F装置的作用是____________________________________。 解析　(1)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下可制备氧气，则A装置中分液漏斗盛放的物质是H2O2。(2)应先打开分液漏斗活塞，使生成的氧气充满整个装置再加热反应管C。(3)C装置(燃烧管)中要确保有机物完全燃烧，则CuO的作用是：使有机物充分氧化生成CO2和H2O。(4)若将B装置去掉，A中生成的氧气中含有水蒸气进入D装置，实验测定生成水的质量偏大，造成测得的有机物中含氢量增大。(5)m(H2O)＝0.54 g，m(CO2)＝0.88 g，则n(H2O)＝0.03 mol，n(CO2)＝0.02 mol，则有机物分子中含O元素的质量为0.46 g－0.03 mol×2×1 g/mol－0.02 mol×12 g/mol＝0.16 g，n(O)＝0.01 mol，则有机物分子中所含C、H、O的原子个数比2∶6∶1，该有机物的化学式为C2H6O。(6)若该有机物的核磁共振氢谱只有一组峰，则分子中只有一类氢原子，则其结构简式为CH3OCH3。 答案　(1)H2O2　(2)打开分液漏斗活塞　　(3)使有机物充分氧化生成CO2和H2O (4)造成测得的有机物中含氢量增大 (5)C2H6O　(6)CH3OCH3　(7)防止空气中的CO2和H2O进入E装置，影响测定结果 学科网（北京）股份有限公司 $$