《第2节 有机化合物结构的测定》（同步训练）高中化学选择性必修3-鲁科版-2024-2025学年

《第2节有机化合物结构的测定》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于有机化合物结构测定方法的描述中，不属于现代有机化学常用的方法是（）。A、红外光谱法B、核磁共振波谱法C、质谱法D、生物学实验法2、已知某有机化合物的分子式为C5H10O，下列关于该有机化合物结构的推断中，正确的是（）A.该化合物一定是烯烃B.该化合物可能是醇，也可能是醚C.该化合物的同分异构体数量一定少于6D.该化合物一定含有氧元素3、下列化合物中，不能通过红外光谱（IR）区分的是（）A、乙酸与乙醇B、苯与苯酚C、甲醇与乙醇D、甲烷与乙烷4、在同分异构体中，如果物质的结构特征是对称的，那么这些异构体叫做：A.官能团异构体B.位置异构体C.碳链异构体D.对称异构体5、在有机化合物结构的测定过程中，以下哪种方法不能直接确定有机化合物的分子式？A、质谱法B、红外光谱法C、核磁共振氢谱法D、元素分析法6、使用红外光谱测定有机化合物结构时，能够直接提供的信息是（）。A、有机化合物的相对分子质量B、有机化合物中官能团的存在C、有机化合物中各个原子的个数D、有机化合物的具体结构式7、在有机化合物结构的测定过程中，以下哪种光谱分析方法能够直接证明有机分子中存在碳碳双键（C=C）？A.红外光谱（IR）B.紫外光谱（UV-Vis）C.核磁共振氢谱（^1HNMR）D.质谱（MS）8、在有机化合物结构的测定中，通常采用以下哪种方法来确定分子的相对分子质量？（

）A.核磁共振波谱法B.红外光谱法C.质谱法D.紫外光谱法9、在红外光谱分析中，羧酸基团的特征吸收峰通常出现在哪个波数范围内？A、1000～1300cm⁻¹B、2800～3000cm⁻¹C、1680～1760cm⁻¹D、1200～1400cm⁻¹10、某有机物分子式为C5H12O。通过实验测定得到该有机物的相对分子质量为88。以下对该有机物性质的判断中，错误的是：A.该有机物可能是一种醛B.该有机物的分子式为C5H12O2C.该有机物可能是一种饱和一元醇D.该有机物的分子结构式可能存在碳碳三维键11、在有机化合物结构测定中，核磁共振氢谱（^1HNMR）可以提供以下信息，除了：A.氢原子的化学环境B.有机分子的分子量C.有机分子的分子式D.氢原子的相对位置12、下列化合物进行质谱分析时，最可能出现M+2峰的是（）A.C2H4B.C2H4OC.CH4D.C2H613、已知某有机物A，在酸性条件下与NaOH反应1mol生成1mol丙酸钠，A水解后可得乙醛和一种醇。下列关于A的结构推测，正确的是：A.A为2-丙醇B.A为3-丙醇C.A为2-甲基-2-丙醇D.A为2-甲基-1-丙醇14、下列哪种方法不能用于确定有机化合物中的官能团？A.红外光谱分析B.质谱分析C.核磁共振氢谱分析D.紫外光谱分析15、在有机化合物结构的测定中，下列哪种方法最适用于确定分子中碳原子的相对位置？A.核磁共振氢谱（NMR）B.红外光谱（IR）C.质谱（MS）D.紫外光谱（UV）16、下列哪种方法可以用来测定有机化合物中的碳-碳键类型？A、质谱（MS）B、红外光谱（IR）C、核磁共振氢谱（^1HNMR）D、紫外光谱（UV）二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题已知某有机化合物A的分子式为C₄H₈，通过以下实验步骤测定其结构：1.将有机化合物A进行催化加氢反应，得到化合物B，分子式为C₄H₁₀；2.将化合物B进行完全燃烧，得到CO₂和H₂O；3.测定燃烧产物中CO₂和H₂O的物质的量比为3：4。请回答以下问题：（1）写出化合物A催化加氢反应的化学方程式；（2）根据实验结果，判断化合物A是否含有碳碳双键？并说明理由；（3）根据实验结果，写出化合物A的结构简式。第二题题目描述：化合物A的分子式为C5H12O，通过质谱分析得知其分子离子峰m/z=88。红外光谱显示在3300-3500cm^-1有宽而强的吸收带，在2900-3000cm^-1有中等强度的吸收带，以及在1000-1200cm-1处有一组吸收峰。核磁共振氢谱（1HNMR）显示出三个信号，分别位于δ1.0(t,3H),δ1.5(m,2H),和δ3.7(q,2H)。请根据上述信息推测化合物A的结构，并简要说明理由。第三题题目：某有机化合物A，分子式为C4H8。已知A在催化加氢条件下可生成无色液体B，B在酸性条件下与碘水反应，溶液褪色。请回答以下问题：（1）写出有机化合物A可能的结构简式。（2）根据B与碘水反应的结果，推断B的分子式，并说明理由。（3）根据以上信息，写出A与B之间的可能转化反应的化学方程式。第四题题目：某研究团队为了确定有机化合物X的结构，通过多种手段进行了分析。以下是部分实验数据及过程描述，请根据这些信息回答下列问题。1.X的分子式为C₄H₈O₂。2.X通过质谱分析得知其相对分子质量为88。3.X可以通过水解反应生成两种不同的小分子。4.X不与Na反应产生H₂气体，但可以与NaOH反应。5.X与苯环上某个氢原子用硝酸氧化时，产生一分子苯甲醛和一分子乙酸。问题：根据以上信息，推断出有机化合物X的结构，并写出它的结构简式。解析：1.确定分子式：分子式为C₄H₈O₂，说明X结构中含有4个碳原子、8个氢原子和2个氧原子。2.分子量和比例：通过质谱分析得知X的相对分子质量为88，符合C₄H₈O₂的分子量计算结果为88（12×4+1×8+16×2）。3.水解反应：X可以水解生成两种不同的小分子，意味着X中含有酯基（-COO-）或酰胺基等可以水解的官能团。4.与Na和NaOH反应：不与Na反应产生H₂，但可以和NaOH反应，推测X可能含有羧基（-COOH）或酚羟基（-OH），因为羟基可以与碱反应。5.硝酸氧化：X与苯环上的某个氢原子氧化，生成苯甲醛（C₆H₅CHO）和乙酸（CH₃COOH）。结合以上信息，推测X结构中的羧基所在的碳原子应与苯环相连，同时由于苯环上脱氢生成苯甲醛以及羧基生成乙酸，可推测X中的羧基和苯环的位置关系。综合以上分析，推测X应具有如下结构：COOH|C6H5-O-C2H5但上述结构并不完整，确切结构需进一步明确：正确反应关系：根据X可以通过水解生成两种小分子，并且与硝酸氧化后产生苯甲醛和乙酸，可以修正推测X的结构。考虑到碳原子的键合情况及水解生成两个小分子的要求，X更准确的结构应为：CH3|C6H5-O-COOH《第2节有机化合物结构的测定》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于有机化合物结构测定方法的描述中，不属于现代有机化学常用的方法是（）。A、红外光谱法B、核磁共振波谱法C、质谱法D、生物学实验法答案：D解析：红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法都是现代有机化学中常用的结构测定方法。红外光谱法用于确定有机化合物中的官能团和分子结构；核磁共振波谱法用于确定有机化合物中碳和氢原子的结构环境；质谱法用于确定分子量和分子式。而生物学实验法主要用于生物大分子的结构研究，不属于有机化合物结构测定的方法。因此，答案为D。2、已知某有机化合物的分子式为C5H10O，下列关于该有机化合物结构的推断中，正确的是（）A.该化合物一定是烯烃B.该化合物可能是醇，也可能是醚C.该化合物的同分异构体数量一定少于6D.该化合物一定含有氧元素答案：B解析：分子式为C5H10O的有机化合物，可能含有氧元素，但不一定含有氧元素，因此D选项不正确。烯烃的通式为CnH2n，醇的通式为CnH2n+2O，醚的通式为CnH2nO，因此该有机化合物可能是醇，也可能是醚，所以B选项正确。烯烃的同分异构体数量可能多于6，因此C选项不正确。根据分析，选B。3、下列化合物中，不能通过红外光谱（IR）区分的是（）A、乙酸与乙醇B、苯与苯酚C、甲醇与乙醇D、甲烷与乙烷答案：C解析：甲醇（CH₃OH）和乙醇（C₂H₅OH）的结构式相似，它们都包含一个羟基（-OH），其红外光谱特征较为相似，主要的区别在于甲醇和乙醇分子中的甲基（CH₃）和乙基（C₂H₅）在特定波长范围内的吸收峰有所不同，但这些差异通常需要更精细的分析才能区分，故红外光谱在一定程度上可能难以完全区分甲醇和乙醇。而选项A、B、D的化合物结构差异较为明显，红外光谱提供的信息足以区分它们。因此，正确答案是C。4、在同分异构体中，如果物质的结构特征是对称的，那么这些异构体叫做：A.官能团异构体B.位置异构体C.碳链异构体D.对称异构体答案：D解析：题目要求我们找出有机化合物中结构呈现对称性的同分异构体的名称。官能团异构体指的是分子中有相同官能团但位置不同的情况，位置异构体指官能团在有机分子中的位置不同，碳链异构体指相同分子式但有不同碳链排列情况的化合物。而选项D“对称异构体”是指化合物分子中存在对称元素，分子结构呈现对称性的同分异构体。因此正确答案是D。5、在有机化合物结构的测定过程中，以下哪种方法不能直接确定有机化合物的分子式？A、质谱法B、红外光谱法C、核磁共振氢谱法D、元素分析法答案：B解析：质谱法可以确定有机化合物的分子量，进而推算出分子式；核磁共振氢谱法可以确定有机化合物中氢原子的种类和数目，有助于推断分子结构；元素分析法可以测定有机化合物中各元素的质量百分比，从而计算出分子式。而红外光谱法主要用于确定有机化合物中的官能团，不能直接确定分子式。6、使用红外光谱测定有机化合物结构时，能够直接提供的信息是（）。A、有机化合物的相对分子质量B、有机化合物中官能团的存在C、有机化合物中各个原子的个数D、有机化合物的具体结构式答案：B解析：红外光谱（IR）是一种分析技术，它能够提供分子中含有哪些化学键或官能团的信息。根据这些信息，可以推测出有机化合物中可能存在的官能团，但无法直接提供有机化合物的相对分子质量、各个原子的绝对个数或具体结构式。7、在有机化合物结构的测定过程中，以下哪种光谱分析方法能够直接证明有机分子中存在碳碳双键（C=C）？A.红外光谱（IR）B.紫外光谱（UV-Vis）C.核磁共振氢谱（^1HNMR）D.质谱（MS）答案：B解析：在有机化合物结构测定中，紫外-可见光光谱（UV-Vis）主要用来分析分子中π电子的跃迁。碳碳双键（C=C）的存在会导致电子跃迁能级的变化，从而使化合物表现出相应的特征吸收峰。因此，紫外-可见光光谱是最能直接证明有机分子中存在碳碳双键的方法。红外光谱主要是通过分析分子中的官能团振动峰来判断结构信息，核磁共振氢谱则通过分析分子中氢的环境来判别结构信息，质谱主要用于测定分子的相对分子质量和分子片段信息，它们都不如紫外-可见光光谱直接证明C=C的存在。8、在有机化合物结构的测定中，通常采用以下哪种方法来确定分子的相对分子质量？（

）A.核磁共振波谱法B.红外光谱法C.质谱法D.紫外光谱法答案：C解析：质谱法（MassSpectrometry，MS）是一种用于测定分子量及其结构的分析方法。通过将有机分子电离，使其在电场和磁场中运动，根据分子或碎片离子的质荷比（m/z）进行分离和检测，从而得到分子的相对分子质量。核磁共振波谱法（NMR）、红外光谱法（IR）和紫外光谱法（UV）虽然也是有机化合物结构测定的常用方法，但主要用于确定分子的结构和官能团。9、在红外光谱分析中，羧酸基团的特征吸收峰通常出现在哪个波数范围内？A、1000～1300cm⁻¹B、2800～3000cm⁻¹C、1680～1760cm⁻¹D、1200～1400cm⁻¹答案：C解析：红外光谱是一种有效的分子结构分析方法。羧酸基团（-COOH）在红外光谱中的特征吸收峰位于1680～1760cm⁻¹区域，这是由于羧酸基团中的羰基（C=O）伸缩振动所致。因此，正确答案是C。10、某有机物分子式为C5H12O。通过实验测定得到该有机物的相对分子质量为88。以下对该有机物性质的判断中，错误的是：A.该有机物可能是一种醛B.该有机物的分子式为C5H12O2C.该有机物可能是一种饱和一元醇D.该有机物的分子结构式可能存在碳碳三维键答案：B解析：根据题目所给的信息，确定该有机物的相对分子质量为88，而分子式为C5H12O。首先我们需要列出该有机物的可能的结构式。题目中已经指出了是C5H12O，所以该有机物应该是一种含有5个碳原子、12个氢原子和1个氧原子的饱和化合物。以下是其结构可能：戊醇（C5H11OH）戊醛（CH3CH2CH2CH2CHO）选项A和C都是可能的结构，因为戊醇和戊醛都是符合条件的饱和有机物。选项D提到了碳碳三维键，但在饱和化合物中，由于所有碳原子都与四个其他原子（氢或碳）形成单键，不存在形成三维结构的情况。因此，选项D的描述在这里是错误的。选项B提到分子式为C5H12O2，但根据题目信息，分子式已被确定为C5H12O，故这个选项是错误的。因此，正确答案是B。11、在有机化合物结构测定中，核磁共振氢谱（^1HNMR）可以提供以下信息，除了：A.氢原子的化学环境B.有机分子的分子量C.有机分子的分子式D.氢原子的相对位置答案：C解析：核磁共振氢谱（^1HNMR）主要用于确定有机化合物中不同化学环境的氢原子种类及其比例，从而提供关于分子结构的信息。它可以确定氢原子的化学环境（A）、氢原子的相对位置（D），但无法直接提供有机分子的分子量（B）和分子式（C）。分子量和分子式通常需要通过质谱（MS）等其他分析方法来确定。12、下列化合物进行质谱分析时，最可能出现M+2峰的是（）A.C2H4B.C2H4OC.CH4D.C2H6答案：D解析：化合物C2H6（乙烷）是常用的形成M+2峰的实例之一。这是因为C2H6中的两个氢原子可以被重氢（D）替换，形成C2H4D2。质谱分析中，如果采用的是重氢或重氧校准，这种替换可以产生+2的同位素峰。而其他选项中，C2H4（乙烯）、C2H4O（环氧乙烷）和CH4（甲烷）相对较为简单，不易形成显著的M+2峰。因此，正确答案是D。13、已知某有机物A，在酸性条件下与NaOH反应1mol生成1mol丙酸钠，A水解后可得乙醛和一种醇。下列关于A的结构推测，正确的是：A.A为2-丙醇B.A为3-丙醇C.A为2-甲基-2-丙醇D.A为2-甲基-1-丙醇答案：D解析：由题意知，A在酸性条件下与NaOH反应生成1mol丙酸钠，说明A中含有一个酯基，因为只有酯基会与NaOH反应生成相应的羧酸盐。水解后得到乙醛和一种醇，说明A水解后产物中含有碳链骨架为丙烷，并且有一个甲基作为支链。选项D中的2-甲基-1-丙醇符合这个结构，因此答案为D。其他选项的醇类物质不符合碳链结构。14、下列哪种方法不能用于确定有机化合物中的官能团？A.红外光谱分析B.质谱分析C.核磁共振氢谱分析D.紫外光谱分析答案：B解析：在确定有机化合物中的官能团时，红外光谱（IR）是最常用的方法之一，因为不同的官能团在红外光谱中有特定的吸收峰。核磁共振氢谱（NMR）可以提供分子中氢原子的信息，对于识别某些类型的官能团非常有用。紫外光谱（UV）主要用于检测含有π电子系统的官能团，如双键、三键等。而质谱（MS）主要用来确定分子量和分子式，虽然它也能提供一些关于官能团的信息，但并不是直接用于确定官能团的最佳手段。因此，选项B不是最直接用于确定官能团的方法。15、在有机化合物结构的测定中，下列哪种方法最适用于确定分子中碳原子的相对位置？A.核磁共振氢谱（NMR）B.红外光谱（IR）C.质谱（MS）D.紫外光谱（UV）答案：A解析：核磁共振氢谱（NMR）是确定有机化合物中碳原子相对位置的重要方法。通过分析NMR谱图，可以确定不同化学环境的氢原子数量，从而推断出碳原子的相对位置。而红外光谱（IR）主要用于确定有机化合物中的官能团，质谱（MS）主要用于确定分子的分子量和结构碎片，紫外光谱（UV）主要用于研究分子的电子结构。因此，选项A正确。16、下列哪种方法可以用来测定有机化合物中的碳-碳键类型？A、质谱（MS）B、红外光谱（IR）C、核磁共振氢谱（^1HNMR）D、紫外光谱（UV）答案：C解析：核磁共振氢谱（^1HNMR）能够提供包括碳-碳键类型在内的详细信息，特别是当与碳谱（^13CNMR）联用时。质谱（MS）主要用于确定分子量及其离子化形式，红外光谱（IR）主要用来确定官能团的存在，紫外光谱（UV）主要用于分析电子跃迁相关的化学结构特征，但它们都不专门用于分析碳-碳键的详细结构信息。二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题已知某有机化合物A的分子式为C₄H₈，通过以下实验步骤测定其结构：1.将有机化合物A进行催化加氢反应，得到化合物B，分子式为C₄H₁₀；2.将化合物B进行完全燃烧，得到CO₂和H₂O；3.测定燃烧产物中CO₂和H₂O的物质的量比为3：4。请回答以下问题：（1）写出化合物A催化加氢反应的化学方程式；（2）根据实验结果，判断化合物A是否含有碳碳双键？并说明理由；（3）根据实验结果，写出化合物A的结构简式。答案：（1）化合物A催化加氢反应的化学方程式为：C₄H₈+2H₂→C₄H₁₀（2）根据实验结果，化合物A含有碳碳双键。理由如下：在化合物A催化加氢反应中，氢气加成到碳碳双键上，使得化合物B的分子式变为C₄H₁₀。如果化合物A中没有碳碳双键，则加氢后的化合物B应为C₄H₈。但实验结果显示，加氢后的化合物B的分子式为C₄H₁₀，说明化合物A中存在碳碳双键。（3）根据实验结果，化合物A的结构简式为：CH₂=CH-CH₂-CH₃解析：（1）化合物A催化加氢反应的化学方程式表示为化合物A与氢气在催化剂的作用下发生加成反应，生成化合物B。化学方程式中的反应物和生成物的系数分别为1、2、1，符合原子守恒定律。（2）根据实验结果，化合物B的分子式为C₄H₁₀，说明化合物A中存在碳碳双键。如果化合物A中没有碳碳双键，则加氢后的化合物B应为C₄H₈。但实验结果显示，加氢后的化合物B的分子式为C₄H₁₀，说明化合物A中存在碳碳双键。（3）根据实验结果和化合物A的分子式C₄H₈，可以推断出化合物A的结构简式为CH₂=CH-CH₂-CH₃，其中包含一个碳碳双键。第二题题目描述：化合物A的分子式为C5H12O，通过质谱分析得知其分子离子峰m/z=88。红外光谱显示在3300-3500cm^-1有宽而强的吸收带，在2900-3000cm^-1有中等强度的吸收带，以及在1000-1200cm-1处有一组吸收峰。核磁共振氢谱（1HNMR）显示出三个信号，分别位于δ1.0(t,3H),δ1.5(m,2H),和δ3.7(q,2H)。请根据上述信息推测化合物A的结构，并简要说明理由。答案：化合物A的结构为戊-1-醇（Pentan-1-ol），结构式可以表示为CH3CH2CH2CH2OH。解析：1.分子式与分子量：分子式C5H12O表明该化合物含有5个碳原子、12个氢原子和1个氧原子。通过质谱分析得出的分子离子峰m/z=88，与C5H12O的理论质量相符，这支持了分子式的准确性。2.红外光谱特征：在3300-3500cm^-1区域出现的宽而强的吸收带通常指示-OH基团的存在，这是因为羟基（-OH）的伸缩振动导致的吸收。2900-3000cm^-1区域的吸收带与C-H键的伸缩振动有关，特别是对于饱和碳上的氢来说，这表明化合物中含有饱和碳链。1000-1200cm^-1区域的吸收峰通常与C-O键的伸缩振动相关联，进一步证实了化合物中存在羟基或醚键的可能性。但在本例中，结合其他证据，更倾向于认为是羟基的存在。3.核磁共振氢谱（^1HNMR）特征：δ1.0(t,3H)：这通常代表末端甲基（-CH3），其中的氢原子处于相对屏蔽的位置，因此化学位移值较低。δ1.5(m,2H)：这种多重峰可能来自于与两个不同环境中的氢相邻的亚甲基（-CH2-），这些氢原子受到邻近氢原子的影响，显示出复杂的多重峰。δ3.7(q,2H)：这个四重峰表明存在一个连接羟基的亚甲基（-CH2OH），其氢原子由于与氧相连而处于去屏蔽状态，导致较高的化学位移值。综上所述，化合物A最有可能的结构是戊-1-醇，其分子结构能够很好地解释所有的光谱数据。第三题题目：某有机化合物A，分子式为C4H8。已知A在催化加氢条件下可生成无色液体B，B在酸性条件下与碘水反应，溶液褪色。请回答以下问题：（1）写出有机化合物A可能的结构简式。（2）根据B与碘水反应的结果，推断B的分子式，并说明理由。（3）根据以上信息，写出A与B之间的可能转化反应的化学方程式。答案：（1）有机化合物A可能的结构简式为：CH2=CHCH2CH3（1-丁烯）CH3CH=CHCH3（2-丁烯）CH2=C(CH3)2（异丁烯）（2）B的分子式为C4H8O。理由是B在酸性条件下与碘水反应，溶液褪色，说明B中含有碳碳双键或碳碳三键，与碘发生加成反应。由于B是由A加氢得到的，A原本含有不饱和键，加氢后转变为饱和键，因此B的分子式为C4H8O。（3）A与B之间的可能转化反应的化学方程式为：对于CH2=CHCH2CH3（1-丁烯）：CH2=CHCH2CH3+H2→CH3CH2CH2CH3（1-丁烷）CH3CH2CH2CH3+I2+H2O→CH3CH2CH2CH2OH+HI（1-丁醇）对于CH3CH=CHCH3（2-丁烯）：CH3CH=CHCH3+H2→CH3CH2CH2CH3（2-丁烷）CH3CH2CH2CH3+I2+H2O→CH3CH2CH2CH2OH+HI（2-丁醇）对于CH2=C(CH3)2（异丁烯）：CH2=C(CH3)2+H2→(CH3)2CHCH3（2-甲基丙烷）(CH3)2CHCH3+I2+H2O→(CH3)2CHCH2OH+HI（2-甲基丙醇）解析：（1）根据分子式C4H8，A可能为烯烃或环烷烃。烯烃结构简式可以是1-丁烯、2-丁烯或