1.2 科学家怎样研究有机物 第2课时（同步讲义）化学苏教版选择性必修3

本讲义聚焦有机化合物组成与结构的研究，系统梳理燃烧法/元素分析确定最简式、质谱法测定分子式，以及红外光谱、核磁共振氢谱解析分子结构的核心方法，结合反应机理（如同位素示踪法）形成完整知识脉络，为学生搭建从定性到定量、宏观到微观的学习支架。 资料以“即学即练”“实践应用”模块串联，通过燃烧数据计算最简式、谱图分析推断结构等实例，培养学生证据推理、模型建构的科学思维和实验探究能力。如利用质谱图确定相对分子质量，结合红外与核磁氢谱推导有机物结构，课中辅助教师高效授课，课后助力学生强化知识应用、弥补薄弱环节。

专题1 有机化学的发展及研究思路 第二单元 科学家怎样研究有机物 第2课时 有机化合物的组成和结构的研究 教学目标 1、 掌握有机物组成（燃烧法/元素分析）与结构（质谱、红外、核磁共振氢谱）的核心测定方法。 2、 能由燃烧数据算最简式，结合质谱定分子式；会读红外光谱（官能团/化学键）、1H-NMR（等效氢种类与比例）。 重点和难点 重点：有机物组成测定：燃烧法/元素分析求最简式，质谱定相对分子质量以得分子式。 难点：准确关联红外、1H-NMR图谱信息与分子结构，避免误判。 ◆知识点一 有机化合物结构的研究 1、有机化合物的结构 (1)在有机化合物分子中，原子主要通过 结合在一起。分子中的原子之间结合方式或连接顺序的不同导致了所形成物质在性质上的差异。 (2)1838年，德国化学家 提出了“基团理论”。常见的基团有羟基( )、醛基( )、羧基( )、氨基( )、烃基( )等，它们有不同的结构和性质特点。  2、测定有机化合物结构的分析方法 (1)1H核磁共振谱（1H-NMR） ①原理：有机物分子中的氢原子核所处的化学环境（即其附近的基团）不同，表现出的 就不同，代表 的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学位移，符号为δ）也就不同。 ②在1H核磁共振谱中：特征峰的个数就是有机物中不同化学环境的氢原子的 ；特征峰的面积之比就是不同化学环境的氢原子的 比。 ③乙醇和二甲醚的1H核磁共振谱分析 乙醇 二甲醚 核磁共振氢谱 结论 氢原子类型有 种，不同氢原子的个数之比＝ 。 氢原子类型有 种。 (2)红外光谱法 ①原理：利用有机化合物分子中不同基团在红外光辐射的特征 不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况。 ②应用：初步判断该有机物中具有哪些 。 (3)质谱法 ①原理：用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量（m）和所带电荷（z）的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的 。可根据 与 的结构对应关系分析有机物的结构。 ②质荷比（m/z）：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的 。 即学即练 1．某有机物A质谱图、核磁共振氢谱图如图，则A的结构简式可能为 A． B． C． D． 2．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中错误的是 A．仅由其核磁共振氢谱可知其分子中的氢原子总数 B．若的化学式为，则其结构简式为 C．由红外光谱可知，该有机物中至少含有三种不同的化学键 D．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子且个数比为1：2：3 3．对某有机物Y的分子结构进行测定，有关Y的说法不正确的是 A． Y的相对分子质量为74 B．属于醚类 C．Y的结构简式为CH3OCH3 D．组成元素C、H、O ◆知识点二 有机化合物组成的研究 1、最简式：又称为 ，指有机化合物所含各元素原子个数的 。 2、确定有机物中含有哪些元素（定性分析） （1）将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→ ；H→ ；N→N2；S→ 。 （2）若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O（使无水CuSO4变蓝）和CO2（使澄清石灰水变浑浊），则该有机物中一定含有的元素是 ，可能含有的元素是 。 （3）判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中C、H两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中 氧元素，若有机物的质量大于C、H两元素的质量和，则有机物中 氧元素。 （4）使用钠熔法可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，氮、氯、溴、硫等元素将以 、 、 、 等形式存在。 （5）用 法可定性确定有机物中是否存在卤素，用红热的铜丝蘸上试样灼烧时，若含有卤素则火焰为 。 3、确定有机物中各元素的质量分数（李比希定量分析） 利用 在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和烧碱石棉剂（简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉）吸收 和 ，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的 和 的质量，进而确定有机化合物中 的质量分数 4、仪器分析法 人们常借助元素分析仪来确定有机物的组成。 (1)工作原理：在不断通入 的条件下，把样品加热到950~1 200 ℃，使之充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析。 (2)优点：自动化程度高、所需样品量小、分析速度快、同时对多种元素进行分析等，若与计算机连接还可进行数据存储和统计分析，并可生成各种形式的分析报告。 即学即练 1．有机化合物的种类繁多﹑数量庞大，可利用不同的实验方法研究有机物的结构、特点。下列说法错误的是 A．《本草纲目》中多次提到“烧酒”，用高粱酿酒中的“馏酒”是指蒸馏操作 B．实验室欲提纯含有少量杂质(NaCl和泥沙)的苯甲酸可采用重结晶法 C．屠呦呦根据“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”，使用乙醚从青蒿叶中提取青蒿素的方法为萃取 D．完全燃烧1.00 g脂肪烃，生成3.08 g CO2和 1.44 g H2O，则该脂肪烃的分子式为C5H12 2．有机化合物种类繁多、数量庞大，对有机化合物进行分离、提纯及鉴定是研究有机化合物的重要环节。 I．有机物A(仅含C、H、O三种元素)完全燃烧只生成CO2和H2O。称取一定质量的A样品，利用下图所示的装置进行实验。生成物先后通过分别装有足量无水氯化钙固体和碱石灰的U形管，被完全吸收后U形管质量分别增加5.4g和8.8g，消耗氧气6.72L(标准状况下)。 (1)装置a的名称为 。 (2)有机物A的最简式为 。 (3)已知有机物A的质谱、核磁共振氢谱(峰面积之比为3：2：1)分别如下图所示，则A的官能团名称为 。 (4)有机物A存在一种同分异构体B，有机物B的核磁共振氢谱上只存在一组峰，若要利用化学性质的差异鉴别有机物A和B，可采用的试剂为_______(填字母序号)。 A．溴水 B．氢氧化钠溶液 C．钠 D．酸性高锰酸钾溶液 Ⅱ． (5)有机物C是B的同系物，若质谱图显示有机物B的相对分子质量为74，核磁共振氢谱上有2组峰，且峰面积之比为3：2，有机物C的红外光谱如下图所示(其中甲基的红外光谱峰未显示)： 则C的分子式为 ，其结构简式为 。 Ⅲ． (6)重结晶法可用于提纯苯甲酸。 ①若苯甲酸在A、B、C三种溶剂中的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示。则重结晶时，最合适的溶剂是 (填字母序号)。 ②下列有关苯甲酸重结晶实验的说法正确的是 (填字母序号)。 A．粗苯甲酸溶解过程中，加热、玻璃棒搅拌均能提高苯甲酸的溶解度 B．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后需趁热过滤 C．冷却结晶时，温度过低将析出杂质，故此时温度不是越低越好 3．某同学为测定有机物A的实验式，取样品，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流，用电炉持续加热样品，将生成物依次通过如图所示装置。生成物被完全吸收后，测得装置I增重，装置Ⅱ增重。请回答下列问题： (1)试剂a、试剂b分别为_______（填标号）。 A．、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰 D．碱石灰、 (2)有机物A中碳元素的质量分数为 。 (3)实验测得有机物A的质谱图如下，则A的相对分子质量为 ，A的分子式为 。 (4)核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱和红外光谱图（只显示部分基团）分别如图所示。 ①峰面积之比为 。 ②A的结构简式可能为 （任写一种）。 ◆知识点三 有机化学反应的研究 1、有机化学反应研究的内容 设计并合成新的有机化合物是有机化学的重要研究内容，包括有机化学反应需要什么条件、受哪些因素的影响、反应机理如何等。 2、甲烷与氯气取代反应的反应机理 (1)反应机理 甲烷与氯气在光照条件下发生的卤代反应是一个 链反应。 链引发：Cl2·Cl+·Cl 链增长：·Cl＋CH4―→HCl＋·CH3 ·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋·Cl 链终止：·Cl+·Cl―→Cl2 ·Cl+·CH3―→CH3Cl 其中Cl2、CH4为反应物，·Cl、·CH3为自由基，HCl、CH3Cl为生成物。 (2)反应产物：共有 、 、 、 和HCl五种。 3、同位素示踪法研究酯的水解反应 (1)方法：将乙酸乙酯与H218O在硫酸催化下加热水解，检测 的分布情况，判断酯水解时的断键情况。  (2)反应机理 由此可以判断，酯在水解过程中断开的是酯中的①键，水中的—18OH连接在①键上形成羧酸。 4、反应机理研究手段——仪器分析 乙烯与溴化氢反应机理：HBr―→H＋＋Br－ CH2===CH2＋H＋―→CH3H2 CH3H2＋Br－―→CH3CH2Br 利用质谱仪可以检测出该反应过程中产生的中间体——乙基碳正离子(CH3H2)，据此可推出该反应 为 型反应。 即学即练 1．某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。 反应： 步骤： Ⅰ．向反应管中加入0.12g对甲基苯甲醛和1.0mL丙酮，光照，连续监测反应进程。 Ⅱ．5h时，监测结果显示反应基本结束，蒸去溶剂丙酮，加入过量稀NaOH溶液，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层。 Ⅲ．用稀盐酸调节水层后，再用乙酸乙酯萃取。 Ⅳ．用饱和食盐水洗涤有机层，无水干燥，过滤，蒸去溶剂，得目标产物。 回答下列问题： (1)若用作氧化剂，可能的副产物为 。 (2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰，谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。 已知峰面积比，。反应2h时，对甲基苯甲醛转化率约为 %。 (3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是 。 (4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为 、 。 (5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发，为保证气氛，通前，需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的，操作顺序为：①→②→_______→_______→_______，重复后四步操作数次，此步骤正确顺序为 。 A．③①④                B．③④①                C．④③① 同位素示踪结果如下表所示，则目标产物中羧基O来源于醛基和 。 反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量 太阳光，，室温，，5h 138 太阳光，空气，室温，，5h 136 2．下列研究物质的方法正确的是 A．李比希元素分析仪可确定有机物的化学式 B．2-甲基丁烷的核磁共振氢谱共有4组吸收峰 C．甲烷和氯气在光照条件下的有机产物采用重结晶方法分离 D．利用质谱仪能确定有机物的分子式 3．甲烷与氯气在光照条件下反应，得到的产物中含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，使用下列现代分析仪器可测出二氯甲烷的相对分子质量的是 A．核磁共振仪 B．质谱仪 C．红外光谱仪 D．X射线衍射仪 一、确定实验式 1、相关概念 （1）实验式：有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，又称为最简式。例如，乙酸的分子式为C2H4O2，实验式为CH2O。 （2）元素分析 分类 定性分析 定量分析 含义 用化学方法测定有机化合物的元素组成 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物(如C→CO2，H→H2O)，并定量测定各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量分数，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式 2、实验式的测定步骤(李比希法) 3、实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。 实践应用 1．甲是一种烃的含氧衍生物。已知甲物质中碳元素的质量分数为45.3%，氢元素的质量分数为9.43%，那么甲的实验式是 A． B． C． D． 2．某有机物A可用作有机溶剂或香料辅助剂如樱桃、草莓味香精。为测定其分子结构，做如下一系列实验： （一）确定实验式 取1.5g样品，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流，用电炉持续加热样品，将生成物依次通过如图所示装置。生成物被完全吸收后，测得装置Ⅰ增重0.9g，装置Ⅱ增重3.96g。 (1)试剂a、试剂b分别为________（填标号）。 A．、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰、 D．碱石灰、 (2)有机物A的实验式为 。 （二）确定结构简式 (3)实验测得有机物A的质谱图如下，则A的相对分子质量为 ，A的分子式为 。 (4)核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱和红外光谱图（只显示部分基团）分别如图。 根据其用途，结合图谱分析结果，推测A的结构简式可能为 （任写一种）。 3．借助李比希法和现代科学仪器可以确定分子结构。 I．某化学实验小组利用如图所示的装置测定某有机化合物X的组成及结构，取 X与足量氧气充分燃烧，实验结束后，高氯酸镁的质量增加，碱石棉的质量增加。 (1)根据实验数据，可确定X分子中 填“含”或“不含”氧元素，X的实验式为 。 II．使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定(已知A中只含一种官能团)，相关结果如下： (2)根据图1、2，推测A可能所属有机化合物的类别 ，分子式为 。 (3)根据以上结果和图3(三组峰的面积比为3：3：2)，推测A的结构简式可能为 。(写出一种即可) Ⅲ．同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一，根据题意回答下列问题。 (4)10个碳原子以下一氯代物只有1种的烷烃有4种，写出相对分子质量最大的烷烃的结构简式： 。 (5)分子式为，主链为5个碳的烯烃有 种。 (6)芳香烃中存在顺反异构的有机物，其顺式结构简式为 。 (7)碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳，含有1个手性碳的有机物存在“对映异构体”(如同左手和右手)。下列有机物存在对映异构体的是 (写序号)。 ① ②2-氯丁烷 ③甲基环己烷 二、确定分子式 1、原理：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。计算机对其分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。 2、质谱图：以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。如下图为某有机物的质谱图： 从图中可知，该有机物的相对分子质量为46 ，即质荷比最大的数据就是样品分子的相对分子质量。 有机物相对分子质量的求算方法 (1)标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：Mr＝22.4×ρ。 (2)相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D，求算该气体的相对分子质量：MA＝D×MB。 (3)混合物的平均相对分子质量：＝。 (4)读图法：质谱图中，质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量。 实践应用 1．冠醚是一种环状分子，含不同大小空穴的冠醚可适配不同大小的碱金属离子。一种冠醚Z的合成及其识别K+ 的过程如下图所示。 下列说法正确的是 A．X的分子式为 B．X与Y的反应类型为加成反应 C．Z的核磁共振氢谱中有3组峰 D．KCN在中的溶解度小于在冠醚Z中的溶解度 2．相同条件下，某有机物M的蒸气密度是氢气的28倍，2.8g M充分燃烧后得到8.8g 和3.6g 。已知M中只含有1个，下列说法正确的是 A．M中含氧元素 B．M可能不会使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．M一定存在顺反异构 D．M分子的质谱图中质荷比的最大值为55 3．Ⅰ.青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156—157℃，热稳定性差，青蒿素是高效的抗疟药。已知：乙醚沸点为35℃，提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础，主要有乙醚萃取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺如图所示： (1)操作Ⅰ、Ⅱ中，不会用到的装置是 (填序号)。 A．　　B．　　C． (2)向干燥、破碎后的黄花蒿中加入乙醚的作用是 。 (3)操作Ⅱ的名称是 。操作Ⅲ的主要过程可能是 (填字母)。 A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶 B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤 C．加入乙醚进行萃取分液 Ⅱ．有机物M具有特殊香味，其完全燃烧的产物只有和。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构，具体实验过程如下： 步骤一：确定M的实验式和分子式。 (4)利用元素分析仪测得有机物M中碳的质量分数为54.5%，氢的质量分数为9.1%。 ①M实验式为 。 ②已知M的密度是同温同压下密度的2倍，则M的分子式为 。 步骤二：确定M的结构简式。 (5)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2所示，图中峰面积之比为；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3所示。 ①M的结构简式为 。 ②M的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同，该仪器是 (填标号)。 a．质谱仪    b．红外光谱仪    c．元素分析仪    d．X射线衍射仪 三、确定分子结构 1、红外光谱 （1）原理：不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。 （2）作用：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。 如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构：CH3CH2OH或CH3OCH3，利用红外光谱来测定，分子中有O—H或—OH可确定A的结构简式为CH3CH2OH。 2、核磁共振氢谱 （1）原理：处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图上出现的位置不同，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 （2）作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。 （3）分析：吸收峰数目＝氢原子的类型数，吸收峰面积比＝氢原子个数比。 如分子式为C2H6O的有机物A的核磁共振氢谱如图，可知A中有3种不同化学环境的氢原子且个数比为3∶2∶1，可推知该有机物的结构应为CH3CH2OH。 3、X射线衍射 （1）原理：X射线是一种波长很短的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图 。 （2）作用：可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，用于有机化合物晶体结构 的测定。 实践应用 1．化合物A经李比希法和质谱法分析得知其相对分子质量为136，分子式为C8H8O2，A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1：2：2：3，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如下图。关于A的下列说法中，不正确的是 A．A属于芳香族化合物 B．A的结构简式为 C．A在一定条件下可与发生加成反应 D．A的同分异构体中同时含有苯环和酯基的同分异构体有5种 2．某有机化合物的谱图如下，推测其结构简式为 A． B． C． D． 3．有机化合物A的谱图如下，根据谱图可推测其结构简式为 A． B． C． D．HCOOH 考点一 有机化合物结构的研究 【例1】现代仪器和方法可以帮助我们更好的认识物质结构与性质。下列说法错误的是 A．通过红外光谱可以推测有机物分子中存在的官能团 B．利用核磁共振碳谱可以区分有机物的对映异构体 C．利用X射线衍射可以确定青蒿素的晶体结构 D．利用质谱可以确定有机物的相对分子质量 解题要点 确定有机化合物结构的方法 【变式1-1】下列有机化合物中，核磁共振氢谱图中有两组峰，且其峰面积之比为3：2的是 A． B． C． D． 【变式1-2】已知某有机化合物A的红外光谱图和质谱图如图所示，下列说法中错误的是 A．由红外光谱图可知，该有机化合物中至少有三种不同的化学键 B．由质谱图可知，该有机化合物分子的相对分子质量为46 C．由A的红外光谱图得知其元素组成可能为C、H、O三种元素 D．若A的化学式为，则其结构简式为 考点二 有机化合物组成的研究 【例2】某有机物X4.5g在足量氧气中完全燃烧，生成6.6gCO2和2.7g水。下列说法不正确的是 A．分子中一定含有氧元素 B．的分子式可能为CH2O C．X分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2 D．若X与乙醇、乙酸都能发生酯化反应，则X分子中可能含有2个碳原子 【变式2-1】回答下列问题： (1)根据核磁共振氢谱图可以确定有机物分子中氢原子的种类和相对数目。 ①下列分子中，其核磁共振氢谱中只有一组峰的物质是 (填字母)。 A．CH3-CH3 B．CH3COOH C．CH3COOCH3 D．CH3COCH3 ②若用核磁共振氢谱来研究C2H6O的结构，请简要说明根据核磁共振氢谱的结果来确定C2H6O分子结构的方法是 。 (2)有机物C常用于食品行业。已知9.0gC在足量O2中充分燃烧，将所得的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重5.4g和13.2g，经检验剩余气体为O2。 ①C分子的质谱图如图所示，则C的分子式是 。 ②C能与NaHCO3溶液发生反应生成CO2，且C分子的核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比是1:1:1:3，则C的结构简式是 。 ③0.1molC与足量Na反应，在标准状况下产生H2的体积是 L。 (3)苹果醋(ACV)是一种由苹果发酵而成的酸性饮品，具有解毒、降脂等药效。苹果醋是一种常见的有机酸，其结构简式为。苹果醋中含有的官能团的名称是 、 ；苹果醋的分子式为 。 【变式2-2】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1.85g，实验测得装置C增重2.25g，装置D增重4.40g。 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 C．M中含有氧元素 D．装置C可用盛有的U形管代替 基础达标 1．检测领域的“四大天王”，分别为色谱、光谱、质谱、波谱。下列有关说法错误的是 A．色谱可以用于有机物分离、提纯 B．红外光谱可推测有机物中官能团类别 C．光谱仪可以捕获电子跃迁时产生的发射光谱或吸收光谱 D．质谱法测得某有机物相对分子质量为78，其分子式一定为 2．为了测定物质的结构科学家应用了许多现代仪器和方法。下列可以分析出有机分子中化学键和官能团信息的仪器是 A．核磁共振仪 B．质谱仪 C．红外光谱仪 D．X射线衍射仪 3．我国科学家在青蒿素研究方面为人类健康作出了贡献。在青蒿素研究实验中，下列叙述错误的是 A．通过萃取法可获得含青蒿素的提取液 B．高分辨率质谱仪不可根据青蒿素高精度的相对分子质量数据直接计算出分子式 C．通过X射线衍射可测定青蒿素晶体结构 D．通过核磁共振氢谱可推测青蒿素分子中不同化学环境的氢原子的种数及其相对数目之比 4．我国屠呦呦等科学家从中药中提取出青蒿素，下列关于测定青蒿素结构的说法错误的是 A．X射线衍射技术可测定其分子结构 B．利用红外光谱法确定分子中含有酯基 C．通过元素定量分析可确定其分子式 D．通过化学反应证明分子中含有过氧基 5．下列物质的核磁共振氢谱图中，有四组峰的是 A． B． C． D． 6．下列说法错误的是 A．通过有机物的红外光谱图可以获得分子中所含化学键和官能团的信息 B．通过X射线衍射图可直接获得键长、键角和键能等数据 C．原子光谱是不连续光谱，具有特征性，可以用于鉴定元素 D．高分辨率质谱仪可以根据高精度的相对分子质量数据直接计算出分子式 7．下列有关现代分析仪器的说法不正确的是 A．通过X射线衍射仪可以测定晶体结构 B．通过核磁共振仪可确定有机化合物的实验式 C．通过质谱仪可快速、精准测定有机化合物的相对分子质量 D．通过红外光谱仪可获得有机化合物分子中含有的化学键或官能团信息 8．下列化合物分子中，在核磁共振氢谱图中能出现三种信号且信号强度均不同的是 A．CH3CH2OH B． C． D． 9．有机化合物是人类生存和发展的基础，为生命活动提供必要的能量和物质。 (1)乙酰水杨酸是解热镇痛药阿司匹林的主要成分，它的结构简式如图。 请回答下列问题： ①乙酰水杨酸的分子式为 。 ②依据碳骨架分类，乙酰水杨酸属于 。 ③乙酰水杨酸分子中含有的官能团的名称是 。 ④已知乙酰水杨酸能与乙醇在一定条件下发生酯化反应，请写出化学反应方程式： 。 (2)提取维生素C常用萃取的方法，有机物A是常用的有机萃取剂，也可以在手术时作麻醉剂，为了测定某有机物A的结构，做如下实验： ①将7.4g有机化合物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成和，则该有机化合物的实验式是 。 ②用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图所示质谱图，则其相对分子质量为 ，该物质的分子式是 。 ③根据图甲和图乙(两组峰的面积之比为)，则A的结构简式为 。 ④有机物B是A的同分异构体，分子中含有一个羟基，核磁共振氢谱中含有两组峰，峰面积之比为，则有机物B的结构简式 。 A．   B．   C． 10．某研究小组对某有机物进行结构分析，使用了以下仪器： ①元素分析仪——测定C、H、O元素的质量分数； ②核磁共振氢谱仪()——确定氢原子的种类和数目比； ③红外光谱仪(IR)——检测官能团或化学键类型； ④质谱仪(MS)——测定分子的相对分子质量和碎片离子信息。 关于这些仪器的作用，下列说法错误的是 A．结合①和④的数据，可以确定该有机物的分子式 B．②能判断分子中不同化学环境的氢原子个数比 C．③可以直接确定有机物的精确分子结构 D．④可通过质荷比最大的峰确定相对分子质量 综合应用 1．关于有机物检测，下列说法正确的是 A．李比希法可以确定某些有机物分子的实验式 B．用核磁共振氢谱不可鉴别和 C．用红外光谱可确定有机物的元素组成 D．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 2．鉴别某有机化合物是而不是，方法不合理的是 A．实验法：加入少量钠，有无色气体产生 B．质谱法：相对分子质量为46 C．红外光谱法：有C-O、C-H和O-H吸收峰 D．核磁共振氢谱法：有3组峰，且面积比为3：2：1 3．将有机物完全燃烧可生成和(标准状况下)。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。 下列关于有机物的叙述错误的是 A．该有机物的实验式为 B．由以上信息可以推测X分子可能为含有酯基的芳香族化合物 C．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 D．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 4．有机物A经元素分析仪测得只含碳、氢、氧3种元素，红外光谱显示A分子中没有醚键，质谱和核磁共振氢谱示意图如下。下列关于A的说法错误的是 A．不能发生水解反应 B．能与反应生成 C．能与反应生成丙醛 D．能与溶液反应生成 5．某有机物的核磁共振氢谱图如图所示，该有机物可能是 A． B． C． D． 6．广泛用于农业生产和家庭除虫的低毒高效杀虫剂—拟除虫菊酯，分子结构如图所示，关于其分子结构的确定，下列说法正确的是 A．X射线衍射可确定分子的空间结构 B．质谱可以确定拟除虫菊酯的分子式 C．红外光谱可确定分子中含有6种官能团 D．核磁共振氢谱可以区别该分子的对映异构体 7．使用现代分析仪对有机物X的分子结构进行测定，相关结果如下图所示，下列说法正确的是 A．X的相对分子质量为106 B．核磁共振氢谱显示X有3种等效氢 C．X分子属于酯类化合物 D．符合题中分子结构特征的有机物X有2种 8．有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气，主要用于配制奶油、乳品和草莓型香精等。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构，具体过程如下： 步骤一：将粗品纯化后确定M的实验式和分子式。 按下图实验装置(部分装置省略)对有机化合物M进行C、H元素分析。 回答下列问题： (1)进行实验时，依次点燃煤气灯 。(填“a、b”或者“b、a”） (2)c和d中的试剂分别是 、 (填标号)。c和d中的试剂不可调换，理由是 。 A．无水CaCl2             B．NaCl              C．碱石灰(固体和的混合物)           D．Na2SO3 (3)经上述燃烧分析实验测得有机物M中碳的质量分数为，氢的质量分数为，则M的实验式为 。 (4)已知M的密度是同温同压下甲烷密度的倍，则M相对分子质量为 。 步骤二：确定M的结构简式。 (5)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2，图中峰面积之比为；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3。M的结构简式为 。 9．下列图像对应的说法正确的是 A．图①中4条谱线是电子分别从，4，5，6轨道跃迁回到轨道时释放能量所形成的氢原子吸收光谱 B．仅由图②有机物A的核磁共振氢谱可知分子中的氢原子总数 C．图③为分子式为的红外光谱图，其可能的结构简式为 D．由图④质谱图可知某有机物X的相对分子质量为45 10．将6.8g的X完全燃烧生成3.6g的和8.96L(标准状况)的。X的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为，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、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述错误的是 A．X的分子式为，属于酯类化合物 B．X在一定条件下能发生加成、氧化反应 C．X分子中所有碳原子一定处于同一平面 D．符合题中X分子结构特征的有机物只有一种 拓展培优 1．胡椒酚A是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习小组在对其分子组成结构的研究中发现：胡椒酚A的相对分子质量不超过150；胡椒酚A中C、O的质量分数分别为(，，完全燃烧后产物只有和。则胡椒酚A的分子式为 A． B． C． D． 2．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 3．化合物Y是合成丹参醇的中间体，其合成路线如下： 下列说法正确的是 A．X的分子式为C8H10O B．X分子中含手性碳原子 C．Y与以物质的量1∶1发生加成反应时可得2种产物 D．X、Y可用酸性溶液进行鉴别 4．按要求回答下列问题： (1)当0.2mol烃A在氧气中完全燃烧生成和各1.2mol，催化加成后生成2，2二甲基丁烷，则A的结构简式为 。 (2)分子中最多有 个原子处于同一平面上。 (3)分子式为的芳香烃，苯环上的一溴取代物只有一种，该芳香烃的结构简式为 。 (4)某烃1mol与2molHCl完全加成，生成的氯代烃最多还可以与4mol反应，则该烃的结构简式为 。 (5)有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和黏合剂等高聚物。为研究X的组成与结构，进行了如下实验： ①有机物X的质谱图如图所示，该有机物X的相对分子质量为 。 ②将10.0gX在足量中充分燃烧，并将其产物依次通过足量的无水和KOH浓溶液，发现无水增重7.2g，KOH浓溶液增重22.0g。该有机物X的分子式为 。 ③经红外光谱测定，有机物X中含有醛基；有机物X的核磁共振氢谱图上有2个吸收峰，峰面积之比为3：1.该有机物X的结构简式为 。 5．化学上研究有机物一般先进行分离提纯，再测定有机物的组成和结构。 (1)青蒿素是治疗疟疾耐药性效果最好的药物之一，青蒿素为无色针状晶体，熔点为156℃，沸点为389.9℃，热稳定性差，难溶于水，可溶于乙醇、乙醚、氯仿和苯等有机溶剂。提取青蒿素的主要工艺流程如图1所示：（已知乙醚的沸点为35℃） ①将青蒿破碎的目的是 。 ②操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、 。 ③操作Ⅱ的名称是 。 ④操作Ⅲ的主要过程可能是 （填序号）。 A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶 B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤 ⑤某同学在实验室复刻该实验，进行操作Ⅲ时温度过高，他发现实验得到的青蒿素产率很低，其原因可能是 。 (2)用燃烧法确定某有机物的化学式的常用装置如图2所示，在电炉加热时用纯氧化管内的样品，根据产物的质量来确定该有机物的组成。 ①C装置中CuO的作用是 。 ②若准确称取1.20g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，D管质量增加0.72g，E管质量增加1.76g，该有机物的质荷比如图3所示，则该有机物的分子式为 。 ③该有机物的核磁共振氢谱中有2种峰且峰面积比为3：1，则该分子可能为 （填一种）。 ④图2装置可能会使实验结果产生误差，造成测定的含氧量偏低，改进方法是 。 6．某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物R，然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物R的分子组成和结构，具体实验过程如下： 步骤1：将粗品用蒸馏法进行纯化。 (1)如图所示，仪器a的名称是 ，图中虚线框内应选用右侧的仪器 (填“x”或“y”)。 步骤二：李比希法确定R的实验式。将1.64g有机化合物R通过下图装置完全燃烧后，产物被后续装置完全吸收。经测定，实验前后装置D增重1.08g，装置E增重4.4g。回答下列问题： (2)装置F中碱石灰的作用是 。 (3)有机化合物R的实验式为 。 步骤三：质谱法确定有机物R的分子式。 (4)据下面有机物R的质谱图，分析可知：R的分子式为 。 (5)1mol R在足量氧气中完全燃烧时，消耗氧气的物质的量为 mol。 步骤四：核磁共振氢谱和红外光谱确定R的分子结构 (6)据上面R的核磁共振氢谱图和红外光谱图分析可知：R中含有酯基，其结构简式可能为 (任写一种)。 (7)化合物K是R的同分异构体，K的结构满足以下条件(不考虑立体异构)： ①苯环上有2个侧链，且每个侧链上的碳原子数相等  ②属于酯类  ③分子结构中含有2个甲基 ④核磁共振氢谱图上显示有5组峰，且峰面积之比为3：3：2：2：2，任写一种K的结构简式： 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题1 有机化学的发展及研究思路 第二单元 科学家怎样研究有机物 第2课时 有机化合物的组成和结构的研究 教学目标 1、 掌握有机物组成（燃烧法/元素分析）与结构（质谱、红外、核磁共振氢谱）的核心测定方法。 2、 能由燃烧数据算最简式，结合质谱定分子式；会读红外光谱（官能团/化学键）、1H-NMR（等效氢种类与比例）。 重点和难点 重点：有机物组成测定：燃烧法/元素分析求最简式，质谱定相对分子质量以得分子式。 难点：准确关联红外、1H-NMR图谱信息与分子结构，避免误判。 ◆知识点一 有机化合物结构的研究 1、有机化合物的结构 (1)在有机化合物分子中，原子主要通过共价键结合在一起。分子中的原子之间结合方式或连接顺序的不同导致了所形成物质在性质上的差异。 (2)1838年，德国化学家李比希提出了“基团理论”。常见的基团有羟基(—OH)、醛基(—CHO)、羧基(—COOH)、氨基(—NH2)、烃基(—R)等，它们有不同的结构和性质特点。  2、测定有机化合物结构的分析方法 (1)1H核磁共振谱（1H-NMR） ①原理：有机物分子中的氢原子核所处的化学环境（即其附近的基团）不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学位移，符号为δ）也就不同。 ②在1H核磁共振谱中：特征峰的个数就是有机物中不同化学环境的氢原子的种类；特征峰的面积之比就是不同化学环境的氢原子的个数比。 ③乙醇和二甲醚的1H核磁共振谱分析 乙醇 二甲醚 核磁共振氢谱 结论 氢原子类型有3种，不同氢原子的个数之比＝3：2：1。 氢原子类型有1种。 (2)红外光谱法 ①原理：利用有机化合物分子中不同基团在红外光辐射的特征吸收频率不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况。 ②应用：初步判断该有机物中具有哪些基团。 (3)质谱法 ①原理：用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量（m）和所带电荷（z）的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的特征峰。可根据特征峰与碎片离子的结构对应关系分析有机物的结构。 ②质荷比（m/z）：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量。 即学即练 1．某有机物A质谱图、核磁共振氢谱图如图，则A的结构简式可能为 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．，相对分子质量为60，核磁共振氢谱的面积比为3：2：3，A不合题意； B． CH3CHO，相对分子质量为44，且只有两种氢，B不合题意； C．CH3CH2OH，相对分子质量为46，氢原子有3种，面积比为3：2：1，C符合题意； D．CH3CH2COOH，相对分子质量为74，D不合题意； 故选：C。 2．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中错误的是 A．仅由其核磁共振氢谱可知其分子中的氢原子总数 B．若的化学式为，则其结构简式为 C．由红外光谱可知，该有机物中至少含有三种不同的化学键 D．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子且个数比为1：2：3 【答案】A 【详解】A．核磁共振氢谱能确定分子中氢原子的种类和个数之比，但不能确定氢原子的总数，A错误； B．根据红外光谱，含有O-H键，根据核磁共振氢谱，有3种氢原子，且个数比为1:2:3，若的化学式为，可判断其结构简式为，B正确； C．由红外光谱可知，该有机物中含有C-H、C-O、O-H三种不同的化学键，C正确； D．根据核磁共振氢谱有3个吸收峰，有3种氢原子，且个数比为1:2:3，D正确；故选A。 3．对某有机物Y的分子结构进行测定，有关Y的说法不正确的是 A． Y的相对分子质量为74 B．属于醚类 C．Y的结构简式为CH3OCH3 D．组成元素C、H、O 【答案】C 【详解】A．根据质荷比知，Y的相对分子质量为74，故A正确； B．根据红外光谱知，该分子中含有烷基C-H键、醚键C-O-C键，属于醚类，故B正确； C．Y的相对分子质量为74，而CH3OCH3的相对分子质量为46，不符合，故C错误； D．由上述选项可知，Y的组成元素为C、H、O，故D正确；答案选C。 ◆知识点二 有机化合物组成的研究 1、最简式：又称为实验式，指有机化合物所含各元素原子个数的最简整数比。 2、确定有机物中含有哪些元素（定性分析） （1）将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。 （2）若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O（使无水CuSO4变蓝）和CO2（使澄清石灰水变浑浊），则该有机物中一定含有的元素是C、H，可能含有的元素是O。 （3）判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中C、H两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中无氧元素，若有机物的质量大于C、H两元素的质量和，则有机物中有氧元素。 （4）使用钠熔法可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，氮、氯、溴、硫等元素将以氰化钠、氯化钠、溴化钠、硫化钠等形式存在。 （5）用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素，用红热的铜丝蘸上试样灼烧时，若含有卤素则火焰为绿色。 3、确定有机物中各元素的质量分数（李比希定量分析） 利用氧化铜在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和烧碱石棉剂（简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉）吸收水和二氧化碳，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的水和二氧化碳的质量，进而确定有机化合物中氢和碳的质量分数 4、仪器分析法 人们常借助元素分析仪来确定有机物的组成。 (1)工作原理：在不断通入氧气流的条件下，把样品加热到950~1 200 ℃，使之充分燃烧，再对燃烧产物进行自动分析。 (2)优点：自动化程度高、所需样品量小、分析速度快、同时对多种元素进行分析等，若与计算机连接还可进行数据存储和统计分析，并可生成各种形式的分析报告。 即学即练 1．有机化合物的种类繁多﹑数量庞大，可利用不同的实验方法研究有机物的结构、特点。下列说法错误的是 A．《本草纲目》中多次提到“烧酒”，用高粱酿酒中的“馏酒”是指蒸馏操作 B．实验室欲提纯含有少量杂质(NaCl和泥沙)的苯甲酸可采用重结晶法 C．屠呦呦根据“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”，使用乙醚从青蒿叶中提取青蒿素的方法为萃取 D．完全燃烧1.00 g脂肪烃，生成3.08 g CO2和 1.44 g H2O，则该脂肪烃的分子式为C5H12 【答案】D 【详解】A．“馏酒”是指用蒸馏方法将乙醇蒸出，A正确； B．氯化钠溶解度受温度影响不大，苯甲酸的溶解度受温度影响大，实验室欲提纯含有少量杂质(NaCl和泥沙)的苯甲酸可采用重结晶的方法，B正确； C．用乙醚从青蒿叶中提取青蒿素的方法为萃取，C正确； D．该脂肪烃(只含碳、氢元素)中，，，则该脂肪烃分子式为，D错误；故选D。 2．有机化合物种类繁多、数量庞大，对有机化合物进行分离、提纯及鉴定是研究有机化合物的重要环节。 I．有机物A(仅含C、H、O三种元素)完全燃烧只生成CO2和H2O。称取一定质量的A样品，利用下图所示的装置进行实验。生成物先后通过分别装有足量无水氯化钙固体和碱石灰的U形管，被完全吸收后U形管质量分别增加5.4g和8.8g，消耗氧气6.72L(标准状况下)。 (1)装置a的名称为 。 (2)有机物A的最简式为 。 (3)已知有机物A的质谱、核磁共振氢谱(峰面积之比为3：2：1)分别如下图所示，则A的官能团名称为 。 (4)有机物A存在一种同分异构体B，有机物B的核磁共振氢谱上只存在一组峰，若要利用化学性质的差异鉴别有机物A和B，可采用的试剂为_______(填字母序号)。 A．溴水 B．氢氧化钠溶液 C．钠 D．酸性高锰酸钾溶液 Ⅱ． (5)有机物C是B的同系物，若质谱图显示有机物B的相对分子质量为74，核磁共振氢谱上有2组峰，且峰面积之比为3：2，有机物C的红外光谱如下图所示(其中甲基的红外光谱峰未显示)： 则C的分子式为 ，其结构简式为 。 Ⅲ． (6)重结晶法可用于提纯苯甲酸。 ①若苯甲酸在A、B、C三种溶剂中的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示。则重结晶时，最合适的溶剂是 (填字母序号)。 ②下列有关苯甲酸重结晶实验的说法正确的是 (填字母序号)。 A．粗苯甲酸溶解过程中，加热、玻璃棒搅拌均能提高苯甲酸的溶解度 B．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后需趁热过滤 C．冷却结晶时，温度过低将析出杂质，故此时温度不是越低越好 【答案】(1)干燥管 (2)C2H6O (3)羟基 (4)CD (5) C4H10O H3C-H2C-O-CH2-CH3 (6) C BC 【详解】（1）装置a的名称为干燥管； （2）装有无水氯化钙固体的U形管增重5.4g，则生成水的物质的量：，所含氢元素：；装有碱石灰的U形管增重8.8g，则生成二氧化碳的物质的量：，所含碳元素：；标准状况下消耗氧气6.72L，即，说明有机物中含O物质的量为0.3mol+0.2mol×2-0.3mol×2=，有机物A的最简式：C2H6O； （3）最大质荷比为46，说明A的相对分子质量为46，分子式：C2H6O；核磁共振氢谱有3组吸收峰，面积比为3:2:1，则A的结构简式：CH3CH2OH，则A的官能团名称为羟基； （4）CH3CH2OH的同分异构体核磁共振氢谱上只存在一组峰，结构简式为CH3OCH3，乙醇与金属钠反应可生成氢气，乙醚与金属钠不反应；乙醇可被酸性高锰酸钾溶液氧化，酸性高锰酸钾溶液褪色，乙醚不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故选CD； （5）根据红外光谱可知含醚键和对称CH2结构，则其结构H3C-H2C-O-CH2-CH3；分子式为C4H10O； （6）①根据图示，苯甲酸在溶剂C中的溶解度受温度影响大，粗苯甲酸重结晶时，合适的溶剂是C； ②A．用玻璃棒搅拌不能提高苯甲酸的溶解度，A错误； B．为了减少趁热过滤过程中苯甲酸的损失，粗苯甲酸加热溶解后需趁热过滤，B正确； C．冷却结晶时，温度过低杂质将析出，以此时温度不是越低越好，C正确；故选BC。 3．某同学为测定有机物A的实验式，取样品，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流，用电炉持续加热样品，将生成物依次通过如图所示装置。生成物被完全吸收后，测得装置I增重，装置Ⅱ增重。请回答下列问题： (1)试剂a、试剂b分别为_______（填标号）。 A．、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰 D．碱石灰、 (2)有机物A中碳元素的质量分数为 。 (3)实验测得有机物A的质谱图如下，则A的相对分子质量为 ，A的分子式为 。 (4)核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱和红外光谱图（只显示部分基团）分别如图所示。 ①峰面积之比为 。 ②A的结构简式可能为 （任写一种）。 【答案】(1)B (2) (3)150 (4) 或其他合理答案 【详解】（1）根据分析可知，装置Ⅰ用于吸收水，装置Ⅱ用于吸收CO2，装置Ⅲ防止空气中的CO2和H2O进入装置Ⅰ和装置Ⅱ，所以试剂a、试剂b均可用碱石灰，故答案为：B。 （2）装置Ⅰ吸收H2O，n(H2O)==0.1mol，装置Ⅱ吸收CO2，n(CO2)==0.18mol，所以有机物A中m(H)=0.1mol×2×1g•mol-1=0.2g，m(C)=0.18mol×12g•mol-1=2.16g，则m(O)=3.0g-0.2g-2.16g=0.64g，所以有机物A中碳元素的质量分数为×100%=72%，故答案为：72%。 （3）由质谱图可知，其分子量为150，由(2)可知，各元素原子的个数比为N(C)：N(H)：N(O)=0.18：(0.1×2)：()=9：10：2，则有机物A的分子式为：C9H10O2，故答案为：150；C9H10O2。 （4）①由核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱可知，有机物A共有5种不同环境的H，且面积比为1：2：2：2：3，故答案为：1：2：2：2：3； ②由有机物A的红外光谱图可知，有机物含有C-H、C-C、，结合核磁共振氢谱结果，可推测有机物A的结构简式可能为，故答案为：。 ◆知识点三 有机化学反应的研究 1、有机化学反应研究的内容 设计并合成新的有机化合物是有机化学的重要研究内容，包括有机化学反应需要什么条件、受哪些因素的影响、反应机理如何等。 2、甲烷与氯气取代反应的反应机理 (1)反应机理 甲烷与氯气在光照条件下发生的卤代反应是一个自由基型链反应。 链引发：Cl2·Cl+·Cl 链增长：·Cl＋CH4―→HCl＋·CH3 ·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋·Cl 链终止：·Cl+·Cl―→Cl2 ·Cl+·CH3―→CH3Cl 其中Cl2、CH4为反应物，·Cl、·CH3为自由基，HCl、CH3Cl为生成物。 (2)反应产物：共有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl五种。 3、同位素示踪法研究酯的水解反应 (1)方法：将乙酸乙酯与H218O在硫酸催化下加热水解，检测18O的分布情况，判断酯水解时的断键情况。  (2)反应机理 由此可以判断，酯在水解过程中断开的是酯中的①键，水中的—18OH连接在①键上形成羧酸。 4、反应机理研究手段——仪器分析 乙烯与溴化氢反应机理：HBr―→H＋＋Br－ CH2===CH2＋H＋―→CH3H2 CH3H2＋Br－―→CH3CH2Br 利用质谱仪可以检测出该反应过程中产生的中间体——乙基碳正离子(CH3H2)，据此可推出该反应为离子型反应。 即学即练 1．某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。 反应： 步骤： Ⅰ．向反应管中加入0.12g对甲基苯甲醛和1.0mL丙酮，光照，连续监测反应进程。 Ⅱ．5h时，监测结果显示反应基本结束，蒸去溶剂丙酮，加入过量稀NaOH溶液，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层。 Ⅲ．用稀盐酸调节水层后，再用乙酸乙酯萃取。 Ⅳ．用饱和食盐水洗涤有机层，无水干燥，过滤，蒸去溶剂，得目标产物。 回答下列问题： (1)若用作氧化剂，可能的副产物为 。 (2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰，谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。 已知峰面积比，。反应2h时，对甲基苯甲醛转化率约为 %。 (3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是 。 (4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为 、 。 (5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发，为保证气氛，通前，需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的，操作顺序为：①→②→_______→_______→_______，重复后四步操作数次，此步骤正确顺序为 。 A．③①④                B．③④①                C．④③① 同位素示踪结果如下表所示，则目标产物中羧基O来源于醛基和 。 反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量 太阳光，，室温，，5h 138 太阳光，空气，室温，，5h 136 【答案】(1)对苯二甲酸 (2)50 (3)除去未反应完的 (4) +H+ (5)A 氧气 【详解】（1）若用作氧化剂，对甲基苯甲醛中的醛基和连在苯环上的甲基均被氧化为羧基，得到副产物对苯二甲酸； （2）起始0h时只有，5h时只有，，则2h时反应液中既有又有，且两者物质的量之比为1：1，即对甲基苯甲醛转化率约为50%； （3）蒸去溶剂丙酮后，加入过量稀NaOH溶液将对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠进入水层，则充分反应后，用乙酸乙酯洗涤的目的是除去未反应完的。 （4）步骤Ⅱ中加入过量稀NaOH溶液将对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠，步骤Ⅲ中加稀盐酸调节水层，反应的离子方程式为：、+H+； （5）丙酮易挥发，为保证气氛，通前，需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的。“循环冷冻脱气法”：反应液中有，关闭阀门，冷冻反应液，可逸出一部分溶解的，然后打开阀门抽气，一段时间后，再关闭阀门，反应液恢复室温，再重复后四步操作数次，所以操作顺序为：①→②→③→①→④；答案选A。的相对原子质量为136，太阳光，空气，室温，，5h得到的物质相对分子质量为136，为，而太阳光，，室温，，5h得到的物质相对分子质量为138，说明对甲基苯甲酸中羧基有1个O来源于空气中的氧气。 2．下列研究物质的方法正确的是 A．李比希元素分析仪可确定有机物的化学式 B．2-甲基丁烷的核磁共振氢谱共有4组吸收峰 C．甲烷和氯气在光照条件下的有机产物采用重结晶方法分离 D．利用质谱仪能确定有机物的分子式 【答案】B 【详解】A．李比希元素分析仪只能测定有机物中各元素的质量百分比，得到实验式(最简式)，但无法直接确定分子式(化学式)。确定分子式还需结合分子量(如质谱法)。A错误。 B．2-甲基丁烷(结构为CH3-CH(CH3)-CH2-CH3)的核磁共振氢谱中，不同氢环境为：①左侧2个CH3(1组)、②中间CH上的1个H(1组)、③右侧CH2(1组)、④末端CH3(1组)，共4组吸收峰。B正确。 C．甲烷与Cl2光照取代的产物(CH3Cl、CH2Cl2等)多为液体且互溶，重结晶适用于分离固体，无法用于此混合物的分离。C错误。 D．质谱仪通过分子离子峰确定分子量，但分子式需结合实验式(元素分析)推断，质谱仪无法单独确定分子式。D错误。故选B。 3．甲烷与氯气在光照条件下反应，得到的产物中含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，使用下列现代分析仪器可测出二氯甲烷的相对分子质量的是 A．核磁共振仪 B．质谱仪 C．红外光谱仪 D．X射线衍射仪 【答案】B 【详解】A．核磁共振仪能测出有机物中氢原子子的种类以及数目之比，不符合题意，A错误； B．质谱仪能测出有机物相对分子质量，符合题意，B正确； C．红外光谱仪用于检测有机物中特殊官能团及机构特征，主要适用于定性分析有机化合物结构，不符合题意，C错误； D．X-射线衍射仪可用于检验晶体和非晶体，不能测出有机化合物相对分子质量，不符合题意，D错误； 故选B。 一、确定实验式 1、相关概念 （1）实验式：有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，又称为最简式。例如，乙酸的分子式为C2H4O2，实验式为CH2O。 （2）元素分析 分类 定性分析 定量分析 含义 用化学方法测定有机化合物的元素组成 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物(如C→CO2，H→H2O)，并定量测定各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量分数，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式 2、实验式的测定步骤(李比希法) 3、实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。 实践应用 1．甲是一种烃的含氧衍生物。已知甲物质中碳元素的质量分数为45.3%，氢元素的质量分数为9.43%，那么甲的实验式是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】计算各元素物质的量比：C为，H为，O为，三者比值为3.775:9.43:2.829，化简为4:10:3，实验式为， 故选A。 2．某有机物A可用作有机溶剂或香料辅助剂如樱桃、草莓味香精。为测定其分子结构，做如下一系列实验： （一）确定实验式 取1.5g样品，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流，用电炉持续加热样品，将生成物依次通过如图所示装置。生成物被完全吸收后，测得装置Ⅰ增重0.9g，装置Ⅱ增重3.96g。 (1)试剂a、试剂b分别为________（填标号）。 A．、碱石灰 B．碱石灰、碱石灰 C．碱石灰、 D．碱石灰、 (2)有机物A的实验式为 。 （二）确定结构简式 (3)实验测得有机物A的质谱图如下，则A的相对分子质量为 ，A的分子式为 。 (4)核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱和红外光谱图（只显示部分基团）分别如图。 根据其用途，结合图谱分析结果，推测A的结构简式可能为 （任写一种）。 【答案】(1)B (2) (3)150 (4)（或其他合理答案） 【详解】（1）据分析可知，装置Ⅱ用于吸收CO2；装置Ⅲ防止空气中的水蒸气、CO2进入Ⅱ中，所以试剂a、试剂b均可用碱石灰；故答案选B； （2）装置Ⅰ吸收H2O，n(H2O)==0.05mol；装置Ⅱ吸收CO2，n(CO2)==0.09mol；所以有机物A中含有0.1molH，质量为0.1g，含有0.09molC，质量为1.08g；则m(O)=1.5g-0.1g-1.08g=0.32g，含有0.02molO；各C、H、O元素原子的个数比为9：10:2，有机物A的实验式为； （3）根据有机物A的质谱图可知，A的相对分子质量为150；有机物A的实验式为；可知A的分子式为； （4）由核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱可知，有机物A共有5种不同环境的H，且面积比为1∶2∶2∶2∶3；有机物A红外光谱图可知，有机物含有C-H，C-C，，结合核磁结果，可推测有机物A的结构简式可能为（或其他合理答案）。 3．借助李比希法和现代科学仪器可以确定分子结构。 I．某化学实验小组利用如图所示的装置测定某有机化合物X的组成及结构，取 X与足量氧气充分燃烧，实验结束后，高氯酸镁的质量增加，碱石棉的质量增加。 (1)根据实验数据，可确定X分子中 填“含”或“不含”氧元素，X的实验式为 。 II．使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定(已知A中只含一种官能团)，相关结果如下： (2)根据图1、2，推测A可能所属有机化合物的类别 ，分子式为 。 (3)根据以上结果和图3(三组峰的面积比为3：3：2)，推测A的结构简式可能为 。(写出一种即可) Ⅲ．同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一，根据题意回答下列问题。 (4)10个碳原子以下一氯代物只有1种的烷烃有4种，写出相对分子质量最大的烷烃的结构简式： 。 (5)分子式为，主链为5个碳的烯烃有 种。 (6)芳香烃中存在顺反异构的有机物，其顺式结构简式为 。 (7)碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳，含有1个手性碳的有机物存在“对映异构体”(如同左手和右手)。下列有机物存在对映异构体的是 (写序号)。 ① ②2-氯丁烷 ③甲基环己烷 【答案】(1)不含 (2)酯 C4H8O2 (3)CH3CH2COOCH3或CH3COOCH2CH3 (4) (5)12 (6) (7)①② 【详解】（1）高氯酸镁的质量增加，，，碱石棉的质量增加，，，，所以X分子中不含氧元素，其实验式为CH2； （2）根据图1质谱图可知该化合物相对分子质量为88，图2红外光谱图可知有不对称的两个甲基，有C=O键和C-O-C键，该物质可能是CH3COOCH2CH3或者CH3CH2COOCH3，属于酯类，分子式为C4H8O2； （3）根据以上结果和图3(三组峰的面积比为3：3：2)，推测A的结构简式可能是CH3COOCH2CH3或者CH3CH2COOCH3； （4）10个碳原子以下一氯代物只有1种的烷烃有4种，分别是甲烷、乙烷、新戊烷、2,2,3,3-四甲基丁烷，相对分子质量最大的烷烃的结构简式：； （5）分子式为C7H14，主链为5个碳的烯烃以碳架表示，存在：，共计12种； （6）芳香烃中存在顺反异构的有机物，其顺式结构简式：； （7）①中与羟基相连的碳原子为手性碳原子，存在对映异构体； ②2-氯丁烷中与氯原子连接的碳原子为手性碳原子，存在对映异构体； ③甲基环己烷无手性碳原子，不存在对映异构体； 答案选①②。 二、确定分子式 1、原理：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。计算机对其分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。 2、质谱图：以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。如下图为某有机物的质谱图： 从图中可知，该有机物的相对分子质量为46 ，即质荷比最大的数据就是样品分子的相对分子质量。 有机物相对分子质量的求算方法 (1)标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：Mr＝22.4×ρ。 (2)相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D，求算该气体的相对分子质量：MA＝D×MB。 (3)混合物的平均相对分子质量：＝。 (4)读图法：质谱图中，质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量。 实践应用 1．冠醚是一种环状分子，含不同大小空穴的冠醚可适配不同大小的碱金属离子。一种冠醚Z的合成及其识别K+ 的过程如下图所示。 下列说法正确的是 A．X的分子式为 B．X与Y的反应类型为加成反应 C．Z的核磁共振氢谱中有3组峰 D．KCN在中的溶解度小于在冠醚Z中的溶解度 【答案】D 【详解】A．由X的结构简式可知其分子式为：，A错误； B．对比X、Y的结构简式，X与Y反应有产物HCl生成，X与Y的反应类型为取代反应，不是加成反应，B错误； C．根据Z结构可知，存在4种等效氢原子，如图：，即核磁共振氢谱中有4组峰，C错误； D．Z可与K+形成超分子，而无机物KCN在有机溶剂中的溶解度较小，故KCN在中的溶解度小于在冠醚Z中的溶解度，D正确； 故选D。 2．相同条件下，某有机物M的蒸气密度是氢气的28倍，2.8g M充分燃烧后得到8.8g 和3.6g 。已知M中只含有1个，下列说法正确的是 A．M中含氧元素 B．M可能不会使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．M一定存在顺反异构 D．M分子的质谱图中质荷比的最大值为55 【答案】B 【详解】A．根据以上分析，M不含氧，故A错误； B．M分子式为C4H8，若M是甲基环丙烷，则M不能使酸性高锰酸钾褪色，故B正确； C．1-丁烯、甲基环丙烷均无顺反异构，故C错误； D．M的相对分子质量为56，则M分子的质谱图中质荷比的最大值为56，故D错误； 选B。 3．Ⅰ.青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156—157℃，热稳定性差，青蒿素是高效的抗疟药。已知：乙醚沸点为35℃，提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础，主要有乙醚萃取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺如图所示： (1)操作Ⅰ、Ⅱ中，不会用到的装置是 (填序号)。 A．　　B．　　C． (2)向干燥、破碎后的黄花蒿中加入乙醚的作用是 。 (3)操作Ⅱ的名称是 。操作Ⅲ的主要过程可能是 (填字母)。 A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶 B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤 C．加入乙醚进行萃取分液 Ⅱ．有机物M具有特殊香味，其完全燃烧的产物只有和。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构，具体实验过程如下： 步骤一：确定M的实验式和分子式。 (4)利用元素分析仪测得有机物M中碳的质量分数为54.5%，氢的质量分数为9.1%。 ①M实验式为 。 ②已知M的密度是同温同压下密度的2倍，则M的分子式为 。 步骤二：确定M的结构简式。 (5)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2所示，图中峰面积之比为；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3所示。 ①M的结构简式为 。 ②M的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同，该仪器是 (填标号)。 a．质谱仪    b．红外光谱仪    c．元素分析仪    d．X射线衍射仪 【答案】(1)C (2)萃取青蒿素 (3)蒸馏 B (4) (5) c 【详解】（1）操作I为过滤、操作II为蒸馏，不需要C中加热装置，故答案为：C； （2）青蒿素不溶于水，向干燥、破碎后的黄花蒿中加入乙醚的作用是萃取青蒿素，故答案为：萃取青蒿素； （3）操作II为蒸馏，操作Ⅲ的目的是经浓缩、结晶、过滤可以除去不溶的杂质，青蒿素可溶于乙醇，故粗品中加95%的乙醇溶解后，经浓缩、结晶、过滤可以除去不溶的杂质，得到精品，即操作Ⅲ的主要过程可能加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤，只有B正确，故答案为：蒸馏；B； （4）①有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)中碳的质量分数为54.5%，氢的质量分数为9.1%，则氧的质量分数为1-54.5%-9.1%=36.4%，则有机物中n(C)：n(H)：n(O)=：：≈2：4：1，所以实验式为C2H4O，故答案为：C2H4O； ②M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，即有机物M的相对分子质量为44×2=88，有机物M的实验式为C2H4O，式量为44，则M的分子式为(C2H4O)2，即M的分子式为C4H8O2，故答案为：C4H8O2； （5）①有机物M的分子式为C4H8O2，由核磁共振氢谱图和红外光谱图可知，M中有4种环境的H原子，4种H原子数之比为1：3：1：3，并且含有O-H键、C-H键和C=O双键，则结构中含两个-CH3，则M的结构简式； ②测得M的所有同分异构体中结构不同，含有元素相同，元素分析仪中显示的信号完全相同，故选c。 三、确定分子结构 1、红外光谱 （1）原理：不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。 （2）作用：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。 如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构：CH3CH2OH或CH3OCH3，利用红外光谱来测定，分子中有O—H或—OH可确定A的结构简式为CH3CH2OH。 2、核磁共振氢谱 （1）原理：处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图上出现的位置不同，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 （2）作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。 （3）分析：吸收峰数目＝氢原子的类型数，吸收峰面积比＝氢原子个数比。 如分子式为C2H6O的有机物A的核磁共振氢谱如图，可知A中有3种不同化学环境的氢原子且个数比为3∶2∶1，可推知该有机物的结构应为CH3CH2OH。 3、X射线衍射 （1）原理：X射线是一种波长很短的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图 。 （2）作用：可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，用于有机化合物晶体结构 的测定。 实践应用 1．化合物A经李比希法和质谱法分析得知其相对分子质量为136，分子式为C8H8O2，A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1：2：2：3，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如下图。关于A的下列说法中，不正确的是 A．A属于芳香族化合物 B．A的结构简式为 C．A在一定条件下可与发生加成反应 D．A的同分异构体中同时含有苯环和酯基的同分异构体有5种 【答案】C 【详解】A．A分子中含一个苯环，属于芳香族化合物，A正确； B．由分子式、苯环单取代及红外光谱(含C=O、C-O-C)和核磁共振氢谱(4种H，面积比1：2：2：3)，推知A为苯甲酸甲酯，结构简式为，B正确； C．A中苯环可与3mol 加成，酯基中C=O不能加成，共消耗3mol ，C错误； D．含苯环和酯基的同分异构体有：甲酸苯甲酯、乙酸酚酯、甲酸与酚形成酯，同时甲基在邻，间，对三种位置上，共5种，D正确； 答案选C。 2．某有机化合物的谱图如下，推测其结构简式为 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由核磁共振氢谱图可知该有机物分子中有3种不同化学环境的氢原子，且存在O-H键，符合该条件的有B、D两个选项，由质谱图可知该有机物的相对分子质量为46，则B选项符合题意。 答案选B。 3．有机化合物A的谱图如下，根据谱图可推测其结构简式为 A． B． C． D．HCOOH 【答案】B 【详解】由核磁共振谱图可知，H原子的化学环境有3种，比例为2：1：3；由红外吸收光谱图可知分子中有C-H，O-H，C- O键；由质谱图可知，A的相对分子质量是46。 A．H原子的化学环境只有1个， A错误； B．H原子的化学环境有3种，比例为3:2:1，相对分子质量是46，也含有C-H，O-H，C- O键，B正确； C．CH3CH2CHO的相对分子质量为58，C错误； D．HCOOH的H原子化学环境有2种，D错误； 故答案选B。 考点一 有机化合物结构的研究 【例1】现代仪器和方法可以帮助我们更好的认识物质结构与性质。下列说法错误的是 A．通过红外光谱可以推测有机物分子中存在的官能团 B．利用核磁共振碳谱可以区分有机物的对映异构体 C．利用X射线衍射可以确定青蒿素的晶体结构 D．利用质谱可以确定有机物的相对分子质量 【答案】B 【详解】A．红外光谱通过特征吸收峰识别官能团，A正确； B．核磁共振碳谱无法区分对映异构体(因其碳环境相同)，B错误； C．X射线衍射可解析晶体原子排列，确定青蒿素结构，C正确； D．质谱通过分子离子峰确定相对分子质量，D正确； 答案选B。 解题要点 确定有机化合物结构的方法 【变式1-1】下列有机化合物中，核磁共振氢谱图中有两组峰，且其峰面积之比为3：2的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．该有机物中含有2种类型氢原子，峰面积之比为3:1，则两种氢原子的原子数之比为3:1，故A项错误； B．该有机物中含有3种类型氢原子，峰面积之比为3:1:1，则三种氢原子的原子数之比为3:1:1，故B项错误； C．该有机物中含有3种类型氢原子，峰面积之比为4:3:1，则三种氢原子的原子数之比为4:3:1，故C项错误； D．该有机物中含有2种类型氢原子，峰面积之比为3:2，则两种氢原子的原子数之比为3:2，故D项正确； 故本题选D。 【变式1-2】已知某有机化合物A的红外光谱图和质谱图如图所示，下列说法中错误的是 A．由红外光谱图可知，该有机化合物中至少有三种不同的化学键 B．由质谱图可知，该有机化合物分子的相对分子质量为46 C．由A的红外光谱图得知其元素组成可能为C、H、O三种元素 D．若A的化学式为，则其结构简式为 【答案】D 【详解】A．红外光谱图中给出的化学键有、和三种，A正确； B．由质谱图可知，该有机化合物分子的相对分子质量为46，B正确； C．红外光谱图中给出的化学键有、和三种，元素组成可能为C、H、O三种元素，C正确； D．若A为，则无，与所给红外光谱图不符，D错误； 答案选D。 考点二 有机化合物组成的研究 【例2】某有机物X4.5g在足量氧气中完全燃烧，生成6.6gCO2和2.7g水。下列说法不正确的是 A．分子中一定含有氧元素 B．的分子式可能为CH2O C．X分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2 D．若X与乙醇、乙酸都能发生酯化反应，则X分子中可能含有2个碳原子 【答案】D 【详解】A．由分析可知，分子中一定含有氧元素，A正确； B．由分析可知，的分子式可能为CH2O，B正确； C．由分析可知，X分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2，C正确； D．由分析可知，有机物的最简式为：CH2O，若X与乙醇、乙酸都能发生酯化反应即既含羟基又含羧基，则X分子中至少含有3个碳原子，不可能含有2个碳原子，D错误； 故答案为：D。 【变式2-1】回答下列问题： (1)根据核磁共振氢谱图可以确定有机物分子中氢原子的种类和相对数目。 ①下列分子中，其核磁共振氢谱中只有一组峰的物质是 (填字母)。 A．CH3-CH3 B．CH3COOH C．CH3COOCH3 D．CH3COCH3 ②若用核磁共振氢谱来研究C2H6O的结构，请简要说明根据核磁共振氢谱的结果来确定C2H6O分子结构的方法是 。 (2)有机物C常用于食品行业。已知9.0gC在足量O2中充分燃烧，将所得的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重5.4g和13.2g，经检验剩余气体为O2。 ①C分子的质谱图如图所示，则C的分子式是 。 ②C能与NaHCO3溶液发生反应生成CO2，且C分子的核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比是1:1:1:3，则C的结构简式是 。 ③0.1molC与足量Na反应，在标准状况下产生H2的体积是 L。 (3)苹果醋(ACV)是一种由苹果发酵而成的酸性饮品，具有解毒、降脂等药效。苹果醋是一种常见的有机酸，其结构简式为。苹果醋中含有的官能团的名称是 、 ；苹果醋的分子式为 。 【答案】(1)AD 通过其核磁共振氢谱中峰的数目可以判断：有3组峰时，分子结构为CH3CH2OH；有1组峰时，分子结构为CH3-O-CH3 (2)C3H6O3 CH3CH(OH)COOH 2.24 (3)羟基 羧基（顺序可换） C4H6O5 【详解】（1）①A．CH3-CH3中，2个-CH3的性质相同，其核磁共振氢谱中只有一组峰，A符合题意； B．CH3COOH中，-CH3与-COOH的性质不同，则其核磁共振氢谱中有两组峰，B不符合题意； C．CH3COOCH3中，虽然含有两个-CH3，但二者的性质不同，则其核磁共振氢谱中有两组峰，C不符合题意； D．CH3COCH3中，两个-CH3都连在-CO-上，性质相同，则其核磁共振氢谱中只有一组峰，D符合题意； 故选AD。 ②对于C2H6O，其可能结构简式为CH3CH2OH或CH3-O-CH3，前者有3组峰，后者有1组峰。根据核磁共振氢谱的结果，确定C2H6O分子结构的方法是：通过其核磁共振氢谱中峰的数目可以判断：有3组峰时，分子结构为CH3CH2OH；有1组峰时，分子结构为CH3-O-CH3。 （2）已知9.0gC在足量O2中充分燃烧，将所得的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重5.4g和13.2g，经检验剩余气体为O2。m(H2O)=5.4g，m(CO2)=13.2g，n(H2O)=0.3mol，n(CO2)=0.3mol，n(H)=0.6mol，n(C)=0.3mol，n(O)==0.3mol，C:H:O=1:2:1，则该有机物的最简式为CH2O。 ①C分子的质谱图如图所示，则C的相对分子质量为90，设分子式为(CH2O)n，n==3，分子式是C3H6O3。 ②C能与NaHCO3溶液发生反应生成CO2，则C分子中含有-COOH，且C分子的核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比是1:1:1:3，则C的结构简式是CH3CH(OH)COOH。 ③C分子中的-OH、-COOH都能与Na反应产生H2，则0.1molC与足量Na反应，在标准状况下产生H2的物质的量为0.1mol，体积是2.24L。 （3）苹果醋是一种常见的有机酸，其结构简式为。苹果醋中含有的官能团的名称是羟基、羧基（顺序可换）；苹果醋分子中含有4个C原子、5个O原子、6个H原子，分子式为C4H6O5。 【变式2-2】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1.85g，实验测得装置C增重2.25g，装置D增重4.40g。 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 C．M中含有氧元素 D．装置C可用盛有的U形管代替 【答案】A 【详解】A．由分析可知，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； B．装置B中CuO的作用是使CO充分转化为，B正确； C．由分析可知，M中含有氧元素，C正确； D．装置C的作用是吸收H2O，也可以吸收H2O，装置C可用盛有的U形管代替，D正确； 故选A。 基础达标 1．检测领域的“四大天王”，分别为色谱、光谱、质谱、波谱。下列有关说法错误的是 A．色谱可以用于有机物分离、提纯 B．红外光谱可推测有机物中官能团类别 C．光谱仪可以捕获电子跃迁时产生的发射光谱或吸收光谱 D．质谱法测得某有机物相对分子质量为78，其分子式一定为 【答案】D 【详解】A．色谱法利用不同物质在固定相和流动相中的分配差异进行分离，常用于有机物的分离和提纯，例如柱色谱和薄层色谱，A正确； B．红外光谱通过检测化学键振动吸收特定波长的红外光，形成特征吸收峰，从而推测有机物中的官能团类别（如羟基、羰基等），B正确； C．不同元素的原子发生跃迁时会释放或吸收不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，C正确； D．相对分子质量为78的有机物，其分子式可能为C6H6，也可能分子式为C3H4F2，D错误； 故选D。 2．为了测定物质的结构科学家应用了许多现代仪器和方法。下列可以分析出有机分子中化学键和官能团信息的仪器是 A．核磁共振仪 B．质谱仪 C．红外光谱仪 D．X射线衍射仪 【答案】C 【详解】A．核磁共振仪用于测定有机物中不同化学环境的氢原子或碳原子的种类及数目，无法直接分析化学键和官能团，A不符合题意； B．质谱仪通过测定分子的质荷比确定相对分子质量及碎片结构，不能直接提供化学键或官能团信息，B不符合题意； C．红外光谱仪通过检测分子中化学键的振动吸收峰，确定官能团和化学键类型，C符合题意； D．X射线衍射仪用于测定晶体中原子的空间排列，适用于确定分子立体结构而非化学键或官能团，D不符合题意； 故选C。 3．我国科学家在青蒿素研究方面为人类健康作出了贡献。在青蒿素研究实验中，下列叙述错误的是 A．通过萃取法可获得含青蒿素的提取液 B．高分辨率质谱仪不可根据青蒿素高精度的相对分子质量数据直接计算出分子式 C．通过X射线衍射可测定青蒿素晶体结构 D．通过核磁共振氢谱可推测青蒿素分子中不同化学环境的氢原子的种数及其相对数目之比 【答案】B 【详解】A．萃取法是利用物质在不同溶剂中的溶解度差异进行分离，青蒿素常用乙醚萃取，A正确； B．高分辨率质谱仪能提供精确的相对分子质量，据此可推导出物质的分子式，B错误； C．X射线衍射法是测定晶体结构的标准方法，C正确； D．核磁共振氢谱可显示不同化学环境氢的种类及比例，D正确； 故答案为B。 4．我国屠呦呦等科学家从中药中提取出青蒿素，下列关于测定青蒿素结构的说法错误的是 A．X射线衍射技术可测定其分子结构 B．利用红外光谱法确定分子中含有酯基 C．通过元素定量分析可确定其分子式 D．通过化学反应证明分子中含有过氧基 【答案】C 【详解】A．X射线衍射技术能够精确测定晶体结构，因此可以测定青蒿素的分子结构，A正确； B．红外光谱通过检测官能团的特征吸收峰来确定结构，因此利用红外光谱法确定分子中含有酯基，B正确； C．元素定量分析只能得到各元素的质量比，确定实验式，无法确定分子式，C错误； D．过氧基具有氧化性、不稳定性等，可通过特定化学反应验证其存在，D正确； 答案选C。 5．下列物质的核磁共振氢谱图中，有四组峰的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．结构中有2种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有2组峰，A项错误； B．结构中有4种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有四组峰，B项正确； C．结构中有2种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有2组峰，C项错误； D．结构中有5种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有5组峰，D项错误； 答案选B。 6．下列说法错误的是 A．通过有机物的红外光谱图可以获得分子中所含化学键和官能团的信息 B．通过X射线衍射图可直接获得键长、键角和键能等数据 C．原子光谱是不连续光谱，具有特征性，可以用于鉴定元素 D．高分辨率质谱仪可以根据高精度的相对分子质量数据直接计算出分子式 【答案】B 【详解】A．红外光谱通过吸收峰反映化学键和官能团的信息，A正确； B．X射线衍射可测定键长、键角，但键能需通过其他方法获得，B错误； C．原子光谱为不连续线状谱，不同元素的原子光谱不同，特征性用于元素鉴定，C正确； D．高分辨率质谱通过高精度的相对分子质量（精确到小数点后位），直接计算确定分子式，D正确； 故选B。 7．下列有关现代分析仪器的说法不正确的是 A．通过X射线衍射仪可以测定晶体结构 B．通过核磁共振仪可确定有机化合物的实验式 C．通过质谱仪可快速、精准测定有机化合物的相对分子质量 D．通过红外光谱仪可获得有机化合物分子中含有的化学键或官能团信息 【答案】B 【详解】A．X射线衍射仪用于测定晶体结构，A正确； B．核磁共振仪主要用于确定分子中氢原子种类及比例等信息，无法直接确定有机物的实验式，需要结合其他方法，B错误； C．质谱仪可快速、精确测定有机物的相对分子质量，C正确； D．红外光谱仪可确定有机物中化学键或官能团信息，D正确； 故选B。 8．下列化合物分子中，在核磁共振氢谱图中能出现三种信号且信号强度均不同的是 A．CH3CH2OH B． C． D． 【答案】A 【详解】A．CH3CH2OH在核磁共振氢谱图中能出现三种信号且信号强度为3:2:1，A符合题意； B．在核磁共振氢谱图中能出现三种信号且信号强度为3:3:2，B不符合题意； C．在核磁共振氢谱图中能出现两种信号且信号强度为3:1，C不符合题意； D．在核磁共振氢谱图中能出现四种信号且信号强度为3:3:2:2，D不符合题意； 故选A。 9．有机化合物是人类生存和发展的基础，为生命活动提供必要的能量和物质。 (1)乙酰水杨酸是解热镇痛药阿司匹林的主要成分，它的结构简式如图。 请回答下列问题： ①乙酰水杨酸的分子式为 。 ②依据碳骨架分类，乙酰水杨酸属于 。 ③乙酰水杨酸分子中含有的官能团的名称是 。 ④已知乙酰水杨酸能与乙醇在一定条件下发生酯化反应，请写出化学反应方程式： 。 (2)提取维生素C常用萃取的方法，有机物A是常用的有机萃取剂，也可以在手术时作麻醉剂，为了测定某有机物A的结构，做如下实验： ①将7.4g有机化合物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成和，则该有机化合物的实验式是 。 ②用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图所示质谱图，则其相对分子质量为 ，该物质的分子式是 。 ③根据图甲和图乙(两组峰的面积之比为)，则A的结构简式为 。 ④有机物B是A的同分异构体，分子中含有一个羟基，核磁共振氢谱中含有两组峰，峰面积之比为，则有机物B的结构简式 。 A．   B．   C． 【答案】(1) 芳香族化合物 羧基、酯基 (2) 74 B 【详解】（1）①由乙酰水杨酸的结构简式可知其分子式为。 ②根据乙酰水杨酸分子中含有苯环，依据碳骨架分类，乙酰水杨酸属于芳香族化合物。 ③由该有机物的结构简式可知，乙酰水杨酸分子中含有的官能团是羧基、酯基。 ④乙酰水杨酸能与乙醇在一定条件下发生酯化反应，断键规律是“酸脱羟基醇脱氢”，则化学反应方程式为。 （2）①根据题意，，则，结合可知 ，此时的质量是。根据质量守恒定律可知，燃烧时消耗氧气的质量为，其物质的量为0.6mol，则有机物中氧原子的物质的量为，根据碳、氢、氧原子的物质的量之比可得该有机化合物的实验式是。 ②用质谱仪测得该有机化合物的相对分子质量为74，该物质的分子式是。 ③红外光谱显示该分子中含有碳氢键和醚键，且核磁共振氢谱中两组峰的面积之比为，说明该分子中含有两种等效氢原子，且个数之比为，则A的结构简式为。 ④有机物B是A的同分异构体，分子中含有一个羟基，核磁共振氢谱中含有两组峰，峰面积之比为，说明除了羟基外其他的氢原子均为等效氢原子，符合题意，故选B。 10．某研究小组对某有机物进行结构分析，使用了以下仪器： ①元素分析仪——测定C、H、O元素的质量分数； ②核磁共振氢谱仪()——确定氢原子的种类和数目比； ③红外光谱仪(IR)——检测官能团或化学键类型； ④质谱仪(MS)——测定分子的相对分子质量和碎片离子信息。 关于这些仪器的作用，下列说法错误的是 A．结合①和④的数据，可以确定该有机物的分子式 B．②能判断分子中不同化学环境的氢原子个数比 C．③可以直接确定有机物的精确分子结构 D．④可通过质荷比最大的峰确定相对分子质量 【答案】C 【详解】A．元素分析仪测元素质量分数，质谱仪测相对分子质量，结合两者可确定分子式，A正确； B．核磁共振氢谱显示不同化学环境氢的种类及数目比，B正确； C．红外光谱仅能检测官能团或化学键类型，无法确定分子精确结构，C错误； D．质谱中质荷比最大的峰对应分子离子峰，可确定相对分子质量，D正确； 故选C。 综合应用 1．关于有机物检测，下列说法正确的是 A．李比希法可以确定某些有机物分子的实验式 B．用核磁共振氢谱不可鉴别和 C．用红外光谱可确定有机物的元素组成 D．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 【答案】A 【详解】A．李比希法通过燃烧有机物测定碳、氢含量，可确定实验式（最简式），A正确； B．核磁共振氢谱中，丙酸（CH3CH2COOH）有3种氢环境，乙酸甲酯（CH3COOCH3）有2种氢环境，可通过峰数目区分，B错误； C．红外光谱用于检测官能团和化学键，元素组成需通过元素分析或质谱确定，C错误； D．相对分子质量72的有机物可能为C5H12，但也可能是C4H8O、C3H4O2等，无法唯一确定分子式，D错误； 故选A。 2．鉴别某有机化合物是而不是，方法不合理的是 A．实验法：加入少量钠，有无色气体产生 B．质谱法：相对分子质量为46 C．红外光谱法：有C-O、C-H和O-H吸收峰 D．核磁共振氢谱法：有3组峰，且面积比为3：2：1 【答案】B 【详解】A．C2H5OH可以与钠反应，生成氢气，二甲醚与钠不反应，故A不符合； B．C2H5OH与CH3-O-CH3的相对分子质量都是46，质谱法的测量结果是相同的，故B符合； C．红外光谱法中有C-O、C-H和O-H吸收峰的是乙醇，二甲醚中没有O-H，故C不符合； D．乙醇结构简式为CH3CH2OH，核磁共振氢谱法：有3组峰，且面积比为3：2：1，二甲醚中只有2组峰，且面积比为1：1，故D符合； 故选：B。 3．将有机物完全燃烧可生成和(标准状况下)。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。 下列关于有机物的叙述错误的是 A．该有机物的实验式为 B．由以上信息可以推测X分子可能为含有酯基的芳香族化合物 C．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 D．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 【答案】D 【详解】A．根据上述分析可知，该有机物的实验式为，A正确； B．根据上述分析可知，结构中含有苯环、酯基，属于含有酯基的芳香族化合物，B正确； C．核磁共振氢谱图中含有4个吸收峰，则该有机物分子中有4种不同化学环境的氢原子，C正确； D．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，D错误； 故选D。 4．有机物A经元素分析仪测得只含碳、氢、氧3种元素，红外光谱显示A分子中没有醚键，质谱和核磁共振氢谱示意图如下。下列关于A的说法错误的是 A．不能发生水解反应 B．能与反应生成 C．能与反应生成丙醛 D．能与溶液反应生成 【答案】D 【详解】A．根据分析，A为CH3CH2CH2OH，不能发生水解反应，A正确； B．A中含羟基，能与金属钠反应，B正确； C．A中与羟基直接相连的碳原子上含2个氢原子，能被氧化为丙醛，C正确； D．A为CH3CH2CH2OH，不能与溶液反应生成，D错误； 故选D。 5．某有机物的核磁共振氢谱图如图所示，该有机物可能是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．CH3CH2CHO即丙醛，其结构中含有三种不同化学环境的氢原子，在核磁共振氢谱中应出现三组峰，峰面积之比为1：2：3，题目所给图谱符合， A正确； B．CH3CH2CH2CH3即正丁烷，它的结构中有两种不同化学环境的氢原子，在核磁共振氢谱中应出现两组峰，与题目所给图谱不符，B错误； C．即甘氨酸，其结构中含有三种不同化学环境的氢原子，在核磁共振氢谱中应出现三组峰，峰面积之比为2：2：1，不符合题目所给图谱，C错误； D．即对甲基苯酚，其结构中含有四种不同化学环境的氢原子，在核磁共振氢谱中出现四组峰，与题目所给图谱不一致，D错误； 故选A。 6．广泛用于农业生产和家庭除虫的低毒高效杀虫剂—拟除虫菊酯，分子结构如图所示，关于其分子结构的确定，下列说法正确的是 A．X射线衍射可确定分子的空间结构 B．质谱可以确定拟除虫菊酯的分子式 C．红外光谱可确定分子中含有6种官能团 D．核磁共振氢谱可以区别该分子的对映异构体 【答案】A 【详解】A．X射线衍射可确定分子的空间结构，A项正确； B．质谱可以确定拟除虫菊酯的相对分子质量，B项错误； C．红外光谱可确定分子中含有的不同化学键或官能团，可确定该分子结构中含有碳氯键、碳碳双键、酯基、腈基、醚键，5种官能团，C项错误； D．核磁共振氢谱可以确定分子中氢原子种类，通过旋光性测定或核磁共振可以区别该分子的对映异构体，而不是核磁共振氢谱，D项错误；答案选A。 7．使用现代分析仪对有机物X的分子结构进行测定，相关结果如下图所示，下列说法正确的是 A．X的相对分子质量为106 B．核磁共振氢谱显示X有3种等效氢 C．X分子属于酯类化合物 D．符合题中分子结构特征的有机物X有2种 【答案】C 【详解】A．由质谱图数据可知，X的相对分子质量为136，A错误； B．核磁共振氢谱有四个吸收峰，说明分子中含有4种H原子，B错误； C．核磁共振氢谱有四个吸收峰，说明分子中含有4种H原子，峰面积之比为1：2：2：3，则四种氢原子个数之比=1：2：2：3，结合红外光谱可知，分子中存在酯基等基团，故有机物X的结构简式为，属于酯类，C正确； D．符合题中分子结构特征的有机物X有1种，，D错误；故选C。 8．有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气，主要用于配制奶油、乳品和草莓型香精等。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构，具体过程如下： 步骤一：将粗品纯化后确定M的实验式和分子式。 按下图实验装置(部分装置省略)对有机化合物M进行C、H元素分析。 回答下列问题： (1)进行实验时，依次点燃煤气灯 。(填“a、b”或者“b、a”） (2)c和d中的试剂分别是 、 (填标号)。c和d中的试剂不可调换，理由是 。 A．无水CaCl2             B．NaCl              C．碱石灰(固体和的混合物)           D．Na2SO3 (3)经上述燃烧分析实验测得有机物M中碳的质量分数为，氢的质量分数为，则M的实验式为 。 (4)已知M的密度是同温同压下甲烷密度的倍，则M相对分子质量为 。 步骤二：确定M的结构简式。 (5)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2，图中峰面积之比为；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3。M的结构简式为 。 【答案】(1)b、a (2)A C 碱石灰会同时吸收水和CO2 (3)C2H4O (4)88 (5) 【详解】（1）先点燃 b 处煤气灯，使CuO处于高温，确保有机物不完全燃烧生成的CO能被氧化为CO2，再点燃 a 处煤气灯使有机物 M 燃烧。 （2）c 用于吸收水，选A（无水CaCl2 ）；d用于吸收CO2 ，选 C（碱石灰）。若调换，碱石灰会同时吸收水和CO2 ，无法分别准确测定水和CO2 质量，故 c 和 d 试剂不可调换。 （3）根据题意：氧的质量分数：1−54.5%−9.1%=36.4%；假设有100g有机物 M，，，物质的量之比 ，实验式为 C2H4O。 （4）根据阿伏加德罗定律推论，同温同压下，气体密度比等于摩尔质量比；已知 M 的密度是同温同压下甲烷密度的5.5倍，则 M 的相对分子质量 M=16×5.5=88； （5）实验式为 C2H4O，式量为 12×2+1×4+16=44，，故分子式为C4H8O2。根据核磁共振氢谱图中有4组峰，说明分子中含有4种不同化学环境的氢原子，且个数比为1∶3∶1∶3，结合红外光谱图所示含有C-H、H-O、C=O等化学键，其结构简式为。 9．下列图像对应的说法正确的是 A．图①中4条谱线是电子分别从，4，5，6轨道跃迁回到轨道时释放能量所形成的氢原子吸收光谱 B．仅由图②有机物A的核磁共振氢谱可知分子中的氢原子总数 C．图③为分子式为的红外光谱图，其可能的结构简式为 D．由图④质谱图可知某有机物X的相对分子质量为45 【答案】C 【详解】A．氢原子光谱如图①所示，光谱上的四条谱线是电子分别从，4，5，6轨道跃迁回到轨道时释放的能量所形成的，该光谱是发射光谱，A错误； B．核磁共振氢谱中只能确定氢原子的种类以及个数比，不能直接确定氢原子个数，B错误； C．如图③所示是分子式为的有机化合物的红外光谱图，则该有机化合物可能的结构简式为或，C正确； D．由④质谱图可知有机物X的相对分子质量为46，D错误； 故答案选C。 10．将6.8g的X完全燃烧生成3.6g的和8.96L(标准状况)的。X的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为，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、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述错误的是 A．X的分子式为，属于酯类化合物 B．X在一定条件下能发生加成、氧化反应 C．X分子中所有碳原子一定处于同一平面 D．符合题中X分子结构特征的有机物只有一种 【答案】C 【详解】A．由上述分析可知，X的分子式为C8H8O2，含有酯基，属于酯类，A正确； B．化合物X，分子中含有酯基，苯环，故可以发生加成反应，氧化反应（燃烧），B正确； C．化合物X的结构简式为，分子中甲基上的原子一定不共平面，C错误； D．根据红外光谱只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，含有碳氧双键、C−H、C−O−C，核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为3∶2∶2∶1，则X的结构简式为，则符合题中X分子结构特征的有机物有1种，D正确；故选C。 拓展培优 1．胡椒酚A是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习小组在对其分子组成结构的研究中发现：胡椒酚A的相对分子质量不超过150；胡椒酚A中C、O的质量分数分别为(，，完全燃烧后产物只有和。则胡椒酚A的分子式为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】H的质量分数：；设分子式为 CxHyOz，相对分子质量为 M（M ≤ 150）。碳元素：；氧元素：；氢元素：，由氧元素得：；由于 M ≤ 150 且 z 为整数：若 z = 1，则 M ≈ 134；若 z ≥ 2，则 M ≥ 268 > 150，不符合；取 z = 1，M ≈ 134。代入碳元素方程：，取 x = 9；由氢元素：，取 y = 10。分子式为； 故答案选D。 2．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 【答案】D 【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。 3．化合物Y是合成丹参醇的中间体，其合成路线如下： 下列说法正确的是 A．X的分子式为C8H10O B．X分子中含手性碳原子 C．Y与以物质的量1∶1发生加成反应时可得2种产物 D．X、Y可用酸性溶液进行鉴别 【答案】A 【详解】A．根据X的结构可知，X的分子式为C8H10O，A正确； B．X分子中不含手性碳原子，手性碳原子连有四个不一样的基团，X不合要求，B错误； C．Y与以物质的量1∶1发生1，2-加成反应时可得2种产物，发生1，4-加成反应时可得产物，故Y与以物质的量1∶1发生加成反应时可得3种产物，C错误； D．X、Y均含有碳碳双键，均使酸性溶液褪色，不可以用酸性溶液进行鉴别，D错误； 故选A。 4．按要求回答下列问题： (1)当0.2mol烃A在氧气中完全燃烧生成和各1.2mol，催化加成后生成2，2二甲基丁烷，则A的结构简式为 。 (2)分子中最多有 个原子处于同一平面上。 (3)分子式为的芳香烃，苯环上的一溴取代物只有一种，该芳香烃的结构简式为 。 (4)某烃1mol与2molHCl完全加成，生成的氯代烃最多还可以与4mol反应，则该烃的结构简式为 。 (5)有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和黏合剂等高聚物。为研究X的组成与结构，进行了如下实验： ①有机物X的质谱图如图所示，该有机物X的相对分子质量为 。 ②将10.0gX在足量中充分燃烧，并将其产物依次通过足量的无水和KOH浓溶液，发现无水增重7.2g，KOH浓溶液增重22.0g。该有机物X的分子式为 。 ③经红外光谱测定，有机物X中含有醛基；有机物X的核磁共振氢谱图上有2个吸收峰，峰面积之比为3：1.该有机物X的结构简式为 。 【答案】(1) (2)14 (3) (4) (5)100 【详解】（1）0.2mol烃A在氧气中完全燃烧生成CO2和H2O各1.2mol，则说明1个烃A中含有6个C和12个H，A的化学式为C6H12，A催化加成后生成2，2-二甲基丁烷，则A的结构简式为。 （2）苯环上的原子共面，与苯环直接相连的两个C原子与苯环共面，单键可以旋转，两个甲基上都有一个H原子可以与苯环共面，因此最多有14个原子共面。 （3）分子式为C9H12的芳香烃，苯环上的一溴取代物只有一种，则该芳香烃的结构简式为。 （4）某烃1mol与2molHCl完全加成，说明其中含有1个碳碳三键或者2个碳碳双键，生成的氯代烃最多还可以和4molCl2反应，则该氯代烃为CH2ClCH2Cl，该烃为CH≡CH。 （5）①根据质谱图可知，该有机物X的相对分子质量为100。 ②10.0gX物质的量为0.1mol，无水CaCl2增重7.2g，说明生成水物质的量为0.4mol，说明1个X中含有H原子8个，KOH增重22g，说明生成CO20.5mol，说明1个X中含有C原子5个，则剩余O的个数为(100-8-60)÷16=2，因此X的分子式为C5H8O2。 ③有机物X中含有醛基，核磁共振氢谱有2个吸收峰，面积比为3：1，X不饱和度为2，一个醛基不饱和度为1，则X中含有两个醛基，X的结构简式为。 5．化学上研究有机物一般先进行分离提纯，再测定有机物的组成和结构。 (1)青蒿素是治疗疟疾耐药性效果最好的药物之一，青蒿素为无色针状晶体，熔点为156℃，沸点为389.9℃，热稳定性差，难溶于水，可溶于乙醇、乙醚、氯仿和苯等有机溶剂。提取青蒿素的主要工艺流程如图1所示：（已知乙醚的沸点为35℃） ①将青蒿破碎的目的是 。 ②操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、 。 ③操作Ⅱ的名称是 。 ④操作Ⅲ的主要过程可能是 （填序号）。 A．加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶 B．加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤 ⑤某同学在实验室复刻该实验，进行操作Ⅲ时温度过高，他发现实验得到的青蒿素产率很低，其原因可能是 。 (2)用燃烧法确定某有机物的化学式的常用装置如图2所示，在电炉加热时用纯氧化管内的样品，根据产物的质量来确定该有机物的组成。 ①C装置中CuO的作用是 。 ②若准确称取1.20g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，D管质量增加0.72g，E管质量增加1.76g，该有机物的质荷比如图3所示，则该有机物的分子式为 。 ③该有机物的核磁共振氢谱中有2种峰且峰面积比为3：1，则该分子可能为 （填一种）。 ④图2装置可能会使实验结果产生误差，造成测定的含氧量偏低，改进方法是 。 【答案】(1)增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率 玻璃棒 蒸馏 B 青蒿素的热稳定性差，温度过高，受热分解了 (2)把有机物不完全燃烧产生的CO转化为 或 在E装置后面接一个盛有碱石灰的干燥管 【详解】（1）①将青蒿破碎的目的是增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率； ②操作Ⅰ为过滤，需要的玻璃仪器主要有：漏斗、烧杯、玻璃棒，故答案为：漏斗； ③根据分析可知，操作Ⅱ的名称是蒸馏，故答案为：蒸馏； ④操作Ⅲ的主要过程可能是，对粗品进行重结晶可获得精品，操作过程为：蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：B； ⑤进行操作Ⅲ时温度过高，他发现实验得到的青蒿素产率很低，其原因可能是青蒿素的热稳定性差，温度过高，受热分解了。 （2）①CuO的作用是使CO转化为，故答案为：使CO转化为； ②E管质量增加1.76克说明生成了1.76克二氧化碳，可得碳元素的质量：；D管质量增加0.72克说明生成了0.72克水，可得氢元素的质量：，可推出含氧元素的质量为：，设该有机物的分子式为，则，故，故该有机物的最简式为，由该有机物的质荷比图可知，该有机物的相对分子质量为60，则该有机物的分子式，故答案为：； ③该有机物的不饱和度为1，核磁共振氢谱中有2种峰且峰面积比为3∶1，其结构简式可能为或，则该分子可能为乙酸或甲酸甲酯，故答案为：或； ④E可吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，使得C的含量偏高，故需要在E后边接上一个盛有碱石灰的干燥管，故答案为：在E后边接上一个盛有碱石灰的干燥管。 6．某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物R，然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物R的分子组成和结构，具体实验过程如下： 步骤1：将粗品用蒸馏法进行纯化。 (1)如图所示，仪器a的名称是 ，图中虚线框内应选用右侧的仪器 (填“x”或“y”)。 步骤二：李比希法确定R的实验式。将1.64g有机化合物R通过下图装置完全燃烧后，产物被后续装置完全吸收。经测定，实验前后装置D增重1.08g，装置E增重4.4g。回答下列问题： (2)装置F中碱石灰的作用是 。 (3)有机化合物R的实验式为 。 步骤三：质谱法确定有机物R的分子式。 (4)据下面有机物R的质谱图，分析可知：R的分子式为 。 (5)1mol R在足量氧气中完全燃烧时，消耗氧气的物质的量为 mol。 步骤四：核磁共振氢谱和红外光谱确定R的分子结构 (6)据上面R的核磁共振氢谱图和红外光谱图分析可知：R中含有酯基，其结构简式可能为 (任写一种)。 (7)化合物K是R的同分异构体，K的结构满足以下条件(不考虑立体异构)： ①苯环上有2个侧链，且每个侧链上的碳原子数相等  ②属于酯类  ③分子结构中含有2个甲基 ④核磁共振氢谱图上显示有5组峰，且峰面积之比为3：3：2：2：2，任写一种K的结构简式： 。 【答案】(1)蒸馏烧瓶 y (2)吸收空气中的H2O和CO2 (3)C5H6O (4)C10H12O2 (5)12 (6)或或或或 (7)或 【详解】（1）蒸馏所需要的烧瓶时蒸馏烧瓶；蒸馏需要的冷凝管必须是直形冷凝管，球形冷凝管容易在球形凹槽中留有残留，选y； （2）F装置为了防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入E装置影响测定准确度； （3）该反应中D中吸收的水的物质的量为：，氢原子的物质的量为：；装置E吸收二氧化碳的物质的量为：，则碳原子的物质的量为：；则氧原子的物质的量为：，氧原子的物质的量为：；根据；所以该分子的最简式为：； （4）根据质谱图可知该分子的相对分子质量为：164，所以中，则物质的分子式为：； （5）可知：1mol R在足量氧气中完全燃烧时，消耗氧气的物质的量为12mol； （6）该分子的不饱和度为：，一个苯环中含有四个不饱和度，一个酯基中包含一个不饱和度，所以剩余三个碳原子，故将苯环、酯基和其他三个碳原子进行排列组合构成苯环上仅有一个取代基的结构包括：、、、、； （7）根据题意可知：该结构高度对称所以应在对位有两个取代基，这两个取代基上应各包括两个碳原子，则一侧有酯基，一侧为乙基，这样符合题意中含有两个甲基的条件：和。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $