专题2有机物的结构与分类
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.分子式为C4H8F2的同分异构体有( )种。
A.10 B.9 C.8 D.7
2.分子式为C8H10的芳香烃中,其苯环上的一氯取代物只有2种的是
A. B.
C. D.
3.下列邮票内容所涉及的主要物质,属于无机化合物的是
A B C D
工业合成乙烯 生产橡胶 侯氏制碱 人工合成结晶牛胰岛素
A.A B.B C.C D.D
4.下列说法正确的是
A.和互为同位素
B.白磷和红磷互为同素异形体
C. 和互为同分异构体
D.和互为同系物
5.下列说法正确的是
A.N2、N、N4和N互为同素异形体
B.H2、D2和T2互为同位素
C.硝基乙烷(CH3CH2NO2)与甘氨酸(H2NCH2COOH)互为同分异构体
D.乙酸、硬脂酸、软脂酸和油酸属于同系物
6.2021年诺贝尔化学奖授予利斯特和麦克米伦,以表彰他们在不对称有机催化剂领域的重要贡献。如在合成R-(+)苦杏仁腈时(结构中—Ph为苯基),D-羟腈酶就是该反应的不对称有机催化剂,其合成过程如图所示。下列说法错误的是
A.不对称有机催化剂对产物有选择性,从而使合成更加“绿色”
B.HCN的电子式为H+[∶C N∶]-
C.酶发挥催化功能需要适宜的温度及酸碱性环境条件
D.R-(+)苦杏仁腈和S-(-)苦杏仁腈互为同分异构体
7.4.4g某有机化合物(M)在足量氧气中完全燃烧,只生成11gCO2和5.4gH2O。则下列分析正确的是
A.M中不含氧元素
B.M能与H2发生加成反应
C.M分子中含有的官能团只可能为羟基
D.M的同分异构体(不考总立体异构)的数目大于8
8.由呋喃甲醛为原料合成丙烯酸的流程如图所示,已知化合物Ⅰ中含有6电子大键,具有芳香性,与发生化合反应得到。下列说法正确的是
A.可用溴水检验化合物Ⅰ中是否存在碳碳双键
B.化合物Ⅱ的核磁共振氢谱共有3组峰
C.化合物Ⅱ到化合物Ⅲ发生的是消去反应
D.化合物a为乙烯
9.某有机物的结构如图所示,下列说法不正确的是
A.与乙苯不互为同系物
B.分子中共直线的碳原子最多有4个
C.分子中共平面的原子最多有20个
D.与其互为同分异构体且萘环上只有一个侧链的共有4种
10.的名称是( )
A.1,3—二甲基戊烷 B.2—甲基—3—乙基丁烷
C.3,4—二甲基戊烷 D.2,3—二甲基戊烷
二、判断题
11.是脂肪烃。( )
12.二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体,则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体。(_____)
13.乙基丁烷。( )
14.系统命名法仅适用于烃,不适用于烃的衍生物。
15.的命名是1,3-二丙醇。
三、解答题
16.某研究性学习小组为了解有机物A的性质,对A的结构进行了如下实验。
实验一:通过质谱分析仪分析得知有机物A的相对分子质量为90
实验二:用_______分析发现有机物A中含有-COOH和-OH
实验三:取1.8g有机物A完全燃烧后,测得生成物为和
实验四:经_______检测发现有机物A的谱图中H原子峰值比为
(1)实验二中使用的分析仪器是 ,实验四中使用的分析仪器为
(2)有机物A的结构简式为
(3)有机物A在一定条件下可以发生的反应有
a.消去反应 b.取代反应 c.聚合反应 d.加成反应 e.氧化反应
(4)有机物A在浓硫酸作用下可生成多种产物。其中一种产物B的分子式为,B能和溴发生加成反应,则B的结构简式为 另一种产物C是一种六元环状酯,则C的结构简式为:
(5)写出与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式:
17.二氯化硝基·五氨合钴(,摩尔质量:261g/mol)是一种难溶于乙醇的棕黄色针状晶体经常用于研究配位化合物内界的键合方式。某实验小组对其进行合成与表征,实验原理及合成步骤如下:
【实验仪器及用品】
小烧杯、锥形瓶、量筒、表面皿、玻璃棉、胶头滴管、镊子、布氏漏斗、抽滤瓶、pH试纸。无水乙醇、常温和冷的蒸馏水
【实验步骤】
I.量取15.0mL2mol/L的氨水,倒入小烧杯中,向其中加入2.50g(摩尔质量:250.5g/mol),搅拌使其充分溶解,滤去不溶物;
Ⅱ.室温时,将滤液置于锥形瓶内,向其中逐滴加入4mol/L盐酸,调整滤液pH至3~4后,升温至65℃,搅拌状态下加入1.0g,加热,稳定保持此温度反应30min;
Ⅲ.将反应后所得溶液冷却至室温,小心加入15.0mL浓盐酸后,降温使其结晶完全:
Ⅳ。将得到的固液混合物倒入布氏漏斗中进行抽滤后,经过一系列实验操作,干燥后得到棕黄色晶体1.9g。
请回答下列问题:
(1)中Co的配位数为 。
(2)反应的化学方程式为 。
(3)步骤Ⅱ中,对锥形瓶中滤液采取的最佳控温方式为 。
(4)步骤Ⅲ中若盐酸加入过多,会导致所得晶体内界中配体的数量 (填“增多”或“减少”),产生这种现象的原因是 。
(5)请补充最后一步抽滤后获得产品的一系列实验操作为 。
(6)此实验的产率为 %(列出计算式即可)。
(7)有文献表明:进行此实验时,若温度不能稳定控制在65℃左右,可能会产生二氯化亚硝酸根·五氨合钴();
①上述两种配位化合物的关系是 (填字母,下同)。
a.同素异形体 b.同系物 c.同分异构体 d.同位素
②上述两种配位化合物的结构中,的配位方式不同,若想对二者进行鉴别,可采用的仪器分析方法是 。
a.原子光谱法 b.红外光谱法 c.核磁共振氢谱法 d.X-射线衍射法
18.茉莉花香气成分中含有茉莉酮(),其香味浓郁,被广泛应用于化妆品的制造中。采用下列实验方法,可以确定茉莉酮中含有碳碳不饱和键:①取适量的茉莉酮置于烧杯中;②加入足量酒精,用玻璃棒充分搅拌;③向烧杯中滴入少量溴水,用玻璃棒充分搅拌;④观察实验现象,得出结论。根据以上材料,填写实验中的问题:
(1)②和③中都用到玻璃棒,其作用分别是:
② ;③ 。
(2)③向烧杯中滴入少量溴水时用到的仪器是 。
(3)②加入足量酒精, (填“能”或“不能”)用蒸馏水代替,其原因是 。
(4)茉莉酮中含有的官能团是 (填名称)。
(5)上述实验中能够说明茉莉酮中含有的实验现象是 。
参考答案:
1.B
【详解】分子式为C4H8F2的同分异构体如图所示(只画出碳骨架,数字代表F原子的位置):、、,共9种,故选B。
2.B
【详解】A.乙苯苯环上有3种不同氢原子,所以苯环上的一溴取代物有3种,不符合题意,选项A错误;
B.邻二甲苯的苯环上有2种不同氢原子,所以苯环上的一溴取代物有2种,符合题意,选项B正确
C.间二甲苯的苯环上只有3种氢原子,所以苯环上的一溴取代物有3种,不符合题意,选项C错误;
D.对二甲苯的苯环上有1种氢原子,所以苯环上的一溴取代物只有1种,不符合题意,选项D错误;
答案选B。
【点睛】本题考查了苯的同系物、同分异构体判断,题目难度不大,注意掌握苯的同系物的概念、同分异构体的概念及求算方法,正确判断苯环上等效氢原子数目为解答本题的关键。
3.C
【详解】A.乙烯是有机化合物,故A错误;
B.合成橡胶是三大合成有机高分子化合物,属于有机化合物,故B错误;
C.纯碱是碳酸钠,是无机化合物,故C正确;
D.结晶牛胰岛素是一种蛋白质,属于有机化合物,故D错误;
故答案选C。
4.B
【详解】A.和质子数不相同,故不互为同位素,A错误;
B.白磷和红磷是磷元素形成的性质不同的两种单质,互为同素异形体,B正确;
C.由于苯环上不存在单键和双键交替现象,故和不互为同分异构体,而是同一种物质,C错误;
D.和中含有的官能团羟基数目不同,即结构不相似,故不互为同系物,D错误;
故答案为:B。
5.C
【详解】A.N和N均为离子,不是N元素形成的单质,不是N元素的同素异形体,A错误;
B.H2、D2和T2均为单质,不是核素,不是同位素,B错误;
C.二者分子式均为C2H5NO2,但结构不同,互为同分异构体,C正确;
D.乙酸、硬脂酸、软脂酸均不含碳碳双键,而油酸含有碳碳双键,结构不同,不是同系物,D错误;
综上所述答案为C。
6.B
【详解】A.不对称有机催化剂在使用时可以对产物有更好的选择性,从而制取更多的目标产物,可以使合成更加“绿色”,减少副产物的产生,选项A正确;
B.反应物氰化氢HCN分子中C原子与H原子形成1个共价键,与N原子形成3个共价键,从而使物质分子中各个原子都达到稳定结构,其电子式为,选项B错误;
C.酶是具有生物活性的蛋白质,其只有在一定温度及酸碱性环境中才能最大程度发挥其催化活性,因此酶发挥其催化功能需要适宜的条件,选项C正确;
D.R—(+)苦杏仁腈和S—(—)苦杏仁腈分子式相同,而结构不同,因此二者互为同分异构体,选项D正确;
答案选B。
7.D
【分析】4.4g某有机化合物燃烧生成11gCO2和5.4gH2O,根据元素守恒则一定含有C、H元素,11g二氧化碳的物质的量为,n(C)=n(CO2)=0.25mol,m(C)=nM=0.25mol×12g/mol=3g,5.4g水的物质的量为:,n(H)=2n(H2O)=0.6mol,m(H)=0.6g,由于m(C)+m(H)=3g+0.6g=3.6g<4.4g,所以该化合物中一定含有氧元素,且n(O)=,
该有机物分子中含有的故化合物中N(C):N(H):N(O)=0.25mol:0.6mol:0.05mol=5:12:1,其最简式为C5H12O。
【详解】A.由分析可知,M一定含有氧元素,故A错误;
B.结合分析可知,该有机物最简式为C5H12O,为饱和结构,只含有单键,不能与氢气发生加成反应,故B错误;
C.M分子为C5H12O,可能结构为CH3CH2CH2CH2CH2OH,官能团是羟基,可能是CH3CH2 CH2OCH2CH3,官能团是醚键,故C错误;
D.M分子为C5H12O,结构为 等,还含有醚类,同分异构体超过8种,故D正确;
故选:D。
8.D
【详解】A.醛基具有还原性,也能使溴水褪色,因此不能用溴水检验化合物Ⅰ中是否存在碳碳双键,A错误;
B.化合物Ⅱ分子中存在4种不同环境的氢原子,则核磁共振氢谱共有4组峰,B错误;
C.化合物Ⅱ到化合物Ⅲ发生的是氧化反应,C错误;
D.化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是化合反应,且Ⅳ与a反应得到Ⅴ,Ⅳ的分子式为,Ⅴ的分子式为,则a的分子式为,为乙烯,D正确;
故选D。
9.C
【详解】A.此有机物苯环的烃基为不饱和烃基,与乙苯不是互为同系物的关系,A正确;
B.苯环对称轴上共有4个原子在一条直接上,故此分子中共直线的碳原子最多有4个,B正确;
C.分子中碳碳双键能提供平面结构,碳碳叁键是直线型,分子共平面的碳原子最多有13个,C错误;
D.与其互为同分异构体且萘环上只有一个侧链的烃基是丙基,共有二种,萘环上共有二种等效氢,故满足条件的同分异构体共有4种,D正确;
答案为C。
10.D
【详解】烷烃的命名原则是:找出最长的碳链当主链,依碳数命名主链,前十个以天干(甲、乙、丙...)代表碳数,碳数多于十个时,以中文数字命名,如:十一烷;从最近的取代基位置编号:1、2、3...(使取代基的位置数字越小越好)。以数字代表取代基的位置。数字与中文数字之间以-隔开;有多个取代基时,以取代基数字最小且最长的碳链当主链,并依甲基、乙基、丙基的顺序列出所有取代基;有两个以上的取代基相同时,在取代基前面加入中文数字:一、二、三...,如:二甲基,其位置以“, ”隔开,一起列于取代基前面。该结构简式最长碳链有五个碳,离端点最近的甲基在2号碳上,按烷烃命名原则,将其命名为:2,3—二甲基戊烷。
所以正确的答案选D。
11.错误
【解析】略
12.正确
【详解】根据换元法,二氯苯有3种同分异构体,则四氯苯也有3种同分异构体,判断正确。
13.错误
【详解】命名时应该选择最长的碳链做主链,最长碳链有5个碳原子,中间碳原子上连接甲基,所以应该命名为:甲基戊烷。
14.错误
【详解】系统命名法适用于烃和烃的衍生物,故错误。
15.错误
【详解】,主链有3个碳原子,-OH在1和3号的碳原子上,则命名为1,3-丙二醇,故错误;
16.(1) 红外光谱仪 核磁共振氢谱仪
(2)
(3)abce
(4)
(5)
【分析】用红外光谱分析有机物中的官能团,通过核磁共振氢谱检测有机物中含有的H原子,根据有机物燃烧后的产物计算分子中含有的元素及其个数比,根据相对分子质量确定其分子式,再结合有机物分子中含有的官能团和氢原子种类和数目确定其结构简式;2.64gCO2和1.08gH2O 中碳元素、氢元素的物质的量分别是×1=0.06mol、×2=0.12mol,根据质量守恒,1.8g有机物A中氧元素的物质的量是=0.06mol,A的最简式是CH2O,A的相对分子质量是90,所以A的分子式是C3H6O3。
【详解】(1)实验二发现该有机物中含有羧基和羟基,即确定了有机物中的官能团,分析官能团所用的分析仪器是红外光谱仪;实验四是检测发现有机物A的谱图中H原子峰值比为3:1:1:1,分析H原子的仪器是核磁共振氢谱仪,故答案为:红外光谱仪;核磁共振氢谱仪;
(2)由上述分析可知,A的分子式是C3H6O3,A中含有—COOH和 —OH ,核磁共振检测发现有机物A的谱图中H原子峰值比为3:1:1:1,则A的结构简式是;故答案为:;
(3)a. 含有羟基,能发生消去反应生成CH2=CHCOOH,故a符合题意;
b. 含有羟基、羧基能发生酯化反应,酯化反应属于取代反应,故b符合题意;
c. 含有羟基、羧基能发生缩聚反应,故c符合题意;
d. 不含能加成的官能团,不能发生加成反应,故d不符合题意;
e. 含有羟基,能发生氧化反应,故e符合题意;
答案选abce,故答案为:abce;
(4)B的分子式为C3H4O2,B能和溴发生加成反应,说明B含有碳碳双键,则B的结构简式为CH2=CHCOOH;另一种产物C是一种六元环状酯,C是一个A分子的羧基和另一个A分子的羟基之间发生酯化反应形成的,则C是,故答案为:CH2=CHCOOH;;
(5)与A具有相同官能团,即分子中含有羟基和羧基,则符合条件的同分异构体为,故答案为:。
17.(1)6
(2)
(3)水浴加热
(4) 减少 盐酸加入过多,转变为,失去配位能力
(5)用冷的蒸馏水淋洗之后,再用无水乙醇淋洗,洗去产品表面水分
(6)
(7) c bd
【详解】(1)中Co的配体是、,配位数为6,答案为:6;
(2)与反应生成和,答案为:;
(3)控温低于100℃且需“稳定保持”,故选水浴加热,答案为:水浴加热;
(4)酸性过强促进转变为,无配位能力,因此会导致配合物内界减少,答案为:减少,盐酸加入过多,转变为,失去配位能力;
(5)将布氏漏斗中产物先水洗然后醇洗,答案为:用冷的蒸馏水淋洗之后,再用无水乙醇淋洗,洗去产品表面水分;
(6),物质的量为: ,物质的量为:,前者物质的量小,所以应该按前者物质的量计算产物的理论产值,所以此实验的产率为:,答案为:
(7)①a.同素异形体是指同一元素构成的不同单质;
b.同系物是结构相似在分子组成上相差若干各的化合物;
c.分子式相同、结构不同的化合物之间互为同分异构体;
d.同位素是指质子数相同中子数不同的同一元素的不同种原子;
上述两种配合物分子式相同,结构不同,互为同分异构体;
故选c;
②a.原子光谱法用于元素的定量分析,a错误;
b.红外光谱法是分子吸收光谱的一种,不同的化学键或官能团吸收频率不同,可以对这两种物质进行鉴别,b正确;
c.核磁共振氢谱法用于确定分子中有几种位置的氢原子,两种物质中氢原子的位置相同,c错误;
d.X-射线衍射可以了解晶胞内原子的位置、排列顺序、呈现的对称性等信息,所以可以对这两种物质进行鉴别,d正确;
故选bd。
18. 搅拌,加速茉莉酮在酒精中的溶解 搅拌,使茉莉酮与溴水充分接触,加快反应速率 胶头滴管 不能 茉莉酮能够溶于酒精,不能溶于水 羰基、碳碳双键 溴水褪色
【详解】(1)②中用玻璃棒搅拌,加速茉莉酮在酒精中的溶解,③中用玻璃棒搅拌,使茉莉酮与溴水充分接触,加快反应速率,故答案为搅拌,加速茉莉酮在酒精中的溶解;搅拌,使茉莉酮与溴水充分接触,加快反应速率;
(2)③向烧杯中滴入少量溴水可以直接使用胶头滴管滴加,故答案为胶头滴管;
(3)②加入足量酒精,不能用蒸馏水代替,因为茉莉酮能够溶于酒精,不能溶于水,故答案为茉莉酮能够溶于酒精,不能溶于水;
(4)根据茉莉酮的结构,其中含有的官能团有羰基和碳碳双键,故答案为羰基、碳碳双键;
(5)能够与溴发生加成反应,使溴水褪色,故答案为溴水褪色