《学霸笔记 同步精讲》第1章 第二节 第2课时 确定分子式 确定分子结构 练习（教师版）化学人教版选择性必修3

第2课时　确定分子式　确定分子结构
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列化合物中核磁共振氢谱上只出现三组峰且峰面积之比为3∶2∶2的是(　　)。
A. B.
C. D.
答案:B
解析:A、D项的核磁共振氢谱中均有两组峰,且峰面积之比均为2∶3;C项的核磁共振氢谱中有两组峰,峰面积之比是1∶3。
2.下图是一种分子式为C3H6O2的有机化合物的红外光谱图,则该有机化合物的结构简式为(　　)。
A.CH3COOCH3
B.CH3CH2COOH
C.HCOOCH2CH3
D.CH3COCH2OH
答案:A
解析:根据红外光谱可知,分子中含有两个不对称的—CH3、和基团,因此只有A项符合题意。
3.充分燃烧0.1 mol气态烃A,在标准状况下生成4.48 L CO2和5.4 g H2O,则烃A是(　　)。
A.C4H6 B.C2H4
C.C2H6 D.C2H2
答案:C
解析:根据题中所给数据,烃分子和C、H原子的数目之比为1∶2∶6,则其分子式为C2H6。
4.某化合物由碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图有C—H、O—H、C—O的振动吸收,该有机化合物的相对分子质量是60,则该有机化合物的结构简式是(　　)。
A.CH3CH2OCH3
B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH
D.CH3CH2CHO
答案:B
解析:CH3CH2OCH3中没有O—H,CH3CH2OH相对分子质量为46,CH3CH2CHO中没有O—H、C—O。
5.通过核磁共振氢谱可以推知(CH3)2CHCH2CH2OH有多少种处于不同化学环境的氢原子(　　)。
A.6 B.5 C.4 D.3
答案:B
解析:两个—CH3上的氢原子化学环境相同。
6.下列物质的核磁共振氢谱图中,有5组吸收峰的是(　　)。
A. B.
C. D.
答案:B
解析:有几组吸收峰说明有几种处于不同化学环境的氢原子。A项,分子中有两种处于不同化学环境的氢原子;B项,分子中有五种处于不同化学环境的氢原子;C项,分子中有四种处于不同化学环境的氢原子;D项,分子中有四种处于不同化学环境的氢原子。
7.某有机化合物只含C、H、O三种元素,取4.6 g该有机化合物完全燃烧,测得只生成0.2 mol CO2和5.4 g水,其质谱图和核磁共振氢谱如图所示,该有机化合物的结构简式是(　　)。
质谱图
核磁共振氢谱
A.CH3CHO
B.CH3CH2OH
C.CH3OCH3
D.CH3OCH2CH3
答案:B
解析:4.6 g该有机化合物完全燃烧,生成了0.2 mol CO2和5.4 g H2O,则n(H2O)==0.3 mol,n(H)=0.6 mol,因m(C)+m(H)=0.2 mol×12 g·mol-1+0.6 mol×1 g·mol-1=3 g<4.6 g,故有机化合物含有O元素,且m(O)=4.6 g-3 g=1.6 g,故n(O)==0.1 mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=0.2 mol∶0.6 mol∶0.1 mol=2∶6∶1,即该有机化合物的实验式为C2H6O,由质谱图可知相对分子质量为46,则有机化合物的分子式为C2H6O,因核磁共振氢谱中含3种不同化学环境的H原子,3种H原子数目之比为1∶2∶3,所以有机化合物的结构简式为CH3CH2OH。
8.某有机化合物含C 60%、H 13.33%,0.2 mol该有机化合物质量为12 g,则它的分子式为(　　)。
A.CH4 B.C3H8O
C.C2H4O2 D.CH2O
答案:B
解析:根据题目条件该物质的相对分子质量为=60,分子中碳原子数为60×60%÷12=3,氢原子数为60×13.33%÷1≈8,相对分子质量和碳、氢原子总相对质量之差为16,因此还有一个氧原子。
9.在一定条件下,由A和B两种有机化合物组成的气态混合物,无论A、B的含量如何改变,完全燃烧10 mL时,消耗氧气的量也不改变,则这两种有机化合物不可能是 (　　)。
A.C2H6O、C2H4 B.C2H4O2、CH4
C.C2H6O、C2H6 D.C2H4O、C2H2
答案:C
解析:根据烃的含氧衍生物的燃烧通式CxHyOz+(x+)O2xCO2+H2O可知,1 mol C2H6O、C2H4、C2H4O2、CH4、C2H6、C2H4O、C2H2消耗氧气的物质的量依次为3 mol、3 mol、2 mol、2 mol、3.5 mol、2.5 mol、2.5 mol,因此在两种混合气体总体积不变的情况下,无论两种气体的含量如何改变,消耗氧气的量也不改变的组合为A项、B项和D项,C项中C2H6O、C2H6组合气体总体积不变,两种气体的含量改变,消耗氧气的量改变,符合题目要求。
10.2.3 g某有机化合物A完全燃烧后,生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O,测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6。求:
(1)2.3 g该有机化合物中组成元素的质量;
(2)该有机化合物的相对分子质量;
(3)该有机化合物分子中各元素原子数目比。
答案:(1)m(C)=1.2 g,m(H)=0.3 g,m(O)=0.8 g
(2)46
(3)n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1∶0.3∶0.05=2∶6∶1
解析根据2.3 g某有机化合物A完全燃烧后,生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O,可得含有0.1 mol碳元素,即1.2 g,含有0.3 mol氢元素,即0.3 g,碳元素和氢元素的质量之和为1.5 g,则氧元素的质量为2.3 g-1.5 g=0.8 g,即0.05 mol。
根据该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6可知,该化合物的相对分子质量为29×1.6≈46,即该有机化合物的相对分子质量为46。
该有机化合物中各元素的原子数目比为n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1∶0.3∶0.05=2∶6∶1。
能力提升
1.某有机化合物完全燃烧只生成CO2和H2O,两者的物质的量之比为2∶3,下列说法不正确的是(　　)。
A.该有机化合物中一定含C、H、O三种原子
B.该有机化合物可能是乙烷
C.该有机化合物中C、H原子个数比为1∶3
D.一个该有机化合物分子中含两个C原子、六个H原子,但不能确定是否含有O原子
答案:A
解析:根据题目条件可知有机化合物分子中C、H原子个数之比为1∶3,1个有机化合物分子中的碳原子和氢原子的个数只能是2和6,但不能确定是否含有氧原子。
2.某有机化合物的结构(键线式)及球棍模型如下:
下列关于该有机化合物的叙述正确的是(　　)。
A.该有机化合物有6种处于不同化学环境的氢原子
B.该有机化合物属于芳香族化合物
C.键线式中的Et代表的基团为—CH3
D.该有机化合物分子中含有酯基
答案:D
解析:由键线式可知有8种处于不同环境的氢原子,A项错误;由键线式可看出,该物质中无苯环,不属于芳香族化合物,B项错误;Et代表的基团为—CH2CH3,C项错误;观察该有机化合物的键线式结构可知,该分子中含有原子团,因此含有酯基,D项正确。
3.吗啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%,其余为O。已知其相对分子质量不超过300。则吗啡的相对分子质量为　　　　　,吗啡的分子式为　　　　　。
答案:285　C17H19NO3
解析:由于Mr(吗啡)不超过300,故分子中C原子数N(C)<,应为17及以下的正整数。当N(C)=17时,Mr(吗啡)=285,所以吗啡的相对分子质量为285。
N(N)=≈1
N(H)=≈19
N(O)=≈3
4.某研究性学习小组为确定某蜡状有机化合物A的结构和性质,他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参与过程探究。
Ⅰ.实验式的确定
(1)取样品A进行燃烧法测定,发现燃烧后只生成CO2和H2O,某次燃烧后,经换算得到了0.125 mol CO2和0.15 mol H2O。据此得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)另一实验中,取3.4 g蜡状有机化合物A在3.36 L(标准状况下,下同)氧气中完全燃烧,两者均恰好完全反应,生成2.8 L CO2和液态水。
由此得出的实验式是　　　　　　。
Ⅱ.结构式的确定(经测定A的相对分子质量为136)
(3)取少量样品熔化,加入钠有氢气放出,说明A分子中含有　　　　。
(4)进行核磁共振,发现只有两个特征峰,且面积比为2∶1,再做红外光谱,发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。图谱如下:
则A的结构简式为　　　　　　。
答案:(1)分子中n(C)∶n(H)=5∶12,分子式为C5H12Ox(x=0,1,2…)
(2)C5H12O4
(3)羟基
(4)C(CH2OH)4
解析:(1)根据C、H原子守恒可以知道分子中n(C)∶n(H)=0.125 mol∶(0.15 mol×2)=5∶12,可能含有O元素,实验式为C5H12Ox(x=0,1,2…)。
(2)生成二氧化碳为=0.125 mol,则生成水为0.15 mol,3.4 g有机化合物中氧元素质量为3.4 g-0.125 mol×12 g·mol-1-0.15 mol×2×1 g·mol-1=1.6 g,则氧原子物质的量为=0.1 mol,则分子中n(C)∶n(H)∶n(O)=0.125 mol∶(0.15 mol×2)∶0.1 mol,故最简式为C5H12O4。
(3)经测定A的相对分子质量为136,且最简式中H原子已经饱和碳原子,故最简式即为分子式,可以知道分子式为C5H12O4,取少量样品熔化,加入钠有氢气放出,说明含有羟基。
(4)进行核磁共振发现只有两个特征峰,且面积比为2∶1,说明含有两种H原子,两种H原子数目分别为8、4,由红外光谱图可以知道,分子中含有O—H、C—O、C—H基团,该有机化合物结构简式为C(CH2OH)4。
5.一个有机化合物的相对分子质量为70,红外光谱表征到碳碳双键和CO的存在,核磁共振氢谱如下图:
说明:图中显示有四组峰,面积之比为1∶1∶1∶3
(1)写出该有机化合物的分子式。
(2)写出该有机化合物的可能的结构简式。
答案:(1)C4H6O　(2)CH3CHCHCHO
解析:(1)该有机化合物的相对分子质量为70,分子中含有氧原子,假设含有1个氧原子,则碳原子和氢原子的相对质量之和为54,与12相除得4余6,所以分子中含有4个碳原子、6个氢原子,该有机化合物的分子式为C4H6O。
(2)分子中含有碳碳双键和CO,因此其结构简式可能为CH3CHCHCHO。
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