1.2 研究有机化合物的一般方法（举一反三专项训练，黑吉辽蒙专用） 【上好课】 化学人教版选择性必修3

1.2 研究有机化合物的一般方法 题型01 有机化合物的分离、提纯 题型02 有机化合物实验式和分子式的确定 题型03 有机化合物分子结构的确定 题型04 有机化合物分子式的确定 题型05 有机化合物结构的确定 题型01 有机物的分离、提纯 研究有机化合物的基本步骤 一、有机物的分离、提纯方法 1．蒸馏 (1)原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的 (2)适用范围：分离和提纯互相溶解的沸点不同的液态有机混合物 (3)适用条件：①有机物热稳定性较强；②有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃) (4)主要仪器：铁架台(铁圈、铁夹)、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管(尾接管或弯 管)、接收器(锥形瓶) (5)实验装置 【微点拨】 ①温度计的位置：温度计下端水银泡应与蒸馏烧瓶的支管口的下边平齐，以测量蒸气体的温度 ②碎瓷片的作用：使液体平稳沸腾，防止暴沸 ③冷凝管中水的流向：下口进入，上口流出 ④蒸馏烧瓶里盛液体的用量最好不要超过烧瓶容量的2/3，也不少于1/3 ⑤不得直接加热蒸馏烧瓶，需垫上石棉网加热，烧瓶中还要加入沸石以防止爆沸 ⑥实验开始时，先通冷凝水再加热蒸馏烧瓶；实验结束时，先停止加热，后关冷凝水；不得将全部溶液蒸干 ⑦通入冷却水后才开始加热的原因：防止沸点低的物质先气化而造成损失 ⑧刚开始蒸馏得到的液体要弃去，原因是：混有少量的水蒸气而不纯 2．萃取——萃取分为液－液萃取和固－液萃取 (1)萃取的原理 ①液－液萃取：如果某物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，则利用这种差别，可以使该物质从溶解度较小的溶剂中转移到溶解度较大的溶剂中去，这种方法叫做萃取，这种溶剂叫做萃取剂 ②固－液萃取：利用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程 (2)萃取剂的选择 ①溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 ②萃取剂与原溶剂(水)不相溶且不反应 ③萃取剂与溶质不反应 (3)常用萃取剂：乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、苯、CCl4等，一般不用酒精作萃取剂 (4)分液：将两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的操作方法 (5)所用仪器：烧杯、漏斗架、分液漏斗 (6)萃取与分液的操作要点 ①检漏：分液漏斗使用之前必须检漏，检查分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液 检漏的方法：往瓶内加入一定量的水，塞好瓶塞，用食指摁住瓶塞，另一只手控制活塞，倒立过来，观察瓶塞 周围是否漏水，如果不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋紧180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检查是否漏水 ②放液时，将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔，使漏斗内外空气相通漏斗里液体能够流出 ③分液时，使漏斗下端管口紧靠烧怀内壁，打开分液漏斗的活塞，将下层液体从漏斗颈放出，当下层液体刚好放完时，要立即关闭活塞，不要让上层液体流出，上层液体从上口倒出 ④萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作的一个步骤，必须经过充分振荡后再静置分层 实验装置 实验步骤 加入萃取剂后充分振荡，静置分层，然后打开分液漏斗上方的玻璃塞和下方的活塞将两层液体分离，下层液体从下口流出，并及时关闭活塞，上层液体从上口倒出 3．重结晶 (1)原理：常用于提纯固体有机化合物，是利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去 (2)溶剂的选择 ①选用合适的溶剂，使得杂质在所选溶剂中的溶解度很大或溶解度很小，易于除去 ②被提纯的有机物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大，能够进行冷却结晶 (3)实验探究：重结晶法提纯苯甲酸，除去样品中少量的氯化钠和泥沙 实验目的 重结晶法提纯含有少量氯化钠和泥沙杂质的苯甲酸 苯甲酸 物理性质 苯甲酸可用作食品防腐剂。纯净的苯甲酸为无色结晶，其结构可表示为，熔点122 ℃，沸点249 ℃。苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。苯甲酸在水中的溶解度如下： 温度/℃ 25 50 75 溶解度/g 0.34 0.85 2.2 实验步骤 ①观察粗苯甲酸样品的状态 ②将1.0 g粗苯甲酸放入100 mL烧杯，再加入50 mL蒸馏水。加热，搅拌，使粗苯甲酸充分溶解 ③使用漏斗趁热将溶液过滤到另一个烧杯中，将滤液静置，使其缓慢冷却结晶 ④待滤液完全冷却后滤出晶体，并用少量蒸馏水洗涤。将晶体铺在干燥的滤纸上，晾干后称其质量 ⑤计算重结晶收率 实验装置 【微点拨】 ①重结晶法提纯苯甲酸的原理：苯甲酸在不同温度的蒸馏水中溶解度不同 ②重结晶法提纯苯甲酸的主要操作步骤：加热溶解，趁热过滤，冷却结晶，过滤洗涤，干燥称量 ③溶解粗苯甲酸时加热的作用是：加热是为了增大苯甲酸的溶解度，使苯甲酸充分溶解 ④趁热过滤的目的是：为了防止苯甲酸提前结晶析出 ⑤实验操作中多次用到了玻璃棒，溶解时，使用玻璃棒是为了加速溶解；过滤时使用玻璃杯是为了引流 ⑥如何检验提纯后的苯甲酸中氯化钠已被除净？ 取最后一次洗涤液少量于试管中，加入稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明苯甲酸中NaCl已除净 (4)结晶与重结晶比较 ①结晶 a．蒸发结晶：将溶剂蒸发获取晶体，此法适用于溶解度随温度变化不大的物质，如粗盐的提纯 b．降温结晶：将热的饱和溶液慢慢冷却后析出晶体，此法适用于溶解度随温度变化较大的物质。如氯化钠和硝酸钾的分离 ②结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 不同点 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程 将晶体溶于溶剂，使之重新从溶液中结晶析出的过程 相关操作 先蒸发，然后结晶 先溶解，然后结晶 目的 获得结晶体 使不纯净的物质纯化，或使混合在一起的物质彼此分离 相同点 操作方法相同，需要的仪器相同，均需要加热，最后都需要过滤 4．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 【典例1】（2024·辽宁沈阳·模拟预测）苏轼咏橘“香雾噀人惊半破，清泉流齿怯初尝”。某实验小组设计提取橘皮精油(主要成分为柠檬烯，沸点：℃)的实验流程如下图所示。下列说法错误的是 A．利用上图所示装置对橘皮进行反复蒸馏萃取可提高产率 B．有机试剂X可选用丙酮，分液时两相溶液依次从下口放出 C．无水硫酸钠的作用是除去有机层中的水 D．蒸馏所得柠檬烯的结构，可用X射线衍射实验进行进一步确定 1．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期末）欲除去下列各物质中的少量杂质，括号内试剂选择正确的是 A．溴苯中的溴（KI溶液） B．溴乙烷中的乙醇（NaOH溶液） C．苯中的甲苯（溴水） D．乙酸乙酯中的乙酸（饱和Na2CO3溶液） 2．（24-25高二上·内蒙古·期末）下列说法错误的是 A．蒸馏时应调整温度计的水银球于蒸馏烧瓶支管口附近 B．提纯液体混合物常用重结晶法 C．萃取是利用溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，使溶质从一种溶剂内转移到另一种溶剂的操作 D．常用质谱法进行有机物相对分子质量的测定 3．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）为了提纯表中所列物质(括号内为杂质)，有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是 选项 被提纯的物质 除杂试剂 分离方法 A 己烷(己烯) 溴水 分液 B 淀粉溶液() 水 过滤 C 蒸馏 D 饱和溶液 分液 A． A B．B C．C D．D 题型02 有机化合物实验式和分子式的确定 一、有机化合物实验式和分子式的确定 1．确定实验式——元素分析 (1)相关概念 ①实验式：有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，又称为最简式 如：乙酸的分子式为C2H4O2，实验式为CH2O ②元素分析 分类 定性分析——确定有机物的元素组成 定量分析——确定有机物的实验式 含义 用化学方法测定有机物分子的元素组成。如：燃烧后，一般C生成CO2、H生成H2O、N生成N2、S生成SO2、Cl生成HCl 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物，并定量测定各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量分数，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式 (2)实验式的测定步骤(李比希法) (3)实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n 例．某种含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测得其中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。则： ①计算该有机化合物中氧元素的质量分数：(O)=100%—52.2%—13.1%=34.70% ②计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比：N(C)∶N(H)∶N(O)==2∶6∶1 ③该未知物A的实验式为C2H6O 2．确定分子式 (1)质谱法——测定相对分子质量 ①原理：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。计算机对其进行分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比 ②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 ③相对分子质量确定：质谱图中最右侧的分子离子峰或质荷比最大值表示样品中分子的相对分子质量 ④示例说明：下图是某未知物A(实验式为C2H6O)的质谱图，由此可确定该未知物的相对分子质量为46 (2)测定相对分子质量的其他方法——相对分子质量数值上等于摩尔质量(以g·mol－1为单位时)的值 ①标况密度法——已知标准状况下气体的密度ρ，求算摩尔质量：M＝ρ×22.4 L·mol－1 ②相对密度法——根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d：MA＝d×MB ③混合气体平均摩尔质量： (3)确定分子式——在确定了物质的实验式(最简式)和相对分子质量之后，就可进一步确定其分子式 计算依据：分子式是实验式的整数倍 【微点拨】由于有机物普遍存在同分异构现象，因此在确定有机物的分子式后，还不能直接确定有机物的结构式 【典例2】（24-25高二下·吉林长春·月考）标准状况下无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀的质量为；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，测得其增重。下列说法正确的是 A．该气体若是单一气体，则可能为或 B．该气体可能由等物质的量的和组成 C．能确定该气体是否含氧元素 D．该气体一定由等物质的量的C3H8和CO组成 1．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期中）已知某有机物在标况下氧气中恰好完全燃烧，将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰。浓硫酸增重，碱石灰增重，下列有关说法不正确的是 A．该有机物中存在氧元素 B．该有机物的分子式为 C．该有机物一定为醇类 D．该有机物的核磁共振氢谱可能有2组峰 2．（24-25高二下·辽宁沈阳·期中）9．6g某有机化合物在足量氧气中完全燃烧，生成13．2g和10.8g。下列说法不正确的是 A．该有机化合物仅含碳、氢两种元素 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 D．该有机化合物中碳、氢原子个数之比为 3．（24-25高二下·黑龙江鸡西·期中）某烃的蒸气对H2的相对密度为39，该烃中碳元素的质量分数为92.3%，氢元素的质量分数为7.7%，则该有机化合物的分子式为 A．C2H2 B．C2H4 C．C6H6 D．C3H6 题型03 有机化合物分子结构的确定 1．红外光谱 (1)原理：有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成该有机化合物的红外光谱图。谱图中不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置 (2)作用：分析红外光谱图，可判断分子中含有的化学键或官能团的信息 (3)实例：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 (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 (2)作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目 (3)分析：吸收峰数目＝氢原子的类型数，吸收峰面积比＝氢原子个数比 (4)实例：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应为CH3CH2OH 3．X射线衍射 (1)原理：X射线是一种波长很短(约10－10m)的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图 (2)作用：可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，将X射线衍射技术用于有机化合物(特别是复杂的生物大分子)晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息 【微点拨】 ①红外光谱可以测量出化学键或官能团的种类，但不能测出化学键或官能团的个数 ②核磁共振氢谱中吸收峰的数目代表的是氢原子的种类而非氢原子的个数 【典例3】（24-25高二下·辽宁大连·期中）某学习小组研究某烃的含氧衍生物A的组成和结构，研究过程如下： 称取9gA在足量氧气中充分燃烧，并使产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，对A进行波谱分析结果如图。其中，核磁共振氢谱图中峰面积比为。下列说法错误的是 A．A的最简式为 B．结合波谱分析结果可知A的结构简式为 C．若取A和乙酸的混合物1g进行燃烧实验，该混合物完全燃烧消耗氧气的物质的量取决于混合物中二组分的比例 D．A发生消去反应的有机产物不存在顺反异构 1．（24-25高二下·辽宁沈阳·阶段练习）23．2g有机物M充分燃烧后，生成7．20g水和35．20gCO2。M的质谱图(图1)、红外光谱图(图2)及核磁共振氢谱图(图3)如下。则下列说法不正确的是 A．M的最简式为CHO B．M能使溴水褪色 C．与M所含官能团的种类及数目均相同的同分异构体只有一种(不考虑立体异构) D．M能发生加成反应、氧化反应、消去反应 2．（23-24高二下·辽宁·月考）将6．8g有机物X完全燃烧可生成3．6gH2O和8.96L(标准状况下)CO2。X的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示，其分子中只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基。下列关于有机物X的叙述错误的是 A．该有机物的分子式为C8H8O2 B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有4种不同化学环境的氢原子，核磁共振氢谱的峰面积比为2：2：3：1 C．X属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有3种 D．由以上信息可以推测X分子可能为含有酯基的芳香族化合物 3．（2025·辽宁·三模）仪器分析可快速测定有机物的分子结构。两种有机物的图谱如下。下列说法中，错误的是 A．图1是借助乙醇的物理性质进行的测定 B．在核磁共振氢谱中只有一个峰且氢信号的不可能为0 C．图2中 D．图2中含碳正离子的碎片对应的质荷比为57 题型04 有机化合物分子式的确定 (1)实验式法(最简式法) 根据有机物中各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数之比(实验式)，分子式为最简式的整数倍，利用物质的相对分子质量可确定其分子式。 N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶＝a∶b∶c(最简整数比)，最简式为CaHbOc，则分子式为(CaHbOc)n，得n＝(Mr为有机物的相对分子质量) (2)单位物质的量法 根据有机物的摩尔质量(或相对分子质量)和有机物中各元素的质量分数，推算出1 mol有机物中各元素原子的物质的量，从而确定分子中各原子的个数，最后确定有机物的分子式 (3)化学方程式法：根据有机物的燃烧通式及消耗O2的量(或生成产物的量)，通过计算确定出有机物的分子式 利用燃烧反应方程式时，要抓住以下关键：①气体体积变化；②气体压强变化；③气体密度变化；④混合物平均相对分子质量等。同时可结合适当方法，如：平均值法、十字交叉法、讨论法等技巧来速解有机物的分子式。常用的化学方程式有：CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O；CxHyOz＋(x＋－)O2xCO2＋H2O。 (4)通式法 物质的性质等类别及组成通式(如CnH2n)n值分子式 (5)商余法 用烃(CxHy)的相对分子质量除以12，看商和余数，即＝x……y，所得商的就是烃分子中所含碳原子的最大值，余数则为所含氢原子的最小值，则分子式为CxHy；每减1个碳原子必增加12个氢原子，分子为Cx－1Hy＋12 【典例4】（24-25高二下·黑龙江佳木斯·阶段练习）32g某饱和一元醇与足量的金属钠反应，得到11.2L(标准状况下)H2，该醇是 A． C2H5OH B．CH3OH C．C3H7OH D．C4H9OH 1．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·月考）某4．4g有机物X在足量氧气中完全燃烧生成11gCO2和5.4gH2O，X的蒸气密度是相同条件下氢气密度的44倍，且能与金属钠反应放出氢气。则符合上述条件的X的结构有 A．1种 B．2种 C．4种 D．8种 2．（24-25高二下·黑龙江黑河·期中）某有机化合物只含C、H、O三种元素，其中ω(C)=60%，ω(H)=13．33%，0．2mol该有机物的质量为12g，则它的分子式为 A．CH4O B．C3H8O C．C2H4O2 D．CH2O 题型05 有机化合物结构的确定 (1)根据价键规律确定：某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接根据分子式确定其结构式 如：C2H6，只能是CH3CH3 (2)通过定性实验确定：根据分子式写出其可能的同分异构体根据定性实验确定其可能存在的官能团确定结构式 如：能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有双键或三键，烃A分子式为C3H6且能使溴的四氯化碳溶液褪色，其结构简式为CH3－CH==CH2 (3)通过定量实验确定 ①通过定量实验确定有机物的官能团 ②通过定量实验确定官能团的数目 如：实验测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明1个该醇分子中含2个－OH (4)根据实验测定的有机物的结构片段“组装”有机物 实验测得的往往不是完整的有机物，这就需要我们根据有机物的结构规律，如价键规律、性质和量的规律等来对其进行“组装”和“拼合” (5)根据有机物的结构特点判断 ①烃B的分子式为C8H18，其一氯代烃只有一种，其结构简式是 ②实验式分别为CH3、CH3O的有机物的结构简式分别为CH3CH3、HOCH2CH2OH、CH3OCH2OH (6)确定有机物结构的物理方法 ①红外光谱法：初步判断有机物中含有的官能团或化学键 ②核磁共振氢谱法：测定有机物分子中氢原子的类型和数目，氢原子的类型＝吸收峰数目，不同氢原子个数比＝不同吸收峰面积比 【典例5】（23-24高二下·辽宁沈阳·期中）扑热息痛是最常用的非抗炎解热镇痛药，对胃无刺激，副作用小。对扑热息痛分子进行结构表征，测得的相关数据和谱图如图。回答下列问题： Ⅰ.确定分子式 (1)测定实验式：将15.1g样品在足量纯氧中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重8.1g和35.2g，再将等量的样品通入二氧化碳气流中，在氧化铜/铜的作用下氧化有机物中氮元素，测定生成氮气的体积为1.12L(已换算成标准状况)。该有机物是否含有氧元素_______。(填“是”或“否”)。 (2)确定分子式：测得目标化合物的质谱图如图1所示，其分子式为_______。 Ⅱ.推导结构式 (3)用化学方法推断样品分子中的官能团。 ①加入溶液，无明显变化； ②加入_______(试剂)后显色，证明分子中含有酚羟基； ③水解反应后可以得到一种产物(可以在厨房找到其溶液) (4)波谱分析 ①测得目标化合物的红外光谱图可知该有机物分子种存在：、—OH、、等基团 ②测得目标化合物的核磁共振氢谱图如图2所示：         图2    核磁共振氢谱图 由图可知，该有机化合物分子含有_______种不同化学环境的H原子，其峰面积之比为_______。 (5)综上所述，扑热息痛的结构简式为_______。 (6)写出扑热息痛与NaOH反应的化学方程式_______。 1．（23-24高二下·内蒙古赤峰·期中）元素分析是研究有机化合物的表征手段之一、用燃烧法确定有机物化学式的装置如图(夹持装置已省略)，电炉加热时利用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。回答下列问题： (1)A装置是制备氧气的装置，仪器a的名称为___________ (2)B装置中浓硫酸的作用是___________，C装置中CuO的作用是___________。 (3)D和E中的试剂不可调换，理由是___________。 (4)甲同学认为在E装置后加一个盛有碱石灰的U形管，可减少测定误差，乙同学认为这样做是合理的，理由是___________。 (5)完善装置后，若样品有机物M(可表示为CxHyOz)质量为2.22g，实验结束后(设生成物被完全吸收)，D装置增重1.62g，E装置增重5.72g。M的质谱图如图所示。 ①M的分子式为___________。 ②写出分子式比M少2个H和1个O，且同时满足下列条件的结构简式：___________、___________(任写两种)。 a．含有苯环，且苯环上只有一个取代基； b．含碳碳双键和酯基，且含有三个甲基。 2．有机物M(只含C、H、O三种元素)具有令人愉悦的牛奶香气，主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓等型香精，是我国批准使用的香料产品，其沸点为148℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、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，图中虚线框内应选用右侧的___________(填“仪器x”或“仪器y”)，该仪器使用时冷水从___________口进 (填数字)。 步骤二：确定M的实验式和分子式 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M进行C、H元素分析。 (2)将装有样品M的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先通入氧气，而后将已称重的U型管c、d与石英管连接，检查装置气密性。先点燃煤气灯___________(a或者b)，进行实验。 (3)c和d中的试剂分别是___________、___________(填标号)。 A．CaCl2     B．NaCl     C．碱石灰(CaO+NaOH)    D．浓硫酸 (4)Pt坩埚中样品M反应完全后，熄灭燃煤气灯，继续通入氧气至石英管冷却至室温。 ①整个过程中氧气的作用除氧化有机物外，还有的作用是 ___________、___________(答出2点)  。 ②取下c和d管称重。若样品M为0.88 g，实验结束后，c管增重0.72 g，d管增重1.76 g。 已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，则M的分子式为___________。 步骤三：确定M的结构简式。 (5)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图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的红外光谱如图3所示 M的结构简式为___________(填键线式)。 (6)写出一种含有羧基的M的同分异构体G的结构简式：___________。 (7)下列方法中不能对鉴别M和G二者进行鉴别的是___________。 A．元素分析 B．核磁共振氢谱 C．红外光谱法 D．原子光谱 3．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。 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型管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0.0236g，实验结束后，c管增重0.0108g，d管增重0.0352g。质谱测得该有机物的相对分子量为118，其分子式为_______。 4．已知某有机物M含有碳、氢、氧三种元素，M中碳的质量分数为54．5%，氢的质量分数为9．1%。 (1)M的实验式为___________。 (2)已知M的蒸气密度是同温同压条件下二氧化碳密度的2倍，则M分子式为___________。 (3)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱中峰面积之比为1∶3∶1∶3；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图所示。 M中官能团的名称为___________，M的结构简式为___________。 (4)写出所有含有羧基的M的同分异构体的结构简式：___________。 (5)M的同分异构体中属于酯类的有___________种。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.2 研究有机化合物的一般方法 题型01 有机化合物的分离、提纯 题型02 有机化合物实验式和分子式的确定 题型03 有机化合物分子结构的确定 题型04 有机化合物分子式的确定 题型05 有机化合物结构的确定 题型01 有机物的分离、提纯 研究有机化合物的基本步骤 一、有机物的分离、提纯方法 1．蒸馏 (1)原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的 (2)适用范围：分离和提纯互相溶解的沸点不同的液态有机混合物 (3)适用条件：①有机物热稳定性较强；②有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃) (4)主要仪器：铁架台(铁圈、铁夹)、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管(尾接管或弯 管)、接收器(锥形瓶) (5)实验装置 【微点拨】 ①温度计的位置：温度计下端水银泡应与蒸馏烧瓶的支管口的下边平齐，以测量蒸气体的温度 ②碎瓷片的作用：使液体平稳沸腾，防止暴沸 ③冷凝管中水的流向：下口进入，上口流出 ④蒸馏烧瓶里盛液体的用量最好不要超过烧瓶容量的2/3，也不少于1/3 ⑤不得直接加热蒸馏烧瓶，需垫上石棉网加热，烧瓶中还要加入沸石以防止爆沸 ⑥实验开始时，先通冷凝水再加热蒸馏烧瓶；实验结束时，先停止加热，后关冷凝水；不得将全部溶液蒸干 ⑦通入冷却水后才开始加热的原因：防止沸点低的物质先气化而造成损失 ⑧刚开始蒸馏得到的液体要弃去，原因是：混有少量的水蒸气而不纯 2．萃取——萃取分为液－液萃取和固－液萃取 (1)萃取的原理 ①液－液萃取：如果某物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，则利用这种差别，可以使该物质从溶解度较小的溶剂中转移到溶解度较大的溶剂中去，这种方法叫做萃取，这种溶剂叫做萃取剂 ②固－液萃取：利用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程 (2)萃取剂的选择 ①溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 ②萃取剂与原溶剂(水)不相溶且不反应 ③萃取剂与溶质不反应 (3)常用萃取剂：乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、苯、CCl4等，一般不用酒精作萃取剂 (4)分液：将两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的操作方法 (5)所用仪器：烧杯、漏斗架、分液漏斗 (6)萃取与分液的操作要点 ①检漏：分液漏斗使用之前必须检漏，检查分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液 检漏的方法：往瓶内加入一定量的水，塞好瓶塞，用食指摁住瓶塞，另一只手控制活塞，倒立过来，观察瓶塞 周围是否漏水，如果不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋紧180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检查是否漏水 ②放液时，将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔，使漏斗内外空气相通漏斗里液体能够流出 ③分液时，使漏斗下端管口紧靠烧怀内壁，打开分液漏斗的活塞，将下层液体从漏斗颈放出，当下层液体刚好放完时，要立即关闭活塞，不要让上层液体流出，上层液体从上口倒出 ④萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作的一个步骤，必须经过充分振荡后再静置分层 实验装置 实验步骤 加入萃取剂后充分振荡，静置分层，然后打开分液漏斗上方的玻璃塞和下方的活塞将两层液体分离，下层液体从下口流出，并及时关闭活塞，上层液体从上口倒出 3．重结晶 (1)原理：常用于提纯固体有机化合物，是利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去 (2)溶剂的选择 ①选用合适的溶剂，使得杂质在所选溶剂中的溶解度很大或溶解度很小，易于除去 ②被提纯的有机物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大，能够进行冷却结晶 (3)实验探究：重结晶法提纯苯甲酸，除去样品中少量的氯化钠和泥沙 实验目的 重结晶法提纯含有少量氯化钠和泥沙杂质的苯甲酸 苯甲酸 物理性质 苯甲酸可用作食品防腐剂。纯净的苯甲酸为无色结晶，其结构可表示为，熔点122 ℃，沸点249 ℃。苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。苯甲酸在水中的溶解度如下： 温度/℃ 25 50 75 溶解度/g 0.34 0.85 2.2 实验步骤 ①观察粗苯甲酸样品的状态 ②将1.0 g粗苯甲酸放入100 mL烧杯，再加入50 mL蒸馏水。加热，搅拌，使粗苯甲酸充分溶解 ③使用漏斗趁热将溶液过滤到另一个烧杯中，将滤液静置，使其缓慢冷却结晶 ④待滤液完全冷却后滤出晶体，并用少量蒸馏水洗涤。将晶体铺在干燥的滤纸上，晾干后称其质量 ⑤计算重结晶收率 实验装置 【微点拨】 ①重结晶法提纯苯甲酸的原理：苯甲酸在不同温度的蒸馏水中溶解度不同 ②重结晶法提纯苯甲酸的主要操作步骤：加热溶解，趁热过滤，冷却结晶，过滤洗涤，干燥称量 ③溶解粗苯甲酸时加热的作用是：加热是为了增大苯甲酸的溶解度，使苯甲酸充分溶解 ④趁热过滤的目的是：为了防止苯甲酸提前结晶析出 ⑤实验操作中多次用到了玻璃棒，溶解时，使用玻璃棒是为了加速溶解；过滤时使用玻璃杯是为了引流 ⑥如何检验提纯后的苯甲酸中氯化钠已被除净？ 取最后一次洗涤液少量于试管中，加入稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明苯甲酸中NaCl已除净 (4)结晶与重结晶比较 ①结晶 a．蒸发结晶：将溶剂蒸发获取晶体，此法适用于溶解度随温度变化不大的物质，如粗盐的提纯 b．降温结晶：将热的饱和溶液慢慢冷却后析出晶体，此法适用于溶解度随温度变化较大的物质。如氯化钠和硝酸钾的分离 ②结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 不同点 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程 将晶体溶于溶剂，使之重新从溶液中结晶析出的过程 相关操作 先蒸发，然后结晶 先溶解，然后结晶 目的 获得结晶体 使不纯净的物质纯化，或使混合在一起的物质彼此分离 相同点 操作方法相同，需要的仪器相同，均需要加热，最后都需要过滤 4．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 【典例1】（2024·辽宁沈阳·模拟预测）苏轼咏橘“香雾噀人惊半破，清泉流齿怯初尝”。某实验小组设计提取橘皮精油(主要成分为柠檬烯，沸点：℃)的实验流程如下图所示。下列说法错误的是 A．利用上图所示装置对橘皮进行反复蒸馏萃取可提高产率 B．有机试剂X可选用丙酮，分液时两相溶液依次从下口放出 C．无水硫酸钠的作用是除去有机层中的水 D．蒸馏所得柠檬烯的结构，可用X射线衍射实验进行进一步确定 【答案】B 【详解】A．萃取时可采用多次萃取的方法，以获得较多的橙油，从而提高橙油的产率，故A正确； B．分液操作中必须先将下层液体从下口放出，再将上层液体从上口倒出，故B错误； C．无水硫酸钠常用作干燥剂，因此无水硫酸钠的作用是除去有机层中的水，故C正确； D．X射线衍射实验是一种重要的实验方法，可以进一步确定蒸馏所得柠檬烯的结构，故D正确； 故选B。 1．（24-25高二下·内蒙古赤峰·期末）欲除去下列各物质中的少量杂质，括号内试剂选择正确的是 A．溴苯中的溴（KI溶液） B．溴乙烷中的乙醇（NaOH溶液） C．苯中的甲苯（溴水） D．乙酸乙酯中的乙酸（饱和Na2CO3溶液） 【答案】D 【详解】A．溴和碘化钾反应生成碘，也能溶于溴苯中，不能除去杂质，故不选A； B．溴乙烷与氢氧化钠反应，故不能使用氢氧化钠，不选B； C．苯和甲苯都能萃取溴水中的溴，不能除杂，故不选C； D．碳酸钠与乙酸反应生成醋酸钠和水和二氧化碳，乙酸乙酯与碳酸钠不反应，且不溶于水，故能分离，选D。 2．（24-25高二上·内蒙古·期末）下列说法错误的是 A．蒸馏时应调整温度计的水银球于蒸馏烧瓶支管口附近 B．提纯液体混合物常用重结晶法 C．萃取是利用溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，使溶质从一种溶剂内转移到另一种溶剂的操作 D．常用质谱法进行有机物相对分子质量的测定 【答案】B 【详解】A．蒸馏时应调整温度计的水银球于蒸馏烧瓶支管口附近，使馏分更纯净，A正确； B．提纯互溶的液体可用蒸馏(或分馏)法、提纯互不相溶的液体可用分液法，重结晶法是分离溶解度随温度变化不同的可溶性物质，B错误； C．萃取是利用溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，使溶质从一种溶剂内转移到另一种溶剂的操作，C正确； D．常用质谱法进行有机物相对分子质量的测定，D正确； 3．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）为了提纯表中所列物质(括号内为杂质)，有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是 选项 被提纯的物质 除杂试剂 分离方法 A 己烷(己烯) 溴水 分液 B 淀粉溶液() 水 过滤 C 蒸馏 D 饱和溶液 分液 A． A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．己烯与溴水发生加成反应，且溴易溶于己烷，引入新杂质，不能除杂，A错误； B．溶液与胶体均可透过滤纸，不能分离，应用半透膜进行分离，B错误； C．水与CaO反应后，产物增大与乙醇的沸点差异，然后蒸馏可分离，C正确； D．二者均与NaOH溶液反应，不能除杂，应用饱和碳酸钠溶液，D错误； 题型02 有机化合物实验式和分子式的确定 一、有机化合物实验式和分子式的确定 1．确定实验式——元素分析 (1)相关概念 ①实验式：有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，又称为最简式 如：乙酸的分子式为C2H4O2，实验式为CH2O ②元素分析 分类 定性分析——确定有机物的元素组成 定量分析——确定有机物的实验式 含义 用化学方法测定有机物分子的元素组成。如：燃烧后，一般C生成CO2、H生成H2O、N生成N2、S生成SO2、Cl生成HCl 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物，并定量测定各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量分数，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式 (2)实验式的测定步骤(李比希法) (3)实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n 例．某种含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测得其中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。则： ①计算该有机化合物中氧元素的质量分数：(O)=100%—52.2%—13.1%=34.70% ②计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比：N(C)∶N(H)∶N(O)==2∶6∶1 ③该未知物A的实验式为C2H6O 2．确定分子式 (1)质谱法——测定相对分子质量 ①原理：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。计算机对其进行分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比 ②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 ③相对分子质量确定：质谱图中最右侧的分子离子峰或质荷比最大值表示样品中分子的相对分子质量 ④示例说明：下图是某未知物A(实验式为C2H6O)的质谱图，由此可确定该未知物的相对分子质量为46 (2)测定相对分子质量的其他方法——相对分子质量数值上等于摩尔质量(以g·mol－1为单位时)的值 ①标况密度法——已知标准状况下气体的密度ρ，求算摩尔质量：M＝ρ×22.4 L·mol－1 ②相对密度法——根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d：MA＝d×MB ③混合气体平均摩尔质量： (3)确定分子式——在确定了物质的实验式(最简式)和相对分子质量之后，就可进一步确定其分子式 计算依据：分子式是实验式的整数倍 【微点拨】由于有机物普遍存在同分异构现象，因此在确定有机物的分子式后，还不能直接确定有机物的结构式 【典例2】（24-25高二下·吉林长春·月考）标准状况下无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀的质量为；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，测得其增重。下列说法正确的是 A．该气体若是单一气体，则可能为或 B．该气体可能由等物质的量的和组成 C．能确定该气体是否含氧元素 D．该气体一定由等物质的量的C3H8和CO组成 【答案】B 【分析】根据有机物燃烧时，有机物中的碳全部转化为二氧化碳，二氧化碳与足量的氢氧化钙完全反应，生成不溶于水的白色沉淀碳酸钙，利用生成碳酸钙的质量计算燃烧生成二氧化碳的质量；碱石灰既能吸收燃烧生成的水，又能吸收燃烧生成的二氧化碳，因此，增重的质量即燃烧生成二氧化碳和水的质量总和，从而求出水的质量，根据生成二氧化碳和水的质量计算出可燃物中C、H元素的物质的量，再根据条件求出分子式。 【详解】设燃烧产物中CO2的质量为x， ， x=6.16g，而碱石灰既能吸收燃烧生成的水，又能吸收燃烧生成的二氧化碳，因此，增重的质量即燃烧生成二氧化碳和水的质量总和：m(CO2)+m(H2O)=8.68g，m(H2O)=8.68g-6.16g=2.52g，无色可燃气体n(气体)==0.07mol，n(CO2)==0.14mol，则n(C)=0.14mol；n(H2O)==0.14mol，则n(H)=n(H2O)×2=0.28mol，即0.07mol气体中含有0.14molC，0.28molH，所以1mol气体中含有2molC，4molH，可能含有氧元素，所以该气体的分子式是C2H4或C2H4Ox(常温下不是气体)，因为气体，则为C2H4，现为等物质的量的两种气体的混合物，所以在2mol混合气体中，应含有4molC原子，8molH原子，这两种气体可能是C4H6和H2(或“C3H8和CO”或“C3H6和CH2O”等)。 A． 1mol气体中含有2molC，4molH，该气体若是单一气体，则可能为，故A错误； B． 等物质的量的两种气体的混合物，所以在2mol混合气体中，应含有4molC原子，8molH原子，该气体可能由等物质的量的和组成，故B正确； C． 1mol气体中含有2molC，4molH，可能含有氧元素，不能确定该气体是否含氧元素，故C错误； D． 该气体可能由等物质的量的C3H8和CO组成，故D错误； 故选：B。 1．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期中）已知某有机物在标况下氧气中恰好完全燃烧，将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰。浓硫酸增重，碱石灰增重，下列有关说法不正确的是 A．该有机物中存在氧元素 B．该有机物的分子式为 C．该有机物一定为醇类 D．该有机物的核磁共振氢谱可能有2组峰 【答案】C 【分析】将某有机物在标况下5.6L氧气中恰好完全燃烧，氧气的物质的量为：，氧原子的物质的量为0.5mol，产物通过浓硫酸，浓硫酸增重5.4 g为水，其物质的量为：，则含有H元素的物质的量为0.6mol，氧原子的物质的量为0.3mol，通过碱石灰，碱石灰又增重的8.8 g为二氧化碳的质量，其物质的量为：，含有C的物质的量为：0.2mol，氧原子的物质的量为0.4mol，生成物中氧原子共0.7mol，大于氧气中氧原子物质的量，则有机物中有氧原子且为0.2mol，故有机物中，C物质的量为0.2mol、H物质的量为0.6mol、O物质的量为0.2mol，所以该有机物分子中C、H 、O原子数之比为：0.2mol：0.6mol：0.2mol=1：3：1，其最简式为：CH3O，据此解答； 【详解】A．由分析可知，该有机物中存在氧元素，A正确； B．设该有机物分子式为(CH3O)n，当n=2时，得到的分子式C2H6O2中H原子已经达到饱和，所以该有机物分子式一定为C2H6O2，B正确； C．该有机物分子式为C2H6O2，可能是醇，也可能是醚结构，C错误； D．若该有机物结构为乙二醇，乙二醇的分子中含有两种等效H，则其核磁共振氢谱有两个吸收峰，D正确； 故选：C。 2．（24-25高二下·辽宁沈阳·期中）9．6g某有机化合物在足量氧气中完全燃烧，生成13．2g和10.8g。下列说法不正确的是 A．该有机化合物仅含碳、氢两种元素 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 D．该有机化合物中碳、氢原子个数之比为 【答案】A 【详解】13.2 g 的物质的量为，， ，10.8 g 的物质的量为， ，，由于，故该有机化合物中还含有氧元素； ，则该有机化合的中，故该有机化合物的分子式可能是，根据以上分析，该有机化合物含碳、氢、氧三种元素，故A错误。 选A。 3．（24-25高二下·黑龙江鸡西·期中）某烃的蒸气对H2的相对密度为39，该烃中碳元素的质量分数为92.3%，氢元素的质量分数为7.7%，则该有机化合物的分子式为 A．C2H2 B．C2H4 C．C6H6 D．C3H6 【答案】C 【详解】若某烃的蒸气对H2的相对密度为39，则该烃的相对分子质量为39×2=78，由于该烃中C元素质量分数为92.31%，则该烃分子中含有的C原子数为，因此该烃分子中含有的H原子数为，故该烃分子式为C6H6，合理选项是C。 题型03 有机化合物分子结构的确定 1．红外光谱 (1)原理：有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成该有机化合物的红外光谱图。谱图中不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置 (2)作用：分析红外光谱图，可判断分子中含有的化学键或官能团的信息 (3)实例：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 (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 (2)作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目 (3)分析：吸收峰数目＝氢原子的类型数，吸收峰面积比＝氢原子个数比 (4)实例：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应为CH3CH2OH 3．X射线衍射 (1)原理：X射线是一种波长很短(约10－10m)的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图 (2)作用：可获得分子结构的有关数据，如键长、键角等，将X射线衍射技术用于有机化合物(特别是复杂的生物大分子)晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息 【微点拨】 ①红外光谱可以测量出化学键或官能团的种类，但不能测出化学键或官能团的个数 ②核磁共振氢谱中吸收峰的数目代表的是氢原子的种类而非氢原子的个数 【典例3】（24-25高二下·辽宁大连·期中）某学习小组研究某烃的含氧衍生物A的组成和结构，研究过程如下： 称取9gA在足量氧气中充分燃烧，并使产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，对A进行波谱分析结果如图。其中，核磁共振氢谱图中峰面积比为。下列说法错误的是 A．A的最简式为 B．结合波谱分析结果可知A的结构简式为 C．若取A和乙酸的混合物1g进行燃烧实验，该混合物完全燃烧消耗氧气的物质的量取决于混合物中二组分的比例 D．A发生消去反应的有机产物不存在顺反异构 【答案】C 【分析】9gA在足量氧气中充分燃烧，并使产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，增重的5.4g为水()则9gA中含有0.3×2×1g=0.6gH，13.2g为二氧化碳()即9gA中含有0.3×1×12g=3.6gC，可推知9gA中还有O质量为(9-0.6-3.6)g=4.8g(物质的量为)，可得该有机物中N(C):N(H):N(O)=0.3mol:(0.3×2mol):0.3mol=1:2:1，实验式为CH2O，结合质谱图(相对分子量为90)核磁共振氢谱(峰面积比为)和红外光谱图(有羧基结构)可知其结构简式为CH3CH(OH)COOH。 【详解】A．由分析可知该有机物中N(C):N(H):N(O)=0.3mol:(0.3×2mol):0.3mol=1:2:1，实验式为CH2O，A正确； B．由分析可知该有机物实验式为CH2O，结合核磁共振氢谱(峰面积比为)和红外光谱图(有羧基结构)可知其结构简式为CH3CH(OH)COOH，B正确； C．该有机物分子式为C3H6O3，乙酸的分子式为C2H4O2，二者最简式均为CH2O，因此1gA和乙酸无论按照怎样的比例混合消耗氧气的量都为，C错误； D．A发生消去产物为CH2=CHCOOH，不存在顺反异构，D正确； 故选C。 1．（24-25高二下·辽宁沈阳·阶段练习）23．2g有机物M充分燃烧后，生成7．20g水和35．20gCO2。M的质谱图(图1)、红外光谱图(图2)及核磁共振氢谱图(图3)如下。则下列说法不正确的是 A．M的最简式为CHO B．M能使溴水褪色 C．与M所含官能团的种类及数目均相同的同分异构体只有一种(不考虑立体异构) D．M能发生加成反应、氧化反应、消去反应 【答案】D 【分析】 23.20g有机物充分燃烧后，生成水7.20g，生成二氧化碳35.20g，水中氢元素质量m(H)= 7.20g=0.80，二氧化碳中的m(C)= 35.20g=9.60g，m(H)10.40g，所以有机物中还有氧元素质量，m(O)= 23.20gg，23.20g有机物含有的n(H)==0.8mol，n(C) =，n(O)==0.8，n(C)：n(H)：n(O)=1：1：1，所以有机物M的最简式为CHO。根据质谱图，可知有机物M的分子量为116，其最简式为CHO，所以M的化学式可写成(CHO)n，其分子量为116，可求出n=4，所以有机物M的化学式为C4H4O4；通过M的红外光谱图可知其结构中存在的基团有-OH、-C=C-、、-CO-,另通过核磁共振氢谱，可知其有两种环境的氢原子，且氢原子个数比为1：1，于是可推测M的结构简式为HOOC-CH=CH-COOH。 【详解】A．根据分析可知，M的最简式为CHO，故A正确； B．M的结构简式为HOOC-CH=CH-COOH，含有碳碳双键，能使溴水褪色，故B正确； C．与M所含官能团的种类及数目均相同的同分异构体还有CH2=C(COOH)2，故C正确； D．M中含有碳碳双键，故能发生加成反应和氧化反应，但是不能发生消去反应，故D错误； 故选D。 2．（23-24高二下·辽宁·月考）将6．8g有机物X完全燃烧可生成3．6gH2O和8.96L(标准状况下)CO2。X的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示，其分子中只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基。下列关于有机物X的叙述错误的是 A．该有机物的分子式为C8H8O2 B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有4种不同化学环境的氢原子，核磁共振氢谱的峰面积比为2：2：3：1 C．X属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有3种 D．由以上信息可以推测X分子可能为含有酯基的芳香族化合物 【答案】C 【分析】3.6gH2O是，8.96L(标准状况下)CO2是，则H原子质量为：0.4g，碳原子质量为：，则氧元素质量为：，氧元素物质的量为：，则，根据质谱图知，有机物X的相对分子质量为136，则该有机物的分子式为C8H8O2。 【详解】A．根据分析知，该有机物的分子式为C8H8O2，A正确； B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有4组峰，且峰面积比为2∶2∶3∶1，则该有机物分子中有4种不同化学环境的氢原子，核磁共振氢谱的峰面积比为2∶2∶3∶1，B正确； C．该分子中只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基，再根据红外光谱图知，X结构简式为，X属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有4种，苯乙酸、邻甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸，C错误； D．根据C知，X结构简式为，是含有酯基的芳香族化合物，D正确； 故选C。 3．（2025·辽宁·三模）仪器分析可快速测定有机物的分子结构。两种有机物的图谱如下。下列说法中，错误的是 A．图1是借助乙醇的物理性质进行的测定 B．在核磁共振氢谱中只有一个峰且氢信号的不可能为0 C．图2中 D．图2中含碳正离子的碎片对应的质荷比为57 【答案】B 【详解】A．由核磁共振氢谱图可知该有机物分子中有3种不同化学环境的氢原子，且核磁共振氢谱图中峰的面积比等于氢原子的个数比2∶1∶3，核磁共振是原子核的自旋运动引起的，属于物理过程，A正确； B．中所有氢环境相同，只有一个峰，且氢信号值规定为0（内标物），B错误； C．通常质荷比最大的峰（位于谱图最右端），其质荷比值对应分子的相对分子质量，4-甲基-2-戊酮（）的相对分子质量为100，，C正确； D．图2中含碳正离子的碎片相对分子质量为4×12+9×1=57，对应的质荷比为57，D正确； 故【答案】选B。 题型04 有机化合物分子式的确定 (1)实验式法(最简式法) 根据有机物中各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数之比(实验式)，分子式为最简式的整数倍，利用物质的相对分子质量可确定其分子式。 N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶＝a∶b∶c(最简整数比)，最简式为CaHbOc，则分子式为(CaHbOc)n，得n＝(Mr为有机物的相对分子质量) (2)单位物质的量法 根据有机物的摩尔质量(或相对分子质量)和有机物中各元素的质量分数，推算出1 mol有机物中各元素原子的物质的量，从而确定分子中各原子的个数，最后确定有机物的分子式 (3)化学方程式法：根据有机物的燃烧通式及消耗O2的量(或生成产物的量)，通过计算确定出有机物的分子式 利用燃烧反应方程式时，要抓住以下关键：①气体体积变化；②气体压强变化；③气体密度变化；④混合物平均相对分子质量等。同时可结合适当方法，如：平均值法、十字交叉法、讨论法等技巧来速解有机物的分子式。常用的化学方程式有：CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O；CxHyOz＋(x＋－)O2xCO2＋H2O。 (4)通式法 物质的性质等类别及组成通式(如CnH2n)n值分子式 (5)商余法 用烃(CxHy)的相对分子质量除以12，看商和余数，即＝x……y，所得商的就是烃分子中所含碳原子的最大值，余数则为所含氢原子的最小值，则分子式为CxHy；每减1个碳原子必增加12个氢原子，分子为Cx－1Hy＋12 【典例4】（24-25高二下·黑龙江佳木斯·阶段练习）32g某饱和一元醇与足量的金属钠反应，得到11.2L(标准状况下)H2，该醇是 A． C2H5OH B．CH3OH C．C3H7OH D．C4H9OH 【答案】B 【详解】标准状况下11.2L H2的物质的量为，所以32g该饱和一元醇的物质的量为0.5mol×2=1mol，该饱和一元醇的摩尔质量为=32g/mol，故烃基式量为32-17=15，为-CH3，故该饱和一元醇为CH3OH，故选B。 1．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·月考）某4．4g有机物X在足量氧气中完全燃烧生成11gCO2和5.4gH2O，X的蒸气密度是相同条件下氢气密度的44倍，且能与金属钠反应放出氢气。则符合上述条件的X的结构有 A．1种 B．2种 C．4种 D．8种 【答案】D 【详解】X的蒸气密度是相同条件下氢气密度的44倍，说明其相对分子质量为88，则4.4克X的物质的量为0.05mol，11克二氧化碳的物质的量为0.25mol，5.4克水的物质的量为0.3mol，则说明该有机物分子中一个分子有5个碳原子和12个氢原子，氧原子个数为，则分子式为C5H12O。该物质能与金属钠反应生成氢气，说明含有羟基，则根据C5H11-有8种结构分析，该有机物X有8种结构。 故选D。 2．（24-25高二下·黑龙江黑河·期中）某有机化合物只含C、H、O三种元素，其中ω(C)=60%，ω(H)=13．33%，0．2mol该有机物的质量为12g，则它的分子式为 A．CH4O B．C3H8O C．C2H4O2 D．CH2O 【答案】B 【详解】由题目可知该有机物中ω(O)=1-ω(C)-ω(H)=1-60%-13.33%=26.67%，则该有机物分子中C、H、O的原子个数比为≈3:8:1，设该有机物的分子式为(C3H8O)n，又由题可知该有机物的Mr=12÷0.2=60，即n=60÷60=1，即该有机物的分子式为：C3H8O，故B项正确。 题型05 有机化合物结构的确定 (1)根据价键规律确定：某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接根据分子式确定其结构式 如：C2H6，只能是CH3CH3 (2)通过定性实验确定：根据分子式写出其可能的同分异构体根据定性实验确定其可能存在的官能团确定结构式 如：能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有双键或三键，烃A分子式为C3H6且能使溴的四氯化碳溶液褪色，其结构简式为CH3－CH==CH2 (3)通过定量实验确定 ①通过定量实验确定有机物的官能团 ②通过定量实验确定官能团的数目 如：实验测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明1个该醇分子中含2个－OH (4)根据实验测定的有机物的结构片段“组装”有机物 实验测得的往往不是完整的有机物，这就需要我们根据有机物的结构规律，如价键规律、性质和量的规律等来对其进行“组装”和“拼合” (5)根据有机物的结构特点判断 ①烃B的分子式为C8H18，其一氯代烃只有一种，其结构简式是 ②实验式分别为CH3、CH3O的有机物的结构简式分别为CH3CH3、HOCH2CH2OH、CH3OCH2OH (6)确定有机物结构的物理方法 ①红外光谱法：初步判断有机物中含有的官能团或化学键 ②核磁共振氢谱法：测定有机物分子中氢原子的类型和数目，氢原子的类型＝吸收峰数目，不同氢原子个数比＝不同吸收峰面积比 【典例5】（23-24高二下·辽宁沈阳·期中）扑热息痛是最常用的非抗炎解热镇痛药，对胃无刺激，副作用小。对扑热息痛分子进行结构表征，测得的相关数据和谱图如图。回答下列问题： Ⅰ.确定分子式 (1)测定实验式：将15.1g样品在足量纯氧中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重8.1g和35.2g，再将等量的样品通入二氧化碳气流中，在氧化铜/铜的作用下氧化有机物中氮元素，测定生成氮气的体积为1.12L(已换算成标准状况)。该有机物是否含有氧元素_______。(填“是”或“否”)。 (2)确定分子式：测得目标化合物的质谱图如图1所示，其分子式为_______。 Ⅱ.推导结构式 (3)用化学方法推断样品分子中的官能团。 ①加入溶液，无明显变化； ②加入_______(试剂)后显色，证明分子中含有酚羟基； ③水解反应后可以得到一种产物(可以在厨房找到其溶液) (4)波谱分析 ①测得目标化合物的红外光谱图可知该有机物分子种存在：、—OH、、等基团 ②测得目标化合物的核磁共振氢谱图如图2所示：         图2    核磁共振氢谱图 由图可知，该有机化合物分子含有_______种不同化学环境的H原子，其峰面积之比为_______。 (5)综上所述，扑热息痛的结构简式为_______。 (6)写出扑热息痛与NaOH反应的化学方程式_______。 【答案】(1)是 (2)C8H9NO2 (3)FeCl3溶液 (4) 5 1:1:2:2:3 (5) (6) 【分析】本题考查有机物的分子式确定，为高频考点,把握有机物分子式的确定方法、有机反应、习题中的信息为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意有机物性质的应用，题目难度中等 【详解】（1）浓硫酸增重8.1克，生成n（H2O）=，n（H）=0.9mol，碱石灰增重35.2克，生成二氧化碳13.2克，n（CO2）=， n（C）=0.8mol，n（N2）=，n（N）=0.1mol，m（C）+m（O）+m（N）=0.8×12+0.9×1+0.1×14=11.9g，故含氧元素为15.1g-11.9g=3.2g，n（C）：n（H）：n（N）：n（O）=8:9:1:2，即实验式为：C8H9NO2，故答案为：有，C8H9NO2 （2）测得目标化合物的质谱图荷质比最大值为151，其分子式为C8H9NO2， 故答案为C8H9NO2 （3）酚羟基的检验方法是加入FeCl3，出现紫色，故答案为：FeCl3 （4）测得目标化合物的核磁共振氢谱图得出该有机化合物分子含有五种不同化学环境的H原子，其峰面积之比为1:1:2:2:3，故答案为：5，1:1:2:2:3 （5）用化学方法推断样品分子中的官能团，加入NaHCO3溶液，无明显变化，说明不含羧基；加入FeCl3溶液，显紫色，说明含有酚羟基；水解可以得到一种两性化合物，说明分子中含有酰胺键；由波谱分析测得目标化合物的红外光谱图，得出该有机化合物分子中存在一OH、一NH2，测得目标化合物的核磁共振氢谱图得出该有机化合物分子含有五种不同化学环境的H原子，其峰面积之比为1:1:2:2:3，综上所述扑热息痛的结构简式为； （6）扑热息痛含有酚羟基和肽键，都能和NaOH反应，反应方程式为：故答案为： 1．（23-24高二下·内蒙古赤峰·期中）元素分析是研究有机化合物的表征手段之一、用燃烧法确定有机物化学式的装置如图(夹持装置已省略)，电炉加热时利用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。回答下列问题： (1)A装置是制备氧气的装置，仪器a的名称为___________ (2)B装置中浓硫酸的作用是___________，C装置中CuO的作用是___________。 (3)D和E中的试剂不可调换，理由是___________。 (4)甲同学认为在E装置后加一个盛有碱石灰的U形管，可减少测定误差，乙同学认为这样做是合理的，理由是___________。 (5)完善装置后，若样品有机物M(可表示为CxHyOz)质量为2.22g，实验结束后(设生成物被完全吸收)，D装置增重1.62g，E装置增重5.72g。M的质谱图如图所示。 ①M的分子式为___________。 ②写出分子式比M少2个H和1个O，且同时满足下列条件的结构简式：___________、___________(任写两种)。 a．含有苯环，且苯环上只有一个取代基； b．含碳碳双键和酯基，且含有三个甲基。 【答案】(1)分液漏斗 (2) 吸收氧气中的水蒸气或干燥氧气 使有机物充分转化为和 (3)碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳 (4)防止空气中的水和二氧化碳进入E装置，影响测定准确性 (5) 【分析】采用燃烧法通过产物质量来确定有机物组成，反应原理为有机物与氧气反应，生成二氧化碳和水。结合实验装置可知A装置用于制备氧气，B装置用浓硫酸吸收水蒸气以获取纯净氧气，C装置为有机物样品与氧气的反应装置，D和E装置则是用于吸收产物水和二氧化碳，据此分析。 【详解】（1）结合仪器a结构特点可知为分液漏斗，故答案为：分液漏斗。 （2）实验需要纯氧氧化有机样品，所以需要浓硫酸对氧气进行干燥，吸收氧气中水分；有机物在燃烧过程中，可能燃烧不充分，即有可能产生CO，而CO能与氧化铜反应生成铜和CO2，所以C装置(燃烧管)中CuO的作用是使有机物充分氧化生成CO2和H2O，故答案为：使有机物充分转化为和，故答案为：吸收氧气中的水蒸气或干燥氧气；使有机物充分转化为和。 （3）无水氯化钙只吸收水蒸气，而碱石灰可以同时吸收水和二氧化碳，所以不能调换位置，理由是：碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳，故答案为：碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳。 （4）空气中的水和二氧化碳可能进入装置E引起误差，因此盛有碱石灰的U形管可以防止空气中的水和二氧化碳进入E装置，影响测定准确性，故答案为：防止空气中的水和二氧化碳进入E装置，影响测定准确性。 （5）①观察质谱图可知，M的相对分子质量为222，则，根据D装置质量增加1.62g，可知，根据E装置质量增加5.72g，可知，计算可得，，样品有机物只含C、H、O三种元素，则，即C、H、O原子个数比为，该有机物的分子式为； ②分子式比M少2个H和1个O，则分子式为，不饱和度为6，满足条件：a．含有苯环，且苯环上只有一个取代基；b．含碳碳双键和酯基，且含有三个甲基，则符合条件的结构简式为：、、、、、、、、、、、、、、、、、，任选两种即可，故答案为：、、、、、、、、、、、、、、、、、，任选两种即可。 2．有机物M(只含C、H、O三种元素)具有令人愉悦的牛奶香气，主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓等型香精，是我国批准使用的香料产品，其沸点为148℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M，然后借助李比希法、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，图中虚线框内应选用右侧的___________(填“仪器x”或“仪器y”)，该仪器使用时冷水从___________口进 (填数字)。 步骤二：确定M的实验式和分子式 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M进行C、H元素分析。 (2)将装有样品M的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先通入氧气，而后将已称重的U型管c、d与石英管连接，检查装置气密性。先点燃煤气灯___________(a或者b)，进行实验。 (3)c和d中的试剂分别是___________、___________(填标号)。 A．CaCl2     B．NaCl     C．碱石灰(CaO+NaOH)    D．浓硫酸 (4)Pt坩埚中样品M反应完全后，熄灭燃煤气灯，继续通入氧气至石英管冷却至室温。 ①整个过程中氧气的作用除氧化有机物外，还有的作用是 ___________、___________(答出2点)  。 ②取下c和d管称重。若样品M为0.88 g，实验结束后，c管增重0.72 g，d管增重1.76 g。 已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，则M的分子式为___________。 步骤三：确定M的结构简式。 (5)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图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的红外光谱如图3所示 M的结构简式为___________(填键线式)。 (6)写出一种含有羧基的M的同分异构体G的结构简式：___________。 (7)下列方法中不能对鉴别M和G二者进行鉴别的是___________。 A．元素分析 B．核磁共振氢谱 C．红外光谱法 D．原子光谱 【答案】(1) y 3 (2)b (3) A C (4) 排尽装置中的空气 将生成的二氧化碳和水蒸气赶入装置c、d使其完全吸收 C4H8O2 (5) (6)CH3CH2CH2COOH  或者 (7)AD 【分析】蒸馏装置中需要冷凝热蒸气，仪器x是球形冷凝管，不能用于蒸馏装置中冷却蒸发逸出的气态物质；有机物被氧化产生CO2、H2O，要测定其元素组成，应该先吸收反应产生的水分，再吸收CO2，根据两个装置增加质量确定H2O、CO2的质量，判断有机物中H、C元素的质量，进而确定物质M的实验式；为减少实验误差，要先点燃b处的灯，再点燃a灯；U型管中只能盛装固体吸收剂，通入O2既可以使氧化物氧化，也可以排出装置的空气，在反应最后也可以将反应产物全部赶入吸收装置，以减少实验误差。根据有机物M的质量及c管增重为水的质量，d管增重为CO2的质量，确定有机物的实验式，结合其M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，确定其相对分子质量，进一步确定其分子式。利用核磁共振氢谱图、红外光谱图确定其分子结构。 【详解】（1）根据图示可知x为球形冷凝管，一般用于冷凝回流；y为直型冷凝管，用于蒸馏装置中冷却蒸发逸出的气态物质，故在蒸馏装置中应该选择仪器y；为增强冷凝效果，使冷水充满整个冷凝管，冷却水要下口进，上口出，因此该仪器使用时冷水从3口出通入，热水从上口4处出来； （2）为了使有机物氧化产生的H2O、CO2全部被吸收剂吸收，减少实验误差，要先点燃b处的煤气灯； （3）有机物被氧化产生的H2O、CO2，要先吸收H2O，再吸收CO2，结合U型管中只能盛装固体吸收剂。 A．无水CaCl2可以吸收H2O蒸气，但不能吸收CO2气体，因此可以放在c装置； B．NaCl不能吸收水分，也不能吸收CO2，因此在实验装置中不能使用； C．碱石灰是碱性干燥剂，既能吸收水蒸气，也能吸收CO2气体，则只能放在d处； D．浓硫酸是液态干燥剂，在U型管中不能使用。 综上所述可知：c处选项是A，d处选项是C； （4）①整个过程中氧气的作用除氧化有机物外，还有的作用是：能够排尽装置中的空气；并将生成的二氧化碳和水蒸气赶入装置c、d使其完全吸收，以减少实验误差； （5）②0.88 gM完全氧化后产生H2O质量是0.72 g，产生CO2质量是1.76 g，则n(H2O)==0.04 mol，n(H)=0.08 mol，n(CO2)==0.04 mol，n(C)=0.04 mol，0.88 g有机物M中含有O的物质的量为n(O)==0.02 mol，n(C)：n(H)：n(O)=0.04 mol：0.08 mol：0.02 mol=2：4：1，因此物质M的实验式为C2H4O，其式量是44，已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，其相对分子质量是44×2=88，故M物质的分子式是C4H8O2； 根据M的核磁共振氢谱图可知该物质分子中含有4种不同的H原子，它们的个数比是1∶3∶1∶3；结合M的红外光谱图可知：该物质分子中含有C=O双键、羟基-OH及C-H键，则符合要求的M的结构用键线式表示为； （6）有机物M物质的分子式是C4H8O2，符合饱和一元羧酸的分子式通式，则其含有羧基的M的同分异构体G的结构简式为：CH3CH2CH2COOH  或者； （7）A．有机物M、G的元素组成相同，二者的分子式也相同，因此根据元素分析发不能确定二者的区别，不能进行鉴别，A符合题意； B．二者的分子结构不同，则它们的核磁共振氢谱图不同，可以鉴别两种物质，B不符合题意； C．二者的结构不同，则二者含有的官能团不同，红外光谱法得到的红外光谱图不同，可以鉴别，C不符合题意； D．二者含有的元素种类相同，则它们的原子光谱图相同，不能鉴别，D符合题意； 故合理选项是AD。 3．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。 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型管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0.0236g，实验结束后，c管增重0.0108g，d管增重0.0352g。质谱测得该有机物的相对分子量为118，其分子式为_______。 【答案】(1) 通入一定的O2 装置气密性 b、a (2) 为实验提供氧化剂、提供气流保证反应产物完全进入到U型管中 CO+CuOCu+CO2 (3) A C 碱石灰可以同时吸收水蒸气和二氧化碳，而氯化钙只能吸收水蒸气 (4)先熄灭煤气灯a，继续吹入一定量的O2，然后再熄灭煤气灯b，待装置冷却后停止通入O2， (5)C4H6O4 【分析】利用如图所示的装置测定有机物中C、H两种元素的含量，这是一种经典的李比希元素测定法，将样品装入Pt坩埚中，后面放置一CuO做催化剂，用于催化前置坩埚中反应不完全的物质，后续将产物吹入道两U型管中，称量两U型管的增重计算有机物中C、H两种元素的含量，结合其他技术手段，从而得到有机物的分子式。 【详解】（1）实验前，应先通入一定的O2吹空石英管中的杂质气体，保证没有其他产物生成，而后将已U型管c、d与石英管连接，检查装置气密性，随后先点燃b处酒精灯后点燃a处酒精灯，保证当a处发生反应时产生的CO能被CuO反应生成CO2 （2）实验中O2的作用有：为实验提供氧化剂、提供气流保证反应产物完全进入到U型管中；CuO的作用是催化a处产生的CO，使CO反应为CO2，反应方程式为CO+CuOCu+CO2 （3）有机物燃烧后生成的CO2和H2O分别用碱石灰和无水CaCl2吸收，其中c管装有无水CaCl2，d管装有碱石灰，二者不可调换，因为碱石灰能同时吸收水蒸气和二氧化碳，而氯化钙只能吸收水蒸气，调换后影响最后分子式的确定； （4）反应完全以后应先熄灭煤气灯a，继续吹入一定量的O2，然后再熄灭煤气灯b，待装置冷却后停止通入O2，保证石英管中的气体产物完全吹入两U型管中，使装置冷却； （5）c管装有无水CaCl2，用来吸收生成的水蒸气，则增重量为水蒸气的质量，由此可以得到有机物中H元素的物质的量n(H)===0.0012mol；d管装有碱石灰，用来吸收生成的CO2，则增重量为CO2的质量，由此可以得到有机物中C元素的物质的量n(C)===0.0008mol；有机物中O元素的质量为0.0128g，其物质的量n(O)===0.0008mol；该有机物中C、H、O三种元素的原子个数比为0.0008：0.0012：0.0008=2：3：2；质谱测得该有机物的相对分子质量为118，则其化学式为C4H6O4； 4．已知某有机物M含有碳、氢、氧三种元素，M中碳的质量分数为54．5%，氢的质量分数为9．1%。 (1)M的实验式为___________。 (2)已知M的蒸气密度是同温同压条件下二氧化碳密度的2倍，则M分子式为___________。 (3)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱中峰面积之比为1∶3∶1∶3；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图所示。 M中官能团的名称为___________，M的结构简式为___________。 (4)写出所有含有羧基的M的同分异构体的结构简式：___________。 (5)M的同分异构体中属于酯类的有___________种。 【答案】(1) (2) (3) 羟基、羰基 (4)、 (5)4 【分析】根据M中碳的质量分数和氢的质量分数可以计算出其实验式，再结合M蒸汽的密度是同温同压条件下二氧化碳密度的2倍，可以计算出其分子式；结合其核磁共振氢谱和红外光谱知道其中的等效氢的种类和官能团的种类，进而写出其中含有的官能团，以此解题。 【详解】（1）计算该有机物中氧元素的质量分数：，分子内各元素原子的个数比：，即实验式为：； （2）M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，则M的相对分子质量为，设分子式为，则，n=2，则分子式为； （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，说明分子中含有4种不同化学环境的氢原子，且个数比为1∶3∶1∶3，结合红外光谱图所示含有C-H、H-O、C=O等化学键，其结构简式为 ，所含官能团为羟基、羰基，其结构简式为 ； （4）M为 ，含有羧基的 M 的同分异构体的结构简式为CH3CH2CH2COOH、CH3CH(CH3)COOH； （5）酯基为，含有酯基的M的同分异构体的结构简式为、、、，一共4种。 / 学科网（北京）股份有限公司 $