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第1章 有机化合物的结构特点与研究方法
1.2.2 确定有机物的实验式、分子式、分子结构
选择题（共10小题）
1．现有某天然有机物，拟对其进行研究，一般采取的研究步骤是
A．分离提纯→确定化学式→确定分子式→确定结构式
B．分离提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式
C．分离提纯→确定结构式→确定实验式→确定分子式
D．确定分子式→确定实验式→确定结构式→分离提纯
2．某有机物6.4g在氧气中完全燃烧，仅生成8.8gCO2和7.2gH2O。下列说法正确的是
A．该化合物中C、H原子数之比为1:2
B．无法确定其分子式
C．分子式可以确定，但官能团类别无法确定
D．该化合物属于烃的衍生物
3．能够测定分子结构和化学键的方法是（ ）
A．质谱法 B．红外光谱 C．核磁共振氢谱 D．元素定量分析法
4．下列说法正确的是
A．质谱法可以测定分子的化学键
B．红外光谱可以测定分子的Mr
C．核磁共振氢谱法可以测定有机分子有几种不同的氢原子
D．李比希元素分析法可以测定有机物分子的相对分子质量
5．分子式为C2H6O的有机物有两种同分异构体：乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)，则通过下列方式或方法不可能将二者区别开来的是（ ）
A．红外光谱 B．核磁共振氢谱 C．元素分析法 D．与钠反应
6．准确测定有机物的分子结构，对从分子水平去认识物质世界，推动近代有机化学的发展十分重要。采用现代仪器分析方法，可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构例，如质谱、红外光谱、核磁共振等。有机化合物A的谱图如下，根据谱图可推测其结构简式为
核磁共振氢谱图 红外吸收光谱图 质谱图
A．CH3OCH3 B．CH3CH2CHO C．HCOOH D．CH3CH2OH
7．对有机物分子CH3-CH2-OH的下列推断结论不正确的是
A．作质谱分析，质谱图中质荷比的最大值为46
B．作红外光谱分析，谱图上有C-H、C-O和O-H键的吸收峰
C．作核磁共振氢谱分析，在谱图中出现3个吸收峰，其强度比为3∶2∶1
D．向CH3-CH2-OH中加入金属钠，有H2放出，证明该有机物显酸性
8．据质谱图分析知某烷烃的相对分子质量为86，其核磁共振氢谱图有4个峰，峰面积比为6：4：3：1，则其结构简式为 （ ）
A． B．
C． D．
9．在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中氢原子种类的，下列有机物分子中，在氢核磁共振谱中信号强度（个数比）是1：3的是（ ）
A．2，4，6，—三硝基苯 B．乙醇 C．丙烷 D．二甲醚
10．核磁共振氢谱中根据分子中不同化学环境的氢原子在谱图中给出的信号峰不同来确定分子中氢原子种类的。在下列5种有机分子中，核磁共振氢谱中给出的信号峰数目相同的一组是（ ）
A．①② B．②④ C．④⑤ D．③⑤
二、填空题
11．某烯烃X的质谱图中最大质荷比为56，该物的核磁共振氢谱如下：
（1）X的分子式为______;结构简式为______________。若该烯烃与足量的H2加成后生成烷烃名称为______________。
（2）有机物Y与X互为同分异构体，且Y分子结构中只有一种等效氢；则Y结构简式为：_____________。
12．(1)根据核磁共振氢谱图可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如：乙醚的结构式为，其核磁共振氢谱中有2个信号(如下图)。
①下列分子中，其核磁共振氢谱中只有一种峰(信号)的物质是_______________(填字母)。
A．CH3-CH3 B．CH3COOH C．CH3COOCH3 D．CH3COCH3
②化合物A和B的分子式都是C2H4Br2，A的核磁共振氢谱如下图所示，则A的结构简式为_____________，请预测B的核磁共振氢谱上有______________个峰(信号)。
③用核磁共振氢谱的方法来研究C2H6O的结构，请简要说明根据核磁共振氢谱的结果来确定C2H6O分子结构的方法是___________________。
(2)有机物C常用于食品行业。已知9.0gC在足量O2中充分燃烧，将生成的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重5.4g和13.2g，经检验剩余气体为O2。
①C分子的质谱图如图所示，从图中可知其相对分子质量是______，则C的分子式是_______。
②C能与NaHCO3溶液发生反应，C一定含有的官能团名称是_________。
③C分子的核磁共振氢谱有4个峰，峰面积之比是1：1：1：3，则C的结构简式是__________。
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第1章 有机化合物的结构特点与研究方法
1.2.2 确定有机物的实验式、分子式、分子结构
选择题（共10小题）
1．现有某天然有机物，拟对其进行研究，一般采取的研究步骤是
A．分离提纯→确定化学式→确定分子式→确定结构式
B．分离提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式
C．分离提纯→确定结构式→确定实验式→确定分子式
D．确定分子式→确定实验式→确定结构式→分离提纯
【答案】B
【解析】
研究有机物的一般方法是，先分离提纯，再通过元素分析，确定其实验式，然后利用质谱法测定相对分子质量来确定分子式，最后通过光谱分析来确定其结构式。故选B。
2．某有机物6.4g在氧气中完全燃烧，仅生成8.8gCO2和7.2gH2O。下列说法正确的是
A．该化合物中C、H原子数之比为1:2
B．无法确定其分子式
C．分子式可以确定，但官能团类别无法确定
D．该化合物属于烃的衍生物
【答案】D
【解析】
试题分析：生成8.8gCO2和7.2gH2O，说明此有机物里含0.2molC和0.8molH，结合有机物的质量为6.4克，可知有机物里含有0.2molO，则此有机物的最简式为CH4O，结合有机物的结构特点，此有机物的分子式为CH4O，结构简式只能是CH3OH，
故选D。
3．能够测定分子结构和化学键的方法是（ ）
A．质谱法 B．红外光谱 C．核磁共振氢谱 D．元素定量分析法
【答案】B
【解析】
A．质谱法用于测定有机物的相对分子质量，A错误；
B．分子中化学键或官能团对红外线发生振动吸收，不同化学键或官能团吸收频率不同，在红外线光谱图上将处于不同的位置，从而获得分子中含有何种化学键或官能团信息，B正确；
C．核磁共振氢谱用于测定有机物中氢原子的种类和数目，C错误；
D．元素定量分析法用来鉴定有机物分子中各元素原子的质量分数，D错误；
答案选B。
4．下列说法正确的是
A．质谱法可以测定分子的化学键
B．红外光谱可以测定分子的Mr
C．核磁共振氢谱法可以测定有机分子有几种不同的氢原子
D．李比希元素分析法可以测定有机物分子的相对分子质量
【答案】C
【解析】
A. 质谱图中的质荷比最大值为该物质的相对分子质量,所以质谱法可以测定有机物的相对分子质量，故A错误；B. 红外光谱图常用来测定分子中含有化学键或官能团的信息,不能测定相对分子质量，故B错误;C.核磁共振氢谱图用来测定有机物分子中不同类型的氢原子及他们的数目之比,故C正确的;D. 李比希元素分析法可以测定有机物分子中碳氢元素的质量分数，故D错误；答案：C。
5．分子式为C2H6O的有机物有两种同分异构体：乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)，则通过下列方式或方法不可能将二者区别开来的是（ ）
A．红外光谱 B．核磁共振氢谱 C．元素分析法 D．与钠反应
【答案】C
【解析】
乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3) 的元素组成相同，而官能团不同、H的种类不同，以此解答该题。
A．含化学键、官能团不同，则红外光谱可区分，故A不选；
B．乙醇含3种H，甲醚含1种H，则核磁共振氢谱可区分，故B不选；
C．乙醇和甲醚的元素组成相同，则元素分析法不能区分，故C选；
D．乙醇与钠反应生成氢气，而甲醚不能，可区分，故D不选；
故选C。
6．准确测定有机物的分子结构，对从分子水平去认识物质世界，推动近代有机化学的发展十分重要。采用现代仪器分析方法，可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构例，如质谱、红外光谱、核磁共振等。有机化合物A的谱图如下，根据谱图可推测其结构简式为
核磁共振氢谱图 红外吸收光谱图 质谱图
A．CH3OCH3 B．CH3CH2CHO C．HCOOH D．CH3CH2OH
【答案】D
【解析】
由核磁共振氢谱图可知该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子，符合该条件的有B、D两个选项，由质谱图可得该有机物的相对分子质量为46，故答案选D。
7．对有机物分子CH3-CH2-OH的下列推断结论不正确的是
A．作质谱分析，质谱图中质荷比的最大值为46
B．作红外光谱分析，谱图上有C-H、C-O和O-H键的吸收峰
C．作核磁共振氢谱分析，在谱图中出现3个吸收峰，其强度比为3∶2∶1
D．向CH3-CH2-OH中加入金属钠，有H2放出，证明该有机物显酸性
【答案】D
【解析】
试题分析：CH3-CH2-OH的分子量为46，所以质谱图中质荷比的最大值为46，故A正确；作红外光谱分析，谱图上有C-H、C-O和O-H键的吸收峰，故B正确；作核磁共振氢谱分析，CH3-CH2-OH有3种不同化学环境的H，所以在谱图中出现3个吸收峰，其强度比为3∶2∶1；故C正确，向CH3-CH2-OH中加入金属钠，有H2放出，不能说明该有机物显酸性，故D错误，为本题的正确选项。
考点：有机物
点评：本题考查了表征有机物的一些方法，涉及考查了质谱，红外光谱，核磁共振氢谱等知识，有一定的综合性，本题难度适中。
8．据质谱图分析知某烷烃的相对分子质量为86，其核磁共振氢谱图有4个峰，峰面积比为6：4：3：1，则其结构简式为 （ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】
核磁共振氢谱图有4个峰，峰面积比为6∶4∶3∶1，表明该分子中的氢原子有四种不同的空间位置，据此进行分析。
核磁共振氢谱图有4个峰，峰面积比为6∶4∶3∶1，表明该分子中的氢原子有四种不同的空间位置，且四种位置的氢原子个数比为6∶4∶3∶1，只有A选项符合上述要求；
综上所述，本题正确选项A。
9．在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中氢原子种类的，下列有机物分子中，在氢核磁共振谱中信号强度（个数比）是1：3的是（ ）
A．2，4，6，—三硝基苯 B．乙醇 C．丙烷 D．二甲醚
【答案】C
【解析】A．2，4，6-三硝基苯中苯环上的3个原子都是等效的，A错误；B．CH3CH2OH中甲基上的3个原子都是等效的，亚甲基上的2个H原子都是等效的，另外羟基上还要氢原子，个数之比为3：2：1，B错误； C．CH3CH2CH3中两个甲基上的6个原子都是等效的，亚甲基上的2个H原子都是等效的，个数之比为3：1，C正确；D．CH3CH2OCH2CH3中两个甲基上的6个原子都是等效的，2个亚甲基上的4个H原子都是等效的，个数之比为3：2，D错误，答案选C。
点睛：本题考查核磁共振氢谱与有机物中氢原子的种类关系，核磁共振氢谱中峰值数等于有机物中氢原子的种类数，掌握等效氢原子的判断方法是解答的关键，首先同一个碳原子上的氢原子是相同的，其次同一个碳原子所连接的所有甲基上的氢原子是相同的，再就是具有对称性结构的（类似于平面镜成像中物体和像的关系）。
10．核磁共振氢谱中根据分子中不同化学环境的氢原子在谱图中给出的信号峰不同来确定分子中氢原子种类的。在下列5种有机分子中，核磁共振氢谱中给出的信号峰数目相同的一组是（ ）
A．①② B．②④ C．④⑤ D．③⑤
【答案】C
【解析】核磁共振氢谱中有几个峰，有机物中就有几种氢原子，在确定氢原子的种类时，要考虑分子的对称性，①有4种不同化学环境的氢原子，②有2种，③有5种，④和⑤有3种，故选C。
点睛：核磁共振氢谱中有几个峰，有机物中就有几种氢原子，峰的面积比等于氢原子的个数比。解答本题要理解等效氢的概念：①同一个碳原子上的氢等效，如：甲烷。②同一个碳原子所连甲基上的氢原子等效，如2，2-二甲基丙烷，即新戊烷。③对称轴两端对称的氢原子等效，如乙醚中只含有两种氢。
二、填空题
11．某烯烃X的质谱图中最大质荷比为56，该物的核磁共振氢谱如下：
（1）X的分子式为______;结构简式为______________。若该烯烃与足量的H2加成后生成烷烃名称为______________。
（2）有机物Y与X互为同分异构体，且Y分子结构中只有一种等效氢；则Y结构简式为：_____________。
【答案】 （1） C4H8 CH2=CHCH2CH3 丁烷 （2）
【解析】（1）烯烃X的质谱图中最大质荷比为56，则相对分子质量是56，56/14＝4，所以X的分子式为C4H8。分子中含有4组峰，则结构简式为CH2=CHCH2CH3。该烯烃与足量的H2加成后生成烷烃名称为丁烷。（2）有机物Y与X互为同分异构体，且Y分子结构中只有一种等效氢原子，因此Y是环丁烷，结构简式为。
12．(1)根据核磁共振氢谱图可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如：乙醚的结构式为，其核磁共振氢谱中有2个信号(如下图)。
①下列分子中，其核磁共振氢谱中只有一种峰(信号)的物质是_______________(填字母)。
A．CH3-CH3 B．CH3COOH C．CH3COOCH3 D．CH3COCH3
②化合物A和B的分子式都是C2H4Br2，A的核磁共振氢谱如下图所示，则A的结构简式为_____________，请预测B的核磁共振氢谱上有______________个峰(信号)。
③用核磁共振氢谱的方法来研究C2H6O的结构，请简要说明根据核磁共振氢谱的结果来确定C2H6O分子结构的方法是___________________。
(2)有机物C常用于食品行业。已知9.0gC在足量O2中充分燃烧，将生成的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重5.4g和13.2g，经检验剩余气体为O2。
①C分子的质谱图如图所示，从图中可知其相对分子质量是______，则C的分子式是_______。
②C能与NaHCO3溶液发生反应，C一定含有的官能团名称是_________。
③C分子的核磁共振氢谱有4个峰，峰面积之比是1：1：1：3，则C的结构简式是__________。
【答案】（1）①AD ②BrCH2CH2Br 2 ③通过其核磁共振氢谱中的峰信号可以判断有3个信号时，分子结构为CH3CH2OH；1个信号时分子结构为CH3-O-CH3
（2）①90 C3H6O3 ②羧基 ③
【解析】
(1)①核磁共振氢谱中只有一种峰，说明该分子中的H原子都是等效的，只有1种H原子，
A. CH3-CH3中6个H原子都是等效的，核磁共振氢谱中只有一种峰，故A选；
B. CH3COOH中甲基中的H原子与羧基中的H原子所处化学环境不同，CH3COOH有2种H原子，核磁共振氢谱中有2个峰，故B不选；
C. CH3COOCH3中甲基所处化学环境不同，甲基H原子不同，有2种H原子，核磁共振氢谱中有2个峰，故C不选；
D. CH3COCH3中2个甲基连在同一个羰基上，6个H原子都是等效的，核磁共振氢谱中只有一种峰，故D选；
故选AD；
②)由A的核磁共振氢谱可知，分子中只有一种H原子，A分子中2个Br原子连接不同的碳原子，故A的结构简式为BrCH2CH2Br，B与A互为同分异构体，B分子中2个Br原子连接在同一碳原子上，B为CH3CHBr2，分子中有2种H原子，故核磁共振氢谱图有2个峰；
③通过其核磁共振氢谱中的峰信号可以判断有3个信号时，分子结构为CH3CH2OH；1个信号时，分子结构为CH3-O-CH3；
(2)①由C分子的质谱图，可知C的相对分子质量为90，9g C的物质的量为，燃烧生成二氧化碳为，生成水为，则1个有机物分子中N(C)=、N(H)=，则分子中N(O)=，故有机物C的分子式为C3H6O3；
②C能与NaHCO3溶液发生反应，C一定含有羧基；
③有机物C的分子式为C3H6O3，含有羧基，C分子的核磁共振氢谱有4个吸收峰，说明含有4种H原子，峰面积之比是1:1:1:3，则4种H原子数目为1、1、1、3，则A的结构简式为：CH3CH(OH)COOH。
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