3.2有机化合物结构的测定 同步练习 (含答案) (1)

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名称 3.2有机化合物结构的测定 同步练习 (含答案) (1)
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 化学
更新时间 2017-01-07 16:13:48

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文档简介

3.2有机化合物结构的测定
同步练习
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[经典基础题]
题组1 测定有机化合物结构的流程及分子式的确定
1.验证某有机物属于烃,完成的实验内容应是
(  )
A.只需测定分子中C、H原子个数之比
B.只要证明其完全燃烧的产物只有H2O和CO2
C.只需测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量之比
D.测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
答案 D
解析 若要验证某有机物属于烃,须要说明该有机物只含有碳氢两种元素,要通过计算确定是否含有氧元素。
2.A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知:A中碳的质量分数为44.1%,氢的质量分数为8.82%,那么A的实验式是
(  )
A.C5H12O4         
B.C5H12O3
C.C4H10O4
D.C5H10O4
答案 A
解析 n(C)∶n(H)∶n(O)=∶∶=5∶12∶4,所以实验式为C5H12O4。
题组2 有机化合物结构式的确定
3.有机化合物的不饱和度为
(  )
A.8
B.7
C.6
D.5
答案 C
解析 该有机化合物有分子式为C14H18,由计算公式:不饱和度=n(C)+1-=14+1-=6。
4.把一定量的有机化合物溶于NaOH溶液中,滴入酚酞溶液呈现红色,煮沸5分钟后,溶液颜色变浅,再滴入盐酸至显酸性,析出白色晶体,取少量晶体放到FeCl3溶液中,溶液呈紫色,则有机化合物可能是下列物质中的
(  )
答案 A
解析 根据溶液红色变浅,说明有机化合物含有酯基“”,根据遇FeCl3溶液呈紫色,判断有机化合物中含有酚羟基,只有A项符合题意。
[能力提升题]
5.某气态有机化合物X含C、H、O三种元素,已知下列条件,现欲确定X的分子式,至少需知的条件是
(  )
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 ④X对氢气的相对密度 ⑤X的质量
A.①②
B.①②④
C.①②⑤
D.③④⑤
答案 B
解析 已知C、H的质量分数可求得有机化合物X的最简式,再根据相对分子质量可确定其分子式。
6.有机物X是一种广谱杀菌剂,作为香料、麻醉剂、食品添加剂,曾广泛应用于医药和工业。该有机物具有下列性质:①与FeCl3溶液作用发生显色反应;②能发生加成反应;③能与溴水发生反应。依据以上信息,一定可以得出的推论是
(  )
A.有机物X是一种芳香烃
B.有机物X可能不含双键结构
C.有机物X可以与碳酸氢钠溶液反应
D.有机物X一定含有碳碳双键或碳碳叁键
答案 B
解析 有机物X与FeCl3溶液作用发生显色反应,说明含有酚羟基,所以不可能是芳香烃;因含有苯环与酚羟基,可以与H2发生加成反应,与溴水发生取代反应;X是否含双键结构,有没有其他官能团,无法确定。
7.某有机物CxHyOz完全燃烧时需O2的物质的量是该有机物的x倍,生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1。该有机物分子中x、y、z的关系是
(  )
A.x=2y=z
B.x=y=z
C.x=y=2z
D.x=y=z
答案 B
解析 由燃烧通式:CxHyOz+(x+-)O2xCO2+H2O,结合题干条件可知:①x+-=x,②x=,综合换算可得出:x=z=(x∶y∶z=1∶2∶1),选项B符合题意。
8.有一卤代烃的蒸气对同温、同压下H2的相对密度是54.5。取5.45
g的此卤代烃与足量NaOH溶液作用后,再加入过量的稀HNO3酸化至溶液显酸性,最后加入过量的AgNO3溶液可生成9.40
g浅黄色沉淀,则此卤代烃是
(  )
A.CH3Cl
B.CH3CH2Cl
C.CH3CH2Br
答案 C
解析 一卤代烃的相对分子质量为54.5×2=109,在NaOH溶液作用下水解得氢卤酸,再与AgNO3溶液作用得浅黄色沉淀,则必是一溴代烃,再根据CnH2n+1Br相对分子质量为109,则n=2,即为CH3CH2Br。
9.A物质能与(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸以及KOH的甲醇溶液在1分钟内溶液由淡绿色变为红棕色;能与溴水产生白色沉淀;与碱作用后能与AgNO3和稀HNO3的混合液产生淡黄色沉淀。A可能的结构是
(  )
答案 D
解析 本题主要考查运用各官能团的特征性质确定结构式的方法。A物质能与(NH4)2Fe(SO4)2、硫酸溶液以及KOH的甲醇溶液在1分钟内溶液由淡绿色变为红棕色是硝基的特征性质;能与溴水产生白色沉淀,是酚羟基的性质;水解产物能与AgNO3溶液和稀HNO3的混合液反应产生淡黄色沉淀是溴元素的特征性质。只有D项物质具有上述三个性质的官能团。
10.化学式为C4H8O3的有机物,在浓硫酸存在和加热时,有如下性质:
①能分别与CH3CH2OH和CH3COOH反应;
②脱水生成一种能使溴水退色的物质,此物质只存在一种结构简式;
③能生成一种分子式为C4H6O2的五元环化合物。
则C4H8O3的结构简式为
(  )
A.HOCH2COOCH2CH3
B.CH3CH(OH)CH2COOH
C.HOCH2CH2CH2COOH
D.CH3CH2CH(OH)COOH
答案 C
解析 该有机物能够和CH3CH2OH及CH3COOH发生反应,说明其分子内含有—OH和—COOH,能够脱水生成使溴水退色的物质,说明生成了,即和—OH相连的碳邻位碳上必定有H,同时该物质能够自身发生酯化反应,生成C4H6O2的五元环化合物,则该五元环处的结点为四个C和一个O,该环酯水解后的产物为直链状,即HOCH2CH2CH2COOH才符合题意。
11.取3.40
g只含羟基不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00
L氧气中,点燃使醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56
L。将气体经CaO吸收,体积又减少2.80
L(所有体积均在标准状况下测定)。
(1)3.40
g醇中C、H、O物质的量分别为C________mol,H________mol,O________mol;该醇中C、H、O的原子数之比为________。
(2)由以上比值能否确定该醇的分子式?____________。其原因是___________
________________________________________________________________。
(3)如果将该醇的任意一个羟基换成一个卤原子,所得到的卤代物都只有一种,试写出该饱和多元醇的结构简式_____________________________________。
答案 (1)0.125 0.30 0.10 5∶12∶4
(2)能 因为该实验式中H原子个数已达饱和
(3)C(CH2OH)4
解析 n(CO2)==0.125
mol
剩余O2:n(O2)=5.00
L-0.56
L-2.80
L=1.64
L
则反应O2为:5.00
L-1.64
L=3.36
L
由质量守恒可得
m(H2O)=3.40
g+×32
g·mol-1-0.125
mol×44
g·mol-1=2.7
g
n(H2O)==0.15
mol
n(H)=0.30
mol
醇中含O:
=0.10
mol,
则N(C)∶N(H)∶N(O)=0.125∶0.30∶0.10
=5∶12∶4。
12.有机物A可由葡萄糖发酵得到,也可以从牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体,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A
9.0
g,升温使其汽化,测其密度是相同条件下H2的45倍。
试通过计算填空:(1)A的相对分子质量为:________________。
(2)将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。
(2)A的分子式为:________。
(3)另取A
9.0
g,跟足量的NaHCO3粉末反应,生成2.24
LCO2(标准状况),若与足量金属钠反应则生成2.24
L
H2(标准状况)。
(3)用结构简式表示A中含有的官能团________、________。
(4)A的核磁共振氢谱如下图:
(4)A中含有____种氢原子。
(5)综上所述,A的结构简式为________。
答案 (1)90 (2)C3H6O3 (3)—COOH —OH (4)4 
(5)
解析 (1)A的密度是相同条件下H2密度的45倍,相对分子质量为45×2=90。9.0
g
A的物质的量为0.1
mol。
(2)燃烧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,说明0.1
mol
A燃烧生成0.3
mol
H2O和0.3
mol
CO2。1
mol
A中含有6
mol
H、3
mol
C。
(3)0.1
mol
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),说明分子中含有一个COOH和一个OH。
(4)A的核磁共振氢谱中有4个峰,说明分子中含有4种处于不同化学环境下的氢原子。
(5)综上所述,A的结构简式为。
13.化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉里加热时用纯氧气氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成。下图所列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。回答下列问题:
(1)产生的氧气按从左到右流向,所选装置的连接顺序是________。
(2)C装置中浓H2SO4的作用是____________。
(3)D装置中MnO2的作用是______________。
(4)燃烧管中CuO的作用是______________
(5)若准确称取0.90
g样品(只含C、H、O三种元素的二种或三种),经充分燃烧后,A管质量增加1.32
g,B管质量增加0.54
g,则该有机物的最简式为________。
(6)要确定该有机物的分子式,还要知道____________________。
答案 (1)g-f,e-h,i-c(或d),d(或c)-a(或b),b(或a) (2)干燥O2 (3)催化剂 (4)使有机物充分燃烧 (5)CH2O (6)相对分子质量
解析 本题利用H2O2在MnO2催化下分解产生氧气,用浓硫酸除去其中的水蒸气后氧化有机物生成CO2和H2O,利用装置B测定H2O的质量,利用装置A测定CO2的质量,从而求出有机物含有的C、H(或O)的质量,进而求出有机物的实验式。电炉中CuO的作用是为了尽可能保证有机物全部氧化生成CO2和H2O。第(5)问,n(CO2)=1.32
g/44
g·mol-1=0.03
mol,n(H2O)=0.54
g/18
g·mol-1=0.03
mol,
m(O)=0.90
g-m(C)-m(H)=0.90
g-0.03
mol×12
g·mol-1-0.03
mol×2×1
g·mol-1=0.48
g,n(O)=0.48
g/16
g·mol-1=0.03
mol。因n(C):n(H)∶n(O)=0.03∶(0.03×2)∶0.03=1∶2∶1,故该有机物的实验式为CH2O。(6)要确定该有机物的分子式,还需要测出该有机物的相对分子质量。
14.水杨酸(试剂标签上没有名称)、三氯化铁溶液、紫色石蕊溶液、氢氧化钠溶液、稀盐酸、碳酸氢钠粉末、无水乙醇、蒸馏水、药匙、试管架、试管若干。
实验过程:
(一)分离提纯
实验桌上有一小瓶没有名称的物质,这就是柳树中能够解热镇痛的有效成分经过提纯而成的。
(二)测定实验式
燃烧13.8
g样品,实验测得生成30.8
g二氧化碳、5.4
g水,没有其他生成物,请通过计算确定其实验式:__________________________________________
________________________________________________________________。
(三)确定分子式
由质谱分析法测出该样品的相对分子质量为138,请确定其分子式:________。
(四)推导结构式
(1)计算该样品分子的不饱和度为________,推测分子中可能含有________个苯环和________个碳氧双键。
(2)用化学方法推测样品分子中的官能团。
利用该样品分别做如下实验:
①在洁净的试管中取少量样品,加入2
mL乙醇、2
mL水振荡溶解后,分成三份,分别装在A、B、C三个试管中。
②在试管A中滴加2~3滴FeCl3溶液,发现溶液呈紫色。
③在试管B中加入一药匙碳酸氢钠粉末,有无色气体生成。
由以上现象可以知该有机化合物可能具有的官能团是________和________。
(3)推测样品分子的碳骨架结构和官能团在碳链上的位置。通过对样品分子核磁氢谱图和核磁碳谱图的分析,发现碳骨架为环状结构,且官能团位于环状碳环的相邻位置。
(4)综上所述,该有机化合物的结构简式为________。
答案 (二)C7H6O3 (三)C7H6O3 (四)(1)5 1 1 (2)酚羟基 羧基 
(4)
解析 本题是一道综合性测定有机化合物结构的试题,考查测定过程中的分析、计算能力。由燃烧分析法可以求得该样品所含有的元素种类以及原子个数,写出实验式;由相对分子质量和实验式可确定其分子式;再根据不饱和度的计算以及对官能团定性的分析,确定官能团在碳链上的位置,即可写出其结构简式。(二)30.8
g二氧化碳的物质的量为0.7
mol,5.4
g水的物质的量为0.3
mol,所以样品中含碳的质量为8.4
g,含氢的质量为0.6
g,含氧的质量为13.8
g-8.4
g-0.6
g=4.8
g,即氧原子的物质的量为0.3
mol,所以该样品的实验式为C7H6O3。(三)所得实验式的相对分子质量为138,而样品的相对分子质量也为138,所以该样品的实验式即为其分子式。(四)(1)此有机化合物的不饱和度为7+1-3=5。可能含有1个苯环和1个碳氧双键。(2)滴加FeCl3溶液,发现溶液呈紫色,说明含有酚羟基;加入碳酸氢钠粉末,有无色气体生成,说明含有羧基。(4)该有机化合物结构简式为。