4 第一章 第二节 第2课时 元素分析与有机化合物结构的确定-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修3五维课堂课时作业（人教版）

世五维课堂 化课时 间 第2课时 元素分 纠错空间 学 作业 1.中国女药学家屠呦呦因发现青蒿素对 疟疾的治疗作用而成为2015年诺贝尔 生理学或医学奖获得者之一。下列说 法不正确的是 ( A.利用青蒿研究青蒿素结构的基本步 骤：元素分析确定实验式→测定相对 分子质量确定分子式→波谱分析确 定结构式 B.青蒿素的分子式为C1sH22O,它属于 有机物 C.人工合成青蒿素经过了长期的实验 方法总结 研究，实验是化学研究的重要手段 D.现代化学分析测试中，可用元素分析 仪确定青蒿素中的C、H、O元素 2.有机物的天然提取和人工合成往往得 到的是混合物，假设给你一种这样的有 机混合物让你研究，一般要采取的几个 步骤是 A.分离、提纯确定化学式→确定最简 式→确定结构式 B.分离、提纯→确定最简式→确定化学 式→确定结构式 C.分离、提纯→确定结构式→确定最简 式→确定化学式 D.确定化学式→确定最简式→确定结 构式→分离、提纯 3.核磁共振氢谱仪测定某有机物的结构 得到如图所示的核磁共振氢谱，则该有 机物可能是 2 化学·选择性必修第三册 析与有机化合物结构的确定 4 3 化学位移δ A.C2 H;OH B.CH3—C=CH2 CH C.HO -NH2 D.H.C CH 4.验证某有机物是否属于烃的含氧衍生 物，应完成的实验内容是 () A.只验证它完全燃烧后的产物只有 H2O和CO, B.只测定其燃烧产物中H2O和CO,的 物质的量的比值 C.测定完全燃烧时消耗的有机物与生 成的CO。、HO的物质的量之比 D.测定该试样的质量及其试样完全燃烧 后只生成CO2和HO并测定CO2和 H,O的质量 5.某气态有机物X含C、H、O三种元素。 现欲确定X的分子式，下列条件中所需 的最少条件是 ①X中碳的质量分数②X中氢的质 量分数③X在标准状况下的体积 ④质谱图确定X的相对分子质量 ⑤X的质量 A.①② B.①②④ C.①②⑤ D.③④⑤ 8 第一章有机化合物的结构特点与研究方法 6.乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体，其结 H O 构式分别为H一CC一O一H和 H H H一C一O一C一H,在下列哪种检测仪 H 上显示出的信号是完全相同的 ( A.李比希元素分析仪 B.红外光谱仪 C.核磁共振仪 D.质谱仪 7.某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其 红外光谱图有C一H、O一H、C一O的 振动吸收，该有机物的相对分子质量是 60,其核磁共振氢谱只有3组峰，则该 有机物的结构简式是 A.CH,CH,OCH B.CHCH(OH)CH C.CH.CH,CH,OH D.CH CH,CHO 8.某有机物含有C、H、O三种元素，其中 氧元素的质量分数为25%，相对分子质 量小于150，一个分子中最多含C原子 的个数是 ( A.10 B.9 C.8 D.7 9.下列说法中正确的是 A.CHCH,CHCH,CH3在核磁共振 CHCH 氢谱中有7个吸收峰 B.红外光谱图只能确定有机物中所含 官能团的种类和数目 ·20 课时作业乡 C.质谱法不能用于相对分子质量的 测定 D.核磁共振氢谱、红外光谱和质谱法都 可用于分析有机物结构 纠错空间 10.核磁共振氢谱能对有机物分子中不同 位置的氢原子给出不同的吸收峰（信 号)，根据吸收峰可以确定分子中氢原 子的种类和数目。例如氯甲基甲醚 (CICH,OCH)的核磁共振氢谱如图 甲所示，两个吸收峰的面积之比为 3：2。金刚烷的结构如图乙所示，它 的核磁共振氢谱图中吸收峰数目与峰 面积之比分别为 65.43 图甲 图 A.5,1:6:2:3 B.3,1:3:12 方法总结 C.4,1:6:3:6 D.2,1:3 11.某芳香烃A的质谱图如图所示： 91 65 11010090807060504030 质荷比 (1)A的名称为 (2)A的一氯代物共有 种。 (3)A中最多有 个原子共 平面。 (4)已知9.2gA在足量O,中充分燃 烧，混合气体依次通过足量的浓硫酸 和碱石灰，分别增重 g和 g。 9 世五维课堂 (5)A分子的核磁共振氢谱有 个峰，峰面积之比为 间 12.某有机物A含C、H、O三种元素，为 纠错空间 了确定A的结构，进行如下实验： (1)取6.8gA在O2中充分燃烧，将燃 烧的产物依次通入浓硫酸和碱石灰，分 别增重3.6g和17.6g,则A的实验式 是 (2)用质谱法对A进行分析，其质谱图 如下，则有机物A的分子式是 100 68 60、 39 53 93 107 122 136 016203040506070809010010120130140150160 质荷比 (3)用红外光谱法分析，有机物A中含 有苯环、羧基、甲基；用核磁共振氢谱 方法总结 法分析该物质，其核磁共振氢谱图如 下，则A中含有 种氢原子，由 此推断有机物A的结构简式为 吸 收强度 δ/ppm (4)B与A互为同系物，且相对分子质 量比A大14，请写出满足下列要求的 B的同分异构体的结构简式： ①属于芳香族化合物②与B具有相 同的官能团③分子中有4种氢原 子，个数比为1：1：2：6 13.化学上常用燃烧法确定有机物的组 成，如图所示装置是用燃烧法确定烃 或烃的含氧衍生物分子式的常用装 210 化学·选择性必修第三册 置，这种方法是在电炉加热时用纯氧 氧化管内样品，根据产物的质量确定 有机物的组成。 电炉 样品CuO 碱石灰 完成下列问题： (1)A中发生反应的化学方程式为 (2)B装置的作用是 (3)燃烧管C中CuO的作用是 (4)产生的氧气按从左向右流向，燃烧 管C与装置D、E的连接顺序是：C→ (5)准确称取1.8g烃的含氧衍生物X 的样品，经充分燃烧后，D管质量增加 2.64g,E管质量增加1.08g,则该有 机物的实验式是 (6)实验测得X的蒸气密度是同温同 压下氢气密度的45倍，则X的分子式 为 ； (7)1molX分别与足量Na、NaHCO, 反应放出的气体在相同条件下的体积 比为1：1，X的核磁共振氢谱如下（峰 面积之比为1：1：1：3)，X的结构简 式为 12 10参考答案 (2)为了避免过滤过程中苯甲酸结晶析出，可以在溶解 粗苯甲酸后再向溶液中添加少量的蒸馏水； (3)冷却苯甲酸的溶液，会观察到苯甲酸晶体析出，并 且越来越多： (4)经过重结晶后的苯甲酸为晶体状态； (5)冷却含苯甲酸的滤液时，降温要适当，否则温度过 低，一方面部分杂质也有可能析出，另一方面溶剂水也 有可能凝固。 答案：(1)①②③④(2)减少趁热过滤过程中损失苯 甲酸(3)晶体析出，且越来越多(4)晶体 (5)杂质的溶解度也会降低，部分杂质也会析出；温度 极低时溶剂水也会结品析出 11.解析：(1)由实验装置图可知，图中仪器a的名称是直形 冷凝管（或冷凝管）。(2)浓盐酸是强酸，酸性强于己二 酸，分离提纯过程中滴加浓盐酸的作用是将己二酸钠 完全转化为己二酸。(3)因为己二酸常温下为固体，温 度较低时会从溶液中析出，所以将己二酸粗品提纯的 方法是重结晶。(4)步骤Ⅱ中过滤时需要用到的玻璃 仪器有玻璃棒、烧杯和漏斗；滤渣中含有己二酸钠，因 此洗涤滤渣的目的是减少己二酸钠的损失，提高己二 酸的产量。 (5)根据原子守恒可知生成己二酸的理论质量为 100g·m0l7X146g·mol1=2.19g,所以产率是 1.5g 1.5g×100%≈68.5%。 2.19g 答案：(1)直形冷凝管（或冷凝管）(2)将己二酸钠完 全转化为己二酸(3)C(4)烧杯漏斗减少己二 酸钠的损失，提高己二酸的产量 (5)68.5% 12.解析：(1)分离难溶性物质和溶液采用过滤方法，薰衣 草捣碎并加入蒸馏水浸取重复溶解后将难溶性的物质 和溶液分离采用过滤方法： (2)精油易溶于有机溶剂，不易溶于水，所以步骤②@在 薰衣草水中加入适量CCL,进行萃取、分液； (3)分离互溶的液体采用蒸馏的方法，精油和四氯化碳 互溶，所以步骤③将CC1,层进行蒸馏分离两种物质； (4)步骤②为莘取、分液，需要分液漏斗，故选b:具体操 作为振荡、放气、静置、分液；CC1,密度大于水，所以应 该在下层； (5)仪器e的名称为蒸馏烧瓶，冷却水采用逆流的方式， 所以g为进水口；加热，收集温度在四氯化碳的沸，点范 围，即76.8C: (6)缺，点1：精油中的某些成分有热敏性，受热后品质会 发生改变，所以在较低温度下较好：缺，点2：该方法提取 的精油中残留少量CCL,四氯化碳有毒，应该选取无毒 ·26 课时作业乡 的幸取剂，所以研究方向为应该选取无毒、高效、可进 行低温提取精油的萃取剂。 答案：(1)过滤(2)萃取、分液(3)蒸馏(4)b放气 下(5)蒸馏烧瓶g76.8(6)选取无毒、高效、可进 行低温提取精油的萃取剂 第2课时元素分析与有机化合物结构的确定 1.A[A.利用青蒿研究青蒿素结构的基本步骤为分离、 提纯→元素分析确定实验式→测定相对分子质量确定 分子式→波谱分析确定结构式，A不正确；B.青蒿素属 于有机物，B正确；C.实验是化学研究的重要手段之一， C正确；D,现代化学分析测试中，可用元素分析仪确定 青蒿素中的C、H、O元素，D正确。故选答案A。] 2.B[从天然资源提取的有机物，首先得到是含有有机物 的粗品，需经过分离、提纯才能得到纯品；再进行鉴定和 研究未知有机物的结构与性质，一般先利用元素定量分 析确定实验式（最简式）；再测定相对分子质量确定化学 式；因为有机物存在同分异构现象，所以最后利用波谱 分析确定结构式。对其研究的步骤是：分离、提纯→确 定最简式→确定化学式→确定结构式，B正确，故答案 为B。] 3.A[核磁共振氢谱有3个吸收峰，故有机物分子中有3 种H原子，C,HOH即CH,CH,OH中，羟基上1种H 原子，甲基上有1种H原子，亚甲基上有1种H原子， 故核磁共振氢谱中有3个峰，故A正确； CH一C=CH2中有2种H原子，核磁共振氢谱中有2 CH NH, 个峰，故B错误； 有4种氢原子，核磁共振氢谱 HO CH 有4个峰，故C错误； 有2种氢原子，核磁共振氢 CH 谱有2个峰，故D错误。] 4.D[烃的含氧衍生物和烃燃烧都生成HO和CO2,不 能确定是否含有O,故A错误；测定其燃烧产物中H,O 和CO,的物质的量的比值只能确定C、H元素的比值， 不能确定是否含有O,故B错误；测定完全燃烧时消耗 有机物与生成的CO2、H,。的物质的量之比，只能确定 该有机物中C、H元素的比值，不能确定是否含有。，故 C错误；测定该试样的质量及其试样完全燃烧后生成 CO,和H,O的质量，可以确定一定质量的有机物中含 有C、H元素的质量，根据质量守恒可确定是否含有O 元素，故D正确。故选D。] 巴五维课堂 5.B[由①②可得有机物的实验式，由①②④可知有机物 的分子式。] 6.A「二者均含C、H、O元素，则元素分析仪显示出的信 号是完全相同，故A选；官能团不同，红外光谱信号不 同，故B不选；二者含有的H原子的种类和个数虽相同， 但峰出现的位置不同，核磁共振氢谱信号不完全相同， 故C不选；二者的相对分子质量相等，质谱法测定的最 大质荷比相同，但信号不完全相同，故D不选：故选：A。] 7.B[由该有机物的红外光谱图知分子中含C一H、O一H、 C-O,A项中无O一H,D项中无O一H、C一O,B、C项含有三 种化学键且相对分子质量都是60，但B项核磁共振氢谱有3 组峰，C项却有4组峰，故B项正确。] 8.D[相对分子质量小于150，氧的质量分数已知，则分子中 氧原子数目小于150X25≈2.34，当有机物分子中含氧原 16 子的数目为2时，有机物的相对分子质量最大，含碳原子个 数也多，有礼物的相对分子质堂为器=18设分子中 含有x个C、y个H,则有12x十y十32=128，当y=12时，x =7,此时分子中碳原子的个数最多，所以分子中碳原子的 个数最多为7。] 9.D[CH,CH,CHCH,CH有3种不同化学环境的氢原 CH,CH 子，在核磁共振氢谱中有3个吸收峰，故A错误；红外光谱 只能确定官能团的种类，不能确定其数目，故B错误；质谱 图中，用最大质荷比可确定有机物的相对分子质量，故C错 误：核磁共振氢谱、红外光谱和质谱都可用于分析有机物结 构，故D正确；故选D。] 10.D[由金刚烷的键线式可知，分子中的氢原子分为2 类，即4个一CH一和6个一CH2一中氢原子，所以 它的核磁共振氢谱图中吸收峰数目为2，峰面积之比为 (4×1):(6×2)=1:3。故选D。] 11.解析：(1)根据“芳香烃”知必含苯环，根据质荷比为92 可知相对分子质量为92，可得A为甲苯。(2)甲苯中苯 环上的一氯代物有三种，分别为与甲基相邻、相间和相 对，甲基上还有一种，共四种。(3)苯环上的12个原子 肯定在一个平面上，甲基中的碳原子相当于苯环上的 一个氢原子肯定在平面上，甲烷分子中与碳原子共平 面的氢原子最多有两个，将甲基的共面问题类比甲烷 的共面，所以最多有13个原子共平面。(4)9.2g甲苯 完全燃烧可得0.4mol水和0.7 mol CO2,即7.2g水和 30.8g二氧化碳。 答案：(1)甲苯(2)4(3)13(4)7.230.8(5)4 1:2:2:3 ·268 化学·选择性必修第三册 12.解析：(1)某有机物A含C、H、O三种元素，充分燃烧生 成CO2、HO,浓硫酸的增重即为水的质量，所以A中 3.6g nH)=2H,0》=18g,moX2=0.4mol,战石灰 的增重即为CO2的质量，所以A中n(C)=n(CO,)= 44g·ma=0.4mol,则A中n(O)= 17.6g 6.8g-0.4mol×1g·mol1-0.4mol×12g·mol1 16g·mol 0.1mol,则A中n(H):n(C):n(O)=4:4:1,所以 实验式为C,H,O: (2)根据质谱图可知A的相对分子质量为136，设分子 式为(C,H,0)n,则有(12×4十1×4十16)n=136,解得 n=2,所以A的分子式为CHO2; (3)核磁共振氢谱有四个峰，所以有4种氢原子，A中含 有苯环、羧基、甲基，且有四种不同化学环境的氢原子， 各环境氢原子个数比为2：2：1：3，则A的结构简式 COOH 为 ;(4)B与A互为同系物且相对分子质量 CH. 比A大14，则B的分子式为CH1。O2,含有苯环和羧 基，B的同分异构体满足：①属于芳香族化合物，则含 有苯环；②与B具有相同的官能团，含有苯环和羧基： ③分子中有4种氢原子，个数比为1：1：2：6，结构对 称且含有两个位置相同的甲基，满足条件的有 COOH H.C H.C CH 答案：(1)C,H,0(2)CHO COOH (3)4 CH COOH COOH H.C CH (4) H.C CH 13.解析：A装置中二氧化锰催化过氧化氢分解产生氧气， 用B干燥氧气，样品在C中燃烧，在CO的作用下不完 全燃烧的产物转化为CO,,然后用E吸收有机物燃烧 产生的水，E增加的质量即为燃烧产生的水的质量，最 后用D吸收二氧化碳，D增加的质量即为二氧化碳的 质量，通过E、D中水、二氧化碳的质量计算有机样品中 O的质量，通过计算C、H,O的物质的量之比确定实验 式，通过测定X蒸气密度确定X的分子式，再测定X的 核磁共振氢谱确定X的结构，据此解答。 参考答案 (1)A装置的作用是制备氧气，可用二氧化锰催化过氧 化氢分解产生氧气，反应的化学方程式为2HO2 Mm02H,0+0,◆； (2)B装置的作用是除去氧气中的水蒸气，避免测定有 机物燃烧产生的水不准确； (3)有机物可能燃烧不完全，CuO的作用是使有机物不 完全燃烧的产物全部转化为CO2和H,O; (4)D中碱石灰既能吸收水，又能吸收二氧化碳，因此要 先连接E,仪器连接顺序为C→E→D: (5)D管质量增加2.64g说明生成了2.64g二氧化碳， C,.06 mol,m(C).06 molx g/mol=0.72g;E管质量增加1.08g,说明生成了 1,08g的水，n(H0)元18gm0=0.06mol,m(H月 0.06molX2X1g/mol=0.12g;从而可推出含氧元素 的质量为1,8g-0.72g-0.12g=0.96g,n(0)= 16gma=0.06mol,N(C):N(H):N(0)=0.06 0.96g mol:0.12mol:0.06mol=1:2:1,故该有机物的实 验式为CH,O: (6)CH,。的相对分子质量为30，X的蒸气密度是同温 同压下氢气密度的45倍，则X的相对分子质量为45×2= 90,则X的分子式为CHO; (7)1 mol X分别与足量Na、NaHCO,反应放出的气体 在相同条件下的体积比为1：1，则分子中含一个羟基和 一个羧基，X的核磁共振氢谱出现4组峰且峰面积之比为 1:1:1:3,则X的结构简式为CH,一CHCOOH。 OH 答案：(1)2H202 Mm02H,0+0↑ (2)吸收氧气中的水蒸气（或干燥氧气） (3)使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO,和 H2O (4)E D (5)CH2O (6)C H O (7)CH,—CHCOOH OH 第二章烃 第一节烷烃 1,A[甲烷球棍模型中C原子的体积大于H原子，甲烷 ● 的球棍模型为。●●故A错误：甲烷燃烧生成二氧 ● 化碳和水蒸气，无污染，燃烧效率高，是一种比较洁净 的能源，故B正确；甲烷是饱和烷烃，不能使酸性高 锰酸钾溶液褪色，故C正确；甲烷是正四面体结构， 分子中四个氢原子完全相同，二氯代物无同分异构 体，故D正确。门 ·26 课时作业乡 2.B[A.结构相似，在分子组成上相差一个或若千个 CH2原子团的化合物互称为同系物，故丙烷和丁烷互为 同系物，故A正确；B.烷烃命名时，选用最长的碳链为主 链，故此有机物的主链上有4个碳原子，从离支链近的一 端给主链上的碳原子进行编号，则在2号碳原子上有一 个甲基，则名称为2甲基丁烷，故B错误；C.烷烃中碳原 子数越多，熔沸点越高，互为同分异构体的烷烃，支链越 多，熔、沸，点越低，故沸点：正丁烷>异丁烷>丙烷，故 C正确；D.CH,CH,CH,CH和CHCH(CH)2的分子 式相同而结构不同，故互为同分异构体，故D正确。] 3.D[新戊烷的沸点是9.5℃，标准状况下是液体，在 1.013×10Pa、20C时是气体，则A、B均错误；随碳原 子数的增加，烷烃的沸，点逐渐升高，C错误；CH12的3种 同分异构体中，随着支链数的增加，沸点逐渐降低， D正确。] 4.C[A项中CH,C1有两种结构： CHCH,CHC1、CH,CH一CH;B项中C,Hg分子 CI 中的3个碳原子呈V形，不在一条直线上；D项中烷烃 分子中碳链是直链，可以带支链，也可以不带支链。] 5.D[A.烷烃的通式为C,H2m+2,其中C元素的质量分数 边随加的增大，废元素的质童分数国 渐增大，A错误；B.由于碳碳单键可以旋转，而且烷烃命 名时要从离支链较近的一端为起点，给主链上C原子编 号进行命名，两个图示表示的物质都是2甲基丁烷，因 此属于同一物质，B错误；C.图示为丙烷的球棍模型，C 错误；D.分子式为C,H。的分子中只有一种H原子，一 氯取代产物只有一种：而分子式为CH2的烷烃可能是 CH. CH一C一CH,该物质分子中也只有一种H原子，一 CH 氯取代产物只有一种，因此分子式为C,H:和分子式为 C,H2的烷烃的一氯代物的数目可能相同，D正确；故合 理选项是D。] 6.B[A.正己烷的分子式为C:H4,比丙烷多3个碳原 子，沸点随着碳原子数的增加而升高，因此其沸点比丙 烷高，故A正确；B.已烷有5种同分异构体，分别是：正 己烷：CH,CH,CH2 CH,CH2 CH;2,2二甲基丁烷： CHC(CH),CH,CH;2甲基戊烷：CH,CH,CH,CH (CH)2;2,3-二甲基丁烷：CHCH(CH)CH(CH) CH3;3-甲基戊烷：CHCH,CH(CH)CH2CH,故B错 误：C,正己烷不能与溴水发生反应，但溴更易溶于有机 9