1.2 有机化合物的结构与性质 分层练习
一、单选题
1.下列分子式表示的物质一定是纯净物的是( )
A.C4H10 B.(C2H4)n C.CH4O D.C2H4Cl2
2.下列有机物分子中有手性碳原子的是( )
A. B.
C. D.
3.在一定条件下不能发生水解反应的是( )
A.油脂 B.葡萄糖 C.淀粉 D.纤维素
4.有机物中具有相似的化学性质,下列正确的是( )
①②③④⑤
A.能与溶液反应的是①②⑤
B.能与溴水发生反应的是①②④⑤
C.在的催化下被氧化为醛的是①③
D.可使酸性溶液褪色的是①②③④⑤
5.下列分子内各原子均在同一平面上的是①甲烷②乙烯③乙炔④苯( )
A.全部 B.只有① C.②和③ D.②③④
6.下列关于甲苯的实验中,能说明侧链对苯环有影响的是( )
A.甲苯硝化生成三硝基甲苯
B.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.甲苯燃烧带有浓厚的黑烟
D.甲苯与氢气可以生加成反应
7.糠醛可选择性转化为糠醇或2-甲基喃(如图)。下列说法不正确的是( )
A.糠醛中所有的碳原子可能共平面
B.糠醛与互为同系物
C.糠醛在钢催化条件下生成糠醇为加成反应
D.2-甲基味喃的一氯代物有4种
8.下列化合物分子中,在核磁共振氢谱图中能给出三种信号的是( )
A.CH3CH2CH3 B.(CH3)2CHOH
C.CH3CH2OCH2CH3 D.HCOOCH2CH2OOCH
9.下列有机化合物能因发生化学反应而使酸性和溴水褪色的是( )
A.大多数植物油 B.分子式符合的烃
C.聚乙烯 D.己烷
10.某有机物的结构如下图所示,下列说法正确的是( )
A.分子式为C10H14O3
B.可发生加成、取代、氧化、加聚等反应
C.与足量溴水反应后官能团数目不变
D.1mol该有机物可与2molNaOH反应
11.某化合物的分子式为C5H11Cl,分析数据表明:分子中有两个—CH3、两个—CH2—、一个 和一个—Cl,它的可能的结构有几种( )
A.3 B.4 C.5 D.6
12.下列关于常见有机化合物的说法中,正确的是 ( )
A.乙烯和聚乙烯都能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应
B.分子式为C5H12的有机物只有三种,它们互为同分异构体
C.甲苯分子中的所有原子可能共平面
D.己烯和苯都能使溴水褪色,故不能用溴水鉴别己烯和苯
13.某有机物的分子式为C11H16,其分子中有两个﹣CH3、两个﹣CH2﹣、一个 和一个 ,则该有机物可能的结构有(不考虑立体异构)( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
14.下列有机物分子中,可形成顺反异构的是( )
A.CH2=CHCH3 B.CH2=CHCH2CH3
C.CH3CH=C(CH3)2 D.CH3CH=CHCl
15.分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇,若不考虑立体异构,这些酸和醇重新组合可形成的酯共有( )
A.15种 B.28种 C.32种 D.40种
16.下列关于有机物 的叙述不正确的是( )
A.与HBr、溴水发生加成反应,产物都只有一种
B.分子式为C6H10O
C.可发生加成、酯化和氧化反应
D.分子中有两种官能团
二、综合题
17.0.3mol某烃A在氧气中完全燃烧后,生成1.8molCO2和32.4gH2O.试回答:
(1)烃A的分子式为 .
(2)若取一定量的该烃A完全燃烧后,生成CO2和H2O各3mol,则有 g烃A参加了反应,燃烧时消耗标准状况下的氧气 L.
(3)若烃A不能使溴水褪色,但在一定条件下能与氯气发生取代反应,其一氯代物只有一种,则烃A的结构简式为 .
(4)比烃A少二个碳原子且能使溴水褪色的A的同系物有 种同分异构体.
18.在有机物分子中,不同位置的氢原子的核磁共振谱中给出的特征峰值(信号)也不同,根据峰值(信号)可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。
(1)下列有机物分子中,其核磁共振氢谱图中只有1个峰的物质是( )
A.CH3—CH3 B.CH3COOH C.CH3COOCH3 D.CH3COCH3
(2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2,A的核磁共振氢谱图如下所示,则A的结构简式为 。请预测B的核磁共振氢谱图上有 个峰。
19.人们对苯及芳香烃的认识是一个不断深化的过程。
(1)已知分子式为C6H6的烃结构有多种,其中的两种为
①下列反应中Ⅰ能 (填字母)而Ⅱ不能。
a.被酸性高锰酸钾溶液氧化 b.与溴水发生加成反应
c.与液溴发生取代反应 d.在空气中可以燃烧
②1 mol 物质与H2加成时, Ⅰ 需H2 mol,而 Ⅱ 需H2 mol。
③Ⅰ的一氯取代产物有 种,Ⅱ的二氯取代产物有 种
(2)今发现C6H6还可能有另一种立体结构(如图所示),该结构的二氯代物有 种。
(3)下列四种芳香烃中,属于苯的同系物的是
(4)现代化学认为苯分子中碳碳之间的键是 。
20.油田开采的石油中溶有一种碳氢化合物﹣﹣金刚烷,它的分子立体结构如图所示:
(1)由图可知其分子式为: .
(2)它是由 个六元环构成的六体的笼状结构,其中有 个碳原子为三个环共有.
(3)金刚烷分子的一氯代物有 种.
(4))金刚烷分子的二氯代物有 种.
21.某物质只含C,H,O三种元素,其分子模型如图所示,分子中共有12个原子(图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键).
(1)该物质的结构简式为
(2)该物质中所含官能团的名称为 .
(3)下列物质中,与该产品互为同系物的是(填序号) ,互为同分异构体的是 .
①CH3CH═CHCOOH ②CH2═CHCOOCH3
③CH3CH2CH═CHCOOH ④CH3CH(CH3)COOH.
答案解析部分
1.【答案】C
【解析】【解答】A.C4H10可表示正丁烷和异丁烷,故A不符合题意;
B.高分子化合物由于n值未定,高分子化合物是许多相对分子质量不同的同系物的混合物,故B错诶;
C.CH4O只表示甲醇,故C符合题意;
D.C2H4Cl2可表示1,1—二氯丙烷和1,2—二氯丙烷,故D不符合题意。
故答案为:C
【分析】考查由有机物的分子式确定同分异构体,易错选项B。
2.【答案】D
【解析】【解答】A.该有机物中不存在碳原子周围连接四个不同的原子(或原子团)的汤圆,因此不存在手性碳原子,A不符合题意;
B.该有机物中不存在碳原子周围连接四个不同的原子(或原子团)的汤圆,因此不存在手性碳原子,B不符合题意;
C.该有机物中不存在碳原子周围连接四个不同的原子(或原子团)的汤圆,因此不存在手性碳原子,C不符合题意;
D.该有机物中与羟基直接相连的碳原子,连接有四个不同的原子(或原子团),为手性碳原子,D符合题意;
故答案为:D
【分析】若碳原子周围连接有四个不同的原子(或原子团)时,该原子称为手性碳原子,用*表示;据此结合选项所给有机物的结构简式进行分析。
3.【答案】B
【解析】【解答】A.含有酯基,可发生水解反应,故A不符合题意;
B.葡萄糖为单糖,不能发生水解,故B符合题意;
C.淀粉为多糖,可发生水解反应,故C不符合题意;
D.纤维素为多糖,可发生水解反应,故D不符合题意.
故答案为:B.
【分析】糖类中二糖和多糖都能水解,但单糖不能水解,据此解答即可.
4.【答案】D
【解析】【解答】 ①为醇且含有碳碳双键, ②为酚,③为醇,④为甲苯,⑤为2-甲基苯酚;
A、醇和氢氧化钠溶液不反应,酚类可以和氢氧化钠溶液反应,A错误;
B、碳碳双键可以和溴水发生加成反应,酚类可以和溴水发生取代反应,醇、甲苯和溴水不反应;
C、①和氧气催化氧化生成酮,③和氧气催化氧化生成醛,C错误;
D、羟基、碳碳双键、甲苯都可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,D正确;
故答案为:D
【分析】A、酚羟基、羧基具有酸性,可以和氢氧化钠溶液反应;
B、碳碳双键可以和溴发生加成反应,溴原子可以取代在酚羟基的邻位和对位;
C、羟基所连碳上含有1个氢原子,催化氧化生成酮,含有2个氢原子,催化氧化生成醛;
D、碳碳双键、碳碳三键、醛基、羟基、苯的同系物可以被酸性高锰酸钾溶液氧化。
5.【答案】D
【解析】【解答】解:①甲烷为正四面体结构,所有原子不可能在同一平面上,故①错误;
②乙烯具有平面型结构,CH2=CHCl 看作是一个氯原子取代乙烯中的一个氢原子,所有原子在同一个平面,故②正确;
③乙炔是直线形分子,所有原子均在同一直线上,故在同一平面上,故③正确;
④苯是平面结构,故④正确;
故选D.
【分析】根据常见的有机化合物中甲烷是正四面体结构,乙烯和苯是平面型结构,乙炔是直线型结构,其它有机物可在此基础上进行共线、共面分析判断,注意单键可以旋转.
6.【答案】A
【解析】【解答】解:A.甲苯和苯都能与浓硝酸、浓硫酸发生取代反应,但产物不同,侧链对苯环有影响,使苯环变得活泼,更容易发生取代反应,甲苯硝化生成三硝基甲苯,能说明侧链对苯环有影响,故A正确;
B.甲苯能使酸性高锰酸钾褪色,苯不能使酸性高锰酸钾褪色,说明苯环对侧链有影响,故B错误;
C.甲烷和甲苯都能燃烧产生带浓烟的火焰,这是碳不完全燃烧导致,所以不能说明侧链对苯环有影响,故C错误;
D.1mol甲苯或1mol苯都能与3molH2发生加成反应,所以不能说明侧链对苯环有影响,故D错误.
故选A.
【分析】侧链对苯环有影响,使苯环变得活泼,更容易发生取代反应,所以甲苯硝化时能生成三硝基甲苯.
7.【答案】B
【解析】【解答】A.根据乙烯的6个原子共平面、甲醛的4个原子共平面,单键可以旋转,故糠醛中所有的碳原子可能共平面,选项A不符合题意;
B.糠醛含有醛基,而不含醛基,两者所含官能团种类不同,不可能互为同系物,选项B符合题意;
C.糠醛在钢催化条件下与氢气发生加成反应生成糠醇,选项C不符合题意;
D.2-甲基呋喃分子中有4种化学环境的氢,故其一氯代物有4种,选项D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.根据乙烯和甲醛为平面结构,单键可以旋转进行分析;
B.同系物:指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;
C.醛与氢气发生加成反应生成醇;
D.依据等效氢的数目分析。
8.【答案】B
【解析】【解答】解:A.CH3CH2CH3中有2种H原子,核磁共振氢谱有2个吸收峰,故A错误;
B.(CH3)2CHOH中有3种H原子,核磁共振氢谱有3个吸收峰,故B正确;
C.CH3CH2OCH2CH3中有2种H原子,核磁共振氢谱有2个吸收峰,故C错误;
D.HCOOCH2CH2OOCH中有2种H原子,核磁共振氢谱有2个吸收峰,故D错误.
故选B.
【分析】核磁共振氢谱中有几个不同的峰,分子中就有几种H原子,峰的面积之比等于氢原子数之比,核磁共振氢谱图有3三种信号,说明分子中有3种H原子.利用等效氢原子判断即可.
9.【答案】A
【解析】【解答】A.大多数植物油含有不饱和键,如碳碳双键能使酸性发生氧化反应和与溴水发生加成反应而褪色,A符合题意;
B.分子式符合的烃可能是烯烃或环烷烃,环烷烃都是饱和键,不能使酸性和溴水因发生化学反应而褪色,B不符合题意;
C.聚乙烯不含有碳碳双键,不能使酸性和溴水因发生化学反应而褪色,C不符合题意;
D.己烷都是饱和键,不能使酸性和溴水因发生化学反应而褪色,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A、植物油含有碳碳双键,可以和酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,和溴发生加成反应;
B、环烷烃中不含碳碳双键;
C、聚乙烯不含碳碳双键;
D、己烷不含碳碳双键。
10.【答案】B
【解析】【解答】A. 根据该有机物的结构简式可知,分子式为C10H12O3,选项A不符合题意;
B. 该有机物含有碳碳双键,可发生加成,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,可发生加聚反应,含有羧基、羟基,可以发生酯化反应(取代反应),选项B符合题意;
C. 该有机物含有碳碳双键,与足量溴水发生加成反应,官能团数目由原来5个增加到8个,选项C不符合题意;
D. 该有机物含有羧基,1mol该有机物最多可与1molNaOH反应,选项D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】该有机物中含有羟基、碳碳双键和羧基,街和官能团的性质进行分析即可。
11.【答案】B
【解析】【解答】戊烷的同分异构体有CH3-CH2-CH2-CH2-CH3、 、 。若为CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 , 一氯代物有:CH3CH2CH2CH2CH2Cl;CH3CH2CH2CHClCH3;CH3CH2CHClCH2CH3;其中CH3CH2CH2CHClCH3;CH3CH2CHClCH2CH3符合条件。若为 ,一氯代物有:CH3CH(CH3)CH2CH2Cl;CH3CH(CH3)CHClCH3;CH3CCl(CH3)CH2CH3;CH2ClCH(CH3)CH2CH3;其中CH3CH(CH3)CH2CH2Cl;CH2ClCH(CH3)CH2CH3符合条件;若为 ,一氯代物:CH3C(CH3)2CH2Cl,不符合条件,故符合条件有4种。
故答案为:B。
【分析】主要考查戊烷的一氯代物的同分异构体,进而找出符合题意的结构。
12.【答案】B
【解析】【解答】A.聚乙烯中无不饱和的碳碳双键,因此不能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,A不符合题意;
B.分子式为C5H12的有机物是戊烷,具有该分子式的物质有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种,它们分子式相同,结构不同,互为同分异构体,B符合题意;
C.甲苯分子中含有饱和碳原子,根据甲烷是正四面体结构、苯分子是平面分子可知,甲苯分子中的所有原子不可能共平面,C不符合题意;
D.己烯分子中含有碳碳双键,可以与溴水发生加成反应而使溴水褪色,褪色后的溶液两层均无色,而苯与溴水不反应,但苯能萃取溴水中的溴单质,且苯的密度比水小,苯加到溴水中振荡、静置,出现分层现象,上层为橙红色,两种液体现象不同,可以鉴别,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.发生加成需要双键,氮聚乙烯中不存在
B.根据分子式写出结构式即可且互为同分异构体
C.甲苯中含有甲基,甲基和甲烷类似
D.己烯含有双键,颜色褪去,但是苯不能使溴水褪色,但会分层
13.【答案】C
【解析】【解答】解:C11H16不饱和度为 =4,分子中含有 ,苯环的不饱和度为4,所以满足条件的结构中只有一个侧链,分子中含两个甲基,两个亚甲基和一个次甲基,1个苯环的同分异构体有:
、 、 、 .
故选C.
【分析】根据分子式可知C11H16不饱和度为4.分子中含有 ,苯环的不饱和度为4,所以满足条件的结构中只有一个侧链,据此写出可能的结构.
14.【答案】D
【解析】【解答】A.CH2=CHCH3中有1个双键碳原子上连接的2个原子都是H原子,只能写出一种结构式,A不合题意;
B.CH2=CHCH2CH3中左边的双键碳原子上连接的2个原子都是H原子,不存在顺反异构,A不合题意;
C.CH3CH=C(CH3)2中右边的双键碳原子上连接2个-CH3,不存在顺反异构,C不合题意;
D.CH3CH=CHCl中两个双键碳原子上连接的2个原子或原子团都不相同,存在顺反异构体,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】顺反异构是指:双键同侧原子团或原子都不相同
15.【答案】D
【解析】【解答】分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇,属于饱和一元酯,
若为甲酸和丁醇酯化,丁醇有4种;
若为乙酸和丙醇酯化,丙醇有2种;
若为丙酸和乙醇酯化,丙酸有1种;
若为丁酸和甲醇酯化,丁酸有2种;
故羧酸共有5种,醇共有8种,酸和醇重新组合可形成的酯共有5×8=40种,
故选D.
【分析】分子式为C5H10O2的酯为饱和一元酯,形成酯的羧酸与醇的碳原子总数为5,讨论羧酸与醇含有的碳原子,判断形成该酯的羧酸与醇的同分异构体种数,根据羧酸与醇组合,计算同分异构体数目.
16.【答案】A
【解析】【解答】解:A.该烯烃结构不对称,与HBr发生加成反应的产物有两种,故A错误;
B.由结构可知分子式为C6H10O,故B正确;
C.含双键可发生加成反应、氧化反应,含﹣OH可发生酯化反应、氧化反应,故C正确;
D.含碳碳双键、﹣OH两种官能团,故D正确;
故选A.
【分析】由结构可知分子式,分子中含碳碳双键、﹣OH,结合烯烃、醇的性质来解答.
17.【答案】(1)C6H12
(2)42;100.8
(3)
(4)3
【解析】【解答】解:(1)32.4g水的物质的量为: =1.8mol,烃A分子中含有H原子数为: =12,含有C原子数为: =6,该烃分子式为:C6H12,
故答案为:C6H12;(2)若取一定量的该烃A完全燃烧后,生成CO2和H2O各3mol,由分子组成可知烃的物质的量为: =0.5mol,质量为:0.5mol×84g/mol=42g,
消耗氧气的物质的量为:0.5mol×(6+ )=4.5mol,标况下消耗氧气的体积为:4.5mol×22.4L/mol=100.8L,
故答案为:42;100.8;(3)若烃A不能使溴水褪色,说明其分子中不存在不饱和键,则A分子中只能存在1个碳环;在一定条件下能与氯气发生取代反应,说明A中所有H都等效,则A为环己烷,其结构简式为: ,
故答案为: ;(4)比烃A少二个碳原子且能使溴水褪色的A的同系物,该有机物为丁烯,丁烯存在碳碳双键位置异构、碳链异构,同分异构体有:1﹣丁烯、2﹣丁烯、2﹣甲基丙烯三种,
故答案为:3.
【分析】(1)根据n= 计算出水的物质的量,然后利用质量守恒确定其分子式;(2)由分子组成可知,生成CO2和H2O各3mol,烃为0.5mol,可确定烃的质量和消耗的氧气;(3)若烃A不能使溴水褪色,说明其分子中不存在碳碳双键,只能存在1个碳环;在一定条件下能与氯气发生取代反应,说明A中所有H都等效,据此判断其结构;(4)比烃A少二个碳原子且能使溴水褪色的A的同系物为丁烯,根据同分异构体的书写原则判断丁烯可能结构.
18.【答案】(1)A;D
(2)BrCH2CH2Br;2
【解析】【解答】(1)CH3—CH3、CH3COCH3呈对称结构,所以只有一种氢原子,即只有1个峰;CH3COOH、CH3COOCH3中有2个不同的峰。(2)根据核磁共振氢谱图可知,在C2H4Br2中只有1个峰,说明A分子的结构是高度对称的,且只有一种氢原子,所以其结构简式为BrCH2CH2Br,它的同分异构体的结构简式为CH3CHBr2,其氢原子的位置有2种,所以核磁共振氢谱图中有2个峰。
【分析】本题考查核磁共振氢谱在确定有机化合物的结构中作用。
19.【答案】(1)ab;2;3;2;3
(2)3
(3)D
(4)介于单键和双键之间的一种特殊的化学键
【解析】【解答】(1)①由结构简式可知,Ⅰ分子中含有碳碳双键,Ⅱ分子中含有苯环,不含有碳碳双键,则Ⅰ能溴水发生加成反应,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,而Ⅱ不能,ab正确,故答案为:ab;
②Ⅰ分子中含有2个碳碳双键,1 molⅠ能与2mol H2发生加成反应,Ⅱ分子中含有1个苯环,1 molⅡ能与3mol H2发生加成反应,故答案为:2;3;
③Ⅰ分子结构对称,含有2类氢原子,则一氯取代产物有2种;Ⅱ的分子结构完全对称,分子中只含有1类氢原子,一氯取代产物有1种,则其二氯取代产物有邻、间、对3种,故答案为:2;3;(2) 分子结构高度对称,分子中只含有1类氢原子,一氯代物有1种,其二氯代物有3种,具体如下图 (1为三角形边、2为正方形边、3为体对角线),故答案为:3;(3)分子中只含有1个苯环,侧链为烷烃基的芳香烃与苯互为苯的同系物, 、 和 分子中含有2个苯环,不属于苯的同系物, 分子中含有1个苯环,4个甲基,属于苯的同系物,则D正确,故答案为:D;(4)现代化学认为苯分子中碳碳之间的键是一种介于单键和双键之间的一种特殊的化学键,故答案为:介于单键和双键之间的一种特殊的化学键。
【分析】(1)①Ⅰ中含有真正的双键,因此可以和高锰酸钾和氯水反应,而苯环中没有正在的双键,不能和高锰酸钾和溴水反应;
②1个双键可以加1个氢气分子;
③一氯代物的种类等于等效氢的种类;苯的二氯代物有邻间对三种;
(2)二氯代物可以采用定一移一的方法来确定;
(3)结构式相似,在分子式上相差n个CH2的有机物互为同系物;
(4)苯分子中的化学键并不是真正意义上的单键或者双键,而是一种介于双键和单键之间的化学键。
20.【答案】(1)C10H16
(2)4;4
(3)2
(4)6
【解析】【解答】解:(1)由图中结构可知,分子中含有10个C原子,三个环共有碳原子上含有1个H原子,为两个六元环共有的碳原子连2个氢原子,故含有的H原子数目为4+6×2=16,故该有机物的分子式为C10H16;故答案为:C10H16;(2)分子中含有4个六元环,有4个碳原子为三个环共有,故答案为:4;4;(3)分子中含4个CH,6个CH2,共2种位置的H,所以该物质的一氯代物有2种,故答案为:2;(4)金刚烷中氢有两种:﹣CH﹣、﹣CH2﹣,故二氯取代,可以固定一氯,移动另一氯,①固定﹣CH﹣,故另一氯可位于六元环的邻、间、对三种,②固定﹣CH2﹣,另一可位于同环的1号、3号碳位和异环的﹣CH2﹣位,三种,共6种,故答案为:6.
【分析】(1)图为有机物结构的键线式,以线代替碳碳键,交点、端点是碳原子,C、H原子不标出,以H原子饱和碳的四价结构,杂原子及杂原子上的H原子应标出;(2)结合有机物的结构书写分子式;(3)由图中结构可知分子中含有4个六元环,有4个碳原子为三个环共有.氢原子的种类等于一氯代物的种类;(4)金刚烷中氢有两种:﹣CH﹣、﹣CH2﹣,利用等效氢,先固定一个氯原子,再移动另一个氯原子,据此判断异构体数目.
21.【答案】(1)
(2)碳碳双键、羧基
(3)③;①、②
【解析】【解答】解:(1)由分子模型可知该有机物的结构简式为 ,故答案为: ;(2)由(1)中结构简式可知该有机物中含有碳碳双键、羧基官能团,故答案为:碳碳双键、羧基;(3)该有机物的结构简式为 ,与之互为同系物的有CH3CH2CH═CHCOOH、CH2═CHCOOH,与之互为同分异构体的有CH3CH═CHCOOH、CH2═CHCOOCH3,故答案为:③;①、②;
【分析】(1)根据分子模型判断结构简式;(2)由分子模型可知分子中含有C=C和﹣COOH;(3)根据同系物和同分异构体的定义分析.