第1章 第2节 第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修3（人教版）

第一章　有机化合物的结构特点与研究方法 第二节　研究有机化合物的一般方法 第2课时　确定有机化合物的实验式与分子结构 基础过关练 题组一　元素分析与实验式的确定 1.下列有关说法错误的是 (　　) A.李比希法是定量研究有机物中元素组成的方法 B.元素分析仪可用于分析有机物中的元素组成 C.利用李比希法可以确定有机物分子的最简式 D.元素定量分析可以确定有机物的分子式 2.(2025河南信阳高级中学月考)3.2 g某有机化合物在氧气中充分燃烧只生成CO2和H2O,将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管,实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g,盛有碱石灰的干燥管增重4.4 g。则下列判断正确的是 (　　) A.该有机物只含碳、氢两种元素 B.该有机化合物中碳原子数和氢原子数之比是1∶2 C.该有机物的分子式一定为CH4O D.根据题目条件可确定该有机物的实验式,无法确定该有机物的分子式 题组二　波谱分析与分子结构的确定 3.(2024河北邯郸月考)某有机物A的分子式为C4H10O,其红外光谱如图所示,则A的结构简式为 (　　) A.CH3CH2OCH2CH3　　　　B.CH3OCH2CH2CH3 C.CH3CH2CH2CH2OH　　　　D.(CH3)2CHOCH3 4.(2025广西南宁二中期中)101 kPa、100 ℃时,某烃相对H2的密度为21,其核磁共振氢谱如图所示,该物质可能为 (　　) A.　 B.　 C.　 D. 5.(易错题)(2025清华大学附中月考)在核磁共振氢谱中出现两组峰且峰面积之比为3∶2的化合物是 (　　) A.　　　　B. C.CH3CH2COOCH2CH3　　　　D. 6.(2025浙江强基联盟月考)质谱可广泛用于化合物的结构测定,只含C、H、O三种元素的某化合物的质谱图如图所示。已知该化合物中存在苯环、—C2H5、醇羟基,则下列说法正确的是　 (　　) A.该化合物的相对分子质量为107 B.该化合物的分子式为C9H10O C.该化合物中至少存在7种不同化学环境的氢原子 D.该化合物的结构简式可能为 能力提升练 题组一　元素分析与有机物分子式的确定 1.(创新题·新考法)(2025陕西西安月考)为了测定有机物M的分子式,取4.6 g M与4.8 g O2置于一密闭容器中燃烧,定性实验表明产物是CO2、CO和水蒸气,测得的有关数据如下(实验前装置内的空气已排尽),该有机物M的分子式为 (　　) A.C4H8O　 B.C2H4O2　 C.C3H8O3　 D.CH2O 2.麻黄素有平喘作用,我国药物学家从中药麻黄中提取麻黄素制作平喘药。某实验兴趣小组用李比希法、现代仪器等测定麻黄素的分子式,测得含C、H、O、N四种元素中的若干种,其中氮元素的质量分数为8.48%;同时将5.0 g麻黄素完全燃烧可得13.335 g CO2、4.09 g H2O。据此,判断麻黄素的分子式为 (　　) A.C2H3NO　　　　B.C10H15N2 C.C10H15NO　　　　D.C15H15N2O 题组二　有机化合物结构的测定 3.(2025福建四校期中联考)测得某有机物中碳元素的质量分数为60%,氢元素的质量分数为13.33%。0.2 mol该有机物质量为12 g,其红外光谱图只有C—C键、C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收。下列有关该有机物的叙述不正确的是 (　　) A.该有机物含有羟基 B.该有机物质谱图中最大质荷比是60 C.该有机物能与乙酸发生取代反应 D.该有机物核磁共振氢谱图中一定有4组吸收峰,峰面积之比为3∶2∶2∶1 4.(2025河北石家庄月考)使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定,相关结果如下: 图1　质谱 图2　红外光谱 图3　核磁共振氢谱 已知:图3两组峰的面积比为2∶3。 下列关于A的说法正确的是 (　　) A.分子式是C4H10O B.能与NaHCO3溶液反应生成气体 C.符合条件的结构有2种 D.能与Na反应生成H2 5.(2024山东淄博月考)某有机化合物经李比希法测得其中碳的质量分数为54.5%、氢的质量分数为9.1%,其余为氧。用质谱法分析知该有机物的相对分子质量为88。请回答下列有关问题: (1)该有机物的分子式为　　　　。  (2)若该有机物的水溶液呈酸性,且结构中不含支链,则其核磁共振氢谱中的峰面积之比为　　　　。  (3)若实验测得该有机物中不含—CHO,该有机物的红外光谱如图所示。该有机物的结构简式可能是　　　　　　　　　　　　　　。  答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.D　元素定量分析只能确定有机物分子中各元素原子的最简整数比,得到实验式,不能确定分子式。 2.C　根据题意可知,浓硫酸增加的质量为H2O的质量,即n(H2O)= 0.2 mol,n(H)=0.4 mol,碱石灰增加的质量为CO2的质量,即n(CO2)= 0.1 mol,n(C)=0.1 mol;m(H)+m(C)=0.4 g+1.2 g<3.2 g,则该有机物中含O元素,且n(O)==0.1 mol,A错误;该有机物中n(C)∶n(H)= 0.1 mol∶0.4 mol=1∶4,B错误;由计算可知n(C)∶n(H)∶n(O)=1∶4∶1,即有机物的实验式为CH4O,由于碳原子成键已达饱和,故分子式也为CH4O,C正确,D错误。 3. A　该有机物分子式为C4H10O,红外光谱显示存在对称的甲基 (—CH3),对称的亚甲基(—CH2—)和醚键,可得出分子的结构为CH3CH2OCH2CH3。 4.A　根据题意可知,该烃的相对分子质量为2×21=42,由核磁共振氢谱图可知,分子中只有一种H原子(破题关键)。分子中只有1种H原子,分子式是C3H6,相对分子质量是42,A项符合题意;分子中含3种H原子,B项不符合题意;分子中只有1种H原子,分子式是C6H12,相对分子质量是84,C项不符合题意;分子中含3种H原子,分子式为C6H12,相对分子质量为84,D项不符合题意。 5.D　分子中含2种H原子,个数之比为6∶2=3∶1,A项不符合题意;分子中含3种H原子,核磁共振氢谱中出现三组峰,B项不符合题意;分子中含4种H原子,核磁共振氢谱中出现四组峰,C项不符合题意;分子中含有2种H原子,个数之比为6∶4=3∶2,D项符合题意。 易错分析　C项,两边虽然均为乙基,但是整个分子结构不对称,分子中含4种H原子,核磁共振氢谱中有四组峰,其峰面积之比为3∶2∶2∶3;易误认为含2组吸收峰,峰面积之比为3∶2。 6.D　质谱图中质荷比的最大值为相对分子质量(解题技法),该化合物最大质荷比为136,即相对分子质量为136,A错误;分子式为C9H10O的化合物的相对分子质量为134,B错误;该化合物可能为苯环上一取代物:(7种H),也可能是苯环上二取代物:(6种H)、(8种H)、(8种H),最少存在6种不同化学环境的氢原子,C错误,D正确。 能力提升练 1.C 则m(C)=0.15 mol×12 g·mol-1=1.8 g,m(H)=0.4 mol×1 g·mol-1=0.4 g,则m(O)=4.6 g-1.8 g-0.4 g=2.4 g,即n(O)==0.15 mol,故n(C)∶n(H)∶n(O)=0.15 mol∶0.4 mol∶0.15 mol=3∶8∶3,则实验式为C3H8O3,且碳原子成键已饱和,故分子式也为C3H8O3。 方法点津　一般燃烧产物中只含CO2和H2O,本题中出现了CO,可根据后续实验和差量法计算CO的物质的量,根据原子守恒有n(C)=n(CO2)+n(CO),再计算H、O的物质的量,从而确定实验式。本题中有机物M的实验式和分子式相同。 2.C　5.0 g麻黄素中氮元素的质量分数为8.48%,则m(N)=5.0 g×8.48%=0.424 g,即n(N)=≈0.03 mol,5.0 g麻黄素完全燃烧生成n(CO2)=≈0.30 mol,n(H2O)=≈0.227 mol,则含m(O)=5.0 g-0.30 mol×12 g/mol-0.227 mol×1 g/mol×2-0.424 g=0.522 g,即n(O)=≈0.03 mol,故麻黄素分子中C、H、N、O原子数之比为0.30∶(0.227×2)∶0.03∶0.03≈10∶15∶1∶1,故选C。 3.D　由0.2 mol该有机物质量为12 g,可知M==60 g/mol,由含碳、氢元素的质量分数,得分子中N(C)==3,N(H)==8,含氧元素的质量分数为1-60%-13.33%=26.67%,同理可求得分子中含N(O)=1,则该有机物的分子式为C3H8O,结合红外光谱信息可得结构简式为CH3CH2CH2OH或(破题关键)。分子中含有的官能团是羟基,A正确;由分析可知质谱图中最大质荷比为60,B正确;该有机物为醇,能和乙酸发生酯化反应(属于取代反应),C正确;该有机物可能的结构有2种,其中一种有4种H且个数之比为3∶2∶2∶1,另一种有3种H且个数之比为6∶1∶1,D错误。 4.A　由图1可知化合物A的相对分子质量为74,由图2可知分子中含有烷基和醚键,由图3两组峰的面积之比为2∶3,可知含两种H原子且个数之比为2∶3,设分子式为CxHyOz,即12x+y+16z=74,讨论可得x=4,y=10,z=1,故A的分子式为C4H10O,其结构简式为CH3CH2OCH2CH3。由分析可知,A正确,C错误;A分子中不含羧基,不能与NaHCO3溶液反应生成气体,B错误;分子中不含羟基和羧基,不能与Na反应生成H2,D错误。 5.答案　(1)C4H8O2 (2)3∶2∶2∶1 (3)CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3 解析　(1)由该有机物的相对分子质量为88,且其中C、H的质量分数分别为54.5%、9.1%,其余为O,可得分子中N(C)==4、N(H)==8、N(O)==2,故该有机物的分子式为C4H8O2。(2)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,其核磁共振氢谱中的峰面积之比为3∶2∶2∶1。(3)根据红外光谱图,可知该有机物中含不对称的—CH3、、C—O—C,则该有机物的结构简式可能为CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3。 14 学科网（北京）股份有限公司 $