课时梯级训练(2) 科学家怎样研究有机物（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中化学选择性必修3（苏教版2019）

课时梯级训练(2)　科学家怎样研究有机物 1．重结晶法提纯苯甲酸实验操作中需要用到的仪器是(　　) A　解析：含杂质的粗苯甲酸由于杂质和苯甲酸的溶解度受温度的影响变化不同，可用重结晶法提纯苯甲酸，一般步骤为加热溶解，趁热过滤，冷却结晶。实验过程中用到了烧杯，没有用到分液漏斗、蒸馏烧瓶、蒸发皿，选A。 2．下列物质提纯(括号内为杂质)的方法错误的是(　　) (已知：硝基苯的沸点为210 ℃，苯的沸点为80 ℃) A．苯(丙烯)：溴水，分液 B．乙烯(二氧化硫)：氢氧化钠溶液，洗气 C．硝基苯(苯)：蒸馏 D．乙酸乙酯(乙醇)：饱和碳酸钠溶液，分液 A　解析：丙烯能与溴水发生加成反应，但产物可溶于苯，无法分液分离，A错误；二氧化硫与NaOH反应，乙烯不与NaOH反应，可以分离，B正确；硝基苯沸点与苯相差较大，可蒸馏分离，C正确；乙醇可溶于饱和碳酸钠溶液，乙酸乙酯在碳酸钠溶液中溶解度较低，可分液分离，D正确。 3．(2024·浙江1月选考卷)关于有机物检测，下列说法正确的是(　　) A．用浓溴水可鉴别溴乙烷、乙醛和苯酚 B．用红外光谱可确定有机物的元素组成 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C5H12 D．麦芽糖与稀硫酸共热后加NaOH溶液调至碱性，再加入新制氢氧化铜并加热，可判断麦芽糖是否水解 A　解析：溴乙烷可萃取浓溴水中的溴，出现分层，下层为有色层，溴水具有氧化性、乙醛具有还原性，乙醛能还原溴水，溶液褪色，苯酚和浓溴水发生取代反应产生三溴苯酚白色沉淀，故浓溴水可鉴别溴乙烷、乙醛和苯酚，A正确；红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构的特点，红外光谱可确定有机物的基团、官能团等，元素分析仪可以检测样品中所含有的元素，B错误；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的还可以是C4H8O、C3H4O2等，C错误；麦芽糖及其水解产物均具有还原性，均能和新制氢氧化铜在加热的条件下反应生成砖红色沉淀Cu2O，若按方案进行该实验，不管麦芽糖是否水解，均可生成砖红色沉淀，故不能判断麦芽糖是否水解，D错误。 4．3.2 g某物质在足量氧气中充分燃烧生成4.4 g CO2和3.6 g H2O，该物质组成正确的是(　　) A．一定含有C、H元素，一定不含O元素 B．一定含有C、H元素，可能含有O元素 C．一定含有C、H、O元素 D．无法确定 C　解析：3.2 g某物质在空气中充分燃烧生成4.4 g二氧化碳和3.6 g水，利用碳、氢元素的质量守恒分析，4.4 g二氧化碳中碳元素的质量为4.4 g×＝1.2 g；3.6 g水中氢元素的质量为3.6 g×＝0.4 g。根据质量守恒定律，该物质中碳、氢元素质量和为1.2 g＋0.4 g＝1.6 g，小于该物质的质量3.2 g，因此该物质中除碳、氢元素外还应含有氧元素，C正确。 5．X的相对分子质量为100，将5.0 g X在足量O2中充分燃烧，并将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3.6 g，KOH浓溶液增重11.0 g。该有机物X的分子式为(　　) A．C6H12O B．C5H8O2 C．C7H16 D．C4H4O3 B　解析：无水CaCl2增重的3.6 g是水的质量，5.0 g X中氢元素的物质的量为×2＝0.4 mol，KOH浓溶液增重的11.0 g是二氧化碳的质量，5.0 g X中碳元素的物质的量为＝0.25 mol，根据质量守恒，氧元素的质量为5.0 g－0.4 mol×1 g·mol－1－0.25 mol×12 g·mol－1＝1.6 g，则氧元素的物质的量为＝0.1 mol，则该分子中碳、氢、氧原子的个数之比为0.25 mol∶0.4 mol∶0.1 mol＝5∶8∶2，结合X的相对分子质量可知，有机物X的分子式为C5H8O2，选B。 6．使用现代仪器对有机化合物A的分子结构进行测定，相关结果如图所示： 则该有机化合物A的结构简式是(　　) A．CH3CHO B． C．HCOO(CH2)2CH3 D．CH3COOCH2CH3 D　解析：据质谱图得其相对分子质量为88；由核磁共振氢谱可知，该有机物有3种处于不同化学环境的氢原子，且个数比为3∶3∶2；由红外光谱图可知，该有机化合物中存在C===O和C—O；符合条件的有机化合物A为CH3COOCH2CH3，选D。 7．下列有机化合物分子在核磁共振氢谱图中有三组特征峰的是(　　) A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH3 C．CH3CH2OH D．CH3OCH3 C　解析：CH3CH2CH3核磁共振氢谱图中有两组特征峰，A不符合题意；CH3CH2CH2CH3核磁共振氢谱图中有两组特征峰，B不符合题意；CH3CH2OH核磁共振氢谱图中有三组特征峰，C符合题意；CH3OCH3核磁共振氢谱图中有一组特征峰，D不符合题意。 8．6.8 g的X完全燃烧生成3.6 g的H2O和8.96 L(标准状况)的CO2。X的核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为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，其质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图如下图所示。下列关于X的叙述正确的是(　　) A．化合物X的摩尔质量为106 g·mol－1 B．化合物X分子是COOCH3 C．化合物X分子可能的结构有2种 D．化合物X分子可能是苯乙酸 B　解析：从质谱图可以得出质荷比最大是136，相对分子质量是136，6.8 g X为0.05 mol，燃烧后得到3.6 g水即含0.4 mol氢原子，标准状况下8.96 L CO2即含0.4 mol碳原子，氧原子的物质的量为 mol＝0.1 mol，得出分子式为C8H8O2，核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为3∶2∶2∶1说明结构中有四种处于不同化学环境的氢原子，氢原子个数比为3∶2∶2∶1，红外光谱图得出分子结构中有苯环、碳氧双键、碳氧单键等结构，X分子只有一个苯环且苯环上只有一个取代基，符合条件的结构简式只有COOCH3。摩尔质量为136 g·mol－1，A错误；X分子结构为COOCH3，B正确；X结构只有一种，C错误；X不可能是苯乙酸，苯乙酸不符合四种不同化学环境的氢原子个数比是3∶2∶2∶1，苯乙酸中也没有C—O—C结构，D错误。 9．在核磁共振氢谱中出现2组峰，峰面积比为3∶2的是(　　) A．H3CCl B． C． D． D　解析：该物质分子中有3种不同化学环境的氢原子，个数比是3∶2∶2，因在核磁共振氢谱中出现3组峰，峰面积比为3∶2∶2，A不符合题意；该物质分子中有2种不同化学环境的氢原子，个数比是4∶2＝2∶1，因此在核磁共振氢谱中出现2组峰，峰面积比为2∶1，B不符合题意；该物质分子中有2种不同化学环境的氢原子，个数比是6∶2＝3∶1，因此在核磁共振氢谱中出现2组峰，峰面积比为3∶1，C不符合题意；该物质分子中有2种不同化学环境的氢原子，个数比是6∶4＝3∶2，因此在核磁共振氢谱中出现2组峰，峰面积比为3∶2，D符合题意。 10．某有机物常用于生产聚酯纤维和树脂，是一种重要化工合成原料，使用现代仪器对该有机物的结构进行测定，相关谱图如下。下列说法错误的是(　　) A．由质谱图可知该有机物的相对分子质量为106 B．由核磁共振氢谱可知该有机物中有2种不同化学环境的氢原子 C．由红外光谱可获得该有机物化学键或官能团信息 D．综合以上信息可知该有机物为间二甲苯 D　解析：质谱图中质荷比最大值即为其相对分子质量，A正确；核磁共振氢谱有2组峰，代表该有机物中有2种不同化学环境的氢原子，B正确；红外光谱可测出有机物中所含的化学键或官能团，由质谱图可知该有机物中含有碳氢键、苯环、苯环连碳等结构，C正确；间二甲苯有四种不同化学环境的氢原子，综合以上信息可知该有机物为对二甲苯，D错误。 11．我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程，如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．催化剂参加了化学反应过程 B．CH4→CH3COOH反应过程中，有C—H键的断裂和形成 C．①→②过程中，放出能量并形成了C—C键 D．生成CH3COOH总反应的类型是加成反应 B　解析：由图可知，催化剂参与了化学反应的过程，A正确；结合反应历程图可知，CH4→CH3COOH反应过程中，有C—H键的断裂和C—O键、C—C键的形成，无C—H键的形成，B错误；根据反应历程能量变化可知，①→②过程中放出能量，并形成了C—C键，C正确；由反应历程图可知CH4＋CO2CH3COOH，产物只有一种，原子利用率百分之百，属于加成反应，D正确。 12．青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，可溶于乙醇、乙醚，在水中几乎不溶，熔点为156～157 ℃，是高效的抗疟药。已知：乙醚的沸点为34.5 ℃。从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的，主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。 (1)实验室用乙醚提取青蒿素的流程如图1所示。 ①实验前要对青蒿进行粉碎，其目的是______________________________________。 ②操作 Ⅰ 所用到的主要玻璃仪器是____________________，操作 Ⅱ 的名称是________。 ③操作 Ⅲ 的主要过程是：加95%的乙醇，________、________、过滤、洗涤、干燥。 (2)用如图2所示的实验装置测定青蒿素实验式的方法如下：将14.1 g青蒿素样品放在装置C的硬质玻璃管中，缓缓通入空气数分钟后，再充分燃烧，精确测定装置E和F实验前后的质量，根据所测数据计算。 ①已知装置A中盛放NaOH溶液，则装置B中盛放的试剂是________，装置E中盛放的物质是________，装置F中盛放的物质是________。 ②该实验装置可能会产生误差，造成测定含氧量偏低，改进方法是___________________ ________________________________________________________________________。 ③用合理改进后的装置进行实验，测得的数据如表所示： 装置 实验前/g 实验后/g E 22.6 32.5 F 80.2 113.2 则青蒿素的实验式是________。 答案：(1)①增大接触面积，提高青蒿素的浸出率　②漏斗、玻璃棒、烧杯　蒸馏　③加热蒸发　冷却结晶 (2)①浓硫酸　无水CaCl2或P2O5　碱石灰　②装置F后连接防止空气中的CO2和H2O进入装置F的仪器　③C15H22O5 解析：乙醚提取青蒿素的流程主要利用了青蒿素可溶于有机溶剂的性质进行萃取，然后过滤分离，将低沸点的有机溶剂蒸发之后得到粗产品，继而进行重结晶得到精品；测定青蒿素实验式的原理为李比希燃烧法，流程为通入净化除去CO2和H2O的氧气氧化青蒿素样品，通过CuO氧化CO，吸收产生的CO2和H2O并测定含量，确定青蒿素的最简式。 (1)①粉碎青蒿的目的是增大接触面积，提高青蒿素的浸出率；②操作 Ⅰ 是过滤，主要玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒；操作 Ⅱ 是将乙醚分离出来，操作名称为蒸馏；③粗品到精品的处理是溶解后重结晶分离杂质。 (2)①根据分析可知B中应用浓硫酸对空气进行干燥除水；E处使用无水CaCl2或P2O5吸收H2O；F处用碱石灰吸收CO2；②造成含氧量偏低的可能原因是空气中的CO2或H2O进入F中使得碳元素的测定值偏大，改进的方法是装置F后连接防止空气中的CO2和H2O进入装置F的仪器；③由E的数据可得n(H2O)＝ mol＝0.55 mol，由F的数据可得n(CO2)＝ mol＝0.75 mol，则青蒿素中n(O)＝ mol＝0.25 mol，n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.75∶(0.55×2)∶0.25＝15∶22∶5，故青蒿素的实验式为C15H22O5。 学科网（北京）股份有限公司 $$