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人教版化学高二选修5第一章
第四节研究有机化合物的一般步骤和方法同步练习
1.下列属于分离、提纯固态有机物的操作的是( )
A.蒸馏B.萃取
C.重结晶D.分液
答案:C
解析:解答:分离、提纯固态有机物的操作是重结晶,答案为C。
分析:本题考查分离、提纯固态有机物的操作,需要平时的记忆即可。
2.要对热稳定的高沸点液态有机物和低沸点的杂质的混合物进行提纯一般操作是( )
A.蒸馏B.重结晶
C.过滤D.萃取
答案:A
解析:解答:对热稳定的高沸点液态有机物和低沸点的杂质的混合物进行提纯一般操作是蒸馏。
分析:分离沸点相差较多的液体混合物采用的分离方法是蒸馏或分馏操作。
3.下列A、B、C、D四种分离物质的方法,从其分离的原理来看,有一种与其他三种不同。这种方法是( )
A.用蒸发水分的方法使海水中的盐析出
B.用加热蒸馏的方法,从发酵后的物质中把酒精分离出来
C.用加热升华的方法把单质碘从它和碘化钾固体形成的混合物中分离出来
D.用加热的方法,把掺杂在NaCl固体中的少量NH4HCO3固体除去
答案:D
解析:解答:A项蒸发是物理变化;B项蒸馏是物理变化;C项升华是物理变化;D项NH4HCO3固体受热分解生成氨气、水和二氧化碳,属于化学变化,它与其他3种方法不同,故选D项。
分析:本题考查混合物的分离方法,熟练掌握几种常见的混合物分离方法的原理是解题的关键 。
4.能够测定分子结构和化学键的方法是( )
A.质谱B.红外光谱
C.紫外光谱D.核磁共振氢谱
答案:B
解析:解答:质谱法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法;紫外光谱法是用紫外分光光度法测定试样中某一组分的含量的方法;红外光谱是测定分子结构和化学键的方法;核磁共振氢谱是测定有机物分子中不同类型氢原子及其数目的一种方法。
分析:本题考查常见有机化合物的结构的测定方法,熟练掌握质谱、红外光谱、紫外光谱、核磁共振氢谱在有机物结构的确定中的作用是解题的关键 。
5.二氟甲烷是性能优异的环保产品,它可替代某些会破坏臭氧层的“氟里昂”产品,用做空调、冰箱和冷冻库等中的制冷剂。试判断二氟甲烷的核磁共振氢谱的峰个数为( )
A.4B.3C.2D.1
答案:D
解析:解答:二氟甲烷中的两个氢原子是等效氢,所以其核磁共振氢谱相同。
分析:本题考查核磁共振氢谱在确定有化合物的结构的作用。
6.完全燃烧某可燃物2.3g,只生成4.4g二氧化碳和2.7g水,则该可燃物的组成为( )
A.一定属于烃
B.一定含碳、氢元素,可能含氧元素
C.一定含碳、氢、氧三种元素
D.所含元素大于三种
答案:C
解析:解答:生成的4.4g二氧化碳和2.7g水中C、H元素质量分别为:C元素质量:4.4g×12/44×100%=1.2g;H元素质量:2.7g×2/18×100%=0.3g;C、H两种元素质量之和=1.2g+0.3g=1.5g;因1.5g<2.3g,且生产物中只有CO2与H2O,故可燃物中除C、H元素外一定还含O元素。
分析:本题考查燃烧法确定有机化合物的构成,熟练掌握燃烧法的计算确定有机物分子式的方法是解题的关键 。
7.在核磁共振氢谱图中,只有一个吸收峰的物质是( )
A.CH3CH2OHB.HCOOCH3
C.CH3COCH3D.CH2=CH—CH3
答案:C
解析:解答:CH3CH2OH核磁共振氢谱中有3个峰,故A项错误;HCOOCH3核磁共振氢谱中有2个峰,故B项错误;CH3COCH3核磁共振氢谱中有1个峰,故C项正确;CH2=CH—CH3核磁共振氢谱中有3个峰,故D项错误。
分析:核磁共振氢谱中只有一个吸收峰,说明该分子中的H原子都是等效的,只有1种H原子。
8.设H+的质荷比为β,其有机物样品的质荷比如下图所示(假设离子均带一个单位正电荷,信号强度与该离子的多少有关),则该有机物可能是( )
A.甲醇(CH3OH)B.甲烷
C.丙烷D.乙烯
答案:B
解析:解答:从题图中可看出其右边最高峰质荷比为16,是H+质荷比的16倍,即该有机物的相对分子质量为16,为甲烷。
分析:本题考查质荷比的含义,熟练掌握质荷比是确定有机物相对分子质量的方法是解题的关键 。
9.某气态有机物X只含C、H、O三种元素,已知下列条件,现欲确定X的分子式,所需的最少条件是( )
①X中含碳质量分数 ②X中含氢质量分数 ③X在标准状况下的体积 ④质谱确定X的相对分子质量 ⑤X的质量
A.①②B.①②④C.①②⑤D.③④⑤
答案:B
解析:解答:由C、H质量分数可推知O的质量分数,由各元素的质量分数可确定X的实验式,由相对分子质量和实验式可确定X的分子式。
分析:本题考查确定有机化合物分子似的方法以及需要测定的数据。
10.某有机物的核磁共振氢谱图如下,该物质可能是( )
A.乙酸B.苯酚C.丙醇D.乙酸乙酯
答案:D
解析:解答:乙酸的核磁共振氢谱中有2个峰,故A项错误;苯酚的核磁共振氢谱中有4个峰,故B项错误;丙醇的核磁共振氢谱中有4个峰,故C项错误;乙酸乙酯的核磁共振氢谱中有3个峰,且氢原子个数比为2∶3∶3,D项正确。
分析:正确分析核磁共振氢谱的图像是解题的关键 ,注意有几个峰就表示有几种不同的氢原子。
11.某化合物的结构简式(键线式)及球棍模型如下图所示。
该有机物分子的核磁共振氢谱如下图所示(单位是ppm)。
下列关于该有机物的叙述正确的是( )
A.该有机物分子中不同化学环境的氢原子有9种
B.该有机物属于芳香族化合物
C.键线式中的Et代表的基团为—CH3
D.利用质谱法可确定该有机物的相对分子质量
答案:D
解析:解答:核磁共振氢谱图中有8个峰,说明分子中有8种不同类型的氢,A项错误;该有机物分子中无苯环结构,因此不属于芳香族化合物,B项错误;结合球棍模型可得Et代表的基团为—CH2CH3,C项错误;选项D显然是正确的。
分析:本题考查有机物的键线式、球棍模型,以及核磁共振氢谱,利用核磁共振氢谱确定不同位置的氢原子后结合键线式进行分析即可。
12.下列各项操作,错误的是( )
A.用酒精萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗,而后静置分液
B.进行分液时,分液漏斗中的下层液体,从下口流出,上层液体则从上口倒出
C.萃取、分液前需对分液漏斗进行检漏
D.将上面的塞子拿下,可以保证分液漏斗内的液体顺利流出
答案:A
解析:解答:酒精可与水互溶,与水混合不能分层,不符合萃取剂的条件,不能达到萃取的目的,A项错误;分液漏斗中的下层液体应通过下端活塞放出,上层液体则从上口倒出,若上层液体也从下端放出,会使上层液体与残留在漏斗内壁的下层液体相混而不纯,B项正确;由于分液漏斗有活塞,故使用前首先检查活塞处是否漏水,活塞是否畅通,由于萃取操作时,还要将分液漏斗倒转振荡,所以还应检验塞好塞子的分液漏斗口部是否漏水,C项正确;放出下层液体时,将漏斗上面的塞子拿掉使漏斗内与大气相通,便于液体顺利流出,D项正确。
分析:本题考查分液和萃取的基本操作要求,熟练掌握分液漏斗的使用是解题的关键 。
13.现有下列仪器:烧杯、漏斗、铁架台(带铁圈)、三脚架、分液漏斗、酒精灯、玻璃棒、蒸发皿和圆底烧瓶,从缺少仪器的角度分析,不能进行的实验项目是( )
A.过滤 B.蒸发 C.分液 D.分馏
答案:D
解析:解答:若要掌握各实验所需要的仪器,必须明确各种实验的原理及主要操作。分馏时,加热装置缺少石棉网、温度计,冷凝装置缺少冷凝管,接收装置缺少牛角管及锥形瓶。
分析:本题考查蒸馏与分馏、过滤、分液和萃取等操作中需要的实验仪器。
14.下列实验方案不合理的是( )
A.用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸等
B.分离苯和硝基苯的混合物,可用蒸馏法
C.可用苯将溴从溴苯中萃取出来
D.可用水来鉴别苯、乙醇、四氯化碳
答案:C
解析:解答:因乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中的溶解度很小,且乙酸易溶于饱和Na2CO3溶液,因此可用饱和Na2CO3溶液来除去乙酸乙酯中混有的乙酸等杂质;苯与硝基苯的沸点相差较大,可用蒸馏法将两者分离开来;溴易溶于溴苯,也易溶于苯,因此不能用苯作萃取剂将溴从溴苯中萃取出来;苯不溶于水,加入水时,液体分为两层,上层为苯(油状液体),下层为水,乙醇与水混合时不分层,四氯化碳不溶于水,加水混合时,液体也分为两层,上层为水,下层为四氯化碳(油状液体),因此可用水来鉴别苯、乙醇、四氯化碳。
分析:本题考查有机混合物的分离方法、有机物的检验等,熟练掌握有机化合物的性质是解题的关键 。
15.除去下列物质所含的杂质(括号内的物质)所选用的试剂不正确的是( )
A.乙酸(苯甲酸):NaOH溶液
B.甲烷(乙炔):溴水
C.苯(苯甲酸):NaOH溶液
D.乙炔(硫化氢):亚硫酸钠酸性溶液
答案:A
解析:解答:A项,乙酸和苯甲酸都能与NaOH反应而溶于该溶液,因此A错误;B项,可以将混合气体通入溴水中,乙炔与溴水发生加成反应,从而除去了乙炔;C项,苯甲酸溶于NaOH溶液而除去;D项,通过亚硫酸钠酸性溶液,硫化氢与亚硫酸钠反应生成了硫单质,从而除去。
分析:本题考查有机混合物的除杂,熟练掌握主要物质与杂志物质的性质区别是解题的关键 。
16.化学工作者从有机反应RH+Cl2(g)RCl(l)+HCl(g)受到启发,提出的在农药和有机合成工业中可获得副产品HCl的设想已成为现实,试指出由上述反应产物分离得到盐酸的最佳方法是( )
A.水洗分液法 B.蒸馏法
C.升华法 D.有机溶剂萃取法
答案:A
解析:解答:因HCl极易溶于水,有机物一般不溶于水,故用水洗分液法分离得到盐酸最简便。
分析:本题考查氯化氢与氯代烃的混合物的分离方法,本题关键是选最佳方法。
17.用核磁共振仪对分子式为C3H8O的有机物进行分析,核磁共振氢谱有三个峰,峰面积之比是1∶1∶6,则该化合物的结构简式为( )
A.CH3—O—CH2—CH3
B.
C.CH3CH2CH2OH
D.C3H7OH
答案:B
解析:解答:由题意可知该有机物分子有三种类型的氢原子,且个数比为1∶1∶6,结合价键规律和分子式确定结构。
分析:根据有机物具有三种不同的氢原子以及每种氢原子的个数进行判断其结构即可。
18.下列化合物分子,在核磁共振氢谱图中能给出三种信号峰的是( )
答案:C
解析:解答:A、B、D都只有两种不同类型的氢原子,C有三种不同类型的氢原子。
分析:有机物中含有几种不同类型的氢原子,在核磁共振氢谱上就能出现几种信号峰,现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种信号峰,这表明有机物分子中含有三种不同类型的氢原子。
19.某有机物在氧气中充分燃烧,生成等物质的量的水和二氧化碳,则该有机物必须满足的条件是( )
A.分子中的C、H、O的个数比为1∶2∶3
B.分子中C、H个数比为1∶2
C.该有机物的相对分子质量为14
D.该分子中肯定不含氧原子
答案:B
解析:解答:根据生成等物质的量的H2O和CO2,只能推断出分子中C、H个数比为1∶2,不能确定是否含有氧原子,也不能推断其相对分子质量。
分析:本题考查燃烧法得到二氧化碳和水确定有机物结构的方法。
20.某化合物由碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图中有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收,该有机物的相对分子质量是74,则该有机物的结构简式是( )
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2CH2CH2OH D.CH3CH2CHO
答案:C
解析:解答:A项中无O—H键,故错误;B的相对分子质量为60,故错误;D选项中无C—O键和O—H键,故错误。
分析:本题考查红外光谱图确定有机物结构,熟练掌握有机化合物
二、非选择题
21.选择合适的实验方法,将序号填在横线上。
A.加热蒸发 B.升华 C.重结晶
D.分液E.蒸馏F.过滤
(1)____分离饱和食盐水与沙子混合物。
答案:F
(2)____从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾。
答案:C
(3)____分离水和汽油混合物。
答案:D
(4)____分离CCl4(沸点为76.75℃)和甲苯(沸点为110.6℃)的混合物。
答案:E
解析:解答:(1)饱和食盐水与沙子为固体与液体不互溶的混合物,可用过滤方法分离,故答案为F;(2)硝酸钾和氯化钠都溶于水,但二者在水中的溶解度受温度的影响不同,可用重结晶的方法分离,故答案为C;(3)水和汽油互不相溶,可用分液的方法分离,故答案为D;
(4)四氯化碳和甲苯互溶,但二者沸点相差较大,可用蒸馏的方法分离,故答案为E。
分析:本题考查蒸发和结晶、重结晶,过滤,蒸馏与分馏等混合物的分离操作。
22.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
答案:AD
(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。
答案:rCH2CH2Br|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。
23.甲醛在医药、染料、香料等行业中都有着广泛的应用。实验室通过下图所示的流程由甲苯氧化制备苯甲醛,试回答下列问题:
(1)Mn2O3氧化甲苯的反应需要不断搅拌,搅拌的作用是
________________________________________________________________________。
答案:使反应物充分接触,加快反应速率
(2)甲苯经氧化后得到的混合物通过结晶、过滤进行分离,该过程中需将混合物冷却,其目的是______________________________________________________________。
答案:降低MnSO4的溶解度
(3)实验过程中,可循环使用的物质有_____________________________________。
答案:稀硫酸、甲苯
(4)实验中分离甲苯和苯甲醛采用的操作Ⅰ是__________,其原理是___________
________________________________________________________________________。
答案:蒸馏|利用甲苯和苯甲醛的沸点差异使二者分离
解析:解答:(1)固体Mn2O3与液态的甲苯反应,接触面积小,反应速率慢,搅拌可以使Mn2O3和甲苯充分接触,加快反应速率。(2)从流程图可以看出,反应后的混合物中含有硫酸锰、苯甲醛等。“结晶过滤”可得晶体硫酸锰,将混合物降温是为了降低硫酸锰的溶解度,使其从溶液中结晶析出。(3)由流程图中箭头的指向可以直接看出参与循环的物质是稀硫酸和甲苯。
(4)由制备原理可知,甲苯和苯甲醛是相互溶解的有机物,所以油层含有的物质为苯甲醛和未被氧化的甲苯,要使它们分离,只能用蒸馏的方法。
分析:本题考查有机化合物的合成、混合物的分离方法等,熟练掌握有机化合物的性质是解题的关键 。
24.工业酒精是含水约4%的液态乙醇,向工业酒精中加入生石灰,会发生如下化学反应且生成物不溶于乙醇。
CaO+H2O===Ca(OH)2
要在实验中将工业酒精转化为无水酒精,请回答下列问题:
(1)下列做法中最不可取的是____________。
A.加入过量的生石灰后过滤
B.加入过量的生石灰后蒸馏
C.加入过量的生石灰后分液
答案:C
(2)在你选择的需要加热的实验方法中,需要用到的玻璃仪器除酒精灯以外,还有____________;
在该方法的实验步骤中,加热之前的一步操作是____________,并且要注意的问题是____________。
答案:蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶|向冷凝管内通冷却水|使冷却水从冷凝管的下口进,上口出
(3)用酒精灯作热源,在加热的过程中要适时调整酒精灯的位置,其目的是____________。
答案:使蒸馏烧瓶内的支管口处保持某一恒温
解析:解答:(1)Ca(OH)2和CaO都是不溶于酒精、难挥发的固体,酒精是较易挥发的液体。因此,答案为C。(2)根据题中的要求,实验方法是蒸馏,有关玻璃仪器除酒精灯以外还有蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管和锥形瓶;在蒸馏操作中,为了确保馏分及时得到冷却,要先向冷凝管内通入冷却水,然后才能进行加热;为了提高冷凝管的冷却效率,冷却水要从冷凝管的下口进,上口出。(3)做蒸馏操作时要根据混合物组分沸点的情况,使蒸馏烧瓶内的支管口处保持某一恒温,温度的测量靠温度计,温度的升降可以通过控制热源的强弱来实现。
分析:本题考查蒸馏实验的基本操作、需要的仪器等,熟练掌握蒸馏操作是解题的关键 。
25.为测定某有机化合物A的结构,进行如下实验:
(1)将一定量的有机物A置于氧气流中充分燃烧,实验测得:生成5.4gH2O和8.8gCO2,消耗氧气6.72L(标准状况下),则该物质的实验式是_______________________。
答案:C2H6O
(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______________________,该物质的分子式是_______________________。
答案:46|C2H6O
(3)根据价键理论,预测A的可能结构并写出结构简式:_______________________。
答案:CH3CH2OH、CH3—O—CH3
(4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值(信号),根据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如甲基氯甲基醚(Cl—CH2—O—CH3,有2种氢原子)的核磁共振氢谱如图1所示:
经测定,有机物A的核磁共振氢谱图如图2所示,则A的结构简式为_______________________。
答案:CH3CH2OH
解析:解答:(1)根据题意有n(H2O)=0.3mol,则有n(H)=0.6mol;n(CO2)=0.2mol,则有n(C)=0.2mol。根据氧原子守恒有n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.3mol+2×0.2mol-2×=0.1mol,则N(C)∶N(H)∶N(O)=n(C)∶n(H)∶n(O)=2∶6∶1,其实验式为C2H6O。(2)假设该有机物的分子式为(C2H6O)m,由质谱图知其相对分子质量为46,则46m=46,即m=1,故其分子式为C2H6O。(3)由A的分子式C2H6O可知A为饱和化合物,推测其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氢谱图可知:A有3种不同类型的H原子,而CH3OCH3只有1种类型的H原子,故A的结构简式为CH3CH2OH。
分析:本题考查有机化合物分子试剂结构简式的确定。
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