专题1 第2单元 第2课时 有机化合物组成和结构的研究（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（苏教版）

第2课时　有机化合物组成和结构的研究 基础过关练 题组一　有机化合物组成的研究 1.某有机物在氧气中充分燃烧,生成36 g水和44 g CO2,则关于该有机物的说法正确的是(　　) A.分子式一定是CH4 B.分子式一定是CH4O C.分子式可能是CH4或CH4O D.以上说法均不正确 2.(2024江苏盐城月考)某同学为测定维生素C中碳、氢的质量分数,取维生素C样品研碎,称取该试样0.352 g,置于铂舟并放入燃烧管中,不断通入氧气流。用酒精喷灯持续加热样品,将生成物先后通过浓硫酸和碱石灰,两者分别增重0.144 g和0.528 g,生成物完全被吸收。以下说法错误的是(　　) A.维生素C中氢的质量分数约为4.5% B.维生素C中碳的质量分数约为40.9% C.据已知信息无法确定维生素C中是否含有氧元素 D.如果需要确定维生素C的分子式,还需要知道其摩尔质量 3.(经典题)0.1 mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧得0.18 mol CO2和3.6 g H2O。下列说法正确的是(　　) A.一定有乙烯　　　　B.一定没有乙烷 C.一定有乙炔(C2H2)　　　　D.一定没有甲烷 题组二　有机化合物结构的研究 4.(教材习题改编)下列与研究有机物结构与反应相关的说法错误的是(　　) A.德国化学家李比希通过“基团理论”初步总结归纳了一些有机反应机理 B.同位素示踪法是化学家经常使用的研究有机化学反应机理的方法之一 C.有机化学研究中的核磁共振氢谱、红外光谱均属于现代物质结构分析方法 D.现代仪器分析方法的用途仅限于分析有机物官能团种类、化学键类型等结构的研究 5.下列有机物分子在核磁共振氢谱中只有1组峰的是　(　　) A.HCHO B.CH3OH C.HCOOH D.CH3COOCH3 6.(经典题)(2024河北承德重点高中月考)以下用于研究有机物的方法错误的是(　　) A.蒸馏法常用于分离、提纯液态有机混合物 B.燃烧法是研究确定有机物组成的有效方法之一 C.核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量 D.对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的官能团 7.(2023河北保定联考)屠呦呦使用乙醚从中药中提取青蒿素(相对分子质量为282,分子式为C15H22O5),并测定了青蒿素的分子结构。下列说法正确的是(　　) A.青蒿素是一种烃 B.“使用乙醚从中药中提取青蒿素”利用了萃取原理 C.利用元素分析和红外光谱法能确定青蒿素的分子式 D.仅利用核磁共振氢谱能确定青蒿素的相对分子质量 题组三　有机化学反应的研究 8.(2024河北承德第一中学期中)已知在水溶液中存在平衡:,当与CH3CH2OH发生酯化反应时,不可能生成的是(　　) A.　　　　　　　B. C.H2O　　　　　　　D.O 能力提升练 　　　　　　　　　　　　　　　　 题组一　有机物结构及分子式的确定 1.(经典题)6.8 g X完全燃烧生成3.6 g H2O和8.96 L(标准状况)CO2。X的核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为3∶2∶2∶1。X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,其质谱图、核磁共振氢谱图与红外光谱图分别如图所示。下列关于X的叙述正确的是(　　) A.化合物X的摩尔质量为136 B.化合物X分子中含有醚键、羰基 C.符合题中X分子结构特征的有机物只有1种 D.X分子中所有的原子可能在同一个平面上 2.(2024江苏宿迁期中)三聚氰胺含氮量较高,但对人体有害。一些不法乳制品企业为了提高乳制品中蛋白质含量,向乳制品中添加三聚氰胺。如图所示的实验装置(加热仪器未画出)可用来测定三聚氰胺的分子式。 已知:三聚氰胺的相对分子质量为126。取1.26 g三聚氰胺样品,放在纯氧中充分燃烧,生成CO2、H2O、N2,实验测得装置B增重0.54 g,装置C增重1.32 g,排入装置F中水的体积为672 mL(可按标准状况计算)。 (1)装置E、F的作用是　　　　　　　　　　　　　　。  (2)需要加热的装置是　　　　(填字母)。  (3)装置D的作用是　　　　　　　　　　　　。  (4)三聚氰胺的分子式为　　　　。  3.(2023江苏盐城响水中学阶段练习)有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气,其沸点为148 ℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下。 步骤一:将粗品用蒸馏法进行纯化。 (1)蒸馏装置如图1所示,仪器a的名称是　　　　,图中虚线框内应选用　　　　(填“仪器x”或“仪器y”)。  图1 步骤二:确定M的实验式和分子式。 (2)利用元素分析仪测得有机物M中碳元素的质量分数为54.5%,氢元素的质量分数为9.1%。 ①M的实验式为　　　　。  ②已知气态M的密度是同温同压下二氧化碳气体密度的2倍,则M的相对分子质量为　　　　　　,分子式为　　　　　　。  步骤三:确定M的结构简式。 (3)用核磁共振仪测得M的核磁共振氢谱图如图2所示,图中峰面积之比为1∶3∶1∶3;利用红外光谱仪测得M的红外光谱图如图3所示。 图2 图3 则M的结构简式为　　　　。  4.(经典题)(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　　　　　　　　　　　　。  题组二　有机物化学反应机理研究 5.(教材深研拓展)科学家们在研究乙烯与溴化氢发生加成反应的反应机理时,利用质谱仪检测出反应过程中产生了中间体——乙基碳正离子(CH3H2),据此可推出该反应为离子型反应。首先是溴化氢电离生成氢离子(H+)和溴离子(Br-),产生的H+吸引碳碳双键中的一对电子,使这一对电子从碳碳之间转移到碳氢之间,这就形成了中间体CH3H2,CH3H2再通过静电作用和Br-结合生成CH3CH2Br。则此反应的反应机理可表示如下: ①HBr H++Br- ②+H+ CH3H2 ③CH3H2+Br- CH3CH2Br 请根据以上反应机理,写出和溴化氢加成反应的反应机理中对应步骤中所有可能的方程式: ①HBr H++Br-; ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案与分层梯度式解析 第2课时　有机化合物组成和结构的研究 基础过关练 1.C　根据燃烧产物中H2O和CO2的质量,可知该有机物分子中N(C)∶N(H)=∶(×2)=1∶4,但是无法确定是否含有氧元素,故分子式可能是CH4或CH4O,C项正确。 反思升华　若某有机物完全燃烧的产物为CO2和H2O,确定其是否含有氧元素的方法:通过相关的实验可以先确定CO2和H2O的质量,进而求得有机物中所含碳元素和氢元素的质量。m(C)=×m(CO2),m(H)=×m(H2O)。若m(有机物)=m(C)+m(H),则说明该有机物中只含碳、氢元素;若m(有机物)>m(C)+m(H),则说明有机物中含有C、H、O三种元素,其中m(O)=m(有机物)-m(C)-m(H)。 2.C　浓硫酸增重0.144 g(即0.008 mol H2O的质量),则维生素C中氢的质量分数为×100%≈4.5%,故A正确;碱石灰增0.528g(即0.012 mol CO2的质量),则维生素C中碳的质量分数为×100%≈40.9%,故B正确;由A、B中分析得维生素C中的C、H质量分数之和小于100%,则维生素C中一定还含有氧元素,故C错误;维生素C样品中n(O)=[(0.352-0.008×2-0.012×12)/16] mol=0.012 mol,则分子中n(C)∶n(H)∶n(O)=0.012∶0.016∶0.012=3∶4∶3,维生素C的最简式为C3H4O3,还需要知道其摩尔质量,才能最终确定维生素C的分子式,故D正确。 3.B　3.6 g H2O的物质的量为0.2 mol,0.1 mol混合烃完全燃烧生成0.18 mol CO2和0.2 mol H2O,则混合烃的平均分子式为C1.8H4,而烃类分子中碳原子数小于2的只有甲烷,则混合气体中一定含有甲烷;另一种烃每个分子中一定含有4个H原子,可能为乙烯、丙炔等,不可能为乙烷、乙炔,故A、C、D错误,B正确。 4.D　德国化学家李比希通过“基团理论”初步总结归纳了一些有机反应机理,为后来物质的结构和性质的研究起到了开拓性作用,故A正确;同位素示踪法是化学家经常使用的研究有机化学反应机理的方法之一,充分利用了同位素化学性质相似的特性,故B正确;有机化学研究中的核磁共振氢谱、红外光谱、质谱法和紫外光谱等均属于现代物质结构分析方法,故C正确;现代仪器分析方法除了用于分析有机物官能团种类、化学键类型等结构研究,还可用于药物检测、疾病诊治等诸多领域,故D错误。 5.A　核磁共振氢谱中只有1组峰,说明该分子中只有1种H原子。HCHO有1种H原子,核磁共振氢谱中只有1组峰,故A正确;CH3OH有2种H原子,核磁共振氢谱中有2组峰,故B错误;HCOOH有2种H原子,核磁共振氢谱中有2组峰,故C错误;CH3COOCH3有2种H原子,核磁共振氢谱中有2组峰,故D错误。 6.C　液态有机混合物中各组分的沸点差异较大时,可通过蒸馏分离、提纯液态有机混合物,故A正确;烃及烃的含氧衍生物充分燃烧生成二氧化碳和水,可定性、定量分析物质组成,则燃烧法是研究确定有机物组成的有效方法,故B正确;质谱法常用于分析有机物的相对分子质量,而核磁共振氢谱通常用于测定有机物分子中H的种类及数目,故C错误;红外光谱图可用于确定有机物中的化学键、官能团,故D正确。 7.B　青蒿素的分子式为C15H22O5,含C、H、O三种元素,不是烃,故A错误;用乙醚提取青蒿素利用了萃取原理,故B正确;利用元素分析能确定所含元素种类,利用红外光谱能确定物质所含化学键或官能团,两种方法无法确定青蒿素的分子式,故C错误;利用核磁共振氢谱只能确定分子中H原子的种类和数目,无法确定青蒿素的相对分子质量,故D错误。 8.B　已知溶液中存在 ,当或与CH3CH2OH发生酯化反应时,根据酯化反应机理“酸脱羟基醇脱氢”可知,不可能生成。 能力提升练 1.C　6.8 g X完全燃烧生成3.6 g H2O和8.96 L(标准状况)CO2,即生成n(H2O)=0.2 mol、n(CO2)=0.4 mol,则n(H)=0.4 mol,n(C)=0.4 mol,n(O)==0.1 mol,故X的最简式为C4H4O,由X的质谱图知X的相对分子质量为136,推出其分子式为C8H8O2。综上分析,分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,结合红外光谱图可知其结构简式为,A、B错误,C正确;X的结构简式为,分子中含有甲基,则X分子中所有的原子不可能在同一平面上,D错误。 2.答案　(1)排水,以测定氮气的体积 (2)AD (3)除去未反应的氧气 (4)C3H6N6 解析　A中氧气和三聚氰胺在加热条件下反应生成二氧化碳、水和氮气,B用于吸收水,C用于吸收二氧化碳,D用于除去过量的氧气,然后用排水法测量氮气的体积,求出C、H、N三种元素的质量,判断是否含O元素,得出实验式,根据实验式和相对分子质量,确定分子式。(1)装置E、F的作用是用排水法测定氮气的体积。(2)三聚氰胺的燃烧以及铜与氧气的反应需要在加热的条件下进行。(3)铜在加热条件下可与氧气反应,装置D的作用为除去未反应的氧气。(4)三聚氰胺的相对分子质量为126,取1.26 g三聚氰胺样品,放在纯氧中充分燃烧,生成CO2、H2O、N2。实验测得装置B增重0.54 g,则n(H2O)==0.03 mol,n(H)=0.06 mol,装置C增重1.32 g,n(CO2)==0.03 mol,n(C)=0.03 mol,排入装置F中水的体积为672 mL(可按标准状况计算),则n(N2)==0.03 mol,n(N)=0.06 mol,m(H)+m(C)+m(N)=0.06 mol×1 g/mol+0.03 mol×12 g/mol+0.06 mol×14 g/mol=1.26 g,则三聚氰胺中不含O元素。N(C)∶N(H)∶N(N)=0.03 mol∶0.06 mol∶0.06 mol=1∶2∶2,所以实验式为CH2N2,又三聚氰胺的相对分子质量为126,所以分子式为C3H6N6。 3.答案　(1)蒸馏烧瓶　仪器y　(2)①C2H4O　②88 C4H8O2　(3) 解析　(1)仪器a的名称为蒸馏烧瓶;蒸馏时使用仪器y(直形冷凝管),仪器x(球形冷凝管)一般用于冷凝回流装置中。 (2)①该有机物中氧元素的质量分数为1-54.5%-9.1%=36.4%,分子内各元素原子的个数比为N(C)∶N(H)∶N(O)=∶∶≈2∶4∶1,即实验式为C2H4O;②气态M的密度是同温同压下二氧化碳气体密度的2倍,则M的相对分子质量为2×44=88,则分子式为C4H8O2。 (3)根据核磁共振氢谱图中有4组峰且峰面积之比为1∶3∶1∶3,可知分子中含有4种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶3∶1∶3;结合红外光谱图可知分子中含有C—H、H—O、CO等化学键,其结构简式为。 4.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。 5.答案　②+H+ CH3CH2CH2—H2、+H+ CH3CH2H—CH3 ③CH3CH2CH2—H2+Br- 、CH3CH2H—CH3+Br- 解析　由题干信息知,首先是HBr电离生成氢离子(H+)和溴离子(Br-),产生的H+吸引碳碳双键中的一对电子,使这一对电子从碳碳之间转移到碳氢之间,由于分子的不对称性,与H+结合后会形成2种中间体:CH3CH2CH2—H2和CH3CH2H—CH3,这2种中间体中带正电的C原子分别与Br-结合,就生成两种溴代物和。 2 学科网（北京）股份有限公司 $