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- 2021-07-05 发布
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科学家怎样研究有机物
[A组 基础篇]
题组一 有机物组成的确定
1.将铜丝蘸上有机样品后,放在酒精灯火焰上灼烧,看到火焰呈绿色,则该有机物中含有( )
A.S元素 B.P元素
C.N元素 D.X(卤族元素)
答案 D
解析 铜丝燃烧法可检验有机物中是否存在卤素。
2.验证某有机物属于烃,应完成的实验内容是( )
A.只测定它的C、H原子个数比
B.只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2
C.只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量的比值
D.测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
答案 D
解析 验证某有机物属于烃,必须确认其仅由碳和氢两种元素组成。
3.某有机化合物只含碳、氢、氧三种元素中的两种或三种,相对分子质量为74,完全燃烧时产生等物质的量的CO2和H2O。它的分子式可能为( )
A.C4H10O B.C4H4O2
C.C3H6O2 D.C4H8O2
答案 C
解析 C4H10O的相对分子质量为74,完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量之比为4∶5,A错误;C4H4O2的相对分子质量为84,B错误;C3H6O2的相对分子质量为74,完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶1,C正确;C4H8O2的相对分子质量为88,D错误。
4.某气态烃对空气的相对密度为2,在氧气中充分燃烧1.16 g这种烃,并将所得产物通过装有无水氯化钙的干燥管和装有碱石灰的干燥管,当称量这两个干燥管的质量时,它们依次增重1.8 g和3.52 g。这种烃的化学式是( )
A.C2H6 B.C4H10 C.C5H10 D.C5H12
答案 B
解析 气态烃对空气(空气的平均相对分子质量为29)的相对密度为2,则该烃的相对分子质量为29×2=58,则该烃的物质的量为=0.02 mol,装有无水氯化钙的干燥管增重的1.8 g为生成水的质量,其物质的量为=0.1 mol,装有碱石灰的干燥管增重的3.52 g为生成二氧化碳的质量,其物质的量为=0.08 mol,根据原子守恒可知烃分子中N(C)==4、N(H)==10,则该烃的分子式为C4H10,故B正确。
题组二 有机物结构的确定
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5.某有机物A用质谱仪测定结果如图①,核磁共振氢谱示意图如图②,则A的结构简式可能为( )
A.HCOOH B.CH3CHO
C.CH3CH2OH D.CH3CH2CH2COOH
答案 C
解析 根据图示可知,该有机物的最大质荷比为46,则A的相对分子质量为46,则分子式为C2H6O或CH2O2,故B、D错误;根据核磁共振氢谱图可知,A分子的核磁共振氢谱有3组吸收峰,则其分子中有3种H原子,HCOOH分子中含有2种H原子,CH3CH2OH分子中含有3种H原子,故C正确。
6.某有机物A的分子式为C4H10O,红外光谱图如图所示,则A的结构简式为( )
A.CH3CH2OCH2CH3 B.CH3OCH2CH2CH3
C.CH3CH2CH2OCH3 D.(CH3)2CHOCH3
答案 A
解析 红外光谱图中显示存在对称的甲基、对称的亚甲基和醚键可得分子的结构简式为CH3CH2OCH2CH3。
7.某有机化合物的1H核磁共振谱中有6个特征峰,则该有机化合物可能是( )
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答案 D
解析 1H核磁共振谱中出现特征峰的组数代表的是氢原子的种数,题干中叙述出现6个特征峰,即为6种氢原子。A中3个峰,B中4个峰,C中4个峰,D中6个峰,故选D。
8.核磁共振谱(NMR)可用于研究有机物的结构,在所研究的化合物分子中,每一结构中的等性氢原子在NMR谱中都给出了相应的峰信号。NMR谱中峰的强度与结构中的氢原子数成正比。例如,乙醛的结构简式为CH3CHO,其NMR谱中有两个信号,其强度之比为3∶1。分子式为C3H6O2的有机物,在NMR谱上观察到的氢原子给出的峰有两种情况:第一种情况,峰的强度比为1∶1,请写出其对应化合物的结构简式________________________;第二种情况,峰的强度比为3∶2∶1,请写出该化合物的可能的结构简式:______________________。
答案
解析
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题组三 手性问题、同位素示踪法
9.乙酸和乙醇在浓H2SO4存在的条件下加热发生酯化反应,现有下列两种有机物:CH3CO18OH和CH3CH2OH,在一定条件下反应生成酯,则生成酯的相对分子质量为( )
A.88 B.90 C.92 D.86
答案 A
解析 反应的化学方程式为
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答案
解析 有机物存在两种犹如人的左右手一样,互为镜像但不能重叠的异构体分子,则称这样的分子为手性分子;与四个不同的原子或原子团相连的碳原子称为手性碳原子。并且能发生水解反应和银镜反应,结构中应含有甲酸酯基,故可推知答案为
[B组 综合篇]
11.下列各组有机物中,无论以何种比例混合,只要二者的物质的量之和不变,完全燃烧时消耗的氧气及生成的水的物质的量也不变的是( )
A.C2H2和C6H6 B.C2H6和C2H5OH
C.C2H4和C2H6O D.C6H6和C7H6O2
答案 D
解析 无论以何种比例混合,只要二者的物质的量之和不变,完全燃烧时生成的水的物质的量不变,则二者的氢原子个数相同,A、C错误;等物质的量的C2H6和C2H5OH的耗氧量不同,B错误。
12.化学上常用燃烧法确定有机物的组成。如图所示装置是用燃烧法确定有机物组成常用的装置,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。
(1)A装置中分液漏斗盛放的物质是________,写出有关反应的化学方程式:____________________________________。
(2)C装置(燃烧管)中CuO的作用是____________________。
(3)写出E装置中所盛放物质的名称:________,它的作用是________。
(4)若将B装置去掉会对实验结果造成什么影响?
_________________________________________________________________。
(5)若准确称取1.20 g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种),经充分燃烧后,E管质量增加1.76 g,D管质量增加0.72 g,则该有机物的最简式为________。
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答案 (1)H2O2 2H2O22H2O+O2↑(或H2O 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑)
(2)使有机物充分被氧化成CO2、H2O
(3)碱石灰 吸收燃烧产物中的CO2
(4)会使实验中测得的氢(H)含量增大
(5)CH2O
解析 从装置A可知,O2是通过固体与液体反应制得的,可以利用H2O2(MnO2作催化剂)分解产生O2,也可利用Na2O2和H2O反应制取O2。装置B中浓硫酸的作用是吸收O2中的H2O,装置D中CaCl2的作用是吸收有机物燃烧生成的H2O,而装置E则用来吸收CO2,可用碱石灰。
13.按要求回答下列问题:
(1)有机物X的分子式为C4H8O2,其红外光谱如图所示:
则该有机物可能的结构为________(填字母)。
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2COOCH3
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCOOH
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答案 (1)AB (2)红外光谱法 ①5 2 ②3 2
解析 (1)A、B项都有两个—CH3,且不对称,都含有
C===O、C—O—C,所以A、B项符合图示;C项只有一个—CH3,不会出现不对称的现象;D项中没有C—O—C键,且—CH3为对称结构。
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14.有机物A只含有C、H、O三种元素,常用作有机合成的中间体。16.8 g该有机物经燃烧生成44.0 g CO2和14.4 g H2O;质谱图表明其相对分子质量为84,红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和,核磁共振氢谱上有三个峰,峰面积之比为6∶1∶1。
(1)A的分子式为____________。
(2)A的结构简式为____________。
(3)下列物质中,一定条件下能与A发生反应的有________(填字母)。
a.H2 b.Na
c.酸性KMnO4溶液 d.Br2
(4)有机物B是A的同分异构体,能发生银镜反应,1 mol B最多能与2 mol H2加成。B中所有碳原子一定处于同一个平面,请写出所有符合条件的B的结构简式(不考虑立体异构):____________________、__________________。
答案 (1)C5H8O
(2)
(3)abcd
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(4)(CH3)2C===CHCHO、CH3CH===C(CH3)CHO
解析 设A的分子式为CxHyOz,根据题意知,A的相对分子质量为84,16.8 g A的物质的量为0.2 mol,0.2 mol A燃烧可以得到1 mol CO2、0.8 mol H2O,故x=5,y=8,又因A的相对分子质量为84,求得z=1,则A的分子式为C5H8O。
(3)A分子中含有碳碳三键,能与H2、Br2发生加成反应,能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应;含有—OH,能与Na反应。故选abcd。
(4)A的不饱和度为2,B是A的同分异构体,B又能发生银镜反应,说明B含有醛基;1 mol B最多能与2 mol H2加成,则该有机物中必含有1个碳碳双键;又知所有碳原子在同一平面上,则碳碳双键上共连有三个含碳基团,所以B的结构简式中有两种基团,一种是甲基
(—CH3),另一种是醛基,所以B的结构简式为
(CH3)2C===CHCHO或CH3CH===C(CH3)CHO。
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