专题1《有机化学的发展及研究思路》检测题
一、单选题
1.下列分子中只有两种不同化学环境的氢,且数目比为1∶1的化合物有
A. B. C. D.
2.下列有关有机物的应用说法不正确的是
A.糖类,油脂、蛋白质均为有机物,除用于生活中为人类提供能量和营养成分外,还可用作化工原料
B.用于国家游泳中心水立方的膜材料是由四氟乙烯与乙烯聚合而成的,它是一种有机物,难溶于水,不易燃
C.乙醇汽油的推广使用可减少对环境的污染,是因为乙醇汽油燃烧不产生、,等有害物质
D.合成纤维,合成树脂等在宇航服、飞行器中的应用说明航空航天工业离不开有机化学的支持
3.氢核磁共振谱是根据不同化学环境的氢原子给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子下列有机物分子在氢核磁共振谱中只给出一种信号的是。
A. B. C. D.
4.下列表示正确的是
A.硅原子的结构示意图:
B.乙醇的结构式: C2H6O
C.乙烷的空间充填模型:
D.氯化氢的电子式:
5.有机物CnHxOy完全燃烧时需O2的物质的量是该有机物的n倍,且生成CO2和H2O的物质的量之比为1: 1,则n、x、y的关系是
A.n=2x=y B.x=2n=y
C.n=x=2y D.n==y
6.“点击化学”是一种简单、高效、可控和快捷的合成方法。已知“点击化学”中的一个经典反应如图所示,该反应具有快速、条件温和、对水分不敏感的特性,使其在固体推进剂中具有广阔的应用前景。下列说法中错误的是
A.该反应为加成反应
B.N3-C6H13属于极性分子
C.上述反应所涉及的物质均为纯净物
D.上述反应所涉及的物质中,C原子的杂化类型为sp、sp2、sp3
7.屠呦呦等人使用乙醚从中药中提取并分离得到青蒿素(相对分子质量为232,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.青蒿素是一种高分子化合物
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
8.某有机化合物6.2g完全燃烧生成8.8g CO2和5.4gH2O,无其它物质生成.下列说法正确的是( )
A.该化合物属于烃 B.该化合物肯定含O元素
C.该化合物的相对分子质量为31 D.该化合物的结构只有一种
9.分子式为的有机物有两种同分异构体:乙醇和甲醚,则通过下列方式或方法不能将二者区别开来的是
A.与钠反应 B.元素分析法 C.核磁共振氢谱 D.红外光谱
10.下列有关有机物的说法正确的是
A.有机化合物均不溶于水
B.所有的有机物都易燃烧
C.易溶于汽油,酒精、苯等有机溶剂的物质一定是有机物
D.有机物所发生的反应一般比较复杂,反应速率较慢,并且常伴有副反应的发生
11.苯甲酸的熔点为122.13℃,微溶于水,易溶于酒精,实验室制备少量苯甲酸的流程如图:
苯甲酸钾溶液苯甲酸固体
下列叙述不正确的是
A.得到的苯甲酸固体用酒精洗涤比用水洗涤好
B.加入KMnO4后紫色变浅或消失,有浑浊生成
C.操作1为过滤,操作2为酸化,操作3为过滤
D.冷凝回流的目的是提高甲苯的转化率
12.下列关于物质的分离、提纯实验中的一些操作或做法,正确的是
A.在组装蒸馏装置时,温度计的水银球应伸入液面下
B.用96%的工业酒精制取无水乙醇,可采用的方法是加生石灰,再蒸馏
C.在苯甲酸重结晶实验中,粗苯甲酸加热溶解后还要加少量NaOH溶液
D.在苯甲酸重结晶实验中,待粗苯甲酸完全溶解后,要冷却到常温才过滤
13.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( )
14.如图分别是A、B两种有机物的核磁共振氢谱图,已知A、B两种有机物都是烃类,都含有6个氢原子,根据两种有机物的核磁共振氢谱可推测出
A.A是C3H6,B是C6H6 B.A是C3H6,B是C2H6
C.A是C6H6,B是C2H6 D.A是C2H6,B是C3H6
15.2021年我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。有关物质的转化过程示意如图:
下列说法错误的是
A.该过程实现了能量的储存,将太阳能最终转变成化学能
B.的红外光谱图中有羧基的振动吸收峰
C.反应②中涉及到极性键、非极性键的断裂和极性键的形成
D.X射线衍射等技术可检测合成淀粉与天然淀粉的结构组成是否一致
二、填空题
16.将某镧系元素的无水氯化物和异丙基醇钠在异丙醇中回流,得淡蓝色溶液。该溶液经蒸发浓缩、真空干燥,所得固体在甲苯中低温重结晶,析出淡蓝色针状晶体A,A为稀土离子的配合物,加热至300℃也不分解。进一步分析表征结果如下:
Ⅰ.溶液电导测定显示,A为1:1电离类型,只有一种外界离子。称取6.354g晶体A,溶解后加入足量硝酸银溶液,得到0.4778g乳白色沉淀B。
Ⅱ.A的元素分析结果为:C,32.02%;H,6.17%;0,14.35%;均为质量分数。
Ⅲ.单晶X射线衍射分析显示,A的结构中:氯仅有一种环境;稀土离子所处环境完全等同,它与配体结合形成多聚团簇,每个离子周围有5个氧原子:氧原子均参与配位且有3种类型(端基、边桥基和面桥基)。
(1)计算A的摩尔质量__________。
(2)通过计算,推出A的化学式__________。
(3)写出配合物结构中端基氧、边桥基氧和面桥基氧的数目__________。
17.回答下列问题
(1)如图是一套蒸馏装置图,图中存在的错误:___________。
(2)若用蒸馏的方法分离甘油(沸点为290 ℃)和水的混合物,被蒸馏出来的物质是___________。
(3)若用蒸馏的方法分离出CCl4(沸点为76.8 ℃)中含有的CH3CH2OCH2CH3(沸点为45 ℃),应控制的适宜温度为___________。
18.有机物A 可由葡萄糖发酵得到,也可以从牛奶中提取。纯净的A 为无色粘稠液体,易溶于水。为研究A的组成与结构,进行了如下实验:
实验步骤 解释或实验结论
(1)称取A9.0g,升温其汽化,测其密度是相同条件下H2的45 倍. 试通过计算填空: (1)A的相对分子质量为_______。
(2)将9.0gA在足量纯O2中充分燃烧,并使一其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 (2)A的分子式为__________。
(3)另取A9.0g,跟足量的NaCO3粉末反应,生成2.24LCO2(标准状况),若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状况)。 (3)写出A中所含官能团的名称______。
( 4 ) A 的核磁共振氢谱如下图: ( 4 ) A中含有______种氢原子
(5)综上所述,A的结构简式为___________
三、实验题
19.青蒿素是烃的含氧衍生物,为无色针状晶体,易溶于丙酮、氯仿和苯中,在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解,在水中几乎不溶,熔点为156~157℃,热稳定性差,青蒿素是高效的抗疟药。已知:乙醚沸点为35℃,从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的,主要有乙醚浸取法和汽油浸取法、乙醚浸取法的主要工艺为:
请回答下列问题:
(1)对青蒿进行干燥破碎的目的是__________;
(2)操作I需要的玻璃仪器主要有:烧杯、玻璃棒、__________,操作Ⅱ的名称是__________;操作Ⅲ的名称是__________;
(3)通常用燃烧的方法测定有机物的分子式,可在燃烧室内将有机物样品与纯氧在电炉加热下充分燃烧,根据产品的质量确定有机物的组成。如图所示的是用燃烧法确定青蒿素分子式的装置。
①按上述所给的测试信息。装置的连接顺序应是__________(每个装置限用一次)。
②该实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是__________;
③青蒿素样品的质量为28.2 g。用合理改进后的装置进行试验,称得A管增重66 g,B管增重19.8 g,则测得青蒿素的最简式是__________。
④要确定该有机物的分子式,还必须知道的数据是__________。
(4)某学生对青蒿素的性质进行探究.将青蒿素加入含有NaOH、酚酞的水溶液中,青蒿素的溶解量较小,加热并搅拌,青蒿素的溶解量增大,且溶液红色变浅,与青蒿素化学性质相似的物质是__________(填字母代号)
A.乙醇 B.乙酸 C.葡萄糖 D.乙酸乙酯
20.青蒿素,是烃的含氧衍生物,为无色针状晶体,易溶于丙酮、氯仿和苯中,在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解,在水中几乎不溶,熔点为156~157℃,热稳定性差,青蒿素是高效的抗疟药。已知:乙醚沸点为35℃。从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的,主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺为:
请回答下列问题:
(1)对青蒿进行干燥破碎的目的是_____________。
(2)操作I需要的玻璃仪器主要有:烧杯、___________,为加速操作I的进行,最好采用____________的方法,操作II的名称是______________。
(3)操作III的主要过程可能是_____________(填字母)。
A.加水溶解,蒸发浓缩、冷却结晶
B.加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤
C.加入乙醚进行萃取分液
(4)用下列实验装置测定青蒿素分子式的方法如下:将28.2g青蒿素样品放在硬质玻璃管C中,缓缓通入空气数分钟后,再充分燃烧,精确测定装置E和F实验前后的质量,根据所测数据计算。
①装置E中盛放的物质是______________,装置F中盛放的物质是________________。
②该实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是_______________。
③用合理改进后的装置进行试验,称得:
装置 实验前/g 实验后/g
E 22.6 42.4
F 80.2 146.2
则测得青蒿素的最简式是__________________。
(5)某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有NaOH、酚酞的水溶液中,青蒿素的溶解量较小,加热并搅拌,青蒿素的溶解量增大,且溶液红色变浅,说明青蒿素与____________(填字母)具有相同的性质。
A.乙醇 B.乙酸 C.乙酸乙酯 D.葡萄糖
(6)某科研小组经多次提取青蒿素实验认为用石油醚做溶剂较为适宜,实验中通过控制其他实验条件不变,来研究原料的粒度、提取时间和提取温度对青蒿素提取速率的影响,其结果如下图所示:
由上图可知控制其他实验条件不变,采用的最佳粒度、时间和温度为_______________。
A.80目、100分钟、50℃ B.60目、120分钟、50℃ C.60目、120分钟、55℃
21.2016年度国家科学技术奖授予我国诺贝尔奖获得者屠呦呦,以表彰她在抗疟疾青蒿素方面的研究。
【查阅资料】青蒿素为无色针状晶体,熔点156 ~ 157 ℃,易溶于丙酮、氯仿和苯等有机溶剂,在水中几乎不溶。
I.实验室用乙醚提取青蒿素的工艺流程如下:
(1)在操作I前要对青蒿进行粉碎,其目的是_______;操作Ⅰ用到的玻璃仪器有_______。
(2)操作II的名称是_______。
II.已知青蒿素是一种仅含有C、H、O三种元素的化合物,为进一步确定其化学式,进行了如下实验:
实验步骤:
① 连接装置,检查装置气密性;
② 称量E、F中仪器及药品的质量;
③ 取14.10 g青蒿素放入C的硬质玻璃管中,点燃C、D中的酒精灯加热,充分反应;
④ 实验结束后冷却至室温,称量反应后E、F中仪器及药品的质量。
(3)装置E、F应分别装入的药品为_______、_______。
(4)实验测得:
装置 实验前 实验后
E 24.00 g 33.90 g
F 100.00 g 133.00 g
通过质谱法测得青蒿素的相对分子质量为282,结合上述数据,得出青蒿素的分子式为_______。
(5)若使用上述方法会产生较大实验误差,你的改进方法是_______。
四、计算题
22.有机物A由碳、氢两种元素或碳、氢、氧三种元素组成。现取3g A与4.48L氧气(标准状况)在密闭容器中燃烧,燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气(假设反应物没有剩余)。将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重3.6g,碱石灰增重4.4g。回答下列问题:
(1)3gA中所含氢原子、碳原子的物质的量各是多少 _______
(2)通过计算确定该有机物的分子式。_______
23.将3.00g某有机物(仅含C、H、O元素,相对分子质量为150)样品置于燃烧器中充分燃烧,依次通过吸水剂、CO2吸收剂,燃烧产物被完全吸收。实验数据如下表:
吸水剂 CO2吸收剂
实验前质量/g 20.00 26.48
实验后质量/g 21.08 30.00
请回答:
(1)燃烧产物中水的物质的量为_______mol。
(2)该有机物的分子式为_______(写出计算过程)。
24.芳香化合物在一定条件下可与卤代烃发生取代反应。某科研小组以苯、ClCCH3)3为反应物,无水AlCl3为催化剂,制备(叔丁基苯)。反应原理如下:
+ClC(CH3)3+HCl
已知:
相对分子质量 密度/g·cm–3 沸点/℃ 溶解性
AlCl3 133.5 2.41 181 极易潮解并产生白色烟雾,微溶于苯
苯 78 0.88 80.1 难溶于水
ClC(CH3)3 92.5 0.85 51.6 难溶于水,可溶于苯
叔丁基苯 134 0.87 169 难溶于水,易溶于苯
I.实验室模拟制备无水AlCl3的实验装置如图I所示:
(1)写出装置A中发生反应的化学方程式:_____________。
(2)装置B中的试剂为_____________;加热顺序:应先点燃________(填“A”或“D”)处酒精灯。
Ⅱ.实验室制取叔丁基苯的装置如图II所示:
①将35mL苯和足量的无水AlCl3加入三颈烧瓶中;
②滴加氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]10mL;
③打开恒温磁力搅拌器反应一段时间;
④洗涤,将反应后的混合物依次用稀盐酸、Na2CO3溶液、H2O洗涤分离;
⑤在所得产物中加入少量无水MgSO4固体、静置,过滤,蒸馏;
⑥称量,得到叔丁基苯10.0g。
(1)用稀盐酸洗涤的目的是________________,“洗涤”后“分离”的操作名称是________。
(2)加无水MgSO4固体的作用是__________,蒸馏时为得到较为纯净的叔丁基苯,应选取蒸气温度在___________摄氏度左右的馏分。
(3)叔丁基苯的产率为___________%(保留至小数点后1位)。
(4)叔丁基苯可以通过一系列反应制备对叔丁基苯甲酸和对叔丁基苯甲酸甲酯,二者均在工业上有重要用途。
①若要分离出未反应完的叔丁基苯进行回收利用(其中含有少量对叔丁基苯甲酸),可选用的实验方案为__________。
a.水;分液b.CCl4;蒸馏c.NaOH溶液;蒸馏d.NaOH溶液;分液
②对叔丁基苯甲酸甲酯广泛用于制化妆品、药品,请写出对叔丁基苯甲酸与甲醇反应制备对叔丁基苯甲酸甲酯的化学方程式____________________________________。
试卷第2页,共11页
参考答案:
1.A
【分析】只有两种不同化学环境的氢,且数目比为3:2,结合有机物的结构对称性判断H的种类及个数,以此来解答。
【详解】A.含2种H,标注为,结合C原子价电子为4,可知分子中H原子个数比为4:4=1:1,A符合题意;
B.含1种H,B不符合题意;
C.含1种H,C不符合题意;
D.含2种H,标注为,结合C原子价电子为4,可知分子中H原子个数比为6:4= 3:2,D不符合题意;
故合理选项是A。
2.C
【详解】A.糖类、油脂、蛋白质能为人类提供能量和营养成分,同时它们也是非常重要的化工原料,A选项正确;
B.ETFE由四氟乙烯与乙烯聚合而成,故它为有机物,它用作建筑膜材料,应防水防火,即难溶于水并且不易燃烧,B选项正确;
C.乙醇汽油不完全燃烧可产生,在发动机中,与可生成,C选项错误;
D.有机化学产品尤其是高分子复合材料在航空航天工业中应用广泛,因此航空航天工业离不开有机化学的支持,D选项正确;
答案选C。
3.A
【详解】A.中的H原子所处环境相同,则在氢核磁共振谱中只给出一种信号,A符合题意;
B.中含有两种环境的H原子,在氢核磁共振谱中给出两种信号,B不合题意;
C.中含有两种环境的H原子,在氢核磁共振谱中给出两种信号,C不合题意;
D.中含有两种环境的H原子,在氢核磁共振谱中给出两种信号,D不合题意;
故答案为:A。
4.A
【详解】A.Si元素为14号元素,原子核外有14个电子,结构示意图为,故A正确;
B.乙醇的结构式为,选项所给为乙醇的分子式,故B错误;
C.乙烷的空间充填模型为,选项所给为乙烷的球棍模型,故C错误;
D.氯化氢为共价化合物,电子式为,故D错误;
综上所述答案为A。
5.D
【详解】某有机物CnHxOy完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为1:1,根据原子守恒可知C、H原子数目之比为1:2,则2n=x,根据1mol有机物的耗氧量为(n+-)mol,则(n+-)=n,n==y,故选D。
6.C
【详解】A.对比反应物和产物,可知碳碳三键断开与C6H13-N3发生了加成反应,A正确;
B.N3-C6H13结构不对称,属于极性分子,B正确;
C.反应物中的高分子化合物是混合物,C错误;
D.碳碳三键中C原子杂化方式为sp杂化,碳氧双键中C原子杂化方式为sp2杂化,-CH2-中C原子杂化方式为sp3杂化,D正确;
故选C。
7.B
【详解】A.青蒿素分子式为C15H22O5不是高分子化合物,A项错误;
B.乙醚提取青蒿素利用溶解性不同进行提取,利用了萃取原理,B项正确;
C.元素分析只能确定元素种类,而红外光谱确定分子结构,两种方法无法确定分子式,C项错误;
D.核磁共振氢谱是确定分子中氢的种类从而确定官能团,但无法确定相对分子质量。相对分子质量需要借助质谱仪进行测定,D项错误;
故选B。
8.B
【详解】由已知,8.8g CO2的物质的量为:8.8g÷44g/mol=0.2mol,n(C)=0.2mol,m(C)=0.2mol×12g/mol=2.4g,5.4g H2O的物质的量为:5.4g÷18g/mol=0.3mol,n(H)=0.6mol,m(H)=0.6g,因为m(C)+m(H)=2.4g+0.6g<6.2g,所以该化合物中肯定含有氧元素,不属于烃,故A错误、B正确;C项,有机物分子中m(O)=6.2g-2.4g-0.6g=3.2g,n(O)=3.2g÷16g/mol=0.2mol,所以n(C):n(H):n(O)=0.2mol:0.6mol:0.2mol=1:3:1,分子式为C2H6O2,该化合物可能含有羟基或醚键,相对分子质量为62,故C、D均错误。综上,选B。
9.B
【详解】A. 与钠能反应的是乙醇,不能反应的是乙醚,可以区分乙醇和甲醚,故A不选;
B.乙醇和甲醚所含元素相同,元素分析法不能区别 ,故B选;
C.乙醇有3种等效氢,甲醚有1种等效氢,核磁共振氢谱可以区别乙醇和甲醚 ,故C不选;
D.乙醇含有羟基官能团,甲醚含有醚键官能团,可用红外光谱将两者区别开 ,故D不选;
故选:B。
10.D
【详解】A.很多有机化合物易溶于水,如乙醇、乙酸、葡萄糖等,A错误;
B.有机物不一定易燃烧,如四氯化碳,B错误;
C.易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质不一定是有机物,如溴单质易溶于这些溶剂,C错误;
D.有机物所发生的反应一般比较复杂,反应速率较慢,并且常伴有副反应的发生,D正确;
故选D。
11.A
【分析】由流程可知,甲苯被高锰酸钾氧化生成苯甲酸钾、二氧化锰,操作1为过滤,分离出苯甲酸钾溶液,且苯甲酸的溶解度不大,则操作2中加强酸生成苯甲酸,操作3为过滤,分离出苯甲酸固体,以此来解答。
【详解】A.苯甲酸微溶于水,易溶于酒精,为避免因重新溶解而损失,应用水洗涤好,故A错误;
B.由反应物、生成物可知,加入KMnO4反应后,Mn元素的化合价降低,生成二氧化锰,则紫色变浅或消失,有浑浊生成,故B正确;
C.由上述分析可知,操作1为过滤,操作2为酸化,操作3为过滤,故C正确;
D.冷凝回流可使反应物充分反应,目的是提高甲苯的转化率,故D正确;
故选:A。
12.B
【详解】A.蒸馏时,温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处,A错误;
B.用生石灰吸水,利用乙醇沸点低加热蒸出,B正确;
C.苯甲酸会与NaOH溶液反应,C错误;
D.苯甲酸重结晶实验,要趁热过滤,D错误;
故答案为B。
13.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。
14.D
【详解】A的核磁共振氢谱只有一组峰,说明A分子中只有1种化学环境的氢原子,对照选项判断A为CH3CH3(即C2H6);同理B中有3种不同类型的氢原子,且个数比为1∶2∶3,故B为CH3CH=CH2(即C3H6);
故选D。
15.B
【详解】A.该过程实现了能量的储存,将太阳能最终转变成化学能,A正确;
B.中不含羧基,故的红外光谱图中没有羧基的振动吸收峰,B错误;
C.反应②中涉及到C=O极性键、H-H非极性键的断裂和C-H、O-H极性键的形成,C正确;
D.X射线衍射等技术可检测分子结构,可检测合成淀粉与天然淀粉的结构组成是否一致,D正确;
故选B。
16. 6个端基、9个边桥基、2个面桥基
【详解】5-1.乳白色沉淀B为AgCl,
因A为1︰1电离类型即含1个,则
5-2.A分子中含:,,
设A的化学式为,
5-3.根据题意,6个Nd各与1个中端基氧配位,共6个端基氧;
虚线组成上、下2个正三角形,6个交点是6个Nd.上。下2个面是中氧形成的面桥基(红线表示,下一面未标出);
三角形每条边各有1个中氧形成的边桥基共6个(黑线表示,下一面未标出),外加上下两点形成的3个边桥基(绿线表示),总共9个边桥基。
17.(1)温度计位置错误,冷凝管进出水方向不对,没有加碎瓷片
(2)水
(3)45 ℃
【详解】(1)蒸馏烧瓶中应加入碎瓷片,温度计应在蒸馏烧瓶的支管处,冷凝水应该下口进上口出,故答案为:温度计位置错误,冷凝管进出水方向不对,没有加碎瓷片;
(2)沸点低的物质先蒸出,因此被蒸馏出来的物质是水;
(3)乙醚沸点低,先蒸出的是乙醚,故控制温度在45℃,故答案为:45℃。
18. 90 C3H6O3 羧基、羟基 4
【详解】(1)A蒸气密度是相同条件下H2的45 倍,则A的相对分子质量为45×2=90;
(2) 9.0gA的物质的量是0.1mol,在足量纯O2中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过浓硫酸吸收水分,增重5.4g,则n(H2O)= 5.4g÷18g/mol=0.3mol,通过碱石灰吸收CO2,增重13.2g,则n(CO2)=13.2g÷44g/mol=0.3mol,其中含有O元素的物质的量是n(O)=(9.0g-0.3mol×2×1g/mol-0.3mol×12g/mol)÷16g/mol=0.3mol,所以A分子式为C3H6O3;
(3)另取A9.0g,跟足量的NaCO3粉末反应,生成2.24LCO2(标准状况),n(CO2)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,说明一个分子中含有一个羧基;若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状况),n(H2)= 2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,由于钠与羧基和羟基都可以发生置换反应产生氢气,所以证明分子中还含有一个羟基,A中所含官能团的名称羧基、羟基;
(4)根据A 的核磁共振氢谱图可知:在该物质分子中含有4种不同的氢原子,个数比是1:1:1:3;
(5)根据上述分析可知A结构简式是。
19. 增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸取率 漏斗 蒸馏 重结晶 DCEBA 在装置A后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入A的装置 C15H22O5 青蒿素的相对分子质量 D
【详解】(1)对青蒿进行干燥破碎可以增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸取率,故答案为增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸取率;
(2)操作I是过滤,需要的玻璃仪器主要有:烧杯、玻璃棒、漏斗;操作II蒸馏;操作III重结晶,故答案为漏斗;蒸馏;重结晶;
(3)①通过双氧水的分解制取氧气,用浓硫酸干燥后与该有机物反应,生成的水用无水氯化钙吸收,生成的二氧化碳用碱石灰吸收,即装置的连接顺序为DCEBA,故答案为DCEBA;
②装置最后面的碱石灰能够吸收空气中的二氧化碳和水蒸气,改进方法为:在装置A后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入A的装置,故答案:在装置A后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入A的装置;
③由数据可知 m(H2O)=19.8g,所以n(H2O)=1.1mol,m(CO2)=66g,故 n(CO2)=1.5mol,所以青蒿素中氧原子的质量为m(O)=28.2-(2.2×1)-(1.5×12)=6g,所以n(O)=0.5mol,N(C):N(H):N(o)=1.5:2.2:0.5=15:22:5,所以分子式为:C15H22O5,故答案为C15H22O5;
④要确定该有机物的分子式,还必须知道青蒿素的相对分子质量,故答案:青蒿素的相对分子质量;
(4)由于酯能溶于水,能在氢氧化钠溶液中水解并消耗氢氧化钠结合题意可知,青蒿素中含有酯基,故答案:D。
20.(1)增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸取率
(2) 漏斗、玻璃棒 抽滤或减压过滤 蒸馏
(3)B
(4) CaCl2或P2O5 碱石灰(或其他答案也合理) 在装置F后连接一个防止空气中的CO2和水蒸气进入F的装置 C15H22O5
(5)C
(6)B
【分析】青蒿干燥破碎后加乙醚萃取,提取液蒸馏出乙醚,得到的青蒿素粗品提纯得到精品。
【详解】(1)对青蒿进行干燥破碎的目的是增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸取率;
(2)操作I是固体和液体的分离,操作为过滤,需要的玻璃仪器主要有:烧杯、漏斗、玻璃棒,为加速操作I的进行,最好采用抽滤或减压过滤的方法,操作Ⅱ是将乙醚和青蒿素分离,利用乙醚和青蒿素沸点不同,采取的分离方法是蒸馏。
(3)青蒿素几乎不溶于水,所以不可能是加水溶解;青蒿素在甲醇、乙醇、乙醚中可溶解,所以可能是加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤;青蒿素在乙醚中可溶解,不可能进行萃取;所以操作Ⅲ的主要过程可能是B。
(4)青蒿素是烃的含氧衍生物,完全燃烧生成二氧化碳和水,A装置用于吸收空气中的二氧化碳,B装置中的浓硫酸用于吸收水蒸气,青蒿素和氧气在C装置中反应生成二氧化碳和水,若青蒿素未被完全氧化为二氧化碳,部分被氧化为CO,则可用D装置中的氧化铜继续氧化为二氧化碳,E装置用于吸收生成的水蒸气,F装置用于吸收生成的二氧化碳。
①装置E的作用是吸收水蒸气,盛放的物质是干燥剂CaCl2或P2O5,装置F的作用是吸收二氧化碳,盛放的物质是碱石灰。
②该装置右侧F直接与空气接触,F可能吸收空气中的二氧化碳和水,造成测定结果含碳量升高、含氧量偏低,改进方法是在装置F后连接一个防止空气中的CO2和水蒸气进入F的装置,如再连接一个F装置;
③E装置质量增加19.8g,即反应生成水19.8g,物质的量1.1mol,氢原子2.2mol,质量为2.2g;F装置质量增加66g,即反应生成二氧化碳66g,物质的量1.5mol,碳原子1.5mol;氧原子的质量=28.2g-2.2g-1.5mol×12g/mol=8g,氧原子的物质的量是0.5mol,则测得青蒿素的最简式是C15H22O5;
(5)乙酸乙酯难溶于水,在氢氧化钠溶液中水解。将青蒿素加入含有NaOH、酚酞的水溶液中,青蒿素的溶解量较小,加热并搅拌,青蒿素的溶解量增大,且溶液红色变浅,说明青蒿素与乙酸乙酯具有相同的性质,故选C。
(6)根据图示可知最佳的粒度、时间和温度为60目、120分钟、50℃。
21.(1) 增大青蒿与乙醚的接触面积,提高浸出效率 漏斗、玻璃棒、烧杯
(2)蒸馏
(3) 无水氯化钙/五氧化二磷 碱石灰
(4)C15H22O5
(5)在装置C的左侧增加除去空气中二氧化碳、水蒸气的除杂装置,同时在装置F右侧增加防止空气中二氧化碳、水蒸气进入装置F的装置
【分析】I利用青蒿素在有机溶剂中的溶解性,选择适当有机溶剂从原料中萃取青蒿素,并最终通过蒸馏提纯青蒿素;
II利用充分燃烧青蒿素并定量测定生成的水蒸气和CO2,从而推定青蒿素的分子式;
(1)
粉碎原材料,增大固体表面积,利于萃取剂充分接触原材料,更快更彻底的萃取青蒿素,所以本问第一空应填“增大青蒿与乙醚的接触面积,提高浸出效率”;操作I是过滤,会用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,所以本问第二空应填“漏斗、玻璃棒、烧杯”;
(2)
操作II要分离互溶液态混合物,只能用各物质沸点差异通过蒸馏分离,所以本问应填“蒸馏”;
(3)
装置E、F中药剂要吸收青蒿素燃烧产生的水蒸气和CO2,,由于要先吸收水蒸气,且不能吸收同时存在的CO2,并且因为使用U形管,只能选择固体药剂,所以E中可以选择加装无水氯化钙或五氧化二磷,F中选择碱石灰用以吸收CO2,所以本问第一空第二空分别应填“无水氯化钙或五氧化二磷”、“碱石灰”;
(4)
通过测定水蒸气的质量,从而推算出H元素的质量及物质的量,通过测定CO2质量,从而推算出C元素质量及物质的量,再利用青蒿素质量与C、H元素的质量差确定O元素质量,并算出O元素的物质的量,最后计算取样青蒿素的物质的量,进行比例计算推算出青蒿素分子与其所含C、H、O原子的个数比以确定青蒿素分子式;
,,
,,
,,
,
则,所以青蒿素的分子式本问应填“C15H22O5”;
(5)
反应装置空气未经净化通入,会有空气中的水蒸气及CO2混入青蒿素燃烧产物,从而干扰定量实验准确性,另实验装置末尾未加装一干燥装置,这样外界水蒸气和CO2有可能进入F装置被碱石灰吸收,从而影响实验中CO2的测定准确性,所以本问应填“在装置C的左侧增加除去空气中二氧化碳、水蒸气的除杂装置,同时在装置F右侧增加防止空气中二氧化碳、水蒸气进入装置F的装置”。
22.(1)氢原子、碳原子的物质的量是0.4mol和0.15mol
(2)C3H8O
【详解】(1)反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重3.6g,碱石灰增重4.4g,浓硫酸增加的质量是水的质量,水的物质的量是3.6g÷18g/mol=0.2mol,则根据氢原子守恒可知n(H)=2n(H2O)=0.4mol;碱石灰增加的质量是二氧化碳的质量,二氧化碳的物质的量是4.4g÷44g/mol=0.1mol,参加反应的氧气质量是,根据质量守恒定律可知生成一氧化碳的质量是3g+6.4g-3.6g-4.4g=1.4g,物质的量是1.4g÷28g/mol=0.05mol,则依据碳原子守恒可知n(C)=n(CO2)+n(CO)=0.15mol;
(2)3 g A中,n(H)=0.4mol,n(C)=0.15mol,n(O)=2n(CO2)+n(CO)+n(H2O)-2n(O2)=2×0.1 mol+0.05 mol+0.2 mol-2×0.2 mol=0.05mol,所以n(C)︰n(H)︰n(O)=3︰8︰1,由于含有3个碳原子的含氧衍生物最多结合8个氢原子,因此A的分子式为C3H8O。
23. 0.0600 C4H6O6
【详解】(1)根据表格中的数据,吸水剂增加的质量全部为有机物完全燃烧生成水的质量,则生成水的物质的量n(H2O)===0.0600mol;
(2)n(H)=0.0600mol×2=0.120mol,
n(C)==0.0800mol,
n(O)==0.120mol,
则最简式为C2H3O3,由于相对分子质量为150,则可以得到有机物的分子式为C4H6O6。
24. 饱和食盐水 A 除去AlCl3并防止其水解 分液 干燥或除水 169 81.2 d +CH3OH+H2O
【分析】实验室制备无水AICl3,需要干燥的氯气与铝在加热条件下反应,题中A用于制备氯气,用浓盐酸与二氧化锰反应生成氯气,氯气中有氯化氢、水等杂质,先用饱和食盐水除氯化氢,再用浓硫酸干燥,用B、C装置分别除去HCl、水,用D装置制备氯化铝,氯化铝遇水极易潮解并产生白色烟雾,用E装置防止装置H中的水蒸气进入装置F中,装置F收集氯化铝,反应的尾气中有氯气,防止污染空气,需用氢氧化钠吸收,最后连接装置H进行尾气处理,据此解答。
【详解】Ⅰ(1)A中发生浓盐酸和二氧化锰的反应,生成氯化锰、氯气和水,反应的化学方程式为;
(2)氯气中有氯化氢、水等杂质,先用饱和食盐水除氯化氢,再用浓硫酸干燥,因此B装置中所盛试剂是饱和食盐水,故答案为∶饱和食盐水;由于装置中还含有空气,加热时氧气能氧化金属铝,则首先利用氯气排尽空气,所以加热顺序应先点燃A处酒精灯,故答案为A。
Ⅱ(1)由于反应中需要氯化铝作催化剂,又因为氯化铝易水解,则用稀盐酸洗涤的目的是除去AICl3,并防止其水解,故答案为:除去AlCl3并防止其水解;“洗涤”后“分离”的是叔丁基苯和水溶液,故为分液;
(2)MgSO4固体具有吸水作用,加入无水MgSO4固体可起到干燥的作用,故答案为:干燥或除水;叔丁基苯的沸点为169摄氏度,故答案为:169;
(3)根据方程式可知ClC(CH3)3~,产率为;
(4)①分离出未反应完的叔丁基苯进行回收利用(其中含有少量对叔丁基苯甲酸)加入NaOH溶液再分液;②对叔丁基苯甲酸与甲醇反应制备对叔丁基苯甲酸甲酯的化学方程式+CH3OH+H2O