第一章 微专题1
对点训练
题组一 有机物分子中氢原子种类的判断和应用
1．由E(金属铁)制备的E(C5H5)2的结构如图甲所示，其中氢原子的化学环境完全相同。但早期人们却错误地认为它的结构如图乙所示。核磁共振氢谱能够区分这两种结构。甲和乙的核磁共振氢谱图中，分别有几组吸收峰( C )
A．1 1 B．1 2
C．1 3 D．2 3
2．关于同分异构体数目的叙述不正确的是( D )
A．甲苯苯环上的1个氢原子被含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种
B．已知丙烷的二氯代物有4种同分异构体，则其六氯代物的同分异构体数目也为4种
C．菲的结构为它与硝酸反应可生成5种一硝基取代物
D．含有5个碳原子的某饱和链烃，其一氯代物有2种
3．从煤焦油中分离出的芳香烃——萘()是一种重要的化工原料，萘环上一个氢原子被丁基(—C4H9)所取代的同分异构体(不考虑立体异构)有( C )
A．2种 B．4种
C．8种 D．16种
题组二 有机物分子式的确定
4．某有机物分子仅由C、H、O三种元素的13个原子构成，其分子中的电子总数为42。充分燃烧一定量的该有机物，所生成的CO2和水蒸气在相同状况下的体积之比为3∶4，则该有机物的分子式为( D )
A．C6H6O B．C5H6O2
C．C4H8O D．C3H8O2
解析：因一定量的该有机物燃烧生成的CO2和水蒸气在相同状况下的体积之比为3∶4，所以可设该有机物的分子式为(C3H8)nOm，由题意得11n＋m＝13 ①和26n＋8m＝42 ②，①、②式联立成方程组，解得n＝1，m＝2，故该有机物的分子式为C3H8O2。
5．已知某有机物9.2 g与足量氧气在密闭容器中完全燃烧后，将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰。浓硫酸增重10.8 g，碱石灰增重17.6 g，该有机物的分子式是( A )
A．C2H6O B．C2H4O
C．CH4O D．C2H6O2
解析：将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重的10.8 g为水的质量，碱石灰增重的17.6 g为二氧化碳的质量。生成水的物质的量为＝0.6 mol，H原子的物质的量为0.6 mol×2＝1.2 mol；生成二氧化碳的物质的量为＝0.4 mol，C原子的物质的量为0.4 mol；9.2 g该有机物分子中含有氧原子的物质的量为＝0.2 mol。该有机物分子中含有C、H、O原子的物质的量之比为0.4 mol∶1.2 mol∶0.2 mol＝2∶6∶1，该有机物的最简式为C2H6O，由于H原子已经饱和，故该有机物的分子式为C2H6O，故A正确。
6．0.2 mol有机物和0.4 mol O2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO和H2O(g)。产物经过浓硫酸后，浓硫酸的质量增加10.8 g；再通过灼热的CuO充分反应后，固体质量减轻3.2 g；最后气体再通过碱石灰被完全吸收，碱石灰质量增加17.6 g。0.1 mol该有机物恰好与4.6 g金属钠完全反应。下列关于该有机物的说法不正确的是( C )
A．该化合物的相对分子质量是62
B．该化合物的分子式为C2H6O2
C．1 mol该化合物能与2 mol O2发生催化氧化反应
D．1 mol该有机物最多能与2 mol Na反应
解析：0.2 mol有机物燃烧生成水10.8 g，物质的量为＝0.6 mol，CO与CuO反应后转化为CO2，与燃烧生成的CO2都被碱石灰吸收。有机物含有碳原子的物质的量为＝0.4 mol，根据碳元素守恒可知，1 mol有机物含有碳原子的物质的量为2 mol，含有氢原子的物质的量为6 mol。含有氧原子的物质的量为＝2 mol，所以有机物的分子式为C2H6O2,0.1 mol该有机物恰好与4.6 g金属钠完全反应，4.6 g Na的物质的量为＝0.2 mol，有机物与Na按物质的量之比1∶2反应，有机物分子中含有2个—OH，该有机物的结构简式为HOCH2CH2OH，结合有机物的结构和性质分析答案即可。
题组三 图谱法在确定有机物分子结构中的综合应用
7．化合物A经质谱法和燃烧实验分析得知其相对分子质量为136，分子式为C8H8O2。A分子中含有一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱图与核磁共振氢谱图如图所示。下列关于A的说法错误的是( D )
A．A属于酯
B．A在一定条件下可与3 mol H2发生加成反应
C．符合题中A分子结构特征的有机物只有1种
D．与A属于同类化合物的同分异构体(不包括A)只有2种
解析：根据题意知A的结构简式为，该物质属于酯类，A正确；1 mol A最多与3 mol H2加成，其中酯基不与H2加成，B正确；符合题意的A分子结构只有1种，C正确；属于酯类的A的同分异构体有5种，D错误。
综合强化
8．将2.4 g某有机物M置于密闭容器中燃烧，定性实验表明产物是CO2、CO和水蒸气。将燃烧产物依次通过浓硫酸、碱石灰和灼热的氧化铜(试剂均足量，且充分反应)，测得浓硫酸增重1.44 g，碱石灰增重1.76 g，氧化铜减轻0.64 g。下列说法不正确的是( C )
A．M的实验式为CH2O
B．若要得到M的分子式，还需要测得M的相对分子质量或物质的量
C．若M的相对分子质量为60，则M一定为乙酸
D．通过红外光谱仪可分析M中的官能团
解析：浓硫酸增重的1.44 g为水的质量，水的物质的量为＝0.08 mol。碱石灰增重的1.76 g为CO2的质量，其物质的量为＝0.04 mol。CuO与CO反应生成Cu与CO2，氧化铜减少的质量等于反应的CuO中O原子的质量，1个CO与1个O原子结合生成CO2，O原子的物质的量为＝0.04 mol，故CO为0.04 mol。综上可知，2.4 g有机物M中含有C原子为0.04 mol＋0.04 mol＝0.08 mol，含有H原子为0.08 mol×2＝0.16 mol，则含有C、H元素的总质量为12 g·mol－1×0.08 mol＋1 g·mol－1×0.16 mol＝1.12 g<2.4 g，说明M中含有O元素，含有O的物质的量为＝0.08 mol，M分子中C、H、O的物质的量之比为0.08 mol∶0.16 mol∶0.08 mol＝1∶2∶1，则M的实验式为CH2O，A项正确；已经计算出M的实验式，再测得M的相对分子质量或物质的量，可计算出M的分子式，B项正确；若M的相对分子质量为60，设M的分子式为(CH2O)x，则30x＝60，解得x＝2，M的分子式为C2H4O2，M可能为乙酸或甲酸甲酯等，C项错误；用红外光谱仪可以确定有机物分子中含有的化学键或官能团，D项正确。
9．三聚氰胺最早被李比希于1834年合成，有毒，不可用于食品加工或食品添加剂。经李比希法分析得知，三聚氰胺分子中，氮元素的含量高达66.67%，氢元素的质量分数为4.76%，其余为碳元素。它的相对分子质量大于100，但小于150。试回答下列问题：
(1)分子式中原子个数比N(C)∶N(H)∶N(N)＝_1∶2∶2__。
(2)三聚氰胺分子中碳原子数为_3__，理由是 (3)三聚氰胺的分子式为_C3H6N6__。
(4)若核磁共振氢谱显示只有1组吸收峰，红外光谱表明有1个由碳、氮两种元素组成的六元杂环。则三聚氰胺的结构简式为 。
解析：(1)N(C)∶N(H)∶N(N)＝∶∶≈1∶2∶2。(3)因为N(C)∶N(H)∶N(N)＝1∶2∶2，又N(C)＝3，所以分子中N(C)、N(H)、N(N)分别为3、6、6。(4)核磁共振氢谱显示只有1组吸收峰，说明是对称结构，这6个H原子的化学环境相同，又碳为四价元素，氮为三价元素，六元环中C、N各有3个原子交替出现。
10．通常用燃烧的方法测定有机物的分子式，可在燃烧室内将有机物样品与纯氧在电炉加热下充分燃烧，根据产品的质量确定有机物的组成。如图所示是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置。
现准确称取1.8 g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，经燃烧后A管增重1.76 g，B管增重0.36 g。请回答：
(1)A、B管内均盛有固态试剂，B管的作用是_吸收燃烧后产生的H2O(g)__。
(2)产生的气体由左向右流向，所选用的装置各导管口的连接顺序是_g→f→e→h→i→c(d)→d(c)→a(b)→b(a)__(仪器可重复使用)。
(3)E中应盛装的试剂是_H2O2溶液__。
(4)如果把CuO网去掉，A管增重将_减小__(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)该有机物的最简式为_CHO2__。
(6)要确定该有机物的分子式，还必须知道的数据是_B__(填字母)。
A．消耗液体E的质量
B．样品的摩尔质量
C．CuO固体减小的质量
D．C装置增加的质量
E．燃烧消耗O2的物质的量
(7)在整个实验开始之前，需先让D装置产生的气体通过整套装置一段时间，其目的是_赶出装置内空气，减小实验误差__。
解析：(1)用F装置加热固体样品，用碱石灰测定CO2的质量，用无水氯化钙测定H2O的质量，根据有机物的质量，可以确定有机物中是否含氧元素，则B管的作用是吸收有机物燃烧产生的水蒸气。
(2)D装置中生成氧气，先通过装有浓硫酸的C装置除去水蒸气，然后进入F装置与样品反应，生成物先通过B装置(吸收水蒸气)，然后再通过A装置(吸收二氧化碳)。
(3)有机物燃烧需要氧气，则D装置制备氧气，利用过氧化氢在MnO2作用下分解产生氧气，分液漏斗中应盛放H2O2溶液。
(4)CuO网可与有机物不完全燃烧生成的CO反应生成CO2，如去掉CuO网，可能存在部分CO不能被A装置吸收，导致A管增重减小。
(5)B管增重0.36 g，则n(H2O)＝＝0.02 mol，A管增重1.76 g，则n(CO2)＝＝0.04 mol，n(O)＝
＝0.08 mol，n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.04 mol∶0.04 mol∶0.08 mol＝1∶1∶2，故该有机物的最简式为CHO2。
(6)由上述分析可得该有机物的分子式可写为(CHO2)n，如果知道该有机物的摩尔质量便可求出其分子式，故B符合题意。
(7)装置内的空气中含有CO2和H2O，故在整个实验开始前需通入一段时间的O2，赶出空气，减小实验误差。
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第一章 有机化合物的结构特点与研究方法
微专题1 有机化合物结构的确定
1．学会有机物中H原子种类的判断与应用。
2．掌握有机物分子式的确定方法。
3．学会有机物结构简式的确定方法。
证据推理与模型认知：能通过证据推理进一步认识有机化合物结构的确定方法。
1．等效氢原子
有机化合物中，处于相同化学环境中的氢原子，可认为是“等效氢原子”。
(1)同一个碳原子上的氢原子等效，如CH4中4个H等效。
一、有机物中氢原子种类的判断与应用
(3)分子中位于对称位置的相同基团上的H等效。
2．一元取代物同分异构体的种类数
单官能团有机物可看作烃分子中一个氢原子被其他原子或原子团(官能团)取代的产物，即烃分子中等效氢原子有几种，则该烃一元取代产物就有几种同分异构体。
3．对于二元取代物，可先固定一个取代基的位置，继续分析等效氢的种类，以确定二元取代物的种类数。
正误判断
在括号内打“√”或“×”。
(1)有机物中有几个氢原子就有几种等效氢原子。( )
(2)烃分子中等效氢原子种数等于该烃一元取代产物种数。( )
(3)甲烷的一元取代物种类等于其二元取代物种类。( )
×
√
√
应用体验
1．下列有机物一氯代物的同分异构体数目与其他三种不同的是( )
解析：A、B、C都各有4种等效氢原子，D只有3种等效氢原子，故选D。
D
2．回答下列问题：
(1)已知化合物B3N3H6(硼氮苯)与C6H6(苯)的分子结构相似(如图)，则硼氮苯的二氯代物的同分异构体的数目为_____种。
(2)氟烷的麻醉作用比吗啡强100倍。已知氟烷的分子式为C2HClBrF3，则氟烷的同分异构体(不考虑对映异构)有_____种。
4
4
(3)二噁英是一类具有高毒性芳香族化合物的总称，其母体结构如图，已知该物质的一氯代物有2种，则该物质的七溴代物共有_____种。
2
2
10
确定有机物分子式的方法
(1)单位物质的量法
根据有机物的摩尔质量(或相对分子质量)和有机物中各元素的质量分数，推算出1 mol有机物中各元素原子的物质的量，从而确定分子中各原子的个数，最后确定有机物的分子式。
二、有机物分子式的确定
(2)最简式法
根据有机物中各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数之比(最简式)，分子式为最简式的整数倍，利用物质的相对分子质量可确定其分子式。
(3)商余法(适用于烃类分子式的求法)
(4)化学方程式法
利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。在有机化学中，常利用有机物燃烧的化学方程式对分子式进行求解。常用的化学方程式：
正误判断
在括号内打“√”或“×”。
(1)有机化合物燃烧后只生成CO2和H2O的物质，不一定只含碳氢两种元素。( )
(2)烃分子中氢原子个数均为偶数。( )
(3)通过有机物中各元素的质量分数可得其实验式。( )
√
√
√
应用体验
1．将有机物A置于氧气流中充分燃烧，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)，则该有机物的实验式是____________。
C2H6O
2．完全燃烧某液态烃10.25 g，产生16.8 L CO2(标准状况)和11.25 g水。此烃蒸气对氢气的相对密度为41，则该烃的分子式为__________。
C6H10
方法三 商余法
82÷12＝6……10，则该烃的分子式为C6H10。
方法四 化学方程式法
设该烃的分子式为CxHy，则
确定有机物分子式的思路与方法
确定有机物结构简式的一般思路
三、有机物结构式、结构简式的确定
正误判断
在括号内打“√”或“×”。
(1)核磁共振氢谱中有几组峰，对应的有机物分子中就有几个氢原子。( )
(2)某有机化合物的最简式为C2H5，可直接确定该有机物结构简式为C4H10。( )
×
√
应用体验
1．已知某有机物X有如下性质：
①X不和Na2CO3反应。
②X的蒸气相对于H2的相对密度为46.0。
③取1.84 g X与过量的金属钠完全反应后，生成672 mL(标准状况)气体。
④一定质量的X完全燃烧后，产生的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，二者的质量分别增加36.0 g和66.0 g。
试求X的结构简式为__________________。
2．为了测定某仅含碳、氢、氧三种元素的有机化合物的结构，同学们进行了如下实验。首先取该有机化合物样品4.6 g，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重5.4 g和8.8 g；然后用质谱仪测定其相对分子质量，经测定得到如图1所示的质谱图；最后用核磁共振仪处理该有机物，得到如图2所示的核磁共振氢谱图。
试回答下列问题：
(1)该有机化合物的相对分子质量为_______。
(2)该有机物的实验式为___________。
(3)能否根据该有机物的实验式确定其分子式_____(填“能”或“不能”)，原因是__________________________________________________ _____________。该有机化合物的分子式为______________。
(4)请写出该有机化合物的结构简式：_________________。
46
C2H6O
能
因为实验式为C2H6O，碳原子已经饱和，所以实验式即为分子式
C2H6O
CH3OCH3
解析：本题考查有机物分子式及结构简式的确定。
随堂演练·知识落实
A
解析：CH3CH2CH2OH分子中有4种不同化学环境的氢原子，其核磁共振氢谱中应有4个吸收峰，故选A。
2．验证某有机物属于烃的含氧衍生物，应完成的实验内容是( )
A．只需验证它完全燃烧后产物只有H2O和CO2
B．只需测定其燃烧产物中H2O和CO2物质的量的比值
C．测定完全燃烧时消耗的有机物与生成的CO2、H2O的物质的量之比
D．测定该试样的质量及其完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
D
解析：无论有机物是否含有氧元素，烃的含氧衍生物或烃燃烧都生成H2O和CO2，A错误；测定其燃烧产物中有H2O和CO2物质的量比值，只能确定C、H原子个数比，不能确定是否含氧元素，B错误；测定完全燃烧时消耗的有机物与生成CO2、H2O的物质的量比，不能确定是否含氧元素，C错误；测定试样质量及其完全燃烧后生成CO2、H2O的质量，可确定试样中含有C、H、O元素，D正确。
3．根据质谱图可知某烷烃的相对分子质量为86，其核磁共振氢谱图有4组峰，峰面积之比为6∶4∶3∶1，则其结构简式为( )
A
4．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤 解释或实验结论
(1)称取9.0 g A，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍 A的相对分子质量为_______
(2)将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g A的分子式为_____________
90
C3H6O3
实验步骤 解释或实验结论
(3)另取9.0 g A，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况) 用结构简式表示A中含有的官能团：_____________、_________
(4)A的核磁共振氢谱如图：
A中含有四种氢原子
—COOH
—OH
实验步骤 解释或实验结论
(5)综上所述，A的结构简式为_____________，写出两分子A能脱去两分子水形成一种六元环状化合物的化学方程式：
__________________________________________________________。
实验步骤 解释或实验结论
(6)A有多种同分异构体，其中一种能发生银镜反应，1 mol该种同分异构体与足量的金属钠反应产生1 mol H2，则该种同分异构体的结构简式为____________________________________。
CH2(OH)CH(OH)CHO
