1.2 研究有机化合物的一般方法 第2课时（导学案）化学人教版选择性必修3

该高中化学导学案聚焦确定有机化合物分子式与结构式，涵盖燃烧法元素分析、质谱法测相对分子质量、红外光谱等现代分析方法。通过问题探究连接前后知识，构建从元素组成到分子结构的学习支架，帮助学生形成系统思路。 特色在于问题驱动与分层训练结合，通过实验数据和谱图分析培养证据推理与模型认知，融入屠呦呦案例渗透科学探究与创新意识，习题覆盖基础到综合，助力学生掌握科学方法，提升解决实际问题的能力。

第二节 研究有机化合物的一般方法 第2课时 确定有机化合物的分子式、结构式 一、知识目标 1.了解有机化合物元素分析的方法，掌握通过燃烧法确定有机物实验式的原理和计算方法。 2.明确实验式与分子式的关系，掌握质谱法测定有机物相对分子质量的原理，会根据实验式和相对分子质量确定有机物的分子式。 3.理解红外光谱、核磁共振氢谱和X射线衍射等现代分析方法在确定有机物分子结构中的作用，能根据谱图分析有机物的结构。 4.熟悉确定有机物分子式和结构式的一般思路和方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识有机物燃烧产物与元素组成的关系，从微观角度理解有机物分子中化学键、官能团等结构对谱图的影响。 2.证据推理与模型认知：通过对有机物元素分析数据、谱图等证据的分析，建立确定有机物分子式和结构式的思维模型。 3.科学探究与创新意识：通过对屠呦呦等科学家研究青蒿素分子结构的学习，体会科学探究的过程和方法，培养创新意识和科学精神。 4.科学态度与社会责任：了解现代分析方法在有机化学研究中的重要作用，认识化学对人类社会发展的贡献。 一、学习重点 1.有机化合物实验式和分子式的确定方法。 2.红外光谱、核磁共振氢谱在确定有机物分子结构中的应用。 二、学习难点 根据实验数据和谱图信息推断有机物的分子式和结构式。 一、确定实验式 1. 定性分析——确定有什么元素。 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 － 。 2. 定量分析——最简整数比 判断是否含有 。 碳元素的质量与氢元素质量之和等于有机物的质量则该物质中无氧元素。碳元素的质量与氢元素质量之和不等于有机物的质量则该物质中无氧元素。 二、确定分子式 已知最简比，测分子相对质量即可得分子式 1. 质谱法测相对质量 质谱仪——可以精确测定相对分子质量。 原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷得分子离子和碎片离子，在磁场得作用下，由于他们得相对质量不同而使其到达检测器的时间先后不同，其结果被记录为质谱图。 质谱图：以 为横坐标，以 为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。 三、有机物分子结构确定 （1） 红外光谱 利用红外光谱可以鉴别分子式相同，结构不同的有机物。 或者 在光谱图中显示出的吸收频率不同，因此在红外光谱图中可获得分子的化学键信息，进而推出官能团信息。 如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构： 或 ，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 。 （2） 核磁共振氢谱 在有机物分子中， 。 （1）原理 处于不同 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不同，具有不同的 ，而且吸收峰的面积与 成正比，吸收峰的数目等于 。 （2）核磁共振氢谱图 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 种不同化学环境的氢原子且个数比为 ，可推知该有机物的结构简式应为 。 （一）问题探究 1.燃烧法确定元素组成 o问题：某有机物完全燃烧后，若产物只有和，其元素组成是什么？最早定量分析有机化合物元素的科学家是谁？ 2.确定实验式 o问题：实验式（最简式）与分子式有什么关系？如何根据吸收剂在吸收前后的质量差计算有机化合物中碳、氢元素的质量分数？ 3.确定分子式 o问题：质谱仪的工作原理是什么？如何从质谱图中确定有机物的相对分子质量？ 4.红外光谱确定分子结构 o问题：红外光谱的原理是什么？它有什么作用？ 5.核磁共振氢谱确定分子结构 o问题：核磁共振氢谱的原理是什么？它有什么作用？如何从核磁共振氢谱图中获取信息？ 6.X射线衍射确定分子结构 o问题：X射线衍射的原理是什么？它有什么作用？ （二）问题思考 对应训练1：某有机物完全燃烧生成和，则该有机物中（ ） A. 只含碳、氢两种元素 B. 一定含碳、氢元素，可能含氧元素 C. 一定含碳、氢、氧三种元素 D. 无法确定 对应训练2：某有机物在氧气中充分燃烧，生成的和的物质的量之比为，则（ ） A. 分子中、、个数之比为 B. 分子中、个数之比为 C. 分子中可能含有氧原子 D. 此有机物的最简式为 对应训练3：某有机物含碳、氢，其余为氧，其蒸气密度为（标准状况），此有机物的实验式和分子式分别为（ ） A. ， B. ， C. ， D. ， 对应训练4：某有机物的质谱图显示其最大质荷比为，经元素分析可知该有机物含、、三种元素，其中碳的质量分数为，氢的质量分数为，则该有机物的分子式为（ ） A. B. C. D. 对应训练5：某烃蒸气的密度是相同状况下氢气密度的倍，已知该烃中的碳、氢元素质量比为，则该烃的分子式为（ ） A. B. C. D. 对应训练6：某有机物的红外光谱图显示有、和的吸收峰，则该有机物可能是（ ） A. B. C. D. 对应训练7：下列关于X射线衍射的说法正确的是（ ） A. X射线衍射只能用于确定无机物的晶体结构 B. X射线衍射可以确定有机物分子中的官能团 C. X射线衍射可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等 D. X射线衍射和红外光谱的原理相同 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．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． 3．下列说法错误的是 A．有机物燃烧后只生成CO2和H2O的物质不一定只含有碳、氢两种元素 B．质谱法、红外光谱法和核磁共振氢谱法均能确定有机化合物的分子结构 C．元素分析法和质谱法能分别确定有机物的实验式和相对分子质量 D．质谱图中最右边的谱线表示的数值为该有机物的相对分子质量 4．有机物X经质谱检测其相对分子质量为100，将10.0g X在足量中充分燃烧，并使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。X能发生银镜反应，且X的核磁共振氢谱图上有3个吸收峰，峰面积之比是6︰1︰1。据以上信息推测X的结构为 A． B． C． D． 5．用如图所示实验装置可以测定有机物中碳元素和氢元素含量：取4.6g某烃的含氧衍生物样品A置于氧气流中，用氧化铜作催化剂，在760℃左右样品A全部被氧化为二氧化碳和水，实验结束后测得装置a增重5.4g，装置b增重8.8g。下列有关说法错误的是    A．装置a、b中依次盛放的试剂可以为无水氯化钙和碱石灰 B．由实验数据只能确定A的最简式，无法确定A的分子式 C．开始加热前、停止加热后均需通入一段时间O2 D．采用核磁共振氢谱法可确定A的结构式 1.有机化合物实验式和分子式的确定方法 o确定实验式 燃烧法（李比希法） 元素组成：肯定有、，可能有。 原理：有机物→简单无机物（，等）。 实验式计算：；。 若(有机物) =，只含、；若(有机物)，含、、，(有机物)。 实验式与分子式关系：分子式=(最简式)（碳原子饱和时，实验式 = 分子式）。 o确定分子式 质谱法 原理：高能电子流轰击样品，形成分子离子和碎片离子，分析质荷比。 相对分子质量：质荷比最大的数据。 相对分子质量求算方法 相对密度法：。 标态密度法：。 混合物：。 读图法：质谱图质荷比最大值。 2.有机物分子结构的确定方法 o红外光谱 原理：不同官能团或化学键吸收频率不同。 作用：初步判断官能团或化学键。 o核磁共振氢谱 原理：不同化学环境氢原子吸收频率不同，吸收峰面积与氢原子数成正比。 作用：测定氢原子类型和数目。 oX射线衍射 原理：X射线与晶体原子作用产生衍射图。 作用：测定键长、键角，确定晶体结构。 考点1 有机化合物实验式和分子式的确定 1．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 2．用下列仪器分别检测1－己烯和环己烷，结果基本相同的是 A．红外光谱仪 B．元素分析仪 C．X射线衍射仪 D．核磁共振仪 3．下列研究有机物的方法错误的是    A．分离提纯有机物的常用方法是燃烧法 B．2，2，6，6—四甲基庚烷的核磁共振碳谱中出现了3个峰 C．图为某有机物的质谱图，可推知该有机物的相对分子质量为90 D．利用X射线衍射技术可以区分有机物的对映异构体 4．3.0 g某有机化合物在足量氧气中完全燃烧，生成4.4 g CO2和1.8 g H2O。下列说法不正确的是 A．该有机化合物中只含有碳元素和氢元素 B．该有机化合物中一定含有氧元素 C．该有机化合物的分子式可能是C2H4O2 D．该有机化合物分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2 5．某化学小组为测定某有机物样品G的组成和结构，设计如图实验装置。 回答下列问题： （1）装置F中碱石灰的作用是_______________________________。 （2）若准确称取2.2 g样品G(只含C、H、O三种元素)，经充分燃烧后(CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成CO2和H2O)，装置D质量增加1．8 g，U形管E质量增加4．4 g。G的实验式为____________。又知样品G的质谱图如图所示，则G的分子式为____________。 （3）实验测得G的水溶液呈酸性，且结构中不含支链，则其核磁共振氢谱图中的峰面积之比为________________。 考点2 有机化合物分子结构的确定 6．下列有机物分子在核磁共振氢谱中只有一组峰的是 A．HCHO B．CH3OH C．HCOOH D．CH3COOCH3 7．下列物质的核磁共振氢谱图中，有四组峰的是 A．CH3CH2COCH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2Cl C．CH3CH(CH3)2 D． 8．某有机物A用质谱仪测定如图1，核磁共振氢谱示意图如图2，则A的结构简式可能为 A．CH3CH2OH B．CH3CHO C．HCOOH D．CH3CH2CH2COOH 9．Ⅰ.为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验： 第一步，分子式的确定。 （1）将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该有机物的实验式是 。 （2）用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图①所示质谱图，则其相对分子质量为 ，该物质的分子式是 。 第二步，结构简式的确定。 （3）根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式： (写出一种)。 （4）经测定，有机物A的核磁共振氢谱如图②所示，则A的结构简式为 Ⅱ.现有某烃W的键线式为。 （5）W的分子式为 。 （6）W的一氯代物有 种。 （7）写出W的芳香族同分异构体(能发生聚合反应)的结构简式： ，写出该聚合反应的化学方程式： 。 10．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 1 / 2 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 第2课时 确定有机化合物的分子式、结构式 一、知识目标 1.了解有机化合物元素分析的方法，掌握通过燃烧法确定有机物实验式的原理和计算方法。 2.明确实验式与分子式的关系，掌握质谱法测定有机物相对分子质量的原理，会根据实验式和相对分子质量确定有机物的分子式。 3.理解红外光谱、核磁共振氢谱和X射线衍射等现代分析方法在确定有机物分子结构中的作用，能根据谱图分析有机物的结构。 4.熟悉确定有机物分子式和结构式的一般思路和方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识有机物燃烧产物与元素组成的关系，从微观角度理解有机物分子中化学键、官能团等结构对谱图的影响。 2.证据推理与模型认知：通过对有机物元素分析数据、谱图等证据的分析，建立确定有机物分子式和结构式的思维模型。 3.科学探究与创新意识：通过对屠呦呦等科学家研究青蒿素分子结构的学习，体会科学探究的过程和方法，培养创新意识和科学精神。 4.科学态度与社会责任：了解现代分析方法在有机化学研究中的重要作用，认识化学对人类社会发展的贡献。 一、学习重点 1.有机化合物实验式和分子式的确定方法。 2.红外光谱、核磁共振氢谱在确定有机物分子结构中的应用。 二、学习难点 根据实验数据和谱图信息推断有机物的分子式和结构式。 一、确定实验式 1. 定性分析——确定有什么元素。 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 2. 定量分析——最简整数比 判断是否含有 氧元素 。 碳元素的质量与氢元素质量之和等于有机物的质量则该物质中无氧元素。碳元素的质量与氢元素质量之和不等于有机物的质量则该物质中无氧元素。 二、确定分子式 已知最简比，测分子相对质量即可得分子式 1. 质谱法测相对质量 质谱仪——可以精确测定相对分子质量。 原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷得分子离子和碎片离子，在磁场得作用下，由于他们得相对质量不同而使其到达检测器的时间先后不同，其结果被记录为质谱图。 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。 三、有机物分子结构确定 （1） 红外光谱 利用红外光谱可以鉴别分子式相同，结构不同的有机物。 不同官能团 或者 化学键 在光谱图中显示出的吸收频率不同，因此在红外光谱图中可获得分子的化学键信息，进而推出官能团信息。 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 在有机物分子中， 处在同一化学环境下的氢原子，称作等效氢 。 （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，相应的信号在谱图中出现的位置不同，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，吸收峰的数目等于 氢原子的类型 。 （2）核磁共振氢谱图 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简式应为 CH3CH2OH 。 （一）问题探究 1.燃烧法确定元素组成 o问题：某有机物完全燃烧后，若产物只有和，其元素组成是什么？最早定量分析有机化合物元素的科学家是谁？ o答案：肯定有、，可能有。最早定量分析有机化合物元素的科学家是德国化学家李比希（J. von Liebig，1803—1873）。如果碳与氢的百分含量相加达不到，而又检测不出其他元素，则差数就是氧的百分含量。李比希建立了含氮、硫、卤素等有机化合物的元素定量分析方法，为现代元素定量分析奠定了基础。现在我们使用现代化的元素分析仪进行元素定量分析，其精确度和分析速度都达到了很高的水平。 2.确定实验式 o问题：实验式（最简式）与分子式有什么关系？如何根据吸收剂在吸收前后的质量差计算有机化合物中碳、氢元素的质量分数？ o答案：分子式 = (最简式)，若有机物的实验式中，碳原子已经达到饱和，则该物质的实验式与分子式相同。 计算碳、氢元素质量分数的方法：；。 若(有机物) =，则说明该有机物中只含碳和氢两种元素； 若(有机物)且完全燃烧只生成和，则说明有机物中含有、、三种元素，其中(有机物)。 3.确定分子式 o问题：质谱仪的工作原理是什么？如何从质谱图中确定有机物的相对分子质量？ o答案：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。质荷比最大的数据就是样品分子的相对分子质量。 4.红外光谱确定分子结构 o问题：红外光谱的原理是什么？它有什么作用？ o答案：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。其作用是初步判断有机物中含有的官能团或化学键。 5.核磁共振氢谱确定分子结构 o问题：核磁共振氢谱的原理是什么？它有什么作用？如何从核磁共振氢谱图中获取信息？ o答案：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。其作用是测定有机物分子中氢原子的类型和数目。获取信息的方法：吸收峰数目 = 氢原子的类型数，吸收峰面积比 = 氢原子个数比。 6.X射线衍射确定分子结构 o问题：X射线衍射的原理是什么？它有什么作用？ o答案：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。其作用是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。 （二）问题思考 对应训练1：某有机物完全燃烧生成和，则该有机物中（ ） A. 只含碳、氢两种元素 B. 一定含碳、氢元素，可能含氧元素 C. 一定含碳、氢、氧三种元素 D. 无法确定 - 答案：B - 讲解：有机物完全燃烧生成和，说明该有机物中一定含有碳、氢元素，因为燃烧时氧气提供氧元素，所以无法确定有机物中是否含氧元素，故选B。 对应训练2：某有机物在氧气中充分燃烧，生成的和的物质的量之比为，则（ ） A. 分子中、、个数之比为 B. 分子中、个数之比为 C. 分子中可能含有氧原子 D. 此有机物的最简式为 - 答案：BC - 讲解：生成的和的物质的量之比为，根据原子守恒可知分子中、个数之比为，但无法确定是否含有氧原子，最简式不一定是，故选BC。 对应训练3：某有机物含碳、氢，其余为氧，其蒸气密度为（标准状况），此有机物的实验式和分子式分别为（ ） A. ， B. ， C. ， D. ， - 答案：B - 讲解： - 首先求实验式： 已知碳的质量分数为，氢的质量分数为，则氧的质量分数为。 ，所以实验式为。 - 然后求相对分子质量： 根据（），可得。 实验式的式量为，所以分子式为，故选B。 对应训练4：某有机物的质谱图显示其最大质荷比为，经元素分析可知该有机物含、、三种元素，其中碳的质量分数为，氢的质量分数为，则该有机物的分子式为（ ） A. B. C. D. - 答案：A - 讲解： - 先求各元素原子个数比： ，所以实验式为。 - 再根据相对分子质量确定分子式： 质谱图最大质荷比为相对分子质量，即，实验式的式量为，所以分子式为，故选A。 对应训练5：某烃蒸气的密度是相同状况下氢气密度的倍，已知该烃中的碳、氢元素质量比为，则该烃的分子式为（ ） A. B. C. D. - 答案：A - 讲解： - 先求相对分子质量： 该烃蒸气的密度是相同状况下氢气密度的倍，则相对分子质量。 - 再求各元素原子个数比： 已知碳、氢元素质量比为，则，实验式为。 - 最后确定分子式： 实验式的式量为，，所以分子式为，故选A。 对应训练6：某有机物的红外光谱图显示有、和的吸收峰，则该有机物可能是（ ） A. B. C. D. - 答案：C - 讲解：中没有的吸收峰，中没有的吸收峰，中没有的吸收峰，中含有、和，故选C。 对应训练7：下列关于X射线衍射的说法正确的是（ ） A. X射线衍射只能用于确定无机物的晶体结构 B. X射线衍射可以确定有机物分子中的官能团 C. X射线衍射可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等 D. X射线衍射和红外光谱的原理相同 - 答案：C - 讲解：X射线衍射可以用于确定有机物和无机物的晶体结构，A选项错误；X射线衍射不能确定有机物分子中的官能团，B选项错误；X射线衍射可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，C选项正确；X射线衍射和红外光谱的原理不同，D选项错误，故选C。 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 【解析】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．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 【分析】图1中，可得出该有机物的相对分子质量为46；图2中，可得出该有机物分子中含有3种不同性质的氢原子，且面积比为3：2：1。 【解析】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。 3．下列说法错误的是 A．有机物燃烧后只生成CO2和H2O的物质不一定只含有碳、氢两种元素 B．质谱法、红外光谱法和核磁共振氢谱法均能确定有机化合物的分子结构 C．元素分析法和质谱法能分别确定有机物的实验式和相对分子质量 D．质谱图中最右边的谱线表示的数值为该有机物的相对分子质量 【答案】B 【解析】A．乙醇含有碳、氢、氧三种元素，燃烧生成的产物只有水和二氧化碳，故A正确； B．质谱法只能确定有机物的相对分子质量，无法确定有机物的结构，故B错误； C．元素分析法确定有机物的实验式，质谱法可用于确定有机物的相对分子质量，故C正确； D．质谱仪能记录分子离子、碎片离子的相对质量，质谱图中数值最大的即图中最右边的谱线是该分子的相对分子质量，故D正确； 故选：B。 4．有机物X经质谱检测其相对分子质量为100，将10.0g X在足量中充分燃烧，并使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。X能发生银镜反应，且X的核磁共振氢谱图上有3个吸收峰，峰面积之比是6︰1︰1。据以上信息推测X的结构为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】CaCl2吸收产生的H2O，KOH浓溶液吸收产生的CO2。已知CaCl2增重7.2g，即m(H2O)=7.2g，则n(H)=2n(H2O)=。KOH浓溶液增重22.0g=m(CO2)，n(C)= n(CO2)=，10g该有机物中H的质量为0.8g、C的质量为0.5×12g=6g、O的质量为10-0.8-6=3.2g，则n(O)=0.2mol，该有机物的实验式为C5H8O2，该物质的摩尔质量为100，则其化学式为C5H8O2，不饱和度为2，X能发生银镜反应说明含有醛基的结构，且X的核磁共振氢谱图上有3个吸收峰，峰面积之比是6︰1︰1，即该物质中含有2个-CH3，符合的是，故答案选B。 5．用如图所示实验装置可以测定有机物中碳元素和氢元素含量：取4.6g某烃的含氧衍生物样品A置于氧气流中，用氧化铜作催化剂，在760℃左右样品A全部被氧化为二氧化碳和水，实验结束后测得装置a增重5.4g，装置b增重8.8g。下列有关说法错误的是    A．装置a、b中依次盛放的试剂可以为无水氯化钙和碱石灰 B．由实验数据只能确定A的最简式，无法确定A的分子式 C．开始加热前、停止加热后均需通入一段时间O2 D．采用核磁共振氢谱法可确定A的结构式 【答案】B 【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A的核磁共振氢谱确定结构简式。 【解析】A． 由分析装置a、b中依次盛放的试剂可以为无水氯化钙和碱石灰，作用分别为吸收水和二氧化碳，故A正确； B． 生成水物质的量为=0.3mol，H原子物质的量为0.6mol，生成二氧化碳为=0.2mol，碳原子物质的量为0.2mol，C、H原子质量和为0.6mol×1g/mol+0.2mol×12g/mol=3g，所以O原子的质量为4.6g-3g=1.6g，氧原子物质的量为==0.1mol，则有机物A中N(C)：N(H)：N(O)=0.2：0.6：0.1=2：6：1，由于有机物A中N(C)：N(H)：N(O)=2：6：1，H原子已经饱和碳的四价结构，所以有机物分子式为C2H6O，故B错误； C． 开始加热前通入一段时间O2，赶走装置中的水和二氧化碳、停止加热后通入一段时间O2，使反应生成的水和二氧化碳分别被无水氯化钙和碱石灰吸收，使测量结果更准确，故C正确； D． 采用核磁共振氢谱法得出A中氢原子的种类，可确定A的结构式，故D正确； 故选B。 1.有机化合物实验式和分子式的确定方法 o确定实验式 燃烧法（李比希法） 元素组成：肯定有、，可能有。 原理：有机物→简单无机物（，等）。 实验式计算：；。 若(有机物) =，只含、；若(有机物)，含、、，(有机物)。 实验式与分子式关系：分子式=(最简式)（碳原子饱和时，实验式 = 分子式）。 o确定分子式 质谱法 原理：高能电子流轰击样品，形成分子离子和碎片离子，分析质荷比。 相对分子质量：质荷比最大的数据。 相对分子质量求算方法 相对密度法：。 标态密度法：。 混合物：。 读图法：质谱图质荷比最大值。 2.有机物分子结构的确定方法 o红外光谱 原理：不同官能团或化学键吸收频率不同。 作用：初步判断官能团或化学键。 o核磁共振氢谱 原理：不同化学环境氢原子吸收频率不同，吸收峰面积与氢原子数成正比。 作用：测定氢原子类型和数目。 oX射线衍射 原理：X射线与晶体原子作用产生衍射图。 作用：测定键长、键角，确定晶体结构。 考点1 有机化合物实验式和分子式的确定 1．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 【解析】A项，X射线衍射仪用于测定晶体结构，正确；B项，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，错误；C项，质谱仪可快速、精确测定有机物的相对分子质量，正确；D项，红外光谱仪可确定有机物中化学键或官能团信息，正确。 2．用下列仪器分别检测1－己烯和环己烷，结果基本相同的是 A．红外光谱仪 B．元素分析仪 C．X射线衍射仪 D．核磁共振仪 【答案】B 【解析】1－己烯(C6H12)含双键，环己烷(C6H12)为环状烷烃，分子式相同但结构不同。 A项，红外光谱仪通过官能团特征峰区分物质，双键的存在使两者光谱不同，不符合题意；B项，元素分析仪仅检测元素种类和含量，两者均为C、H且比例相同，结果一致，符合题意；C项，X射线衍射仪依赖晶体结构，若两者均非晶体或结构差异大，结果不同，不符合题意；D项，核磁共振仪反映氢原子化学环境，两者氢分布差异导致谱图不同，不符合题意。 3．下列研究有机物的方法错误的是    A．分离提纯有机物的常用方法是燃烧法 B．2，2，6，6—四甲基庚烷的核磁共振碳谱中出现了3个峰 C．图为某有机物的质谱图，可推知该有机物的相对分子质量为90 D．利用X射线衍射技术可以区分有机物的对映异构体 【答案】A 【解析】A．燃烧法是研究确定有机物成分的常用方法，但不是分离提纯有机物的方法，故A错误； B．2，2，6，6—四甲基庚烷分子中氢原子的类型为3，则核磁共振碳谱中会出现了3个峰，故B正确； C．由图可知，有机物的质荷比最大值为90 ，则有机物的相对分子质量为90，故C正确； D．x射线衍射可以确定原子间的距离和分子的三维结构，从而确定有机化合物分子的空间结构，区分有机化合物的对映异构体，故D正确； 故选A。 4．3.0 g某有机化合物在足量氧气中完全燃烧，生成4.4 g CO2和1.8 g H2O。下列说法不正确的是 A．该有机化合物中只含有碳元素和氢元素 B．该有机化合物中一定含有氧元素 C．该有机化合物的分子式可能是C2H4O2 D．该有机化合物分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2 【答案】A 【解析】根据已知条件，该有机物完全燃烧生成4.4 g CO2，根据质量守恒定律，该有机物中含有×12 g·mol－1＝1.2g碳，同理该有机物中含有×1 g·mol－1×2＝0.2 g氢，在有机物质量中该有机物中C、H两种元素质量和(1.2 g＋0.2 g＝1.4 g)并不等于有机物总质量(3.0 g)，说明该有机物中还含有氧原子，据此分析。 A项，根据分析，该有机物中除含有碳、氢两种元素外，还含有氧元素，错误；B项，根据分析，该有机物中C、H两种元素质量和并不等于有机物总质量，说明该有机物中还含有O元素，正确；C项，根据有机物中各元素质量可得，该有机物的实验式为CH2O，则该有机物的分子式可能为C2H4O2，正确；D项，根据有机物中各原子的物质的量之比等于原子的个数之比，则有机物中碳原子数与氢原子数比为∶＝1∶2，正确。 5．某化学小组为测定某有机物样品G的组成和结构，设计如图实验装置。 回答下列问题： （1）装置F中碱石灰的作用是_______________________________。 （2）若准确称取2.2 g样品G(只含C、H、O三种元素)，经充分燃烧后(CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成CO2和H2O)，装置D质量增加1．8 g，U形管E质量增加4．4 g。G的实验式为____________。又知样品G的质谱图如图所示，则G的分子式为____________。 （3）实验测得G的水溶液呈酸性，且结构中不含支链，则其核磁共振氢谱图中的峰面积之比为________________。 【答案】（1）吸收空气中的H2O和CO2 （2）C2H4O C4H8O2 （3）3∶2∶2∶1 【解析】A装置制备氧气，实验开始之前，先用A中产生的氧气将装置中的空气排干净；B装置的作用是干燥氧气；氧气进入C装置中，有机物与氧气反应，CuO的作用是确保有机物充分氧化，最终生成CO2和H2O；D装置的作用是吸收有机物与氧气反应生成的水蒸气；E装置的作用是吸收有机物与氧气反应生成的CO2；F装置的作用是防止外界空气中的H2O和CO2进入E装置，由此作答。 （1）由以上分析可知，F装置的作用是防止外界空气中的H2O和CO2；（2）装置D质量增加1.8 g，说明生成水的质量为1.8 g，则H原子的物质的量为×2＝0.2 mol，质量为0.2 g；U形管E质量增加4.4 g，说明生成CO2的质量为4.4 g，则C原子的物质的量为＝0.1 mol，C原子的质量为1.2 g；样品G只含C、H、O三种元素，根据质量守恒，氧原子质量为2.2 g－0.2 g－1.2 g＝0.8 g，O原子的物质的量为0.05 mol，C、H、O原子个数之比为0.1 mol∶0.2 mol∶0.05 mol＝2∶4∶1，有机物G的实验式为C2H4O；由于G的相对分子质量为88，故有机物G的分子式为C4H8O2；（3）若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，则其核磁共振氢谱图中的峰面积之比为3∶2∶2∶1。 考点2 有机化合物分子结构的确定 6．下列有机物分子在核磁共振氢谱中只有一组峰的是 A．HCHO B．CH3OH C．HCOOH D．CH3COOCH3 【答案】A 【解析】A项，HCHO()分子中两个氢原子位置等效，H原子只有1种，符合题意；B项，CH3OH含有2种不同化学环境的H原子，有机物分子在核磁共振氢谱有两组峰，不符合题意；C项，HCOOH含有2种不同化学环境的H原子，有机物分子在核磁共振氢谱有两组峰，不符合题意；D项，CH3COOCH3分子中含有2种不同化学环境的H原子，有机物分子在核磁共振氢谱有两组峰，不符合题意。 7．下列物质的核磁共振氢谱图中，有四组峰的是 A．CH3CH2COCH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2Cl C．CH3CH(CH3)2 D． 【答案】B 【解析】A项，CH3CH2COCH2CH3结构中有2种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有2组峰，错误；B项，CH3CH2CH2CH2Cl结构中有4种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有四组峰，正确；C项，CH3CH(CH3)2结构中有2种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有2组峰，错误；D项，结构中有5种环境不同的H，核磁共振氢谱图中有5组峰，错误。 8．某有机物A用质谱仪测定如图1，核磁共振氢谱示意图如图2，则A的结构简式可能为 A．CH3CH2OH B．CH3CHO C．HCOOH D．CH3CH2CH2COOH 【答案】A 【解析】根据图示可知，该有机物的最大质荷比为46，则A的相对分子质量为46；根据图示核磁共振氢谱可知，A分子的核磁共振氢谱有3个吸收峰，则其分子中有3种H原子； A．乙醇的相对分子质量为46，分子中含有3种H原子； B．乙醛的相对分子质量为44，分子中含有2种H原子； C．甲酸的相对分子质量为46，分子中含有2种H原子； D．丁酸的相对分子质量为88，分子中含有4种H原子； 综上所述，乙醇符合题意，故选A。 9．Ⅰ.为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验： 第一步，分子式的确定。 （1）将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该有机物的实验式是 。 （2）用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图①所示质谱图，则其相对分子质量为 ，该物质的分子式是 。 第二步，结构简式的确定。 （3）根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式： (写出一种)。 （4）经测定，有机物A的核磁共振氢谱如图②所示，则A的结构简式为 Ⅱ.现有某烃W的键线式为。 （5）W的分子式为 。 （6）W的一氯代物有 种。 （7）写出W的芳香族同分异构体(能发生聚合反应)的结构简式： ，写出该聚合反应的化学方程式： 。 【答案】（1）C2H6O （2）46 C2H6O （3）CH3CH2OH或CH3OCH3 （4）CH3CH2OH （5）C8H8 （6）2 （7） 【分析】有机物A置于氧气流中充分燃烧，生成5.4 g H2O（为0.3mol）和8.8 g CO2（为0.2mol），消耗氧气6.72 L(标准状况下，（为0.3mol）)，则该有机物中含有0.2molC、0.6molH、0.1molO，实验式是C2H6O； 【解析】（1）由分析可知，该有机物的实验式是C2H6O； （2）由图可知，其相对分子质量为46，该物质的分子式是C2H6O； （3）碳可以形成4个共价键、氢形成1个共价键、氧形成2个共价键，则A的可能结构为CH3CH2OH、CH3OCH3； （4）由核磁共振氢谱可知，分子中含有3种氢，且强度之比为3:2:1，故A结构简式为CH3CH2OH； （5）由W结构简式可知，W分子式为C8H8； （6）W分子中含有2种氢，其一氯代物有2种。 （7）W的不饱和度为5，芳香族同分异构体(能发生聚合反应)，则含有苯环且含有不饱和碳碳双键，结构简式为：，分子中含有碳碳双键，能发生加成反应生成高聚物，该聚合反应的化学方程式：。 10．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 【分析】有机物A完全燃烧生成二氧化碳和水，通过计算可得出C和H物质的量，根据总质量对O进行计算判断，结合质谱图，核磁共振氢谱和红外光谱图对有机物结构进行分析； 【解析】（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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $