第一章 第二节 第二课时 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word（人教版）

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C15H22O5，它属于有机物 C．人工合成青蒿素经过了长期的实验研究，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 解析：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．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 解析：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．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(　　) A．C2H5OH　　　　 B． C． D． 解析：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，C2H5OH即CH3CH2OH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；中有2种H原子，核磁共振氢谱中有2个峰，故B错误；有4种氢原子，核磁共振氢谱有4个峰，故C错误；有2种氢原子，核磁共振氢谱有2个峰，故D错误。] 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CO2 B．只测定其燃烧产物中H2O和CO2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CO2、H2O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H2O并测定CO2和H2O的质量 解析：D　[烃的含氧衍生物和烃燃烧都生成H2O和CO2，不能确定是否含有O，故A错误；测定其燃烧产物中H2O和CO2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、H2O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O，故C错误；测定该试样的质量及其试样完全燃烧后生成CO2和H2O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。] 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 解析：B 　[由①②可得有机物的实验式，由①②④可知有机物的分子式。] 6．乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体，其结构式分别如图 ， 在下列哪种检测仪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 解析：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．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有 C－H、O－H、C－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．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3 C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2CHO 解析：B　[由该有机物的红外光谱图知分子中含C－H、O－H、C－O，A项中无O－H，D项中无O－H、C－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.某有机物含有C、H、O三种元素，其中氧的质量分数为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 解析：D　[相对分子质量小于150，氧的质量分数为已知，则分子中氧原子数目小于≈2.34，当有机物分子中含氧原子的数目为2时，有机物的相对分子质量最大，含碳原子个数也最多，有机物的相对分子质量为＝128，设分子中含有x个C，y个H，则有12x＋y＋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．下列说法中正确的是(　　) A．在核磁共振氢谱中有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 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 解析：D　 C[此物质有3种不同化学环境的氢原子，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；C.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.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(ClCH2OCH3)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。金刚烷的分子总产值本结构如图乙所示，它的核磁共振氢谱图中吸收峰数目与峰面积之比分别为(　　) A．5,1∶6∶2∶3　　 B．3,1∶3∶12 C．4,1∶6∶3∶6 D．2,1∶3 解析：D　[轴烯与苯的分子式都是C6H6，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D项正确。] 11．某芳香烃A的质谱图如图所示： (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9.2 g A在足量O2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。 (5)A分子的核磁共振氢谱有　　________　　个峰，峰面积之比为　　________　　。 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)9.2 g甲苯完全燃烧可得0.4 mol水和0.7 mol CO2，即7.2 g水和30.8 g二氧化碳。 答案：(1)甲苯　(2)4　(3)13　(4)7.2　30.8　(5)4　1∶2∶2∶3 12．某有机物A含C、H、O三种元素，为了确定A的结构，进行如下实验： (1)取6.8 g A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3.6 g和17.6 g，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　　________　　。 (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　　________　　。 (4)B与A互为同系物，且相对分子量比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 解析：(1)有机物A含C、H、O三种元素，充分燃烧生成CO2、H2O，浓硫酸的增重即为水的质量，所以A中n(H)＝2(H2O)＝×2＝0.4 mol，碱石灰的增重即为CO2的质量，所以A中n(C)＝2(CO2)＝＝0.4 mol，则A中n(O)＝ ＝0.1 mol，则A中n(H)∶n(C)∶n(O)＝4∶4∶1，所以实验式为C4H4O； (2)根据质谱图可知A的相对分子质量为136，设分子式为(C4H4O)n，则有(12×4＋1×4＋16)n＝136，解得n＝2，所以A的分子式为C8H8O2； (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的结构简式为； (4)B与A互为同系物且相对分子量比A大14，则B的分子式为C9H12O2，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。 答案：(1)C4H4O　(2)C8H8O2 (3)4 (4) 13．化学上常用燃烧法确定有机物的组成，如下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。 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1.8 g烃的含氧衍生物X的样品，经充分燃烧后，D管质量增加2.64 g，E管质量增加1.08 g，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)1 mol X分别与足量Na、NaHCO3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　　_______________　　 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CuO的作用下不完全燃烧的产物转化为CO2，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。 (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2H2O22H2O＋O2↑； (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，故答案为：吸收氧气中的水蒸气(或答：干燥氧气)； (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H2O，故答案为：使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO2和H2O； (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2.64 g说明生成了2.64 g二氧化碳，n(CO2)＝＝0.06 mol，m(C)＝0.06 mol×12 g/mol＝0.72 g；E管质量增加1.08 g，说明生成了1.08 g的水，n(H2O)＝＝0.06 mol，m(H)＝0.06 mol×2×1 g/mol＝0.12 g；从而可推出含氧元素的质量为：1.8 g－0.72 g－0.12 g＝0.96 g，n(O)＝＝0.06 mol, N(C)∶N(H)∶N(O)＝0.06 mol∶0.12 mol∶0.06 mol＝1∶2∶1，故该有机物的实验式为CH2O； (6)CH2O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C3H6O3； (7)1 mol X分别与足量Na、NaHCO3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。 答案：(1)2H2O22H2O＋O2↑ (2)吸收氧气中的水蒸气(或答：干燥氧气) (3)使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO2和H2O　(4)E　D　(5)CH2O　(6)C3H6O3　(7) 学科网（北京）股份有限公司 $