5.2 研究有机化合物的一般方法 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学沪科版（2020）选择性必修3

2024—2025学年高中化学沪科版选择性必修三5.2 研究有机化合物的一般方法 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．1, 3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）和1-丁炔（CHC-CH2-CH3）在下列哪一种检测仪上显示出的信号是完全相同的 A．元素分析仪 B．质谱仪 C．红外光谱仪 D．核磁共振仪 2．研究物质结构的现代仪器和方法中，有关描述错误的是 A．通过原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 B．通过射线衍射实验区分晶体和非晶体 C．通过质谱法测定相对原子质量和推测官能团 D．通过红外光谱仪分析分子中所含化学键的信息 3．仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。下列说法不正确的是 A．利用光谱仪获取的特征谱线鉴定元素种类 B．利用X射线衍射仪测定晶体的结构 C．利用红外光谱仪测定共价键的键长和键角 D．利用质谱仪测定分子的相对分子质量 4．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 5．下列有关物质的检测说法正确的是 A．能鉴别和 B．可以通过X射线获得包括键长、键角、键能等分子结构信息 C．质谱法测得某有机物的相对分子质量为72，可推断其分子式为 D．红外光谱不仅可以测有机物的化学键和官能团，还可以测定元素组成和含量 6．实验室用环己醇和浓磷酸制备环己烯，所得的粗产品可经以下步骤提纯： 下列仪器在环己烯的分离提纯时需要用到的是 A．①③④⑤ B．③④⑥⑦ C．①②⑤⑦ D．②④⑤⑥ 7．药物沃塞洛托的重要中间体的合成路线如图所示。下列说法不正确的是 A．用红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团 B．最多能与反应 C．最多能与含的浓溶液取代 D．Y分子中所有原子有可能共平面 8．我国中草药文化源远流长，从某中草药中提取的有机物具有较好的治疗癌症的作用，该有机物的结构如图所示。下列说法中正确的是 A．该有机物的分子式为 B．该分子结构中含有多种官能团，如羟基、酯基、苯环、羧基等 C．该有机物属于芳香烃 D．分子中碳原子均采取杂化 9．使用现代分析仪器对有机化合物M(链状化合物)的分子结构进行测定，相关结果如图(图1为质谱图，图2为红外光谱图)。下列有关有机物M的说法错误的是 A．分子式为 B．结构简式可能为 C．键线式可能为 D．核磁共振氢谱有3组峰 10．某学习小组研究某烃的含氧衍生物A的组成和结构，研究过程如下：称取9gA在足量氧气中充分燃烧，并使产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，对A进行波谱分析结果如图。下列说法错误的是 A．由质谱图可知A的分子式为 B．结合红外光谱和核磁共振氢谱可知A的结构简式为 C．若取A和的混合物1mol进行燃烧实验，该混合物完全燃烧消耗氧气的物质的量取决于混合物中二组分的比例 D．B是A的位置异构体，则B在核磁共振氢谱中峰面积之比为2∶2∶1∶1 11．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 12．苯甲酸（）常用作食品防腐剂。某实验小组设计粗苯甲酸（含有少量NaCl和泥沙）的提纯方案如下，下列说法不正确的是 A．操作Ⅰ加热溶解的目的是增大粗苯甲酸的溶解度 B．苯甲酸与互为同分异构体 C．操作Ⅱ需要趁热的原因是防止NaCl冷却析出 D．检验操作Ⅳ产物是否洗干净可用硝酸酸化的 13．现有三组混合液：(1)乙酸乙酯和乙酸钠；(2)提纯苯甲酸；(3)溴化钠和单质溴的水溶液，分离以上各混合液的正确方法依次是 A．分液、重结晶、蒸馏 B．萃取、重结晶、蒸馏 C．萃取、蒸馏、分液 D．分液、重结晶、萃取 14．下列有关叙述错误的是 A．X射线衍射仪可以确定菁蒿素的分子结构 B．质谱仪可测定有机分子的相对分子质量和分子结构 C．红外光谱仪可以确定新戊烷分子中只有一种化学环境的氢原子 D．元素分析仪可以确定果糖和蔗糖所含元素相同 15．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 二、填空题 16．测定有机物之前需要对有机物进行 ，常用的方法有 、 和 。 17．有CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2五种气态烃。 (1)若取相同质量的上述各烃完全燃烧，消耗氧气最多的是 ，生成CO2体积(相同状况)最大的是 。 (2)若取相同体积(相同状况)的上述各烃完全燃烧，消耗O2最多的是 ，生成H2O最少的是 。 18．原理 (1)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 的分子离子和碎片离子等。这些离子因 不同、 不同，在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其进行分析后，得到它们的 与 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 为纵坐标记录测试结果，就得到有机化合物的质谱图。如图为某有机化合物的质谱图： 19．食品化学家研究得出，当豆油被加热到油炸温度时会产生如图所示的高毒性物质，许多疾病都与这种有毒物质有关，如帕金森综合征。 (1)该物质的分子式为 。 (2)按碳骨架分，该物质属于 ；按组成元素分，该物质属于 (填“烃”或“烃的衍生物”)。 (3)该物质的分子中含有 种官能团。根据官能团，可以将该物质归为哪几类有机物 。 (4)根据已学知识判断该物质可以发生 (填序号)。 ①加成反应   ②取代反应   ③中和反应   ④加聚反应   ⑤酯化反应   ⑥置换反应 三、计算题 20．现有某有机化合物样品，对其进行如下操作： i.充分燃烧6.51g该样品，得到20.47g二氧化碳和8.36g水。 ii.质谱分析得该物质的相对分子质量为84， (1)该有机化合物的分子式为 。 (2)向该有机化合物中加入少量溴的四氯化碳溶液，溶液褪色，用酸性溶液氧化该物质只能得到丙酸，该有机化合物的结构简式为 。 21．某种含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测得其中碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数为13.14%。则： (1)氧的质量分数为 。 (2)C、H、O的原子个数比N(C)∶N(H)∶N(O)≈ 。 (3)该未知物A的实验式为 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年4月4日高中化学作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C C B A C D A C C 题号 11 12 13 14 15 答案 A C D C D 1．A 【详解】A．组成相同，由元素分析仪显示的信号（或数据）完全相同，A符合题意； B．1, 3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）和1-丁炔（CH≡C-CH2-CH3）互为同分异构体，质谱仪能用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变为带正电荷的分子离子和碎片离子，同分异构体得到的碎片不同，B不符合题意； C．二者的结构不同，官能团不同，红外光谱仪不同，C不符合题意； D．分子中氢原子的种类不同：前者4种氢后者三种氢，核磁共振仪不同，D不符合题意； 故选A。 2．C 【详解】A．原子光谱可以通过特征谱线来鉴定元素，A正确； B．晶体会对X射线发生衍射，而非晶体不会，所以可以区分晶体和非晶体，B正确； C．质谱法可确定分子的相对分子质量，不能测官能团，C错误； D．红外光谱法可确定有机物分子中含有的官能团，由此可知其中的化学键，D正确； 故选C。 3．C 【详解】A．不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，则可以利用光谱仪获取的特征谱线来鉴定元素种类，A正确； B．X射线衍射仪基于X射线通过晶体或样品时发生的衍射现象，利用衍射出的X射线图案来分析样品的晶体结构，则可以利用X射线衍射仪测定晶体的结构，B正确； C．红外光谱仪是用来获得分子中所含化学键或官能团信息的，不能测定共价键的键长和键角，C错误； D．利用质谱仪可获得有机物的质荷比，一般最大质荷比等于其相对分子质量，可以快速、精确地测定分子的相对分子质量，D正确； 故选C。 4．B 【详解】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。 5．A 【详解】A．核磁共振氢谱可以获得氢原子的种类数和不同种类氢原子数目之比，有两种环境的氢原子，吸收峰面积之比为3:1，有两种环境的氢原子，吸收峰面积之比为1:3，但二者核磁共振氢谱中吸收峰的化学位移不同，A正确； B．X射线衍射不能测键能，B错误； C．质谱法测得某有机物的相对分子质量为72，不可据此推断其分子式为C5H12，相对分子质量为72的有机物还可以是C4H8O、C3H4O2等，C错误； D．红外光谱可以测定有机物中所含化学键和官能团，不能测定元素组成和含量，D错误； 故选A。 6．C 【分析】粗产品提纯首先是向粗产品中加入碳酸钠溶液，反应过量的磷酸，混合液加入蒸馏水，萃取后分液，取油相，加入无水氯化钙干燥，过滤后，再蒸馏得纯品。 【详解】加入碳酸钠溶液中和过量磷酸需要在烧杯①中进行，萃取分液需要在分液漏斗②中进行，过滤除去氯化钙需要用到漏斗⑤，最后蒸馏需要用蒸馏烧瓶⑦，需要用到①②⑤⑦； 本题选C。 7．D 【详解】A．红外光谱可以检验不同的官能团，X中含有酚羟基、羧基，Y含有酚羟基、酯基、醚键，A正确； B．中含有酚羟基、羧基，最多能与反应，B正确； C．标记1、2号C原子上的氢原子可以被的浓溶液取代，所以最多能与含的浓溶液取代，C正确； D．标记1、2、3号C原子与周围原子形成四面体结构，所以Y分子中所有原子不可能共平面，D错误； 故选D。 8．A 【详解】A．由该有机物的结构简式可知，其分子式为，故A正确； B．苯环不是官能团，故B错误； C．该分子含氧元素，不属于烃，故C错误； D．该分子中两个甲基和连甲基的饱和碳原子采取杂化，故D错误； 故选A。 9．C 【分析】由有机物M的质谱图可知，其相对分子质量为88，由题给红外光谱图可知，该有机物中含C-O-C、C=O、-CH3，又因其相对分子质量为88，结合核磁共振氢谱图，则M的分子式为C4H8O2，据此分析作答； 【详解】A．根据分析，M的分子式为C4H8O2，A正确； B．M的相对分子质量为88，M分子中有2个不对称的-CH3、C-O-C、C=O，结构简式可能为CH3COOCH2CH3，B正确； C．M分子中有2个不对称的-CH3、则键线式不可能为，C错误； D．M可能为CH3COOCH2CH3或CH3CH2COOCH3，核磁共振氢谱有3组峰，D正确； 故答案为：C。 10．C 【分析】9gA在足量氧气中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过足量的浓硫酸和碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，说明完全燃烧生成水的质量为5.4g，二氧化碳的质量为13.2g， 5.4g，9gA完全燃烧生成水的物质的量是==0.3 mol，9.0gA完全燃烧生成二氧化碳的物质的量是==0.3mol，n(O)===0.3mol，所以A的实验式为CH2O，通过质谱法测得A相对分子质量为90，设分子式为(CH2O)n，则(12+2+16)n=90，n=3，故A的分子式为C3H6O3，以此来解析； 【详解】A．由分析可知A的分子式为，A正确； B．根据红外光谱只A中含有-OH和-COOH，由核磁共振氢谱可知，A中含有4种氢原子，其数目比为1：1：1：3，故A的结构简式为CH3CH(OH)COOH，B正确； C．由分析可知A的分子式为，假设有机物的物质的量都为1mol,混合物中的两种有机物物质的量相同时，完全燃烧消耗的氧气的物质的量相等，无论以何种物质的量的比例混合，完全燃烧消耗氧气的量是否都为3mol，C错误； D．B是A的位置异构体，则B为CH2(OH)CH2COOH，共有4种氢原子，个数比为2：2：1：1，即B在核磁共振氢谱中峰面积之比为2：2：1：1，D正确； 故选C。 11．A 【详解】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。 12．C 【分析】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；趁热过滤出泥沙，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。 【详解】A．操作Ⅰ中，为增大粗苯甲酸的溶解度，进行加热溶解，A正确； B．苯甲酸与分子式均为C7H6O2，结构不同，互为同分异构体，B正确； C．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，C错误； D．操作Ⅳ目的是洗去晶体表面的NaCl，可以检验洗涤液种的Cl-判断是否洗干净，可用硝酸酸化的，D正确； 故选C。 13．D 【详解】(1)乙酸乙酯不溶于水，乙酸钠溶于水，可用分液的方法分离； (2)提纯粗苯甲酸用重结晶法，主要步骤为：加热溶解，趁热过滤，冷却结晶，过滤，洗涤； (3)向溴化钠和单质溴的水溶液中加入萃取剂四氯化碳后，溴单质会溶解在四氯化碳中，四氯化碳和水互不相溶而分层，然后分液即可实现二者的分离； 故选D。 14．C 【详解】A．通过X射线晶体衍射，可以测定青蒿素分子的结构，A正确； B．质谱仪能够提供化合物的分子量、元素组成以及官能团信息，可用于测定有机分子的相对分子质量和分子结构，B正确； C．红外光谱仪测定有机物分子中官能团和化学键，核磁共振氢谱确定新戊烷分子中只有一种化学环境的氢原子，C错误； D．元素分析仪可测定果糖和蔗糖所含的元素种类相同，D正确； 故选C。 15．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。 【详解】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。 16． 分离和提纯 蒸馏 重结晶 萃取 【解析】略 17．(1) CH4 C2H2 (2) C3H8 C2H2 【详解】（1）等质量的各烃，含氢量最大的耗氧最多，即甲烷；含碳量最大的生成的二氧化碳最多，即C2H2。 （2）根据阿伏加德罗定律，相同体积(相同状况)的题述各烃物质的量相等，各取1 mol以便于计算，则CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2五种气态烃分别耗氧：1mol＋mol、2mol+mol、2mol＋mol、3mol＋mol、2mol＋mol。故耗氧量最多的是C3H8，根据氢原子守恒，生成水最少的是C2H2。 18．(1) 正电荷 质量 电荷 相对质量 电荷数 (2)相对丰度 【详解】（1）由质谱仪工作原理可知：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，其结果被记录为质谱图；计算机对其进行分析后，得到它们的相对质量与其电荷数的比值，即质荷比；故该空分别填：①正电荷，②质量，③电荷，④相对质量，⑤电荷数； （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；故该空填相对丰度。 19．(1) (2) 链状化合物 烃的衍生物 (3) 3 醛类、醇类 (4)①②④⑤⑥ 【详解】（1）由结构可知，该物质分子中有9个碳原子、 16个氢原子和2个氧原子，其分子式为； （2）该物质中不含环状结构，按碳骨架分，该物质属于链状化合物；该物质含有C、H、O三种元素，故属于烃的衍生物； （3）该物质中含有醛基、碳碳双键、羟基三种官能团；物质的分子中含有醛基，可归为醛类；含有羟基，可归为醇类；含有碳碳双键，但由于含有氧元素，故不能归为烯烃； （4）该物质分子中含有碳碳双键，能发生加成反应、加聚反应；该物质分子中含有羟基，能发生酯化反应、置换反应、取代反应；该物质分子中不含有羧基，不具有酸性，不能发生中和反应。 20．(1)C6H12 (2)CH3CH2CH=CHCH2CH3 【详解】（1）充分燃烧6.51g该样品，得到20.47g二氧化碳和8.36g水。生成n(H2O)= mol，所含有H原子的物质的量n(H)=0.464mol×2=0.929mol，生成n(CO2)==0.465mol，则n(C)=0.465mol， 0.929g+12g/mol×0.465mol=6.51g，则6.51g该样品中不含氧，所以n(C) :n(H) =0.465mol:0.929mol=1:2，即样品的实验式为CH2，设其分子式为(CH2)x，该物质的相对分子质量为84，则14x=84，故x=6，则该有机化合物的分子式为C6H12。 （2）向该有机化合物中加入少量溴的四氯化碳溶液，溶液褪色，结合分子式可知分子内含一个碳碳双键，用酸性溶液氧化该物质只能得到丙酸，则分子结构对称，该有机化合物的结构简式为CH3CH2CH=CHCH2CH3。 21．(1)34.7% (2)2∶6∶1 (3)C2H6O 【详解】（1）碳的质量分数是52.16%，氢的质量分数是13.14%，氧元素质量分数是，故答案为：34.7%； （2）C、H、O的原子个数比N(C)∶N(H)∶N(O)≈∶∶≈2∶6∶1，故答案为：2∶6∶1； （3）根据上述计算可知该未知物A的实验式为C2H6O，故答案为：C2H6O。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$