化学第一章认识有机化合物第四节第2课时元素分析与相对分子质量的测定分子结构的鉴定课后提升练习含解析新人教版选修5

化学第一章认识有机化合物第四节第2课时元素分析与相对分子质量的测定分子结构的鉴定课后提升练习含解析新人教版选修5

元素分析与相对分子质量的测定 分子结构的鉴定 ‎[A篇　知识对点训练]‎ 知识点1　有机物的元素分析和相对分子质量的测定 ‎1．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，下列说法正确的是(　　)‎ A．分子中C、H、O个数之比为1∶2∶3‎ B．分子中C、H个数之比为1∶4‎ C．分子中不含有氧原子 D．此有机物的最简式为CH4‎ 答案　B 解析　有机物在氧气中充分燃烧，生成CO2和H2O，说明该有机物中一定含有C、H两种元素，可能含氧元素。CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，则C、H原子个数之比为1∶(2×2)＝1∶4，A、C错误，B正确；因不能确定有机物中是否有氧元素，所以无法确定其最简式，D错误。‎ ‎2．有机物A完全燃烧只生成CO2和H2O，将‎12 g该有机物完全燃烧的产物通过足量浓硫酸，浓硫酸增重‎14.4 g，再通过足量碱石灰，碱石灰增重‎26.4 g，该有机物的分子式是(　　)‎ A．C4H10 B．C2H6O C．C3H8O D．C2H4O2‎ 答案　C 解析　浓硫酸增重为H2O的质量，碱石灰增重为CO2的质量，即m(H2O)＝‎14.4 g，m(CO2)＝‎26.4 g，由此求出m(C)＝‎7.2 g，m(H)＝‎1.6 g，则m(O)＝‎3.2 g，据此求出有机物中C、H、O的原子个数比为3∶8∶1，即有机物A的实验式为C3H8O，因氢原子数已达饱和，此实验式也就是有机物A的分子式。‎ ‎3．A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知A中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为8.82%。则A的实验式是(　　)‎ A．C5H12O4 B．C5H12O3‎ C．C4H10O4 D．C5H10O4‎ 答案　A 解析　氧元素的质量分数为100%－44.1%－8.82%＝47.08%，n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶≈5∶12∶4，所以A的实验式为C5H12O4。‎ ‎4．燃烧0.1 mol某有机物得0.2 mol CO2和0.3 mol H2O，由此得出的结论不正确的是(　　)‎ A．该有机物分子的结构简式为CH3—CH3‎ B．该有机物中碳、氢元素原子数目之比为1∶3‎ C．该有机物分子中不可能含有 D．该有机物分子中可能含有氧原子 答案　A 解析　n(有机物)∶n(CO2)∶n(H2O)＝0.1 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶2∶3，所以n - 7 -‎ ‎(有机物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶6，故有机物的分子式为C2H6Ox。‎ ‎5．为验证某有机物属于烃的含氧衍生物，下列方法正确的是(　　)‎ A．验证其完全燃烧后的产物只有H2O和CO2‎ B．测定其燃烧产物中H2O和CO2的物质的量之比 C．测定其完全燃烧时消耗有机物的物质的量分别与生成的H2O和CO2的物质的量之比 D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成的H2O和CO2的质量 答案　D 解析　A项，烃的含氧衍生物或烃燃烧都生成H2O和CO2，不能确定是否含有氧元素，错误；B项，测定其燃烧产物中H2O和CO2的物质的量之比只能确定该有机物中碳原子、氢原子的个数比，不能确定是否含有氧元素，错误；C项，测定完全燃烧时消耗有机物的物质的量分别与生成的H2O和CO2的物质的量之比，只能确定该有机物中碳原子和氢原子的个数比，不能确定是否含有氧元素，错误；D项，测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成的H2O和CO2的质量，可以确定一定质量的有机物中含有碳、氢元素的质量，根据质量守恒可确定是否含有氧元素，正确。‎ 知识点2　有机物分子结构的鉴定 ‎6．下列物质的核磁共振氢谱图中，有5个吸收峰的是(　　)‎ 答案　B 解析　有几个吸收峰说明有几种不同化学环境的氢原子。A项，分子中有2种氢原子；B项，分子中有5种氢原子；C项，分子中有4种氢原子；D项，分子中有4种氢原子。‎ ‎7．下列化合物分子，在核磁共振氢谱图中能给出三种信号峰的是(　　)‎ 答案　C 解析　A、B、C、D中的有机物信号峰分别为2、1、3、2个。‎ ‎8．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是(　　)‎ A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3‎ C．CH3COCH3 D．CH3CH2CHO - 7 -‎ 答案　B 解析　CH3CH2OCH3中没有O—H键，CH3COCH3、CH3CH2CHO中没有O—H键、C—O键，A、C、D错误，B正确。‎ ‎9．下列化合物中，核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是(　　)‎ 答案　D 解析　A项中有机物有三种氢原子，不正确；B项中有机物含有两种氢原子，且这两种氢原子的个数比为3∶1，不正确；C项中有机物含有两种氢原子，两种氢原子的个数比为3∶1，不正确；D项中有机物含有两种氢原子，且个数比为3∶2，正确。故选D。‎ ‎10．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键 B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子 C．仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数 D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为 CH3—O—CH3‎ 答案　D 解析　由红外光谱可知，该有机物含有C—H、C—O和O—H键，A正确；由核磁共振氢谱可知，未知物A中应含有三种类型氢原子，故B正确；C正确，由其核磁共振氢谱只能得出H原子的种类及比例，无法得知其分子中的氢原子总数；D错误，CH3——CH3中仅有一种类型氢原子且无—H。‎ ‎[B篇　综合提升训练]‎ ‎11．某有机样品‎3.0 g - 7 -‎ 完全燃烧，将燃烧后的混合物通入过量的澄清石灰水中，石灰水共增重‎6.2 g，经过滤得到‎10 g沉淀。该有机样品的组成可能是(括号内给出的是有机物的分子式)(　　)‎ A．葡萄糖(C6H12O6)与蔗糖(C12H22O11)‎ B．醋酸与甲酸甲酯(C2H4O2)‎ C．乙醇(C2H6O)与甲醛(CH2O)‎ D．二甲醚(C2H6O)与乳酸(C3H6O3)‎ 答案　B 解析　根据题意，‎3.0 g有机样品燃烧生成CO2和H2O的总质量为‎6.2 g。‎10 g碳酸钙的物质的量为0.1 mol，含0.1 mol C，则燃烧生成的CO2为0.1 mol，故燃烧生成水的质量为‎6.2 g－0.1 mol×‎44 g/mol＝‎1.8 g，其物质的量为0.1 mol，含0.2 mol H。因此，‎3.0 g样品中O的质量为‎3.0 g－0.1 mol×‎12 g/mol－0.2 mol×‎1 g/mol＝‎1.6 g，其物质的量为0.1 mol。各元素原子个数比为0.1∶0.2∶0.1＝1∶2∶1，实验式为CH2O，只有B符合要求。‎ ‎12．下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是(　　)‎ A．2,2,3,3四甲基丁烷 B．2,3,4三甲基戊烷 C．3,4二甲基己烷 D．2,5二甲基己烷 答案　D 解析　解题时应先把有机物的名称改写成结构简式，再根据结构简式确定核磁共振氢谱中出现几组吸收峰。A的结构简式为(CH3)3CC(CH3)3，核磁共振氢谱中出现一组峰。B的结构简式为(CH3)2CHCH(CH3)CH(CH3)2，核磁共振氢谱中出现四组峰。C的结构简式为 CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3，核磁共振氢谱中出现四组峰。D的结构简式为 ‎(CH3)2CHCH2CH2CH(CH3)2，核磁共振氢谱中出现三组峰。‎ ‎13．有A、B两种有机物，按要求回答下列问题：‎ ‎(1)取有机物A ‎3.0 g，完全燃烧后生成‎3.6 g水和‎3.36 L CO2(标准状况)，已知该有机物的蒸气对氢气的相对密度为30，求该有机物的分子式________。‎ ‎(2)有机物B的分子式为C4H8O2，其红外光谱图如下，‎ 试推测该有机物的可能结构：_______________________________________。‎ 答案　(1)C3H8O ‎(2)CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3、‎ CH3COOCH2CH3‎ 解析　(1)实验式 ⇒‎ - 7 -‎ n(C)∶n(H)∶n(O)＝3∶8∶1⇒C3H8O 相对分子质量：Mr(A)＝30×2＝60‎ Mr[(C3H8O)n]＝60，n＝1，故分子式为C3H8O。‎ ‎(2)根据谱图所示，该有机物有下列特征基团：不对称—CH3、C===O、C—O—C，结合分子式C4H8O2可知，该有机物可能为酯或含羰基的醚。有如下几种可能的结构：、CH3CH2COOCH3、‎ CH3COOCH2CH3。‎ ‎14．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：‎ ‎①将‎2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和 ‎2.7 g水；‎ ‎②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图1所示的质谱图；‎ ‎③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示图谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。试回答下列问题：‎ ‎(1)有机物A的相对分子质量是_____________________________________。‎ ‎(2)有机物A的实验式是___________________________________________。‎ ‎(3)A的分子式是_________________________________________________。‎ ‎(4)A的结构简式为________________________________________________。‎ 答案　(1)46　(2)C2H6O　(3)C2H6O ‎(4)CH3CH2OH 解析　(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量也是46。‎ ‎(2)在‎2.3 g该有机物中，n(C)＝0.1 mol m(C)＝0.1 mol×‎12 g·mol－1＝‎‎1.2 g n(H)＝×2＝0.3 mol m(H)＝0.3 mol×‎1 g·mol－1＝‎‎0.3 g m(O)＝‎2.3 g－‎1.2 g－‎0.3 g＝‎‎0.8 g n(O)＝＝0.05 mol - 7 -‎ 所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol＝2∶6∶1，A的实验式是C2H6O。‎ ‎(3)该有机物实验式C2H6O的式量是46，故其实验式即为分子式。‎ ‎(4)由A的核磁共振氢谱知A中有3种氢原子，个数比为1∶2∶3，所以A的结构简式为CH3—CH2—OH。‎ ‎15．通常将一定量的有机物充分燃烧转化为简单的无机物，然后根据产物的质量确定有机物的组成。如下图所示是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)使产生的O2按从左到右的方向流动，则所选装置中各导管的正确连接顺序是________________(填字母)。‎ ‎(2)装置C中浓硫酸的作用是_______________________________________。‎ ‎(3)燃烧管中CuO的作用是_________________________________________。‎ ‎(4)若准确称取‎0.69 g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，经测定其蒸气密度为‎2.054 g/L(已换算为标准状况)，充分燃烧后，A管质量增加‎1.32 g，B管质量增加‎0.81 g，则该有机物的分子式为________。‎ ‎(5)该物质的核磁共振氢谱如图所示，则其结构简式为________。‎ 答案　(1)g→f→e→h→i→c(或d)→d(或c)→a(或b)→b(或a)‎ ‎(2)干燥O2　‎ ‎(3)确保有机物中的碳元素全部转化为CO2‎ ‎(4)C2H6O ‎(5)CH3CH2OH 解析　根据反应原理可知，该实验要成功必须满足：①快速制备O2供燃烧使用；②O2要纯净干燥；③保证碳元素全部转化为CO2，氢元素全部转化为H2O，且CO2和H2O在后面装置中被完全吸收。由此可知装置的连接顺序。‎ ‎(4)n(CO2)＝＝0.03 mol，n(H2O)＝＝0.045 mol，m(O)＝‎0.69 g－m(C)－m(H)＝‎0.69 g－0.03 mol×‎12 g/mol－0.045 mol×2×‎1 g/mol＝‎0.24 g, n(O)＝＝0.015 mol，故其实验式为C2H6O。M＝Vmρ＝‎22.4 L/mol×‎2.054 g/L≈‎46 g/mol，即该有机物的相对分子质量与实验式C2H6O的式量相等，故样品的分子式为C2H6O。‎ ‎(5)由核磁共振氢谱图可知该有机物分子中有三种类型的氢原子，故该有机物的结构简式不是CH3—O—CH3而是CH3CH2OH。‎ - 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