1.2科学家怎样研究有机物 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修3

1.2科学家怎样研究有机物 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．可以用分液漏斗分离的一组混合物是 A．乙醇和水 B．溴和四氯化碳 C．苯和苯甲酸 D．甲苯和水 2．下图是某有机化合物分子的质谱图，由图可知该分子的相对分子质量为 A．58 B．214 C．229 D．231 3．图1和图2是分子式为C2H6O的两种有机化合物的1H核磁共振谱图。下列说法错误的是 A．图1只有一种化学环境的氢原子 B．图2的结构简式为二甲醚 C．图2所代表有机物中不同化学环境氢原子个数比为1：2：3 D．图1和图2所代表有机物互为同分异构体 4．苏轼咏橘“香雾噀人惊半破，清泉流齿怯初尝”。某实验小组设计提取橘皮精油(主要成分为柠檬烯，沸点：)的实验流程如下图所示，下列说法错误的是         A．利用上图装置对橘皮进行反复萃取可提高提取率 B．试剂可选用丙酮，分液时两相溶液依次从下口放出 C．无水硫酸钠的作用是除去有机层中的水 D．利用质谱法可测定柠檬烯的相对分子质量 5．将 0.1 mol 某有机物与 0.3 mol O2混合，于密闭反应器中用电火花点燃，将燃烧产物通入过量的澄清石灰水中，可得到沉淀 20g，溶液质量减少 5.8g；剩余气体继续通过灼热的 CuO，可以使 CuO质量减少 1.6g，由此可知该有机物的分子式为 A．C2H6O B．C3H6O C．C3H6O2 D．C4H8O2 6．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 7．近年来，我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是 A．“天宫二号“航天器使用的质量轻强度高的材料——钛合金 B．“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料——砷化镓 C．“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢 D．“C919”飞机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂 8．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 二、填空题 9．为了测定某有机物A的结构，做如下实验： ①将2.3g该有机物完全燃烧，生成0.1mol CO2和2.7g水； ②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图一所示的质谱图； ③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图二所示图谱，图中三个峰的面积之比是1：2：3。 ④用红外光谱仪处理该化合物，得到如图三所示图谱。 试回答下列问题： (1)有机物A的相对分子质量是 。 (2)有机物A的实验式是 。 (3)有机物A的分子式是 。 (4)有机物A的结构简式是 。 10．质谱法是快速、精确测定 的重要方法。 11．有机相对分子质量的测定 (1)通过实验，根据有关数据求算 。 (2)有机物的相对分子质量一般用 进行测定。 12．红外光谱 (1)原理：有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成该有机化合物的红外光谱图。 (2)谱图中不同的化学键或官能团的吸收频率不同，因此分析有机化合物的红外光谱图，可获得分子中所含有的 。 13．丙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，得到的一氯代物的结构简式为 。 三、计算题 14．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 。 四、解答题 15．苯甲醇与苯甲酸是重要的化工原料，制备二者的关键步骤中所涉及的反应的化学方程式为 。 某研究小组在实验室制备苯甲醇与苯甲酸，将苯甲醛在氢氧化钠水溶液中发生反应后所得到的反应液按如图步骤处理： 已知：苯甲醇和苯甲酸均微溶于水，易溶于乙醚、乙醇，乙醚难溶于水； 重结晶过程为溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥。 请根据以上信息，回答下列问题： (1)分离苯甲醇与苯甲酸钠时，合适的萃取剂是 ，简述从分液漏斗中取出上层溶液的方法 。萃取分液后，所得水层用盐酸酸化的目的是 。 (2)苯甲酸在A、B、C三种溶剂中的溶解度随温度变化的曲线如图所示： 重结晶时，合适的溶剂是 ，原因是 ；重结晶过程中，趁热过滤的作用是 。 (3)为检验反应产物中苯甲酸的含量，称取试样1.220 g，溶解后在100.00 mL容量瓶中定容，移取25.00mL试样溶液，用溶液滴定，滴定至终点时NaOH溶液共消耗24.50 mL，则试样中苯甲酸的质量分数为 。 《1.2科学家怎样研究有机物》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D D B B C D A B 1．D 【详解】A．乙醇与水互溶，液体不分层，不能用分液漏斗分离，A不符合题意； B．溴易溶于四氯化碳，液体不分层，不能用分液漏斗分离，B不符合题意； C．苯和苯甲酸都为有机化合物，二者互溶，不能用分液漏斗分离，C不符合题意； D．甲苯难溶于水，液体分为上下两层，上层为甲苯，下层为水，可以用分液漏斗分离，D符合题意； 故选：D。 2．D 【详解】质谱图中的质荷比最大的值对应的就是未知物的相对分子质量，则该有机化合物的相对分子质量为231； 答案选D。 3．B 【详解】A．根据核磁共振谱图可知，图1只有一种峰，故只有一种化学环境的氢原子，故A正确； B．图2有三个峰，峰面积之比为1：2：3，可推知其结构简式为CH3CH2OH，为乙醇，故B错误； C．图2有三个峰，峰面积之比为1：2：3，则图2所代表有机物中不同化学环境氢原子个数比为1：2：3，故C正确； D．图1和图2所代表有机物乙醇和二甲醚，互为同分异构体，故D正确； 答案选B。 4．B 【分析】由题给流程可知，向碎橘皮中加入水和乙醇用索氏提取器反复萃取提取得到提取液，向提取液中加入有机萃取剂萃取、分液得到有机相，向有机相中加入无水硫酸钠除去有机层中的水后，蒸馏得到橘皮精油。 【详解】A．由萃取规律可知，对橘皮进行反复多次萃取可以获得更多的橘皮精油，有利于提高橘皮精油提取率，故A正确； B．丙酮溶于水，不能做萃取橘皮精油的萃取剂，且分液时下层溶液从下口流出，上层溶液应从上口倒出，不能从下口流出，故B错误； C．由分析可知，加入无水硫酸钠的目的是除去有机层中的水，干燥有机相，故C正确； D．利用质谱法可测定柠檬烯的相对分子质量，测得的最大质荷比为柠檬烯的相对分子质量，故D正确； 故选B。 5．C 【详解】沉淀质量为20g，则说明生成的碳酸钙的质量为=0.2mol，根据碳原子守恒生成二氧化碳的物质的量为0.2mol，该有机物的燃烧产物可以与CuO反应，说明有CO生成，可以使CuO质量减少1.6g，则： 则n(CO)=0.1mol，故0.1mol有机物含有C原子为0.2mol+0.1mol=0.3mol，溶液质量减少5.8g，则生成的碳酸钙与燃烧生成的水、二氧化碳的质量之差为5.8g，故燃烧生成水的质量为20g-0.2mol×44g/mol-5.8g=5.4g，故燃烧生成水的物质的量为=0.3mol，则0.1mol有机物含有H原子为0.3mol×2=0.6mol，根据氧原子守恒可知，0.1mol有机物含有O原子的物质的量为0.2mol×2+0.1mol+0.3mol-0.3mol×2=0.2mol，故有机物分子中N(C)==3、N(H)==6、N(O)==2，故有机物的分子式为C3H6O2，故选C。 6．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。 7．A 【详解】A．钛合金是合金材料，属于金属材料，故A符合题意 B．砷化镓是一种半导体材料，不是金属材料，故B不符合题意； C．液氢是液态氢气单质，氢元素是非金属，不是金属材料，故C不符合题意； D．碳纤维是碳元素组成的一种单质，是无机非金属材料，环氧树脂是有机高分子合成材料，都不是金属材料，故D不符合题意 答案选A。 8．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。 9． 46 C2H6O C2H6O CH3CH2OH 【详解】(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量也是46，故答案为：46； (2)2.3 g该有机物中，n(C)=n(CO2)=0.1 mol，含有的碳原子的质量为m(C)=0.1 mol×12 g•mol﹣1=1.2 g，氢原子的物质的量为：n(H)=×2=0.3 mol，氢原子的质量为m(H)=0.3 mol×1g•mol﹣1=0.3 g，该有机物中m(O)=2.3 g﹣1.2 g﹣0.3 g=0.8 g，氧元素的物质的量为n(O)==0.05 mol，则n(C)：n(H)：n(O)=0.1 mol：0.3 mol：0.05 mol=2：6：1，所以A的实验式是：C2H6O，故答案为：C2H6O； (3)因为实验式是C2H6O的有机物中，氢原子数已经达到饱和，所以其实验式即为分子式， 故答案为：C2H6O； (4)A有如下两种可能的结构：CH3OCH3或CH3CH2OH；若为前者，则在核磁共振氢谱中应只有1个峰；若为后者，则在核磁共振氢谱中应有3个峰，而且3个峰的面积之比是1：2：3，显然CH3CH2OH符合题意，所以A为乙醇，故答案为：CH3CH2OH。 10．相对分子质量 【详解】质谱法就是待测化合物分子吸收能量后生成分子离子，分子离子具有较高能量，会按化合物自身特有的规律分裂，生成一系列确定组成的碎片离子，将所有不同质量的离子和各离子的多少按质荷比记录下来，就得到一张质谱图。质谱图记录了有机化合物分子裂解碎片形成的带正电荷的各种离子的质量大小，一般最大的离子质量就是有机化合物的相对分子质量，故答案为：相对分子质量。 11．(1)相对分子质量 (2)质谱仪 【解析】略 12．化学键或官能团的信息 【详解】谱图中不同的化学键或官能团的吸收频率不同，因此分析有机化合物的红外光谱图，可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息。 13．CH3CH2CH2Cl、CH3CHClCH3 【详解】丙烷有两种环境的氢原子，与氯气在光照条件下发生取代反应，生成两种一氯代物，分别是1-氯丙烷和2-氯丙烷，结构简式分别为：CH3CH2CH2Cl、CH3CHClCH3。 14．(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。 15． 乙醚 从下口放出下层液体后，从上口倒出上层液体 将苯甲酸钠转化为苯甲酸 C 苯甲酸的溶解度在溶剂C中随温度变化较大 除去不溶性杂质，防止苯甲酸冷却后结晶析出 98% 【分析】将苯甲醛在氢氧化钠水溶液中发生反应生成苯甲醇和苯甲酸钠，由于苯甲醇和苯甲酸均微溶于水，易溶于乙醚、乙醇，且乙醚难溶于水，故可选择乙醚作萃取剂，向反应液中加入乙醚，萃取分液后得到有机相（含有苯甲醇）和水相（含有苯甲酸钠），干燥有机相、蒸馏后得到苯甲醇，由于苯甲酸微溶于水，向水相中加入盐酸，将苯甲酸钠转化为苯甲酸，苯甲酸析出，分液后，重结晶得到纯净的苯甲酸。 【详解】(1)苯甲醇易溶于乙醚，且乙醚与水互不相溶，可用乙醚作为萃取剂；分液时，应从下口放出下层液体，从上口倒出上层液体；加入盐酸可将苯甲酸钠转化为苯甲酸； (2)由图可知，在溶剂C中苯甲酸的溶解度随温度变化较大，有利于重结晶；分离时要趁热过滤，可除去不溶性杂质，防止苯甲酸冷却后结晶析出； (3)，则试样中苯甲酸的物质的量为，苯甲酸质量为，则试样中苯甲酸的质量分数为：。 学科网（北京）股份有限公司 $$