1.2 研究有机化合物的一般方法（5大题型专项训练）化学人教版选择性必修3

第二节 研究有机化合物的一般方法 题型01 物质分离提纯 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 题型03 确定实验式 题型04 确定分子式 题型05 确定分子结构 题型01 物质分离提纯 概念 一、分离、提纯的原则：不增、不减、易分离、易复原 二、分离提纯方法 1.蒸馏法： （1）蒸馏法是分离和提纯 液 态有机化合物的常见方法。液态有机物含有少量杂质，且该有机物热稳定性较高，沸点相差 较大 时，可用蒸馏法提纯。 （2）装置： 2.萃取 （1）萃取包含液-液萃取和固-液萃取。液-液萃取是利用分离组分在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将其从一种溶剂提取到另一种溶剂中的过程。 （2）萃取剂的选择原则： 萃取剂与原溶剂互不相溶；与原溶剂、溶质均 不发生反应 ；被提取的物质在萃取剂中的溶解度 大于 在原溶剂中的溶解度。 3.重结晶 （1）重结晶是利用被提纯物质与杂质在统一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去。 （2）重结晶的条件： 首先要选择适当的溶剂，要求杂质在此溶剂中溶解度很小或很大，易于除去； 被提纯的有机化合物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大，能够进行冷却结晶。 【典例1】实验室用苯胺和乙酸在105℃制备乙酰苯胺的实验装置如图所示(省略夹持及加热装置)。已知：苯胺易被氧化变质；锌粉几乎不与纯乙酸反应；用重结晶法纯化乙酰苯胺的粗品。制备的化学方程式为： 下列说法错误的是 A．制备时加入锌粉可有效减少苯胺被氧化 B．若及时分离出水可提高乙酰苯胺的产率 C．为了更好的控制温度，可采用水浴加热 D．纯化乙酰苯胺不会用到分液漏斗、坩埚 【答案】C 【详解】A．苯胺具有较强的还原性，容易被氧化变质，锌粉作为还原剂，可消耗体系中的氧气，从而有效防止苯胺被氧化，A正确； B．苯胺与乙酸生成乙酰苯胺的反应是可逆反应，根据勒夏特列原理，及时分离出生成物水，平衡会向正反应方向移动，从而提高乙酰苯胺的产率，B正确； C．实验要求的反应温度是105℃，而水浴加热的温度最高只能达到约100℃，无法满足该实验的温度需求，若要更好地控制温度，应采用油浴或电热套直接加热的方式，C错误； D．纯化乙酰苯胺采用的是重结晶法，主要操作包括溶解、趁热过滤、冷却结晶、过滤洗涤等，这些操作仅需烧杯、玻璃棒、漏斗等玻璃仪器，不需要用到分液漏斗和坩埚，D正确； 故选C。 【变式1-1】《天工开物》中记载了砒霜的制取：“凡烧砒，下鞠土窑，纳石其上，上砌曲突，以铁釜倒悬履突口。其下灼炭举火，其烟气从曲突内熏贴釜上”。文中涉及的操作方法可用于 A．分离和的固体混合物 B．粗苯甲酸的提纯 C．从青蒿中提取分离青蒿素 D．从石油中获得汽油 【答案】A 【分析】题干描述的操作方法，“烟气从曲突内熏贴釜上”表明砒霜制取涉及固体加热气化后冷凝成固体的过程，即升华法。升华法适用于分离能升华的物质（如碘），而其他物质不升华。 【详解】A．碘易升华，氯化钠不升华，升华法可直接分离二者，A符合题意； B．苯甲酸的提纯常用重结晶法，虽然也可以用升华法，但与A选项相比，分离 I 2 和 NaCl 是更典型的利用升华进行物质分离的例子，B不符合题意； C．青蒿素提取需溶剂萃取或蒸馏，不涉及升华，C不符合题意； D．从石油中获得汽油基于沸点差异，应用分馏操作，非升华法，D不符合题意； 故选A。 【变式1-2】下列化学实验目的与相应实验示意图不相符的是 A．用量热计测定反应热 B．分离乙酸乙酯和饱和食盐水 C．在铁片上镀镍 D．转移热蒸发皿至陶土网 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．隔热层可防止热量散失，温度计测定反应前后的温度，玻璃搅拌棒可使反应完全，图中中和反应的反应热测定装置合理，A不符合题意； B．乙酸乙酯与饱和食盐水不互溶，饱和食盐水在下，乙酸乙酯在上，可通过分液进行分离，B不符合题意； C．在铁片上镀镍，待镀金属做阴极，镀层金属做阳极，图中两个电极放反，不能达到实验目的，C符合题意； D．转移热蒸发皿至陶土网，需要用坩埚钳夹取蒸发皿，操作合理，D不符合题意； 故选C。 【变式1-3】下列实验方案能达到目的的是 A．用饱和NaOH溶液除去中的 B．用溶液鉴别溶液和溶液 C．通入氯气除去溶液中含有的 D．用焰色试验鉴别固体和固体 【答案】C 【详解】A．NaOH与CO2、HCl都能发生反应，不能达到实验目的，A错误； B．溶液和溶液均与BaCl2反应生成白色沉淀（BaSO4和BaCO3），现象相同，无法区分，因此不能达到目的，B错误； C．氯气能将FeCl2氧化为FeCl3（反应：2FeCl2+ Cl2 = 2FeCl3），从而除去杂质，因此能达到目的，C正确； D．两者均含Na+，焰色反应均为黄色，无法区分，因此不能达到目的，D错误； 故选C。 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 重结晶法提纯苯甲酸： 苯甲酸样品中含有少量氯化钠和泥沙 原理：苯甲酸在水中的溶解度随温度升高而 增大 ； 步骤： 1.将粗苯甲酸溶于水，加热搅拌，使粗苯甲酸充分溶解； 2.混合物趁热过滤至另一烧杯中，将滤液静置，使其缓慢冷却结晶； 3.待滤液完全冷却后滤出晶体，并用少量蒸馏水洗涤。 【典例2】以下有关实验说法正确的是 A．空气吹出法海水提溴时，每制得1mol ，理论上至少消耗2mol B．提纯苯甲酸时(含少量NaCl和泥沙)，趁热过滤的目的是除去泥沙和NaCl C．从干海带中提取碘单质的实验，需要用到分液漏斗，漏斗，蒸发皿，直形冷凝管 D．用过滤的方法分离苯酚和碳酸氢钠溶液 【答案】A 【详解】A．空气吹出法提溴过程中，首先将溴离子氧化为发生：，随后二氧化硫吸收生成溴化氢，再用将溴化氢氧化回，总反应中每生成，理论上至少需要，A正确； B．趁热过滤主要去除不溶的泥沙，而因高温溶解仍留在母液中，冷却后苯甲酸析出时仍在母液中，B错误； C．干海带提碘流程包括灼烧、溶解/煮沸、过滤（漏斗），氧化萃取（分液漏斗）、蒸馏（直形冷凝管），未用到蒸发皿，C错误； D．苯酚与溶液均为液体，不能用过滤，应用萃取等方法进行进行分离，D错误； 故答案选A。 【变式2-1】含泥沙和NaCl的粗苯甲酸可用重结晶法提纯。下列实验操作正确且达到实验目的的是 A．将粗苯甲酸溶于热水 B．趁热过滤分离NaCl和泥沙 C．蒸发结晶直接得到苯甲酸 D．冷却结晶析出苯甲酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．重结晶溶解时需在烧杯中进行，若图A为坩埚（常用于灼烧），则容器错误，A不合题意； B．趁热过滤时需要玻璃棒引流，图示没有玻璃棒，B不合题意； C．苯甲酸溶解度随温度降低显著减小，而NaCl溶解度随温度变化不明显，即应冷却结晶而非蒸发结晶，蒸发会导致NaCl一同析出，C不合题意； D．苯甲酸溶解度随温度降低显著减小，而NaCl溶解度随温度变化不明显，苯甲酸在热水中形成饱和溶液，冷却后溶解度降低，会结晶析出，此操作可分离苯甲酸与NaCl等可溶性杂质，D符合题意； 故答案为：D。 【变式2-2】乙酰苯胺(常温下，微溶于冷水，溶于热水)样品中混入了少量氯化钠杂质，可采用水作溶剂进行重结晶的方法提纯，该提纯过程中，不需要用到的仪器有 A．漏斗 B．烧杯 C．玻璃棒 D．分液漏斗 【答案】D 【分析】重结晶包括加热溶解、趁热过滤、冷却结晶等步骤，以此作答。 【详解】A．趁热过滤操作需要用到漏斗，A正确； B．加热溶解、趁热过滤、冷却结晶均需用到烧杯，B正确； C．加热溶解和趁热过滤都需要用到玻璃棒，C正确； D．分液漏斗用于分液操作，重结晶过程中不涉及分液，不需用到分液漏斗，D错误； 故答案选D。 【变式2-3】某实验小组设计粗苯甲酸(含少量和泥沙)的提纯方案如下： 下列说法正确的是 A．操作Ⅰ趁热过滤的目的是为了除去杂质和防止苯甲酸析出 B．操作Ⅱ是蒸发结晶 C．操作Ⅲ用乙醇洗涤可快速干燥苯甲酸 D．提纯过程中所需的仪器有烧杯、玻璃棒、分液漏斗、表面皿 【答案】A 【分析】粗苯甲酸中含有少量NaCl和泥沙，加水、加热溶解，苯甲酸、NaCl溶解在水中，泥沙不溶，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，NaCl仍留在母液中；过滤、用冷水洗涤，便可得到纯净的苯甲酸，据此分析解答。 【详解】A．操作Ⅰ趁热过滤的目的是除去泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出，NaCl不会结晶析出，故A正确； B．操作Ⅱ缓慢冷却结晶，可形成较大的苯甲酸晶体颗粒，故B错误； C．苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇，所以操作Ⅲ应用冷水洗涤苯甲酸晶体，比用乙醇洗涤损耗少、效果好，故C错误； D．过程中没有分液，不会用到分液漏斗，冷却结晶在烧杯中进行，不会用到表面皿，故D错误； 答案选A。 题型03 确定实验式 1.元素定性分析——确定有机物的元素组成 （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，否则有机物中 有 氧元素。 2．元素定量分析——确定有机物的实验式(最简式) (1)原理：一般是将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机物，并通过无机物的质量推算出该有机物所含各元素的质量分数，然后计算出该有机物分子内各元素原子的 质量分数 ，确定其 实验式 （也称 最简式 ）。 (2)测定步骤（李比希法） 【典例3】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。 【变式3-1】两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧生成1.5LCO2气体和2L水蒸气(均在120℃下测定)，关于该混合物的说法正确的是 A．一定有甲烷 ，不一定含有乙烷 B．一定有乙烷 C．一定含有甲烷，可能含乙烯 D．可能是甲烷和丙烷的混合物 【答案】C 【分析】两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧生成1.5LCO2气体和2L水蒸气(均在120℃下测定)，则1mol该混合物完全燃烧可得成1.5molCO2气体和2mol水蒸气，混合气体中n(C):n(H)=1.5:4，则平均分子式为C1.5H4，据此分析作答。 【详解】A．甲烷的分子式为CH4，乙烷为C2H6，平均分子式中碳原子数为1.5，则必有甲烷，假设有乙烷则可以列式，物质的量应为正值，说明一定没能有乙烷，A错误； B．据A的解析可知一定没有乙烷，B错误； C．甲烷的分子式为CH4，乙烯为C2H4，平均分子式中碳原子数为1.5，则必有甲烷，假设有乙烯则可以列式，说明可能含乙烯，C正确； D．甲烷的分子式为CH4，乙烯为C3H8，平均分子式中碳原子数为1.5，则必有甲烷，假设有丙烷则可以列式，无正数解说明不可能含丙烷，D错误； 故选C。 【变式3-2】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。 【变式3-3】现取2.3g某有机物在足量的氧气中完全燃烧，生成和。对该物质的组成有下列推断：①一定含元素②一定不含元素③可能含元素④一定含元素⑤分子中的原子个数比为2：5⑥分子中的元素质量比为12：3：8.其中正确的是 A．①②⑤ B．①④⑥ C．①③⑤ D．①④⑤ 【答案】B 【详解】反应前后元素的种类不变，则二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素一定来自于有机物中，且4.4g二氧化碳中碳元素的质量为=1.2g，2.7g水中氢元素的质量为=0.3g，由于1.2g+0.3g=1.5g＜2.3g,则有机物中一定含有氧元素，O元素的质量为2.3g-1.2g-0.3g=0.8g； ①由上述分析可知一定含元素，故正确； ②由上述分析可知一定含有O元素，故错误； ③由上述分析可知一定含有O元素，故错误； ④由上述分析可知一定含有O元素，故正确； ⑤分子中的原子个数比为=1：3，故错误； ⑥分子中的元素质量比为1.2：0.3：0.8=12：3：8，故正确； 正确的是①④⑥； 答案选B。 题型04 确定分子式 快速、精确测定相对分子质量的重要方法是 质谱法 ，测定时只需要很少量的样品。 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。计算机对比分析后，得到它们的质荷比。 2．质荷比：是指分子离子、碎片离子的 相对质量 与 电荷数 的比值，即质荷比。质谱图中， 质荷比 就表示样品分子的相对分子质量。 3．计算法确定相对分子质量 ①定义法：M = m / n ②标准状况密度法：已知标准状况下气体的密度ρ，求算摩尔质量。M＝ρ×22.4 L·mol-1 ③相对密度法：根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d。MA＝d×MB 【典例4】利用李比希法测定有机样品(含碳元素和氢元素，也可能含氧元素)实验式的实验装置如图所示。下列说法错误的是 A．只需无水和碱石灰的增重数据即可达到实验目的 B．去掉装置中的氧化铜，可能会导致碳元素的测定值偏低 C．实验结束后，继续通入一段时间可提高测定的准确性 D．若确定分子式，还需要利用质谱法测定相对分子质量 【答案】A 【分析】氧化铜作催化剂，在760℃左右使有机物在氧气流中全部氧化为CO2和H2O，通过测定生成的CO2、H2O的量确定实验式，用氯化钙吸收水蒸气，用碱石灰吸收二氧化碳，由于碱石灰会同时吸收水蒸气和二氧化碳，故先用氯化钙吸收水蒸气，再用碱石灰吸收二氧化碳；计算生成水、二氧化碳的物质的量，根据质量守恒判断是否含有O元素，若含有O元素，计算原子物质的量；根据原子数目之比确定有机物最简式，再确定分子式，最后根据有机物的核磁共振氢谱确定结构简式，据此分析； 【详解】A．测定实验式需确定C、H、O的比例（若含氧）。无水增重为H2O质量（可算H含量），碱石灰增重为CO2质量（可算C含量），但含氧时需样品总质量计算O含量，仅这两个数据无法确定O是否存在及含量，A错误； B．氧化铜可将燃烧不充分生成的CO氧化为CO2，若去掉，CO无法被吸收，导致CO2测定值偏小，碳元素测定值偏低，B正确； C．实验结束后继续通O2可将装置残留的H2O和CO2赶入吸收剂，确保完全吸收，提高准确性，C正确； D．实验式为最简式，分子式需实验式结合相对分子质量确定，质谱法可测相对分子质量，D正确； 故选A。 【变式4-1】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 【分析】有机物M的蒸气密度为氢气28倍，M的摩尔质量为56g/mol。2.8g M的物质的量为0.05mol；0.05molM燃烧生成0.2mol CO2 (含0.2mol C)和0.2mol H2O(含0.4mol H)，C和H总质量为2.8g，与M质量相等，所以M中不含氧，则M分子式为C4H8，M含有1个甲基，则M可能是CH2=CH-CH2CH3或甲基环丙烷。 【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。 【变式4-2】某有机物A的蒸气密度是相同条件下密度的68倍，取13.6g该有机物完全燃烧后得到35.2g和7.2g。A分子核磁共振氢谱中吸收峰面积比为3:2:2:1，其红外光谱图如图所示，分子中苯环上只有一个取代基。下列关于有机物A的说法错误的是 A．有机物A的分子式为 B．有机物A的结构简式为 C．A分子中最多有4个原子共直线 D．A分子不存在含手性碳原子的同分异构体 【答案】D 【分析】 某有机物A的蒸汽密度是相同条件下密度的68倍，则该有机物A的相对分子质量为，13.6g该有机物完全燃烧后得到35.2g和7.2g，则有机物A可能为含氧衍生物，13.6g该有机物，35.2g，7.2g，根据燃烧方程式计算，解得，，则有机物A的分子式为；根据红外光谱图可知，其结构中有、、，分子中苯环上只有一个取代基，核磁共振氢谱中吸收峰面积比为3:2:2:1，确定A结构简式为。 【详解】A．根据上述分析可知，有机物A的分子式为，A项正确； B．根据上述分析可知，有机物A的结构简式为，B项正确； C．根据分子空间结构，A分子共直线的原子为图中虚线上H、C、C、C，共4个原子，C项正确； D．A的同分异构体，与苯环相连的碳原子为手性碳原子，D项错误； 答案选D。 【变式4-3】某有机化合物是汽车防冻液的成分之一，经元素分析测定，该有机物中各元素的质量分数是：碳38.7%、氢9.7%、氧51.6%，用相对密度法测得该有机物的密度是同温同压下氢气密度的31倍，且该有机物的红外光谱中有羟基O-H和烃基C-H的吸收峰。下列说法正确的是 A．该有机物的实验式为CH2O B．该有机物的相对分子质量是62g/mol C．该有机物与乙醇互为同系物 D．该有机物的结构简式可能为HOCH2CH2OH 【答案】D 【详解】A．，所以实验式为，A错误； B．根据可知，同温同压下相对分子质量与密度成正比，若用相对密度法测得该有机化合物的密度是同温同压下氢气密度的31倍，则该物质的相对分子质量为，B错误； C．乙醇的分子式为，该有机物的分子式为，结构不相似，不互为同系物，C错误； D．根据红外光谱中显示的化学键可知，其结构简式为，D正确； 故答案选D。 题型05 确定分子结构 确定比较复杂的有机化合物的分子结构，仅靠质谱法是很难完成的，需要借助其他现代分析仪器，进行 红外光谱 、核磁共振氢谱 、 X射线衍射 等波谱分析。 1.红外光谱 (1)原理：红外光谱利用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)作用：谱图中不同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 信息。 2.核磁共振氢谱图 （1）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 ，相应的信号在谱图中出现的位置也 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化学环境 。吸收峰的数目等于 氢原子的化学环境数目 ，吸收峰面积比等于 氢原子个数比 。 3.X射线衍射谱 (1)原理：X射线是一种波长很短（约10m）的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射谱图。 (2)应用：经过计算可以从中获得分子结构的有关数据，包括 键长 、 键角 等分子结构信息。将X射线衍射技术用于有机化合物（特别是复杂的生物大分子）晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息。 【典例5】下列有关有机物的结构或性质的说法正确的是 A．可用元素定量分析仪确定有机物的实验式 B．721分光光度计能产生X射线，可用于晶体结构的测定 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．乙酸和甲酸甲酯的核磁共振氢谱信号的化学位移和峰面积比完全相同 【答案】A 【详解】A．元素定量分析仪通过测定元素质量百分比确定实验式，A正确； B．721分光光度计用于可见光吸光度测定，不能产生X射线，B错误； C．相对分子质量为72的有机物可能为C5H12，也可能是其他结构（如C4H8O等），仅凭质谱法无法确定分子式，C错误； D．乙酸和甲酸甲酯的核磁共振氢谱峰面积比相同，但羧酸氢与甲酸酯基氢的化学位移不同，D错误； 故答案选A。 【变式5-1】关于有机物检测，下列说法正确的是 A．用红外光谱可鉴别溴乙烷、乙醛和苯酚 B．用核磁共振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 D．麦芽糖与稀硫酸共热后加溶液调至碱性，再加入新制氢氧化铜并加热，可判断麦芽糖是否水解 【答案】A 【详解】A．红外光谱通过检测官能团的特征吸收峰来鉴别有机物，溴乙烷含C-Br键、乙醛含醛基（C=O）、苯酚含酚羟基（O-H），三者官能团不同，可被鉴别，A正确； B．核磁共振氢谱或碳谱用于确定有机物中氢或碳原子的化学环境和数量，不能直接确定元素组成，元素组成需通过元素分析或质谱确定，B错误； C．质谱法测得相对分子质量为72的有机物有多种可能分子式，如（戊烷）、（如丁酮）、（如丙烯酸）等，不能仅凭此推断为，C错误； D．麦芽糖为还原性二糖，其水解产物葡萄糖也为还原性糖，两者均能与新制氢氧化铜反应生成砖红色沉淀，故无法通过是否产生沉淀判断水解是否发生，D错误； 故选A。 【变式5-2】某有机物A经燃烧分析法可得实验式为，对该物质进行图谱分析可得以下图谱，下列说法错误的是 A．由质谱图可知相对分子质量为91，该有机物的分子式为 B．由核磁共振氢谱可知峰面积比为 C．等量该有机物分别和足量金属钠或足量碳酸氢钠溶液反应生成的气体一样多 D．该有机物A存在立体异构体，也存在和有机物A具有相同官能团的构造异构体 【答案】A 【分析】由图可知A分子量为90，结合实验式可知A分子式C3H6O3，再结合核磁共振氢谱可知分子中含4种H，根据峰面积比可知该物质结构为CH3CH(OH)COOH，据此分析解答。 【详解】A．质谱图中质荷比最大的峰为分子离子峰，由图可知A的分子量为90，结合实验式可知A分子式为C3H6O3，A错误； B．核磁共振氢谱有4个峰，对应4种H，峰面积比为1:1:1:3（CH:OH:COOH:CH3），B正确； C．1mol该有机物含1mol -OH和1mol -COOH，与足量Na反应生成1mol H2，与足量NaHCO3反应生成1mol CO2，气体量相同，C正确； D．由分析可知该有机物为CH3CH(OH)COOH，中间C为手性碳（立体异构），构造异构体为HOCH2CH2COOH（官能团相同），D正确； 故选A。 【变式5-3】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、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述错误的是    A．X的相对分子质量为136 B．X的分子式为 C．符合题中X分子结构的有机物的结构简式可能为 D．X分子中所有的原子可能在同一个平面上 【答案】D 【详解】A．根据质谱图，可以得出X的相对分子质量为136，A正确； B．6.8g的X完全燃烧生成3.6g的，，，，8.96L(标准状况)的，，，，，，，该分子实验式为：，相对分子质量为136，所以该分子分子式为，B正确； C．根据红外光谱和核磁共振氢谱图，符合题中X分子结构的有机物的结构简式可能为，C正确； D．根据以上分析，X分子结构苯环侧链上含有饱和碳原子，所有的原子不可能在同一个平面上，D错误； 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 研究有机化合物的一般方法 题型01 物质分离提纯 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 题型03 确定实验式 题型04 确定分子式 题型05 确定分子结构 题型01 物质分离提纯 概念 一、分离、提纯的原则：不增、不减、易分离、易复原 二、分离提纯方法 1.蒸馏法： （1）蒸馏法是分离和提纯 态有机化合物的常见方法。液态有机物含有少量杂质，且该有机物热稳定性较高，沸点相差 时，可用蒸馏法提纯。 （2）装置： 2.萃取 （1）萃取包含液-液萃取和固-液萃取。液-液萃取是利用分离组分在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将其从一种溶剂提取到另一种溶剂中的过程。 （2）萃取剂的选择原则： 萃取剂与原溶剂 ；与原溶剂、溶质均 ；被提取的物质在萃取剂中的溶解度 在原溶剂中的溶解度。 3.重结晶 （1）重结晶是利用被提纯物质与杂质在统一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去。 （2）重结晶的条件： 首先要选择适当的溶剂，要求杂质在此溶剂中溶解度很小或很大，易于除去； 被提纯的有机化合物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大，能够进行冷却结晶。 【典例1】实验室用苯胺和乙酸在105℃制备乙酰苯胺的实验装置如图所示(省略夹持及加热装置)。已知：苯胺易被氧化变质；锌粉几乎不与纯乙酸反应；用重结晶法纯化乙酰苯胺的粗品。制备的化学方程式为： 下列说法错误的是 A．制备时加入锌粉可有效减少苯胺被氧化 B．若及时分离出水可提高乙酰苯胺的产率 C．为了更好的控制温度，可采用水浴加热 D．纯化乙酰苯胺不会用到分液漏斗、坩埚 【变式1-1】《天工开物》中记载了砒霜的制取：“凡烧砒，下鞠土窑，纳石其上，上砌曲突，以铁釜倒悬履突口。其下灼炭举火，其烟气从曲突内熏贴釜上”。文中涉及的操作方法可用于 A．分离和的固体混合物 B．粗苯甲酸的提纯 C．从青蒿中提取分离青蒿素 D．从石油中获得汽油 【变式1-2】下列化学实验目的与相应实验示意图不相符的是 A．用量热计测定反应热 B．分离乙酸乙酯和饱和食盐水 C．在铁片上镀镍 D．转移热蒸发皿至陶土网 A．A B．B C．C D．D 【变式1-3】下列实验方案能达到目的的是 A．用饱和NaOH溶液除去中的 B．用溶液鉴别溶液和溶液 C．通入氯气除去溶液中含有的 D．用焰色试验鉴别固体和固体 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 重结晶法提纯苯甲酸： 苯甲酸样品中含有少量氯化钠和泥沙 原理：苯甲酸在水中的溶解度随温度升高而 ； 步骤： 1.将粗苯甲酸溶于水，加热搅拌，使粗苯甲酸充分溶解； 2.混合物 过滤至另一烧杯中，将滤液静置，使其缓慢冷却结晶； 3.待滤液完全冷却后滤出晶体，并用少量蒸馏水洗涤。 【典例2】以下有关实验说法正确的是 A．空气吹出法海水提溴时，每制得1mol ，理论上至少消耗2mol B．提纯苯甲酸时(含少量NaCl和泥沙)，趁热过滤的目的是除去泥沙和NaCl C．从干海带中提取碘单质的实验，需要用到分液漏斗，漏斗，蒸发皿，直形冷凝管 D．用过滤的方法分离苯酚和碳酸氢钠溶液 【变式2-1】含泥沙和NaCl的粗苯甲酸可用重结晶法提纯。下列实验操作正确且达到实验目的的是 A．将粗苯甲酸溶于热水 B．趁热过滤分离NaCl和泥沙 C．蒸发结晶直接得到苯甲酸 D．冷却结晶析出苯甲酸 A．A B．B C．C D．D 【变式2-2】乙酰苯胺(常温下，微溶于冷水，溶于热水)样品中混入了少量氯化钠杂质，可采用水作溶剂进行重结晶的方法提纯，该提纯过程中，不需要用到的仪器有 A．漏斗 B．烧杯 C．玻璃棒 D．分液漏斗 【变式2-3】某实验小组设计粗苯甲酸(含少量和泥沙)的提纯方案如下： 下列说法正确的是 A．操作Ⅰ趁热过滤的目的是为了除去杂质和防止苯甲酸析出 B．操作Ⅱ是蒸发结晶 C．操作Ⅲ用乙醇洗涤可快速干燥苯甲酸 D．提纯过程中所需的仪器有烧杯、玻璃棒、分液漏斗、表面皿 题型03 确定实验式 1.元素定性分析——确定有机物的元素组成 （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→ ；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 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，否则有机物中 氧元素。 2．元素定量分析——确定有机物的实验式(最简式) (1)原理：一般是将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机物，并通过无机物的质量推算出该有机物所含各元素的质量分数，然后计算出该有机物分子内各元素原子的 ，确定其 （也称 ）。 (2)测定步骤（李比希法） 【典例3】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． 【变式3-1】两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧生成1.5LCO2气体和2L水蒸气(均在120℃下测定)，关于该混合物的说法正确的是 A．一定有甲烷 ，不一定含有乙烷 B．一定有乙烷 C．一定含有甲烷，可能含乙烯 D．可能是甲烷和丙烷的混合物 【变式3-2】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． 【变式3-3】现取2.3g某有机物在足量的氧气中完全燃烧，生成和。对该物质的组成有下列推断：①一定含元素②一定不含元素③可能含元素④一定含元素⑤分子中的原子个数比为2：5⑥分子中的元素质量比为12：3：8.其中正确的是 A．①②⑤ B．①④⑥ C．①③⑤ D．①④⑤ 题型04 确定分子式 快速、精确测定相对分子质量的重要方法是 ，测定时只需要很少量的样品。 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。计算机对比分析后，得到它们的质荷比。 2．质荷比：是指分子离子、碎片离子的 与 的比值，即质荷比。质谱图中， 就表示样品分子的相对分子质量。 3．计算法确定相对分子质量 ①定义法：M = ②标准状况密度法：已知标准状况下气体的密度ρ，求算摩尔质量。M＝ L·mol-1 ③相对密度法：根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d。MA＝d×MB 【典例4】利用李比希法测定有机样品(含碳元素和氢元素，也可能含氧元素)实验式的实验装置如图所示。下列说法错误的是 A．只需无水和碱石灰的增重数据即可达到实验目的 B．去掉装置中的氧化铜，可能会导致碳元素的测定值偏低 C．实验结束后，继续通入一段时间可提高测定的准确性 D．若确定分子式，还需要利用质谱法测定相对分子质量 【变式4-1】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 【变式4-2】某有机物A的蒸气密度是相同条件下密度的68倍，取13.6g该有机物完全燃烧后得到35.2g和7.2g。A分子核磁共振氢谱中吸收峰面积比为3:2:2:1，其红外光谱图如图所示，分子中苯环上只有一个取代基。下列关于有机物A的说法错误的是 A．有机物A的分子式为 B．有机物A的结构简式为 C．A分子中最多有4个原子共直线 D．A分子不存在含手性碳原子的同分异构体 【变式4-3】某有机化合物是汽车防冻液的成分之一，经元素分析测定，该有机物中各元素的质量分数是：碳38.7%、氢9.7%、氧51.6%，用相对密度法测得该有机物的密度是同温同压下氢气密度的31倍，且该有机物的红外光谱中有羟基O-H和烃基C-H的吸收峰。下列说法正确的是 A．该有机物的实验式为CH2O B．该有机物的相对分子质量是62g/mol C．该有机物与乙醇互为同系物 D．该有机物的结构简式可能为HOCH2CH2OH 题型05 确定分子结构 确定比较复杂的有机化合物的分子结构，仅靠质谱法是很难完成的，需要借助其他现代分析仪器，进行 、 、 等波谱分析。 1.红外光谱 (1)原理：红外光谱利用有机化合物受到红外线照射时，能吸收与 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 。 (2)作用：谱图中不同化学键或官能团的吸收频率 ，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 信息。 2.核磁共振氢谱图 （1）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 ，相应的信号在谱图中出现的位置也 ，具有不同的 ,而且 与 成正比。 （2）作用：测定有机物分子中氢原子的 。吸收峰的数目等于 ，吸收峰面积比等于 。 3.X射线衍射谱 (1)原理：X射线是一种波长很短（约10m）的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射谱图。 (2)应用：经过计算可以从中获得分子结构的有关数据，包括 、 等分子结构信息。将X射线衍射技术用于有机化合物（特别是复杂的生物大分子）晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息。 【典例5】下列有关有机物的结构或性质的说法正确的是 A．可用元素定量分析仪确定有机物的实验式 B．721分光光度计能产生X射线，可用于晶体结构的测定 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．乙酸和甲酸甲酯的核磁共振氢谱信号的化学位移和峰面积比完全相同 【变式5-1】关于有机物检测，下列说法正确的是 A．用红外光谱可鉴别溴乙烷、乙醛和苯酚 B．用核磁共振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 D．麦芽糖与稀硫酸共热后加溶液调至碱性，再加入新制氢氧化铜并加热，可判断麦芽糖是否水解 【变式5-2】某有机物A经燃烧分析法可得实验式为，对该物质进行图谱分析可得以下图谱，下列说法错误的是 A．由质谱图可知相对分子质量为91，该有机物的分子式为 B．由核磁共振氢谱可知峰面积比为 C．等量该有机物分别和足量金属钠或足量碳酸氢钠溶液反应生成的气体一样多 D．该有机物A存在立体异构体，也存在和有机物A具有相同官能团的构造异构体 【变式5-3】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、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述错误的是    A．X的相对分子质量为136 B．X的分子式为 C．符合题中X分子结构的有机物的结构简式可能为 D．X分子中所有的原子可能在同一个平面上 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $