第2节 第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构(同步练习)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二化学选择性必修3（人教版2019）

第一章　有机化合物的结构特点与研究方法 第二节　研究有机化合物的一般方法 第2课时　确定有机化合物的实验式与分子结构 基础过关练 题组一　元素分析与实验式的确定 1.下列有关说法错误的是 (　　) A.李比希法是定量研究有机物中元素组成的方法 B.元素分析仪可用于分析有机物中的元素组成 C.利用李比希法可以确定有机物分子的最简式 D.元素定量分析可以确定有机物的分子式 2.(经典题)为了测定有机物M的分子式,进行了如下实验。取4.6 g M和4.8 g O2于一密闭容器中燃烧,产物为CO2、CO和水蒸气,测得的有关实验数据如下(实验前装置内的空气已排尽),则该有机物M的实验式为 (　　) A.C4H8O　　　　　B.C2H4O2　　　　　C.C3H8O3　　　　D.CH2O 题组二　波谱分析与分子结构的确定 3.已知某分子质谱图如图所示,且分子的红外光谱信息中含有C—O、C—H、O—H共价键的吸收峰。下列关于其分子结构的叙述中正确的是 (　　) A.该分子的结构为CH3CH2OH B.该分子的相对分子质量可能为27、29、31、45或46 C.该分子的结构为CH3—O—CH3 D.该分子的红外光谱和质谱都可以全面反映分子结构的信息 4.某有机物A的分子式为C4H10O,其红外光谱如图所示,则A的结构简式为 (　　) A.CH3CH2OCH2CH3　　　　 　　B.CH3OCH2CH2CH3 C.CH3CH2CH2CH2OH　　　　　　D.(CH3)2CHOCH3 5.某有机化合物的核磁共振氢谱图如图所示,该物质可能是(　　) A.CH3CH2CH3　　　　 B.CH3CH2CHO C.HCOOCH2COOH　　　　 D.CH2CH—CHCH2 6.列物质的核磁共振氢谱中,信号峰有4组的是 (　　) A. B. C.2-甲基丁烷: D. 能力提升练 题组一　元素分析与有机物分子式的确定 1.某化学小组同学利用如图装置测定有机化合物中C、H、O元素的质量比,将质量为m g的CxHyOz样品放入石英管中加热使其充分反应,实验结束后,U形管c、d的质量分别增加m1 g、m2 g。 下列说法错误的是 (　　) A.开始实验时,依次点燃酒精喷灯b、a B.实验测得C、H元素的质量比为27m2∶22m1 C.若调换装置c和d,则无法达成实验目的 D.若加热前未先通入一段时间氧气会导致测得氧元素的质量分数偏小 2.麻黄素有平喘作用,我国药物学家从中药麻黄中提取麻黄素制作平喘药。某实验兴趣小组用李比希法、现代仪器等测定麻黄素的分子式,测得含C、H、O、N四种元素中的若干种,其中氮元素的质量分数为8.48%;同时将5.0 g麻黄素完全燃烧可得13.335 g CO2、4.09 g H2O。据此,判断麻黄素的分子式为 (　　) A.C2H3NO　　　　 B.C10H15N2 C.C10H15NO　　　　 D.C15H15N2O 题组二　有机化合物结构的测定 3.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9 g A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5.4 g和13.2 g, A的相对分子质量为90,其红外光谱、核磁共振氢谱如图。下列说法错误的是 (　　) 红外光谱 核磁共振氢谱 A.A的分子式为C3H6O3 B.结合红外光谱和核磁共振氢谱可知A的结构简式为CH3CH(OH)COOH C.若取A和C2H6O的混合物1 mol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两组分的比例 D.B是A的位置异构体,则B的核磁共振氢谱中峰面积之比为2∶2∶1∶1 4.(经典题)某有机化合物经李比希法测得其中碳的质量分数为54.5%、氢的质量分数为9.1%,其余为氧。用质谱法分析知该有机物的相对分子质量为88。请回答下列有关问题: (1)该有机物的分子式为　　　　。  (2)若该有机物的水溶液呈酸性,且结构中不含支链,则其核磁共振氢谱中的峰面积之比为　　　　。  (3)若实验测得该有机物中不含—CHO,该有机物的红外光谱如图所示。该有机物的结构简式可能是　　　　　　　　　。  答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.D 2.C 3.A 4.A 5.B 6.C 1.D　元素定量分析只能确定有机物分子中各元素原子的最简整数比,得到实验式,不能确定分子式。 2.C　燃烧产物通入浓硫酸中,浓硫酸的质量增加3.6 g,即生成水的质量为3.6 g,其物质的量为0.2 mol;通入浓NaOH溶液中,溶液的质量增加4.4 g,即生成CO2的质量为4.4 g,其物质的量为0.1 mol;剩余气体通入浓硫酸中干燥后再与CuO反应,CuO的质量减少0.8 g,CuO的物质的量减少0.05 mol,根据化学方程式CO+CuO CO2+Cu可知,CO的物质的量为0.05 mol。4.6 g该有机物中,m(C)=0.15 mol× 12 g·mol-1=1.8 g,m(H)=0.4 mol×1 g·mol-1=0.4 g,则m(O)=4.6 g-1.8 g- 0.4 g=2.4 g,则n(O)==0.15 mol,因此n(C)∶n(H)∶n(O)= 0.15 mol∶0.4 mol∶0.15 mol=3∶8∶3,则有机物M的实验式为C3H8O3。 3.A　质谱图中质荷比的最大值为该分子的相对分子质量(解题技法),由质谱图可知,该分子的相对分子质量为46,分子内含C—O、C—H、O—H键,则该分子的结构为CH3CH2OH,CH3—O—CH3分子内没有O—H键,则该分子的结构不可能为CH3—O—CH3,A正确,B、C错误;该分子的红外光谱只能反映化学键或官能团的信息,质谱能反映该分子的相对分子质量,二者均不能全面反映分子结构的信息,D错误。 4.A　该有机物分子式为C4H10O,红外光谱显示存在对称的甲基 (—CH3),对称的亚甲基(—CH2—)和醚键,可得出分子的结构为CH3CH2OCH2CH3。 5.B　核磁共振氢谱图中有3组峰,且峰面积比为1∶2∶3,说明该有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶2∶3。A、D项有机物分子中均只含有2种不同化学环境的氢原子,C项有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,但个数比为1∶1∶2,A、C、D项均错误;B项有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶2∶3,B项正确。 6.C　根据结构可知,其中有2种等效氢,信号峰有2组,A不符合题意;根据结构可知,其中有5种等效氢,信号峰有5组,B不符合题意;根据结构可知,其中有4种等效氢,信号峰有4组,C符合题意;根据结构可知,其中有3种等效氢,信号峰有3组,D不符合题意。 能力提升练 1.B　 为使有机物不完全燃烧生成的一氧化碳完全转化为能被碱石灰吸收的二氧化碳,实验开始时,应依次点燃酒精喷灯b、a,A正确;装置c为水蒸气的吸收测定装置,装置d为二氧化碳的吸收测定装置,实验测得碳、氢元素的质量比为(×12)∶(×2×1)=27m2∶11m1,B错误;若调换装置c和d,则碱石灰会吸收二氧化碳和水蒸气,无法测得反应生成二氧化碳和水蒸气的质量,无法达成实验目的,C正确;若加热前未先通入一段时间氧气排尽装置中的空气,实验测得水蒸气和二氧化碳的质量均偏高,会导致测得氧元素的质量分数偏小,D正确。 2.C　5.0 g麻黄素中氮元素的质量分数为8.48%,则m(N)=5.0 g× 8.48%=0.424 g,即n(N)=≈0.03 mol,5.0 g麻黄素完全燃烧生成n(CO2)=≈0.30 mol,n(H2O)=≈0.227 mol,则含m(O)=5.0 g-0.30 mol×12 g/mol-0.227 mol×1 g/mol×2-0.03 mol×14 g/mol=0.526 g,即n(O)=≈0.03 mol,故麻黄素分子中C、H、N、O原子数之比为0.30∶0.227×2∶0.03∶0.03≈10∶15∶1∶1,故选C。 3.C　9 g A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5.4 g和13.2 g,说明A完全燃烧生成水的质量为5.4 g,物质的量是=0.3 mol,二氧化碳的质量为13.2 g,物质的量是=0.3 mol,n(O)==0.3 mol,所以A的实验式为CH2O,A的相对分子质量为90,故A的分子式为C3H6O3,A正确;根据红外光谱可知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;A的分子式为C3H6O3,可写成C2H4·CO2·H2O,C2H6O可写成C2H4·H2O,则等物质的量的两种有机物完全燃烧消耗氧气的物质的量相等,二者无论以何种比例混合,1 mol二者的混合物完全燃烧消耗氧气的量都为3 mol,C错误;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的核磁共振氢谱中峰面积之比为2∶2∶1∶1,D正确。 4.答案　(1)C4H8O2 (2)3∶2∶2∶1 (3)CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3 解析　(1)由该有机物的相对分子质量为88,且其中C、H的质量分数分别为54.5%、9.1%,其余为O,可得分子中N(C)==4、N(H)==8、N(O)==2,故该有机物的分子式为C4H8O2。(2)该有机物的水溶液呈酸性,说明含有羧基,结构中不含支链,则该有机物的结构简式为CH3CH2CH2COOH,其核磁共振氢谱中的峰面积之比为3∶2∶2∶1。(3)根据红外光谱图,可知该有机物中含不对称的 —CH3、、C—O—C,则该有机物的结构简式可能为CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3。 学科网（北京）股份有限公司 $$