2024人教版高中化学选择性必修3同步练习题--第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024人教版高中化学选择性必修3同步练习题--第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-20 09:17:10 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
2024人教版高中化学选择性必修3同步
第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构
基础过关练
题组一 元素分析与实验式的确定
1.下列有关说法错误的是( )
A.李比希法是定量研究有机物中元素组成的方法
B.元素分析仪可用于分析有机物中的元素组成
C.利用李比希法可以确定有机物分子的最简式
D.元素定量分析可以确定有机物的分子式
2.(2022广东广州育才中学期中)6.4 g某化合物在氧气中充分燃烧,只生成8.8 g CO2和7.2 g H2O。下列说法正确的是( )
A.无法确定该化合物是否含有氧元素
B.该化合物仅含碳、氢两种元素
C.该化合物中碳、氢原子个数比为1∶2
D.该化合物中碳、氧原子个数比为1∶1
题组二 质谱法与分子式的确定
3.(经典题)某有机物的质谱图如图所示,该有机物的结构简式可能是( )
A. B.
C. D.CH3CH2OCH3
4.某含碳、氢、氧三种元素的有机物X,经燃烧分析实验测得其中碳元素的质量分数是64.86%,氢元素的质量分数是13.51%,且该有机物的质谱图如图所示,该有机物的分子式为 。
题组三 波谱分析与分子结构的确定
5.(2023山西长治期末)研究有机物一般经过以下几个基本步骤:分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定分子结构。以下用于研究有机物的方法中正确的是( )
A.用质谱法确定有机物的元素组成
B.用核磁共振氢谱确定有机物分子中氢原子种数等
C.用燃烧法确定有机物分子中所含官能团
D.用红外光谱确定有机物的相对分子质量
6.(经典题)有机物Y的分子式为C4H8O2,其红外光谱图如图所示,则该有机物的结构可能为( )
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH(OH)COCH3
C.HCOOCH2CH3 D.(CH3)2CHCOOH
7.(2023山东烟台龙口一中月考)某有机化合物的核磁共振氢谱图如图所示,该物质可能是( )
A.CH3CH2CH3 B.CH3CH2CHO
C.HCOOCH2COOH D.CH2CH—CHCH2
能力提升练
题组一 元素分析与有机物分子式的确定
1.(经典题)(2022广东广州期中)某有机化合物的蒸气密度是同温同压下氢气密度的31倍。该有机化合物在氧气中充分燃烧,生成4.48 L(已折算成标准状况)CO2和5.4 g H2O,无其他产物。下列关于该有机化合物的说法正确的是( )
A.该有机化合物的分子式一定为C2H6O2
B.质谱法测得其最大质荷比为31
C.红外光谱法测定其可能含有酰胺基
D.该有机化合物的实验式一定为CH3
2.(2023陕西西安期末统考,)麻黄素有平喘作用,我国药物学家从中药麻黄中提取麻黄素制作平喘药。某实验兴趣小组用李比希法、现代仪器等测定麻黄素的分子式,测得含C、H、O、N四种元素中的若干种,其中氮元素的质量分数为8.48%;同时将5.0 g麻黄素完全燃烧可得13.335 g CO2、4.09 g H2O。据此,判断麻黄素的分子式为( )
A.C2H3NO B.C10H15N2
C.C10H15NO D.C15H15N2O
题组二 有机化合物结构的测定
3.质谱图表明某有机物的相对分子质量为70,红外光谱表征到
和CO的存在,核磁共振氢谱表明峰面积之比为1∶1∶1∶3。下列说法正确的是( )
A.分子中共有5种不同化学环境的氢原子
B.该物质的分子式为C4H8O
C.该有机物的结构简式为CH3CHCHCHO
D.在一定条件下,1 mol该有机物可与3 mol氢气加成
4.(2023河北保定期末统考)某研究小组为测定某有机化合物A的结构,进行如下实验:
(1)将有机物A置于氧气中充分燃烧,实验测得:生成5.4 g H2O和8.8 g CO2,消耗氧气6.72 L(标准状况下),则该有机物的最简式是 。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量,得到如图所示的质谱图,则其相对分子质量为 ,该物质的分子式为 。
(3)写出A可能的结构简式: 。
5.(经典题)(2022山东临沂月考)某有机化合物经李比希法测得其中碳的质量分数为54.5%、氢的质量分数为9.1%,其余为氧。用质谱法分析知该有机物的相对分子质量为88。请回答下列有关问题:
(1)该有机物的分子式为 。
(2)若该有机物的水溶液呈酸性,且结构中不含支链,则其核磁共振氢谱中的峰面积之比为 。
(3)若实验测得该有机物中不含,该有机物的红外光谱如图所示。该有机物的结构简式可能是 。
答案与分层梯度式解析
第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构
基础过关练
1.D 2.D 3.A 5.B 6.A 7.B
1.D 元素定量分析只能确定有机物分子中各元素原子的最简整数比,得到实验式,不能确定分子式。
2.D 由n(CO2)==0.2 mol,可知该化合物中n(C)=0.2 mol,即m(C)=0.2 mol×12 g/mol=2.4 g;由n(H2O)==0.4 mol,可知该化合物中n(H)=0.8 mol,即m(H)=0.8 g,m(C)+m(H)=2.4 g+0.8 g=
3.2 g<6.4 g,故该化合物中还含有O元素,n(O)==0.2 mol。该化合物中含C、H、O三种元素,A、B错误;该化合物中C、H原子个数比为0.2 mol∶0.8 mol=1∶4,C错误;该化合物中C、O原子个数比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1,D正确。
反思升华 有机物完全燃烧的产物为CO2和H2O,确定其是否含有氧元素的方法:通过相关的实验可以先确定CO2和H2O的质量,进而求得有机物中所含碳元素和氢元素的质量。m(C)=×m(CO2),m(H)=×
m(H2O)。若m(有机物)=m(C)+m(H),则说明该有机物中只含碳和氢两种元素;若m(有机物)>m(C)+m(H),则说明有机物中含有C、H、O三种元素,其中m(O)=m(有机物)-m(C)-m(H)。
3.A 由质谱图可知该有机物的相对分子质量为78,A项符合题意。
4.答案 C4H10O
解析 由题意可知,氧元素的质量分数为1-64.86%-13.51%=21.63%。各元素原子个数比为N(C)∶N(H)∶N(O)=∶∶≈4∶
10∶1,故该有机物的实验式为C4H10O;由质谱图可知该有机物的相对分子质量为74,则该有机物的分子式为C4H10O。
5.B 质谱法可确定有机物的相对分子质量,不能确定有机物分子的元素组成,A错误;核磁共振氢谱可确定有机物分子中氢原子种数和相对数目,B正确;燃烧法可确定有机物的最简式,不能确定有机物分子中所含官能团,C错误;红外光谱可确定有机物中含有的化学键或官能团,不能确定有机物的相对分子质量,D错误。
6.A 由红外光谱图,可知该有机物中含有CO、C—O—C、不对称
—CH3,B、C、D均不符合,A符合。
7.B 核磁共振氢谱图中有3组峰,且峰面积比为1∶2∶3,说明该有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶2∶3。A、D项有机物分子中均只含有2种不同化学环境的氢原子,C项有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶1∶2,A、C、D项均错误;B项有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶2∶3,B项正确。
能力提升练
1.A 2.C 3.C
1.A 该有机化合物的蒸气密度是同温同压下氢气密度的31倍,则该有机物的相对分子质量为62;根据燃烧产物可知,该有机化合物中一定含有C、H元素,且该有机物分子中C、H原子的个数比为:(×2)=1∶3;若有机物不含O元素,可设该有机物的分子式为CxH3x,此时12x+3x=62,解得x为非整数,因此该有机物一定含有O元素,该有机物的分子式为C2H6O2,A正确。该有机物的相对分子质量为62,故质谱法测得其最大质荷比为62,B错误。该有机物不含N元素,不可能含有酰胺基,C错误。该有机化合物的实验式为CH3O,D错误。
2.C 5.0 g麻黄素中氮元素的质量分数为8.48%,则m(N)=5.0 g×
8.48%=0.424 g,即n(N)=≈0.03 mol,5.0 g麻黄素完全燃烧生成n(CO2)=≈0.30 mol,n(H2O)=≈0.227 mol,则含m(O)=
5.0 g-0.30 mol×12 g/mol-0.227 mol×1 g/mol×2-0.03 mol×
14 g/mol=0.526 g,即n(O)=≈0.03 mol,故麻黄素分子中C、H、N、O原子数之比为0.30∶0.45∶0.03∶0.03=10∶15∶1∶1,故选C。
3.C 核磁共振氢谱有4组峰,说明分子中共有4种不同化学环境的氢原子,A项错误;相对分子质量为70,红外光谱表征到和的存在,可确定该物质的分子式为C4H6O,B项错误;分子式为C4H6O,分子结构中含有和,且核磁共振氢谱的峰面积之比为1∶1∶1∶3的有机物只有,C项正确;在一定条件下,1 mol 最多可与2 mol H2加成,D项错误。
4.答案 (1)C2H6O (2)46 C2H6O (3)CH3OCH3、CH3CH2OH
解析 (1)将有机物A置于氧气中充分燃烧,生成5.4 g H2O和8.8 g CO2,即生成0.3 mol H2O和0.2 mol CO2,消耗标准状况下6.72 L O2,即消耗O2的物质的量为=0.3 mol,根据氧原子守恒可知有机物A中n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.3 mol+0.4 mol-0.6 mol=
0.1 mol,则有机物A分子中C、H、O原子个数比是0.2 mol∶
0.6 mol∶0.1 mol=2∶6∶1,所以有机物A的最简式是C2H6O。(2)由质谱图可知,该有机化合物的相对分子质量为46,该物质的最简式为C2H6O,则该物质的分子式为C2H6O。(3)有机物A的分子式为C2H6O,可能是醇或醚,所以A的结构简式可能为CH3OCH3、CH3CH2OH。
特别提醒 若某有机化合物的实验式中碳、氢原子关系满足CnH2n+2,可以直接确定该有机物的分子式,分子式和实验式相同,如CH4O、C3H8O、C5H12等。
5.答案 (1)C4H8O2 (2)3∶2∶2∶1 (3)CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3
解析 (1)由该有机物的相对分子质量为88,且其中C、H的质量分数分别为54.5%、9.1%,其余为O,可得分子中N(C)==4、N(H)==8、N(O)==2,故该有机物的分子式为C4H8O2。(2)该有机物的水溶液呈酸性,说明含有羧基,结构中不含支链,则该有机物的结构简式为CH3CH2CH2COOH,其核磁共振氢谱中的峰面积之比为3∶2∶2∶1。(3)根据红外光谱图,可知该有机物中含不对称的—CH3、、C—O—C,则该有机物的结构简式可能为CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
2024人教版高中化学选择性必修3同步
第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构
基础过关练
题组一 元素分析与实验式的确定
1.下列有关说法错误的是( )
A.李比希法是定量研究有机物中元素组成的方法
B.元素分析仪可用于分析有机物中的元素组成
C.利用李比希法可以确定有机物分子的最简式
D.元素定量分析可以确定有机物的分子式
2.(2022广东广州育才中学期中)6.4 g某化合物在氧气中充分燃烧,只生成8.8 g CO2和7.2 g H2O。下列说法正确的是( )
A.无法确定该化合物是否含有氧元素
B.该化合物仅含碳、氢两种元素
C.该化合物中碳、氢原子个数比为1∶2
D.该化合物中碳、氧原子个数比为1∶1
题组二 质谱法与分子式的确定
3.(经典题)某有机物的质谱图如图所示,该有机物的结构简式可能是( )
A. B.
C. D.CH3CH2OCH3
4.某含碳、氢、氧三种元素的有机物X,经燃烧分析实验测得其中碳元素的质量分数是64.86%,氢元素的质量分数是13.51%,且该有机物的质谱图如图所示,该有机物的分子式为 。
题组三 波谱分析与分子结构的确定
5.(2023山西长治期末)研究有机物一般经过以下几个基本步骤:分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定分子结构。以下用于研究有机物的方法中正确的是( )
A.用质谱法确定有机物的元素组成
B.用核磁共振氢谱确定有机物分子中氢原子种数等
C.用燃烧法确定有机物分子中所含官能团
D.用红外光谱确定有机物的相对分子质量
6.(经典题)有机物Y的分子式为C4H8O2,其红外光谱图如图所示,则该有机物的结构可能为( )
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH(OH)COCH3
C.HCOOCH2CH3 D.(CH3)2CHCOOH
7.(2023山东烟台龙口一中月考)某有机化合物的核磁共振氢谱图如图所示,该物质可能是( )
A.CH3CH2CH3 B.CH3CH2CHO
C.HCOOCH2COOH D.CH2CH—CHCH2
能力提升练
题组一 元素分析与有机物分子式的确定
1.(经典题)(2022广东广州期中)某有机化合物的蒸气密度是同温同压下氢气密度的31倍。该有机化合物在氧气中充分燃烧,生成4.48 L(已折算成标准状况)CO2和5.4 g H2O,无其他产物。下列关于该有机化合物的说法正确的是( )
A.该有机化合物的分子式一定为C2H6O2
B.质谱法测得其最大质荷比为31
C.红外光谱法测定其可能含有酰胺基
D.该有机化合物的实验式一定为CH3
2.(2023陕西西安期末统考,)麻黄素有平喘作用,我国药物学家从中药麻黄中提取麻黄素制作平喘药。某实验兴趣小组用李比希法、现代仪器等测定麻黄素的分子式,测得含C、H、O、N四种元素中的若干种,其中氮元素的质量分数为8.48%;同时将5.0 g麻黄素完全燃烧可得13.335 g CO2、4.09 g H2O。据此,判断麻黄素的分子式为( )
A.C2H3NO B.C10H15N2
C.C10H15NO D.C15H15N2O
题组二 有机化合物结构的测定
3.质谱图表明某有机物的相对分子质量为70,红外光谱表征到
和CO的存在,核磁共振氢谱表明峰面积之比为1∶1∶1∶3。下列说法正确的是( )
A.分子中共有5种不同化学环境的氢原子
B.该物质的分子式为C4H8O
C.该有机物的结构简式为CH3CHCHCHO
D.在一定条件下,1 mol该有机物可与3 mol氢气加成
4.(2023河北保定期末统考)某研究小组为测定某有机化合物A的结构,进行如下实验:
(1)将有机物A置于氧气中充分燃烧,实验测得:生成5.4 g H2O和8.8 g CO2,消耗氧气6.72 L(标准状况下),则该有机物的最简式是 。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量,得到如图所示的质谱图,则其相对分子质量为 ,该物质的分子式为 。
(3)写出A可能的结构简式: 。
5.(经典题)(2022山东临沂月考)某有机化合物经李比希法测得其中碳的质量分数为54.5%、氢的质量分数为9.1%,其余为氧。用质谱法分析知该有机物的相对分子质量为88。请回答下列有关问题:
(1)该有机物的分子式为 。
(2)若该有机物的水溶液呈酸性,且结构中不含支链,则其核磁共振氢谱中的峰面积之比为 。
(3)若实验测得该有机物中不含,该有机物的红外光谱如图所示。该有机物的结构简式可能是 。
答案与分层梯度式解析
第2课时 确定有机化合物的实验式与分子结构
基础过关练
1.D 2.D 3.A 5.B 6.A 7.B
1.D 元素定量分析只能确定有机物分子中各元素原子的最简整数比,得到实验式,不能确定分子式。
2.D 由n(CO2)==0.2 mol,可知该化合物中n(C)=0.2 mol,即m(C)=0.2 mol×12 g/mol=2.4 g;由n(H2O)==0.4 mol,可知该化合物中n(H)=0.8 mol,即m(H)=0.8 g,m(C)+m(H)=2.4 g+0.8 g=
3.2 g<6.4 g,故该化合物中还含有O元素,n(O)==0.2 mol。该化合物中含C、H、O三种元素,A、B错误;该化合物中C、H原子个数比为0.2 mol∶0.8 mol=1∶4,C错误;该化合物中C、O原子个数比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1,D正确。
反思升华 有机物完全燃烧的产物为CO2和H2O,确定其是否含有氧元素的方法:通过相关的实验可以先确定CO2和H2O的质量,进而求得有机物中所含碳元素和氢元素的质量。m(C)=×m(CO2),m(H)=×
m(H2O)。若m(有机物)=m(C)+m(H),则说明该有机物中只含碳和氢两种元素;若m(有机物)>m(C)+m(H),则说明有机物中含有C、H、O三种元素,其中m(O)=m(有机物)-m(C)-m(H)。
3.A 由质谱图可知该有机物的相对分子质量为78,A项符合题意。
4.答案 C4H10O
解析 由题意可知,氧元素的质量分数为1-64.86%-13.51%=21.63%。各元素原子个数比为N(C)∶N(H)∶N(O)=∶∶≈4∶
10∶1,故该有机物的实验式为C4H10O;由质谱图可知该有机物的相对分子质量为74,则该有机物的分子式为C4H10O。
5.B 质谱法可确定有机物的相对分子质量,不能确定有机物分子的元素组成,A错误;核磁共振氢谱可确定有机物分子中氢原子种数和相对数目,B正确;燃烧法可确定有机物的最简式,不能确定有机物分子中所含官能团,C错误;红外光谱可确定有机物中含有的化学键或官能团,不能确定有机物的相对分子质量,D错误。
6.A 由红外光谱图,可知该有机物中含有CO、C—O—C、不对称
—CH3,B、C、D均不符合,A符合。
7.B 核磁共振氢谱图中有3组峰,且峰面积比为1∶2∶3,说明该有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶2∶3。A、D项有机物分子中均只含有2种不同化学环境的氢原子,C项有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶1∶2,A、C、D项均错误;B项有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶2∶3,B项正确。
能力提升练
1.A 2.C 3.C
1.A 该有机化合物的蒸气密度是同温同压下氢气密度的31倍,则该有机物的相对分子质量为62;根据燃烧产物可知,该有机化合物中一定含有C、H元素,且该有机物分子中C、H原子的个数比为:(×2)=1∶3;若有机物不含O元素,可设该有机物的分子式为CxH3x,此时12x+3x=62,解得x为非整数,因此该有机物一定含有O元素,该有机物的分子式为C2H6O2,A正确。该有机物的相对分子质量为62,故质谱法测得其最大质荷比为62,B错误。该有机物不含N元素,不可能含有酰胺基,C错误。该有机化合物的实验式为CH3O,D错误。
2.C 5.0 g麻黄素中氮元素的质量分数为8.48%,则m(N)=5.0 g×
8.48%=0.424 g,即n(N)=≈0.03 mol,5.0 g麻黄素完全燃烧生成n(CO2)=≈0.30 mol,n(H2O)=≈0.227 mol,则含m(O)=
5.0 g-0.30 mol×12 g/mol-0.227 mol×1 g/mol×2-0.03 mol×
14 g/mol=0.526 g,即n(O)=≈0.03 mol,故麻黄素分子中C、H、N、O原子数之比为0.30∶0.45∶0.03∶0.03=10∶15∶1∶1,故选C。
3.C 核磁共振氢谱有4组峰,说明分子中共有4种不同化学环境的氢原子,A项错误;相对分子质量为70,红外光谱表征到和的存在,可确定该物质的分子式为C4H6O,B项错误;分子式为C4H6O,分子结构中含有和,且核磁共振氢谱的峰面积之比为1∶1∶1∶3的有机物只有,C项正确;在一定条件下,1 mol 最多可与2 mol H2加成,D项错误。
4.答案 (1)C2H6O (2)46 C2H6O (3)CH3OCH3、CH3CH2OH
解析 (1)将有机物A置于氧气中充分燃烧,生成5.4 g H2O和8.8 g CO2,即生成0.3 mol H2O和0.2 mol CO2,消耗标准状况下6.72 L O2,即消耗O2的物质的量为=0.3 mol,根据氧原子守恒可知有机物A中n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.3 mol+0.4 mol-0.6 mol=
0.1 mol,则有机物A分子中C、H、O原子个数比是0.2 mol∶
0.6 mol∶0.1 mol=2∶6∶1,所以有机物A的最简式是C2H6O。(2)由质谱图可知,该有机化合物的相对分子质量为46,该物质的最简式为C2H6O,则该物质的分子式为C2H6O。(3)有机物A的分子式为C2H6O,可能是醇或醚,所以A的结构简式可能为CH3OCH3、CH3CH2OH。
特别提醒 若某有机化合物的实验式中碳、氢原子关系满足CnH2n+2,可以直接确定该有机物的分子式,分子式和实验式相同,如CH4O、C3H8O、C5H12等。
5.答案 (1)C4H8O2 (2)3∶2∶2∶1 (3)CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3
解析 (1)由该有机物的相对分子质量为88,且其中C、H的质量分数分别为54.5%、9.1%,其余为O,可得分子中N(C)==4、N(H)==8、N(O)==2,故该有机物的分子式为C4H8O2。(2)该有机物的水溶液呈酸性,说明含有羧基,结构中不含支链,则该有机物的结构简式为CH3CH2CH2COOH,其核磁共振氢谱中的峰面积之比为3∶2∶2∶1。(3)根据红外光谱图,可知该有机物中含不对称的—CH3、、C—O—C,则该有机物的结构简式可能为CH3COOCH2CH3、CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)