1.2研究有机化合物的一般方法 课时作业(含答案)2022-2023学年下学期高二化学人教版(2019)选择性必修3

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名称 1.2研究有机化合物的一般方法 课时作业(含答案)2022-2023学年下学期高二化学人教版(2019)选择性必修3
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-04-14 20:14:01

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1.2研究有机化合物的一般方法 课时作业
一、单选题
1.一种气态烷烃和一种气态烯烃组成的混合物共10g,混合气体的密度是相同状况下H2密度的12.5倍.该混合气体通过装有溴水的试剂瓶时,试剂瓶的质量增加了8.4g,该混合气体可能是
A.乙烷和乙烯 B.乙烷和丙烯 C.甲烷和乙烯 D.甲烷和丙烯
2.化合物 X 的相对分子质量为 136,分子式为 C8H8O2。X 分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,其红外光谱和核磁共振氢谱如图。下列关于 X 的说法中不正确的是
A.X 分子属于酯类化合物
B.X 在一定条件下可与3mol H2发生加成反应
C.符合题中 X 分子结构特征的有机物有 1 种
D.与 X 属于同类化合物的同分异构体只有 2 种
3.下列说法不正确的是
A.人们常借助元素分析仪确定有机化合物的组成
B.科学家经常使用同位素示踪法研究化学反应历程
C.石油裂解气可以使溴水褪色,也可以使高锰酸钾溶液褪色
D.C6H14 的同分异构体有 4 种,其熔点各不相同
4.绿原酸(化学式为C16H18O9)是中药金银花的主要抗菌、抗病毒有效药理成分之一。下列关于该物质的说法正确的是
A.相对分子质量为354g
B.碳、氢元素的质量比为8:9
C.由三种元素组成
D.绿原酸分子由16个碳原子、18个氢原子、9个氧原子构成
5.对含氧有机物A进行波谱分析:红外光谱显示有甲基、羟基等基团;质谱图显示相对分子质量为60;核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为6:1:1,则该化合物的结构简式为
A.CH3CH2CH2OH B.(CH3)2CHCHO C.CH3COOH D.CH3CH(OH)CH3
6.下列各组中除去M中混有的杂质N,所使用的试剂及方法正确的是
选项 M N 除杂试剂 除杂方法
A 溴苯 溴 Na2SO3溶液 分液
B CH4 CH2=CH2 酸性KMnO4溶液 洗气
C CH3COOC2H5 CH3COOH、C2H5OH NaOH溶液 分液
D 苯 苯酚 浓溴水 过滤
A.A B.B C.C D.D
7.为测定某有机物的结构,用核磁共振仪处理后得到如图所示的核磁共振氢谱,则该有机物可能是
A.CH3CH(OH)CH3 B.
C.CH3CH2COOH D.
8.有机化合物在核磁共振氢谱图中各吸收峰的峰面积比为
A.3∶2∶2∶1∶6 B.3∶4∶7 C.3∶4∶1∶3∶3 D.9∶4∶1
9.下列能够获得有机物所含官能团信息的方法是
A.红外光谱 B.质谱法 C.色谱法 D.核磁共振氢谱
10.化合物A经李比希法和质谱法分析得知其分子式是C8H8O2,相对分子质量为136。A分子中只含一个苯环,且苯环上只有一个取代基,其核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于A的下列说法中,不正确的是( )
A.A分子属于酯类化合物,在一定条件下能发生水解反应
B.符合题中A分子结构特征的有机物只有一种
C.1molA在一定条件下可与3molH2发生加成反应
D.与A属于同类化合物的同分异构体只有3种(不包含A)
11.下列各组物质,最适宜使用红外光谱法进行区分的是
A.1—丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)、1—溴丁烷(CH3CH2CH2CH2Br)
B.1—丙醇(CH3CH2CH2OH),1—丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)
C.苯( )、甲苯( )
D.2—甲基戊烷()、3—甲基戊烷( )
12.一定量有机物完全燃烧后,将燃烧产物通过足量的石灰水,过滤后得到白色沉淀10 g,但称量滤液时只减少了2.9 g,则此有机物可能是
A.C2H5OH B.C4H8O2 C.C3H8 D.C3H6O2
13.将有机物完全燃烧,生成CO2和H2O。将12g该有机物完全燃烧后的产物通过浓H2SO4,浓H2SO4增重14.4g,再通过碱石灰,碱石灰增重26.4g。该有机物分子式为
A.C3H8O2 B.C2H6O C.C3H8O D.С3Н4O2
14.下列括号中的分离方法运用得当的是
A.植物油和自来水(蒸馏) B.水溶液中的食盐和碘(分液)
C.BaSO4和CaCl2(溶解、过滤、蒸发) D.自来水中的杂质(萃取)
15.苯甲酸常用作防腐剂、药物合成原料、金属缓蚀剂等,微溶于冷水,易溶于热水、酒精。实验室常用甲苯为原料,制备少量苯里酸,具体流程如图所示:
+MnO2苯甲酸钾溶液苯甲酸固体
下列说法正确的是
A.操作1为蒸发
B.操作2为过滤
C.操作3为酒精萃取
D.进一步提纯苯甲酸固体,可采用重结晶的方法
二、填空题
16.THF是一种重要的有机合成原料和性能优良的溶剂,已知其由C、H、O三种元素组成,某化学兴趣小组在实验室尝试分析其组成与结构。
(1)准确称取THF3.6g,使其完全燃烧,将产物依次通过装有无水氯化钙的干燥管a和装有碱石灰的干燥管b,测得管a增重3.6g,管b增重8.8g,则THF中C、H的原子个数比为_______,经测定THF的相对分子质量为72,则THF的分子式为_______。lmolTHF完全燃烧,消耗O2的物质的量为_______mol。
(2)将向少量装有THF的试管中加入一小块钠,无明显变化,据此可推测该化合物中不含_______官能团名称)。
(3)为继续测定其结构,将THF进行核磁共振氢谱测定,得到如下图所示:(积分面积1:1)
则可推测THF的结构简式为_______。
(4)有机物A为THF的一种同分异构体,且A含有醛基,则A可能的结构有_______种,其中核磁共振氢谱有三组峰,且积分面积比为1:1:6的物质的结构简式为_______。
17.某烃在标准状况下的密度为3.215 g/L,现取3.6 g该烃完全燃烧,将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重5.4 g,碱石灰增重11 g,
(1)该烃的相对分子质量____________;
(2)确定该烃的分子式________________
(3)已知该烃的一氯代物只有一种,写出该烃的结构简式_______________________。
三、实验题
18.阿司匹林是一种重要的合成药物,化学名称乙酰水杨酸,具有解热镇痛作用。阿司匹林的发现源于柳树皮中含有的一种物质——水杨酸,实验室通过水杨酸制备阿司匹林的一种方法如下:
水杨酸 醋酸酐 乙酰水杨酸
熔点/℃ 157~159 -72~-74 135~138
相对密度/(g·cm﹣3) 1.44 1.10 1.35
相对分子质量 138 102 180
实验过程:在100mL锥形瓶中加入水杨酸6.9g及醋酸酐10mL,充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5mL浓硫酸后加热,维持瓶内温度在70℃左右,充分反应。稍冷后进行如下操作:
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100mL冷水中,析出固体,过滤。
②所得结晶粗品加入50mL饱和碳酸氢钠溶液,溶解、过滤。
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体4.5g。
回答下列问题:
(1)上述反应类型为_______。
A.酯化反应 B.取代反应 C.加成反应 D.氧化反应
(2)该实验中应采用_______加热。
A.热水浴 B.酒精灯 C.煤气灯 D.电炉
(3)下列玻璃仪器中,①中需使用的有_______(填名称),不需使用的_______(填标号)。
(4)①中需使用冷水,目的是_______。
(5)②中饱和碳酸氢钠溶液的作用是生成可溶的乙酰水杨酸钠,以便过滤除去难溶杂质。请写出该过程的化学方程式:_______。
(6)本实验的产率是_______%。
四、有机推断题
19.1mol某烃A和1 mol苯完全燃烧,在相同条件下,生成CO2体积相同,烃A比苯多消耗1mol O2,若A分子结构中无支链或侧链 ,则:
(1)若A为环状化合物,它能与等物质的量的Br2发生加成反应,则A的结构简式为____________________________;
(2)若A为链状烯烃,1mol A最多可和2mol Br2发生加成反应且A与等物质的量的Br2加成后的可能产物只有2种,则A的结构简式为_________________________________。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】混合气体的密度是相同状况下H2密度的12.5倍,则有机物的平均摩尔质量25g/mol,烯烃中乙烯的相对分子质量最小为28,故混合气体中一定有甲烷。混合气体的总的物质的量为=0.4mol.该混合气通过Br2水时,Br2水增重8.4g为烯烃的质量,所以甲烷的质量为1.6g,物质的量为甲烷的物质的量为=0.1mol,故烯烃的物质的量为0.4mol﹣0.1mol=0.3mol,所以M(烯烃)==28g/mol,令烯烃的组成为CnH2n,则14n=28,所以n=2,故为乙烯,所以混合物为甲烷、乙烯,
故选C。
2.D
【分析】化合物X的分子式为C8H8O2,X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,其核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1:2:2:3,说明分子中含有4种H原子,根据含有一个取代基的苯环上有三种氢原子,个数分别为1、2、2,所以剩余侧链上的3个氢等效,为-CH3,结合红外光谱可知,分子中存在酯基,且存在结构,故有机物X的结构简式为。
【详解】A. X为,含有酯基,属于酯类化合物,故A正确;
B.X含有一个苯环,苯环在一定条件下可与3mol H2发生加成反应,故B正确;
C.结合分析,X只有一种,故C正确;
D.含有酯基、苯环,若为羧酸与醇形成的酯有:甲酸苯甲酯,苯甲酸甲酯,若为羧酸与酚形成的酯,可以是乙酸酚酯,可以是甲酸与酚形成的酯,甲基有邻、间、对三种位置,所以共6种异构体,与A属于同类化合物的同分异构体只有5种,故D错误;
故选:D。
3.D
【详解】A.元素分析仪是利用化学反应测定有机化合物的元素组成,以及各元素的质量分数,A正确;
B.可以利用同位素示踪法证实乙酸和乙醇的酯化反应的反应机理为:酸脱羟基醇脱氢,所以可以用同位素示踪法研究化学反应历程,B正确;
C.石油裂解气可产生丙烯、乙烯等短碳链烯烃,可以使溴水褪色,也可以使高锰酸钾溶液褪色,C正确;
D.C6H14 的同分异构体有以下5种:、、、、,其熔点各不相同,D错误;
答案为:D。
4.C
【详解】A.相对分子质量的单位不是“g”而是“1”,通常省略不写,C16H18O9的相对分子质量为354,故A不符合题意;
B.碳、氢元素的质量比为12×16:1×18=32:3,故B不符合题意;
C.由化学式意义可知,绿原酸(化学式为C16H18O9)是由碳、氢、氧三种元素组成,故C符合题意;
D.由化学式的意义可知,每个绿原酸分子是由16个碳原子、18个氢原子、9个氧原子构成的,故D不符合题意;
答案选C。
5.D
【详解】A.CH3CH2CH2OH有四种等效氢,不合题意,A错误;
B.(CH3)2CHCHO有甲基、醛基等基团,B错误;
C.CH3COOH有两种等效氢,不合题意,C错误;
D.CH3CH(OH)CH3有甲基、羟基等基团;质谱图显示相对分子质量为60;核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为6:1:1,符合题意,D正确;
故选D。
6.A
【详解】A.Br2与Na2SO3发生反应Br2+SO+H2O=2Br-+SO+2H+溶于水,溴苯不溶于水,可分液进行分离,A选项正确;
B.乙烯被高锰酸钾溶液氧化生成CO2,甲烷中混入新的杂质,正确操作应用溴水通过洗气除去甲烷中的乙烯,B选项错误;
C.乙酸乙酯在NaOH溶液中会发生水解,正确操作应用饱和碳酸钠溶液除去乙酸和乙醇,并分液分离出乙酸乙酯,C选项错误;
D.苯酚与浓溴水反应生成的三溴苯酚不溶于水,但能溶于有机溶剂,与苯互溶后无法分离,正确操作可用NaOH溶液除去苯酚并分液分离,D选项错误;
答案选A。
7.C
【分析】根据核磁共振氢谱,可知该有机物含有3种等效氢,且氢原子个数比为3:2:1。
【详解】A.CH3CH(OH)CH3有3种等效氢,且氢原子个数比为3:1:1,故不选A;
B.有2种等效氢,且氢原子个数比为9:1,故不选B;
C.CH3CH2COOH有3种等效氢,且氢原子个数比为3:2:1,故选C;
D.有2种等效氢,且氢原子个数比为3:2,故不选D;
选C。
8.A
【详解】该有机化合物分子内甲基和异丙基处于苯环的对位,则分子内有5种氢原子、原子数目比为3∶2∶2∶1∶6,则在核磁共振氢谱图中各吸收峰的峰面积比为3∶2∶2∶1∶6;
答案选A。
9.A
【分析】
【详解】A.红外光谱可测定有机物的共价键以及官能团,故A正确;
B.质谱法可测定有机物的相对分子质量,与官能团信息无关,故B错误;
C.色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配,以流动相对固定相中的混合物进行洗脱,混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动,最终达到分离的效果,故C错误;
D.核磁共振氢谱法可测定H原子种类,可测定碳骨架信息,故D错误;
本题选A。
10.D
【分析】有机物A的分子式C8H8O2,不饱和度为=5,A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,其核磁共振氢谱有四个吸收峰,说明分子中含有4种H原子,峰面积之比为1:2:2:3,则四种氢原子个数之比=1:2:2:3,结合红外光谱可知,分子中存在酯基等基团,且苯环与碳原子相连,故有机物A的结构简式为。
【详解】A. A分子中含有酯基,属于酯类化合物,在一定条件下能发生水解反应,故A正确;
B. 符合题中A分子结构特征的有机物为,只有一种,故B正确;
C. 1mol有机物A含有1mol苯环,可以与3mol氢气发生加成反应,故C正确;
D. 与A属于同类化合物,应含有酯基、苯环,若为羧酸与醇形成的酯有:甲酸苯甲酯,若为羧酸与酚形成的酯,可以是乙酸酚酯,可以是甲酸与酚形成的酯,甲基有邻、间、对三种位置,故5种异构体,故D错误;
故选:D。
11.A
【分析】红外光谱法可以测定有机化合物分子中所含的化学键或官能团,若两种有机化合物中的化学键或官能团不同,则可以用红外光谱法进行区分,以此来解析;
【详解】A.1 丁醇的官能团是-OH,1 溴丁烷的官能团是碳溴键,化学键也不完全相同,可以用红外光谱法进行区分,A正确;
B.1-丙醇、1-丁醇的官能团都是-OH,化学键相同(C-C、C-H、C-O和O-H),无法用红外光谱法进行区分,B错误;
C.苯、甲苯中都没有官能团,化学键相同,无法用红外光谱法进行区分,C错误;
D.2-甲基戊烷、3-甲基戊烷中都没有官能团,化学键相同(C-C和C-H),无法用红外光谱法进行区分,D错误;
故选A。
12.A
【详解】有机物燃烧产物有二氧化碳和水,将燃烧产物通过足量的石灰水,经过滤可得沉淀10 g,应为CaCO3,n(CO2) =n(CaCO3) =,根据方程式:CO2+Ca (OH)2=CaCO3↓+H2O中物质反应转化关系可知:0.1 mol CO2反应,反应后溶液质量减轻5.6 g,称量滤液时,其质量只比原石灰水减少2.9 g,则说明反应生成水的质量应为m(H2O)=5.6 g-2.9 g=2.7 g,则n(H)=2n(H2O) =2×=0.3 mol,n(C):n(H)=0.1 mol:0.3 mol=1:3。
A.在C2H5OH中n(C):n(H)=2:6=1:3,A正确;
B.在C4H8O2中n(C):n(H)=4:8=1:2,不符合物质的微粒个数比1:3,B错误;
C.在C3H8中n(C):n(H)=3:8,不符合物质的微粒个数比1:3,C错误;
D.在C3H6O2中n(C):n(H)=1:2,不符合物质的微粒个数比1:3,D错误;
故合理选项是A。
13.C
【详解】由题干信息可知,浓H2SO4增重14.4g即为发生生成的H2O的质量,故,碱石灰增重26.4g即为反应生成的CO2的质量,故,则有机物中含有的氧原子的物质的量为:,故n(C):n(H):n(O)=0.6mol:1.6mol:0.2mol=3:8:1,故答案为:C。
14.C
【详解】A.植物油和自来水是不互溶的液体混合物,可以用分液的方法分离,故错误;
B. 碘在水中的溶解度小,可以用有机物溶剂进行萃取,故错误;
C. 硫酸钙不溶于水,氯化钙固体溶于水,可以用溶解、过滤、蒸发的方法分离,故正确;
D. 自来水中的杂质可以用蒸馏的方法除去,不能用萃取,故错误。
故选C。
15.D
【分析】由题给流程可知,甲苯与高锰酸钾溶液共热、回流得到苯甲酸钾,过滤得到苯甲酸钾溶液;苯甲酸钾溶液经酸化、过滤得到苯甲酸固体。
【详解】A.由分析可知,操作1为过滤,故A错误;
B.由分析可知,操作2为酸化,故B错误;
C.由分析可知,操作3为过滤,故C错误;
D.题给流程制得的苯甲酸固体中含有杂质,可采用重结晶的方法可以进一步提纯苯甲酸固体,故D正确;
故选D。
16.(1) 1:2 C4H8O 5.5
(2)羟基
(3)
(4) 2
【解析】(1)由题干信息,THF由C、H、O三种元素组成,THF3.6g,使其完全燃烧,将产物依次通过装有无水氯化钙的干燥管a和装有碱石灰的干燥管b,测得管a增重3.6g,管b增重8.8g,说明生成3.6g H2O,8.8gCO2,根据元素守恒可知,THF中含有 H, C,则THF中C、H原子个数比为:0.2:0.4=1:2,且THF中一定含有O元素,O元素的质量为3.6g-0.4g-2.4g=0.8g,所以C、H、O元素的原子个数比为0.2:0.4:0.05=4:8:1经测定THF的相对分子质量为72,则THF的分子式为C4H8O,THF与O2燃烧的化学方程式为2C4H8O+11O28CO2+8H2O,故1molTHF完全燃烧需要消耗5.5molO2;
(2)向少量装有THF的试管中加入一小块钠,无明显变化,说明THF不与Na反应,THF中只含有1个O原子,则THF不含有羟基;
(3)THF的分子式为C4H8O,含有1个不饱和度,根据核磁共振氢谱可知,该物质中只有两种不同环境的H原子,则可推测其结构为;
(4)机物A为THF的一种同分异构体,且A含有醛基,则A可能的结构有CH3CH2CH2CHO、共2种结构,其中核磁共振氢谱有三组峰,且积分面积比为1:1:6的物质的结构简式为。
17.(1)72
(2)C5H12
(3)C(CH3)4
【详解】(1)标准状况下的密度为3.215g/L,所以化合物的相对分子质量是3.215×22.4=72;
(2)则3.6g烃的物质的量是3.6÷72=0.05mol
浓硫酸增重5.4g,所以水水5.4g,物质的量是0.3mol
碱石灰增重11g,则CO2的质量是11g,物质的量是0.25mol
因此根据原子守恒可知,该有机物的分子式为C5H12;
(3)如果该烃的一氯代物只有一种,则说明分子中的氢原子全部是相同的,所以是新戊烷,结构简式为C(CH3)4。
18. B A 漏斗、烧杯 AC 充分析出乙酰水杨酸固体(结晶) +NaHCO3→+CO2↑+H2O 50
【分析】本题是制备类型的题目,需要根据反应物和产物的熔沸点,判断制备以及提纯的方法,还有用什么加热方式,最后还涉及到,产率的计算。
【详解】(1)通过题目中所给方程式,可以看出这个反应属于取代反应,选B;
(2) 因为反应温度在70℃,低于水的沸点,且需维温度不变,故采用热水浴的方法加热,选A;
(3) 操作①需将反应物倒入冷水,需要用烧杯量取和存放冷水,过滤的操作中还需要漏斗,则答案为:漏斗、烧杯;分液漏斗主要用于分离互不相容的液体混合物,容量瓶用于配制一定浓度的溶液,这两个仪器用不到,故答案为AC;
(4) 反应时温度较高,所以用冷水的目的是使得乙酰水杨酸晶体充分析出;
(5)②该反应是羧基和碳酸氢钠的反应,其化学方程式为:+NaHCO3→+CO2↑+H2O;
(6) 水杨酸分子式为C7H6O3,乙酰水杨酸分子式为C9H8O4,根据关系式法计算得:,则产率为:。
19. CH2=CH-CH2-CH=CH-CH3或CH3-CH=CH-CH=CH-CH3
【分析】1mol某烃A和1mol苯完全燃烧,在相同条件下,生成CO2体积相同,烃A比苯多消耗1molO2,据此分析判断A的分子式,A分子结构中无支链或侧链。
(1)若A为环状化合物,它能与等物质的量的Br2发生加成反应,结构中含有1个碳碳双键,据此判断A的结构简式;
(2)若A为链状烯.1molA最多可与2molBr2发生加成反应,说明分子中含有2个C=C,且A与等物质的量的Br2加成后的可能产物只有2种,说明A的结构中含有对称1,3-丁二烯的结构,或者含有2个独立不对称的碳碳双键,据此分析解答。
【详解】1mol某烃A和1mol苯完全燃烧,在相同条件下,生成CO2体积相同,烃A比苯多消耗1molO2,则A的分子式为C6H10,A分子结构中无支链或侧链。
(1)若A为环状化合物.它能与等物质的量的Br2发生加成反应,结构中含有1个碳碳双键,其结构简式为:,故答案为:;
(2)若A为链状烯烃,1molA最多可与2molBr2发生加成反应,说明分子中含有2个C=C,且A与等物质的量的Br2加成后的可能产物只有2种,则可能结构为:CH2=CH-CH2-CH=CH-CH3或CH3-CH=CH-CH=CH-CH3,故答案为:CH2=CH-CH2-CH=CH-CH3或CH3-CH=CH-CH=CH-CH3。
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