有机物分子式和分子结构的确定 同步练习 高二化学人教版（2019）选择性必修3

有机物分子式和分子结构的确定(分值:50分)A级合格过关练选择题只有1个选项符合题意(1~6题,每题4分,共24分)(一)分子式的确定1.某有机化合物在氧气中充分燃烧,生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1∶1,由此得出的结论是()该有机化合物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶3分子中C、H原子个数比为1∶2有机化合物中必定含有氧有机化合物中一定不含氧2.喜树中含有一种被称为喜树碱的生物碱,这种碱的相对分子质量在300~400之间,实验分析得知其元素组成为C占69.0%、O占18.4%,且O含量为H的4倍,其余为N,则一个喜树碱分子中含有的原子总数为()42 43 44 453.(2024·福建宁德第一中学高二月考)将有机物完全燃烧,生成CO2和H2O。将12g该有机物的完全燃烧产物通过浓硫酸,浓硫酸增重14.4g,再通过碱石灰,碱石灰增重26.4g。则该有机物的分子式为()C4H10 C2H6O2C3H8O C2H4O24.某化合物6.4g在氧气中完全燃烧,只生成8.8gCO2和7.2gH2O。下列说法正确的是()该化合物仅含碳、氢两种元素该化合物中碳、氢原子个数比为1∶8无法确定该化合物是否含有氧元素该化合物实验式为CH4O(二)分子结构的确定5.(2024·广东东莞高二月考)有机化合物的定性、定量分析会用到多种化学仪器,下列关于化学仪器的说法不正确的是()质谱仪可以确定有机化合物的相对分子质量醋酸的晶体结构可以通过X射线衍射法确定红外光谱仪可以检测有机化合物的官能团质谱仪常用来确定有机物的分子式6.(2024·江苏南师大附中高二期末)某有机化合物有碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图有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60,则该有机物的结构简式是()CH3CH2OCH3 CH3CH2CH(OH)CH3CH3CH2CH2OH HCOOCH3(8~9题,每题4分,共8分)7.某有机化合物的键线式及球棍模型如下:该有机化合物分子的核磁共振氢谱图如下(单位是ppm)。下列关于该有机化合物的叙述不正确的是()该有机化合物中不同化学环境的氢原子有8种该有机化合物属于芳香族化合物键线式中的Et代表的基团为—CH2CH3该有机化合物的分子式为C9H12O48.(2024·陕西西安市铁一中学高二月考)某学习小组研究某烃的含氧衍生物A的组成和结构,研究过程如下:称取9gA在足量氧气中充分燃烧,并使产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰,发现两者分别增重5.4g和13.2g,对A进行波谱分析结果如图。下列说法错误的是()由质谱图可知A的分子式为C3H6O3结合红外光谱和核磁共振氢谱可知A的结构简式为CH3CH(OH)COOH若取A和C2H6O的混合物1mol进行燃烧实验,该混合物完全燃烧消耗氧气的物质的量取决于混合物中二组分的比例B是A的位置异构体,则B在核磁共振氢谱中峰面积之比为2∶2∶1∶19.(8分)(2024·广东东莞第十高级中学高二期中)按要求回答下列问题:(1)(2分)研究有机物的方法有很多,常用的有①核磁共振氢谱②蒸馏③重结晶④萃取⑤红外光谱⑥过滤。其中用于分子结构确定的有(填序号)

(2)(2分)下列物质中,其核磁共振氢谱中只有一个吸收峰的是(填字母)。

A.CH3CH3 B.CH3COOHC.CH3COOCH3 D.CH3OCH3(3)(4分)其含C、H、O三种元素的有机物,经燃烧分析实验测定碳的质量分数是64.86%,氢的质量分数是13.51%。①如下图是该有机物甲的质谱图,则其相对分子质量为,分子式为。

②确定甲的官能团:通过实验可知甲中一定含有羟基。③确定甲的结构简式:a.经测定有机物甲的核磁共振氢谱如下图1所示,则甲的结构简式为。

b.若乙为甲的一种同分异构体,乙的红外光谱如下图2所示,则该有机物乙的结构简式为。

B级素养培优练10.(10分)(2024·云南开远市第一中学校高二月考)有机物M可从酸牛奶中提取。已知纯净的M为无色黏稠液体,易溶于水。研究M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M4.5g,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)M的摩尔质量为(1分)。

(2)将此4.5gM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2.7g和6.6g(2)M的分子式为(1分)。

(3)通过M的红外光谱图发现该分子中既有羟基,还有羧基(3)写出羟基电子式(2分)。

M的核磁共振氢谱如下图:(4)M中含有(2分)种氢原子

(5)写出M中所含官能团的名称:(2分)。

(6)综上所述,M的结构简式为(2分)。

有机物分子式和分子结构的确定1.B[有机物的质量未知,无法判断有机物中是否含有O元素;CO2和水的物质的量比为1∶1,根据原子守恒可知,有机物分子中碳、氢原子个数比为1∶2。]2.A[由O占18.4%,且O含量为H的4倍,则H元素的含量为4.6%,N元素的含量为1-69%-4.6%-18.4%=8%,则该物质中C、H、O、N的原子个数比为69.0%12∶4.6%1∶18.4%16∶8%14=10∶8∶2∶1,则该物质的化学式为(C10H8O2N)n,又碱的相对分子质量在300~400之间,300<(12×10+1×8+16×2+14)×n<400,则n=2符合,即物质的化学式为C20H16O3.C[浓硫酸增重可知水的质量为14.4g,可计算出n(H2O)=14.4g18g/mol=0.8mol,n(H)=1.6mol,m(H)=1.6g;使碱石灰增重26.4g,可知二氧化碳质量为26.4g,n(C)=n(CO2)=26.4g44g/mol=0.6mol,m(C)=7.2g,m(C)+m(H)=8.8g,有机物的质量为12g,所以有机物中氧的质量为3.2g,n(O)=3.2g16g/mol=0.2mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=0.6mol∶1.6mol∶0.2mol=3∶8∶1,即实验式为C3H8O,由于C3H8O中碳原子已经饱和,所以分子式也为C34.D[某化合物6.4g在氧气中完全燃烧,只生成8.8gCO2和7.2gH2O,n(CO2)=0.2mol,n(H2O)=0.4mol,根据元素守恒,6.4g该化合物中含有0.2molC、0.8molH,根据质量守恒定律,该化合物中含有O的物质的量为6.4g−0.2mol×12g/mol−0.8mol×1g/mol16g/mol=0.2mol。根据以上分析,该化合物含碳、氢、氧三种元素,A错误;6.4g该化合物中含有0.2molC、0.8molH,碳、氢原子个数比为1∶4,B错误;6.4g该化合物中含有0.2molC、0.8molH、0.2molO,该化合物实验式为CH45.D[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,A正确;醋酸的晶体结构可以通过X射线衍射法确定,B正确;不同的化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱图上将处于不同位置,从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团,C正确;质谱仪可以确定有机化合物的相对分子质量,而不是分子式,D错误。]6.C[有机物CH3CH2OCH3的相对分子质量为60,含有C—H键、C—O键,但不含有O—H键,A不符合题意;CH3CH2CH(OH)CH3的相对分子质量为74,B不符合题意;CH3CH2CH2OH的相对分子质量为60,分子中含有C—H键、O—H键、C—O键,C符合题意;HCOOCH3的相对分子质量为60,含有C—H键、C—O键,但不含有O—H键,D不符合题意。]7.B[根据该有机化合物的核磁共振氢谱图及球棍模型判断,不同化学环境的氢原子有8种,A正确;该有机化合物中不含苯环,所以不属于芳香族化合物,B错误;根据该有机化合物的键线式和球棍模型判断Et为乙基,C正确;根据该有机化合物的球棍模型可知,其分子式为C9H12O4,D正确。]8.C[9gA在足量氧气中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过足量的浓硫酸和碱石灰,发现两者分别增重5.4g和13.2g,说明完全燃烧生成水的质量为5.4g,二氧化碳的质量为13.2g,9gA完全燃烧生成水的物质的量是mM=5.4g18g/mol=0.3mol,9.0gA完全燃烧生成二氧化碳的物质的量是mM=13.2g44g·mol/L=0.3mol,n(O)=mM=9.0g−0.6mol×1g/mol−0.3mol×12g16g/mol=0.3mol,所以A的实验式为CH2O,通过质谱法测得A相对分子质量为90,设分子式为(CH2O)n,则(12+2+16)n=90,n=3,故A的分子式为C3H6O3。根据红外光谱知A中含有—OH和—COOH,由核磁共振氢谱可知,A中含有4种氢原子,其数目比为1∶1∶1∶3,故A的结构简式为CH3CH(OH)COOH,B正确;A的分子式为C3H9.(1)①⑤(2)AD(3)①74C4H10O③C(CH3)3OHCH3CH2OCH2CH3解析(1)在上述各种研究方法中,蒸馏、重结晶、萃取、过滤是有机物分离或提纯的方法,核磁共振氢谱、红外光谱常用于分子结构确定,答案选①⑤;(2)其核磁共振氢谱中只有一个吸收峰,说明有机物分子中只有一类氢原子,CH3CH3分子中只有一类氢原子,A正确;CH3COOH分子中含有两类氢原子,B错误;CH3COOCH3分子中含有两类氢原子,C错误;CH3OCH3分子中只有一类氢原子,D正确。(3)且设有机物质量为74g,故n(C)∶n(H)∶n(O)=74×64.86%g12g/mol∶74×13.51%g74×(1−64.86%−13.51%)g16g/mol=4∶10∶1,故实验式为C4H10O;①根据分析可知,甲的实验式为C4H10O;根据质谱图知,其相对分子质量是74,结合其实验式知其分子式为C4H10O;③a.甲的核磁共振氢谱图中出现2组峰,说明该结构中有2种氢原子,则结构简式为C(CH3)3OH;b.乙为甲的一种同分异构体,乙的红外光谱含有对称—CH3,对称—CH2—和C—O—C结构,故结构简式为CH3CH2OCH2CH310.(1)90g/mol(2)C3H6O3(3)·O‥‥解析(1)相同条件下,气体的密度之比等于摩尔质量之比