第1章 有机化合物的结构特点与研究方法 综合拔高练（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）

综合拔高练 高考真题练 考点1　同分异构体的数目判断与书写 1.(2022河北,11改编)在HY沸石催化下,萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘M和N。 ++ 下列说法正确的是 (　　) A.M和N互为同系物 B.M分子中所有原子可能共平面 C.N的一溴代物有6种(不考虑立体异构)① D.萘的二溴代物有10种(不考虑立体异构)② ①辅助设问N分子中有几种不同化学环境的H? ②关键点拨可根据“定一移一法”确定萘的二溴代物种数。对点突破P196定点2 2.(高考组合)回答下列问题: (1)[2025陕晋青宁,18(4)]同时满足下列条件的B(BrCH2CH2CH2OCH3)的同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构)。  ①含有两个甲基;②与钠反应产生氢气。 (2)[2024安徽,18(5)]D()的同分异构体中,同时满足下列条件的有　　种(不考虑立体异构),写出其中一种同分异构体的结构简式　　　　　　　　　　　　。  ①含有手性碳　②含有2个碳碳三键　③不含甲基 (3)[2023全国甲,36(7)]具有相同官能团的B()的芳香同分异构体还有　 　种(不考虑立体异构,填标号)。  a.10　　　　b.12　　　　c.14　　　　d.16 其中,核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1的同分异构体结构简式为　　　　　　　。  考点2　有机物分子的确定 3.(2023全国乙,26)元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。 ① 回答下列问题: (1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中,先　　　　　　,而后将已称重的U形管c、d与石英管连接,检查　　　　　。依次点燃煤气灯　　　　,进行实验。  (2)O2的作用有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。CuO的作用是　　　　　　　　　　　　(举1例,用化学方程式表示)。  (3)c和d中的试剂分别是　　　、　　　(填标号)。c和d中的试剂不可调换,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  A.CaCl2　　　　　　　B.NaCl C.碱石灰(CaO+NaOH)　　　　　　　D.Na2SO3 (4)Pt坩埚中样品CxHyOz反应完全后,应进行操作:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。取下c和d管称重。  (5)若样品CxHyOz为0.023 6 g,实验结束后,c管增重0.010 8 g,d管增重0.035 2 g。质谱测得该有机物的相对分子质量为118,其分子式为　　　　。  ①看图说“化”用CuO将可能产生的CO氧化为CO2,c和d分别吸收产生的水蒸气和CO2 考点3　有机物的制备与分离、提纯 4.(2024湖北,3改编)关于物质的分离、提纯,下列说法错误的是 (　　) A.蒸馏法分离CH2Cl2和CCl4 B.过滤法分离乙醇和NaHCO3溶液 C.萃取和柱色谱法从青蒿中提取分离青蒿素 D.重结晶法提纯含有少量食盐和泥沙的苯甲酸 5.(2025黑吉辽蒙,17改编)某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。 反应: 步骤:Ⅰ.向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮,光照,连续监测反应进程。 Ⅱ.5 h时,监测结果显示反应基本结束,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤①,弃去有机层。 Ⅲ.用稀盐酸调节水层pH=1后,再用乙酸乙酯萃取。 Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,蒸去溶剂,得目标产物。 已知:酸性KMnO4可将与苯环直接相连的—CH3氧化为—COOH。 回答下列问题: (1)相比酸性KMnO4作氧化剂,该制备反应的优点为　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　(答出2条即可)。  (2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰,谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。已知峰面积比a∶b∶c∶d=1∶2∶2∶3,a∶a'=2∶1②。反应2 h时,对甲基苯甲醛转化率约为　　　　%。  (3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为　　　 　　　　　　、　　　　　 　　　　。  (5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发,为保证18O2气氛,通18O2前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的16O2,操作顺序为①→②→　　→　　→　　(填标号),重复后四步操作数次。  同位素示踪结果如下表所示,则目标产物中羧基O来源于醛基和　　　　。  反应条件 质谱检测目标产 物相对分子质量 太阳光,18O2,室温,CH3COCH3,5 h 138 太阳光,空气,室温,CH3C18OCH3,5 h 136 ①辅助设问此处为什么用乙酸乙酯洗涤而不用水洗涤? ②关键点拨a.反应液的核磁共振氢谱中已去除溶剂H的吸收峰,意味着0 h的谱图就是对甲基苯甲醛的谱图;b.a与a'的比值代表醛基氢原子数量的变化,a∶a'=2∶1时醛基H已变为初始的一半 高考模拟练 应用实践 1.(2025北京二中月考)科学家发现,一定条件下可把青蒿素转化为双氢青蒿素。下列说法不正确的是 (　　) A.利用元素定量分析和质谱法可以得到青蒿素的分子式 B.青蒿素只含有酮羰基和醚键2种官能团 C.青蒿素分子中存在手性碳原子 D.青蒿素转化为双氢青蒿素时,π键发生断裂 2.(2024福建福州二模)实验室用环己醇和浓磷酸制备环己烯,所得的粗产品可经以下步骤提纯: 　　　　　 　　　　 　　　　 下列仪器在上述提纯过程中需要用到的是 (　　) A.①③④⑤　　　　B.③④⑥⑦ C.①②⑤⑦　　　　D.②④⑤⑥ 3.(2025广东实验中学期中)下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是 (　　) 选项 目的 分离方法 原理 A 分离溶于水中的碘 用乙醇 萃取 碘在乙醇中的溶解度较大 B 分离乙酸乙酯和乙醇 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同 C 除去KNO3固体中混有的少量NaCl 重结晶 NaCl在水中的溶解度很大 D 除去正丁醇中的乙醚 蒸馏 正丁醇与乙醚的沸点相差较大 4.(2025清华大学附中月考)下列有关同分异构体数目(不考虑立体异构)的叙述正确的是 (　　) A.分子式为C5H10O且属于酮的有机物的种数与分子式为C4H10O且属于醚的有机物的种数不同 B.某单烯烃与氢气的加成产物是,则该单烯烃有3种结构 C.联苯()的二氯取代物有13种 D.1 mol某链状烷烃完全燃烧消耗11 mol O2,则其主链上含有5个碳原子的同分异构体有6种 5.(2025河南洛阳新安一中月考)化合物X是一种有机溶剂。使用现代分析仪器对有机物X的分子结构进行测定,相关结果如图1、图2、图3所示: 图1 质谱 图2 红外光谱 图3 核磁共振氢谱 有关X的说法不正确的是 (　　) A.X的相对分子质量为74 B.X的分子式是C4H10O C.0.3 mol X中含有C—H键的物质的量为3 mol D.有机物M是X的同分异构体,M的结构有4种(不考虑立体异构) 迁移创新 6.(创新题·新考法)(2025福建泉州五校联考)青蒿素为无色晶体,易溶于有机溶剂,难溶于水,熔点为156~157 ℃,是高效的抗疟药,温度超过60 ℃完全失去药效。 Ⅰ.从青蒿中提取青蒿素的工艺如下所示: 已知:乙醚沸点为35 ℃。 索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸气沿蒸气导管2上升至装置a,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与青蒿粉末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对青蒿粉末的连续萃取。 回答下列问题: (1)装置a的名称为　　　　。  (2)索氏提取装置提取出来的青蒿素位于　　　　(填“圆底烧瓶”或“索氏提取器”)中;与常规的萃取相比,索氏提取的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)提取液蒸馏过程中选用图中哪种装置更好?　　　　(填“甲”或“乙”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  甲 乙 (4)粗品提纯的过程可能是　　　(填标号)。  a.加水溶解、过滤 b.加95%的乙醇溶解、水浴加热、冷却结晶、过滤 c.加入乙醚进行萃取分液 Ⅱ.测定产品中青蒿素的纯度 (5)取青蒿素样品8.0 g配制成250 mL溶液,取25.00 mL加入锥形瓶中,再加入足量的KI溶液和几滴淀粉溶液,用0.1 mol/L Na2S2O3标准液滴定。平行滴定三次,消耗Na2S2O3标准液平均用量为40.00 mL。则青蒿素的纯度为　　　　。  已知:①1 mol青蒿素分子()中含有1 mol过氧基,可与2 mol I-反应生成碘单质; ②I2+2S2 2I-+S4;③M(青蒿素)=282 g/mol。 答案与分层梯度式解析 高考真题练 1.D 真题降维　　辅助设问答案:N分子中有5种不同化学环境的H,因此其一溴代物有5种,C不正确。 M、N虽然是比较陌生的两种物质,但仔细观察,可发现二者不同之处就是萘环上两个侧链的相对位置,二者分子式相同,结构不同,互为同分异构体,A不正确。M分子中含甲基,联想甲烷的正四面体结构(),可判断M分子中所有原子不可能共平面,B不正确。根据“定一移一法”确定萘的二溴代物数目,萘分子有两条对称轴,则一溴代物有两种(),当一个溴原子在a位时,另一个溴原子的位置有7种();当一个溴原子在b位时,另一个溴原子的位置有3种(),故萘的二溴代物有10种,D正确。 2.答案　(1)5　(2)4 、 、 、 (任写一个即可)　(3)d　 解析　(1)“与钠反应产生氢气”,说明有—OH,此外还余下1个溴原子和4个碳原子(氢原子忽略不计),则碳骨架可能的情况:①C—C—C—C、②。结构中含有2个甲基,若为①,可能的结构为、;若为②,可能的结构为、、,故共5种。(2)的不饱和度为4,其同分异构体中含有2个碳碳三键,说明不含其他不饱和键或环状结构,且结构中不含甲基,说明三键在分子的两端,又含有手性碳原子,符合条件的结构有4种,即、 、 、 。 (3)B中含有的官能团为—NO2和—Cl,B的芳香同分异构体中,若苯环上的取代基为—CH3、—NO2和—Cl,有9种结构;若苯环上的取代基为—CH2NO2和—Cl,有3种结构;若苯环上的取代基为—CH2Cl和—NO2,有3种结构;若苯环上的取代基为,有1种结构,共有9+3+3+1=16种。其中,核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为。 方法点津　　　在解答(3)时,需按照“有序化”学科思想确定同分异构体的数目。参考B的结构简式,苯环上可以连接3个不同取代基,或2个取代基,或1个取代基。若连接3个取代基,可根据邻、间、对位先固定任意2个取代基的位置,再插入第3个取代基,并去除B本身;连接2个取代基,有邻、间、对3种位置关系。 3.答案　(1)通O2　装置气密性　ba　(2)反应前排尽装置中的空气,反应过程中作反应物,反应后排出石英管中的CO2和H2O　CO+CuOCu+CO2　 (3)A　C　碱石灰既可以吸收CO2又可以吸收H2O (4)先熄灭a处煤气灯,一段时间后再熄灭b处煤气灯,继续通一段时间O2　(5)C4H6O4 考教衔接　　本题以教材中李比希法测定有机化合物的实验式为实验原理,考查实验操作、实验装置的作用、试剂的选取、分子式的确定等考点。通过本题的分析不难看出,有些高考试题源于教材,但又高于教材,因此在学习或备考时要注重对教材的挖掘,教材的原文、习题、资料卡片等都可能是高考命题的载体。 解析　(1)实验需测定CO2和H2O的质量,为防止空气中存在的CO2和H2O对测定结果产生干扰,加热之前要先通O2排尽装置中的空气;题给装置需要保证气密性良好,连接好装置后,需要检查装置的气密性;为使样品燃烧不充分生成的CO能够完全转化成CO2被后续装置吸收,需要先点燃b处煤气灯再点燃a处煤气灯。 (2)反应前通O2排尽装置中的空气,防止空气中存在的CO2和H2O对测定结果产生干扰;加热样品时O2与样品反应,O2为反应物;反应结束后为使石英管中的H2O和CO2被c、d充分吸收,需要继续通一段时间O2。CuO可与CO反应生成CO2,避免样品不完全燃烧生成的CO不能被吸收,产生误差,化学方程式为CO+CuO Cu+CO2。 (3)c和d的作用分别为吸收水蒸气和吸收二氧化碳,故c中试剂选择CaCl2,d中试剂选择碱石灰;因为碱石灰既可以吸收CO2又可以吸收H2O,所以c和d中试剂不可调换。 (5)c管增加的质量为生成水的质量,则生成水的物质的量n(H2O)==0.000 6 mol,n(H)=2n(H2O)=0.001 2 mol,m(H)=0.001 2 mol×1 g/mol=0.001 2 g;d管增加的质量为生成CO2的质量,则生成CO2的物质的量n(CO2)==0.000 8 mol,n(C)=n(CO2)=0.000 8 mol,m(C)=0.000 8 mol×12 g/mol=0.009 6 g;m(O)=0.023 6 g-0.001 2 g-0.009 6 g=0.012 8 g,n(O)==0.000 8 mol,该有机物中n(C)∶n(H)∶n(O)=2∶3∶2,该有机物最简式为C2H3O2,由于该有机物的相对分子质量为118,所以该有机物的分子式为C4H6O4。 4.B　二氯甲烷和四氯化碳互溶,二者沸点明显不同,可以用蒸馏的方法将二者分离,A正确;乙醇和碳酸氢钠都可以溶解在水中,不能用过滤的方法分离乙醇和NaHCO3溶液,B错误;可用乙醚浸泡青蒿将青蒿素萃取出来,用柱色谱法分离、提纯青蒿素,C正确;苯甲酸的溶解度随温度的升高而增大,NaCl的溶解度随温度变化不大,通过重结晶法可提纯苯甲酸,D正确。 教材溯源　色谱法 　　当样品随着流动相经过固定相时,因样品中不同组分在两相间的分配不同而实现分离,这样的一类分离分析方法被称为色谱法。目前常用的固定相有硅胶、氧化铝等。实验室常用的一种柱色谱装置示意图如下: 5.答案　(1)防止KMnO4将甲基氧化为羧基,提高了对甲基苯甲酸的产率;氧化剂来自空气,资源丰富,价廉易得;原子经济性高等(合理即可)　(2)50　(3)除去未反应完的　(4)H++OH- H2O　+H+ 　(5)③　①　④　氧气 真题降维　　辅助设问答案:乙酸乙酯为有机溶剂,可以溶解不易溶于水的有机物,用乙酸乙酯洗涤可以除掉对甲基苯甲酸钠溶液中混有的对甲基苯甲醛。 解析　(1)使用酸性KMnO4作氧化剂会将与苯环直接相连的—CH3氧化为—COOH,降低对甲基苯甲酸的产率;该制备反应使用空气中的氧气作氧化剂,资源丰富,价廉易得;该反应产物只有对甲基苯甲酸,原子经济性高,产物也易于分离。(2)反应开始时,根据峰面积比a∶b∶c∶d=1∶2∶2∶3可知,a对应的H原子为对甲基苯甲醛的醛基中的H原子,反应了2 h时,a∶a'=2∶1,说明此时醛基减少为开始时的一半,即对甲基苯甲醛的转化率约为50%。(3)步骤Ⅱ中,加入过量稀NaOH溶液的目的是使对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠进入水溶液中;加入乙酸乙酯,可以溶解未反应的对甲基苯甲醛,使其进入有机层,与对甲基苯甲酸钠分离。(4)步骤Ⅲ中加入的稀盐酸可中和上一步过量的NaOH,并将对甲基苯甲酸钠转化为对甲基苯甲酸。(5)重复“液氮冷冻反应液→打开阀门抽气→反应液恢复室温”过程,每次循环冷冻都能进一步降低16O2的浓度,直至16O2全部被除去;根据题表信息,使用18O2、CH3COCH3比使用空气、CH3C18OCH3所获得目标产物的相对分子质量大2,说明产物中的另一个O原子不是来源于丙酮,而是来源于氧气。 高考风向　　　从近几年全国各地高考实验题来看,很多试题以有机化合物的绿色制备为载体考查实验基本操作、实验方案的设计、产率的计算等。试题信息量相对较大,要认真读题,能提取有效的关键信息。 高考模拟练 1.B　利用元素定量分析可确定青蒿素的实验式,质谱法测定其相对分子质量,二者结合可确定青蒿素的分子式,A正确;由青蒿素的结构可知,分子中含有的官能团有酯基、醚键和过氧基,B错误;青蒿素分子中存在手性碳原子,如图所示(用*标注的为手性碳原子):,C正确;由青蒿素转化为双氢青蒿素时,CO键→C—O键,即有π键发生断裂,D正确。 素养解读　　　本题以青蒿素转化为双氢青蒿素的反应为情境载体,考查官能团的识别、手性碳原子的判断、分子式的确定与化学键等知识,体现了宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。 2.C　 萃取分液需要在②分液漏斗中进行,过滤需要用到①烧杯、⑤漏斗,蒸馏需要用到⑦蒸馏烧瓶,C项符合题意。 3.D　乙醇与水互溶,不能用乙醇萃取碘水中的碘单质,A错误;乙醇和乙酸乙酯互溶,不能用分液法分离,B错误;硝酸钾在水中的溶解度受温度的影响大,氯化钠在水中的溶解度受温度的影响小,可用重结晶法除去KNO3固体中混有的少量NaCl,原理错误,C错误;正丁醇与乙醚的沸点相差较大,可用蒸馏的方法分离,D正确。 4.B　分子式为C5H10O的酮有3种结构,分别为CH3COCH2CH2CH3、CH3COCH(CH3)2、CH3CH2COCH2CH3,分子式为C4H10O的醚有3种结构,分别为CH3OCH2CH2CH3、CH3CH2OCH2CH3、CH3OCH(CH3)2,A错误;某单烯烃与H2的加成产物为,则该单烯烃有3种结构,分别为、、,B正确;联苯分子中有3种氢原子,确定其二氯代物的种数时,可采用“定一移一法”,即、、,数字表示另一个氯原子的位置,共有5+5+2=12种,C错误;由链状烷烃通式CnH2n+2和1 mol链状烷烃完全燃烧消耗11 mol O2,可得n+=11,解得n=7,该烷烃分子式为C7H16,其主链上有5个碳原子,则支链为2个甲基或1个乙基,支链为2个甲基时,结构为CH3CH2C(CH3)2CH2CH3、CH3CH2CH2C(CH3)3、CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)2、CH3CH(CH3)CH2CH(CH3)2,支链为1个乙基时,结构为(CH3CH2)3CH,共5种,D错误。 5.D　质谱图中质荷比的最大值为X的相对分子质量,则X的相对分子质量为74,A正确;含有C—H、C—O—C,分子中有两种不同化学环境的氢原子,个数比为2∶3,故化合物X为CH3CH2OCH2CH3,分子式为C4H10O,B正确;X为CH3CH2OCH2CH3,1个X分子中含有10个C—H键,0.3 mol X中含有C—H键的物质的量为3 mol,C正确;有机物M为X的同分异构体,若M为醇类,碳链为C—C—C—C时,羟基有2种位置,碳链为时,羟基有2种位置,若M为醚类,有CH3OCH2CH2CH3、,因此M的结构有6种,D错误。 6.答案　(1)球形冷凝管 (2)圆底烧瓶　节约萃取剂,可连续萃取(或萃取效率高) (3)乙　乙为减压蒸馏装置,可降低蒸馏温度,防止青蒿素失效 (4)b (5)70.5% 解析　(2)青蒿粉末位于索氏提取器,萃取剂位于圆底烧瓶中,提取出来的青蒿素位于圆底烧瓶中;与常规的萃取相比,索氏提取能节约萃取剂,可连续萃取,萃取效率高。(4)青蒿素难溶于水,易溶于有机溶剂,加95%的乙醇溶解、水浴加热、冷却结晶、过滤可以提纯青蒿素,b正确。(5)1 mol青蒿素分子中含1 mol过氧基,与KI反应时转移2 mol电子,故存在关系式:青蒿素分子~I2~2S2,则青蒿素的纯度为×100%=70.5%。 素养解读　　　本题以提取、纯化、测定青蒿素纯度为情境载体,综合考查有机化合物的分离、提纯及含量测定,题目载体与教材P21“科学·技术·社会”紧密相关,问题紧扣本章核心要点,形式新颖且探究性强,体现了科学探究与创新意识的化学学科核心素养。 14 学科网（北京）股份有限公司 $