2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題1認(rèn)識有機(jī)化合物2科學(xué)家怎樣研究有機(jī)物課時(shí)作業(yè)含解析蘇教版選修5

PAGEPAGE9科學(xué)家怎樣探討有機(jī)物一、選擇題1．用核磁共振儀對分子式為C3H8O的有機(jī)物進(jìn)行分析，核磁共振氫譜有三個(gè)峰，峰面積之比是1∶1∶6，則該化合物的結(jié)構(gòu)簡式為(B)解析：三個(gè)峰說明有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，且個(gè)數(shù)比為1∶1∶6，只有B項(xiàng)符合。D項(xiàng)結(jié)構(gòu)不明，是分子式而不是結(jié)構(gòu)簡式。2．驗(yàn)證某有機(jī)物屬于烴，應(yīng)完成的試驗(yàn)內(nèi)容是(D)A．只測定它的C、H原子個(gè)數(shù)比B．只證明它完全燃燒后的產(chǎn)物只有水和CO2C．只測定其燃燒產(chǎn)物中水和CO2的物質(zhì)的量之比D．只測定該試樣的質(zhì)量及試樣完全燃燒后生成CO2和水的質(zhì)量解析：烴只含C、H兩種元素。只測定它的C、H原子個(gè)數(shù)比，不能驗(yàn)證該有機(jī)物屬于烴，如甲烷、甲醇中C、H原子個(gè)數(shù)比都是1∶4，故A錯(cuò)誤；甲烷、甲醇的燃燒產(chǎn)物都是H2O和CO2，則只證明它完全燃燒后產(chǎn)物只有H2O和CO2，不能驗(yàn)證該有機(jī)物屬于烴，故B錯(cuò)誤；只測定其燃燒產(chǎn)物中H2O與CO2的物質(zhì)的量之比，只能測出它的C、H原子個(gè)數(shù)比，不能驗(yàn)證該有機(jī)物屬于烴，故C錯(cuò)誤；只測定該試樣的質(zhì)量及試樣完全燃燒后生成CO2和H2O的質(zhì)量，若試樣的質(zhì)量與CO2和H2O中C、H元素的質(zhì)量之和相等，則能驗(yàn)證該有機(jī)物屬于烴，故D正確。3．某氣態(tài)烴對空氣的相對密度為2，在氧氣中充分燃燒1.16g這種烴，并將所得產(chǎn)物通過裝有無水氯化鈣的干燥管和裝有堿石灰的干燥管，當(dāng)稱量這兩個(gè)干燥管的質(zhì)量時(shí)，它們依次增重1.8g和3.52g。這種烴的化學(xué)式是(B)A．C2H6B．C4H10C．C5H10D．C5H解析：氣態(tài)烴對空氣(空氣的平均相對分子質(zhì)量為29)的相對密度為2，則該烴的相對分子質(zhì)量為29×2＝58，則該烴的物質(zhì)的量為eq\f(1.16g,58g·mol－1)＝0.02mol，裝有無水氯化鈣的干燥管增重的1.8g為生成水的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為eq\f(1.8g,18g·mol－1)＝0.1mol，裝有堿石灰的干燥管增重的3.52g為生成二氧化碳的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為eq\f(3.52g,44g·mol－1)＝0.08mol，依據(jù)原子守恒可知烴分子中N(C)＝eq\f(0.08mol,0.02mol)＝4、N(H)＝eq\f(0.1mol×2,0.02mol)＝10，則該烴的分子式為C4H10，故B正確。4．二甲醚和乙醇是同分異構(gòu)體，其鑒別可采納化學(xué)方法或物理方法，下列鑒別方法中不能對二者進(jìn)行鑒別的是(B)A．利用金屬鈉或者金屬鉀 B．利用質(zhì)譜法C．利用紅外光譜法 D．利用核磁共振氫譜解析：乙醇中含有—OH，可與金屬鉀或鈉反應(yīng)生成氫氣，但二甲醚不反應(yīng)，可鑒別，故A不符合題意；質(zhì)譜法可確定分子的相對分子質(zhì)量，因二者的相對分子質(zhì)量相等，則不能鑒別，故B符合題意；二者含有的官能團(tuán)和共價(jià)鍵的種類不同，紅外光譜法可鑒別，故C不符合題意；二者含有氫原子的種類不同，核磁共振氫譜可鑒別，故D不符合題意。5．在核磁共振氫譜中出現(xiàn)3組峰，且氫原子個(gè)數(shù)比為3∶1∶4的化合物是(C)解析：A項(xiàng)中的有機(jī)物有2種氫原子，個(gè)數(shù)比為3∶1；B項(xiàng)中的有機(jī)物有3種氫原子，個(gè)數(shù)比為1∶1∶3；C項(xiàng)中的有機(jī)物有3種氫原子，個(gè)數(shù)比為3∶1∶4；D項(xiàng)中的有機(jī)物有2種氫原子，個(gè)數(shù)比為3∶2，故選C。6．某混合氣體由兩種氣態(tài)烴組成2.24L該混合氣體完全燃燒后，得到4.48L二氧化碳(氣體均為標(biāo)準(zhǔn)狀況)和3.6g水，則這兩種氣體可能是(B)A．CH4和C3H8 B．CH4和C3H4C．C2H4和C3H4 D．C2H4和C2H6解析：n(C)＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，n(H)＝eq\f(3.6g,18g·mol－1)×2＝0.4mol，n(混合物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶4。所以該混合氣體的平均分子式為C2H4。符合題意的組合只有B選項(xiàng)。7．下列各組混合物無論以何種比例混合，只要總的物質(zhì)的量肯定，完全燃燒時(shí)消耗氧氣的量是定值的是(C)A．CH2O、C2H4O2、C6H12O6B．H2、CO、CH3OHC．CH2=CH2、C2H5OH、HOCH2CH2COOHD．C6H6、C5H12、C7H6O2解析：各組混合物無論以何種比例混合，只要總的物質(zhì)的量肯定，完全燃燒時(shí)消耗氧氣的量是定值，則1mol各組分消耗氧氣的物質(zhì)的量相等。CH2O改寫為C·H2O，C2H4O2改寫為C2·2H2O，C6H12O6改寫為C6·6H2O,1molCH2O、C2H4O2、C6H12O6耗氧量不相等，A錯(cuò)誤；CH3OH改寫為CH2·H2O，與氫氣、CO的耗氧量不相等，B錯(cuò)誤；C2H5OH改寫為C2H4·H2O，HOCH2CH2COOH改寫為C2H4·CO2·H2O,1molCH2=CH2、C2H5OH、HOCH2CH2COOH耗氧量相等，C正確；C7H6O2改寫為C6H6·CO2，與C6H6耗氧量相等，而與C5H12耗氧量不相等，D錯(cuò)誤。8．某有機(jī)化合物A的相對分子質(zhì)量為136，分子式為C8H8O2。A分子中只含一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，其紅外光譜和核磁共振氫譜如圖所示。下列關(guān)于有機(jī)化合物A的說法中不正確的是(D)A．有機(jī)化合物A屬于酯類化合物，在肯定條件下能發(fā)生水解反應(yīng)B．有機(jī)化合物A在肯定條件下可與3molH2發(fā)生加成反應(yīng)C．符合題中有機(jī)化合物A分子結(jié)構(gòu)特征的有機(jī)物有1種D．A的同分異構(gòu)體中與其屬于同類化合物的只有2種解析：苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，則苯環(huán)上有三種氫原子，苯基(C6H5—)的相對分子質(zhì)量是77，則取代基的相對分子質(zhì)量是59，比照核磁共振氫譜可知，取代基上的氫原子是等效的，比照紅外光譜可推斷，A的結(jié)構(gòu)簡式是，故A、B、C項(xiàng)均正確。與A同類的同分異構(gòu)體有5種，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．法國化學(xué)家伊夫·肖萬獲2005年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他發(fā)覺了烯烴里的碳碳雙鍵會被拆散、重組，形成新分子，這種過程被命名為烯烴復(fù)分解反應(yīng)。烯烴復(fù)分解反應(yīng)可形象地描述為交換舞伴(如圖所示)。烯烴復(fù)分解反應(yīng)中的催化劑是金屬卡賓(如CH2=M)，金屬卡賓與烯烴分子相遇后，兩對舞伴會短暫組合起來，手拉手跳起四人舞蹈。隨后它們“交換舞伴”，組合成兩個(gè)新分子，其中一個(gè)是新的烯烴分子，另一個(gè)是金屬原子和它的新舞伴。后者會接著找尋下一個(gè)烯烴分子，再次“交換舞伴”。把C6H5CH2CH=CH2與CH2=M在肯定條件下混合反應(yīng)，下列產(chǎn)物不行能存在的是(C)A．C6H5CH2CH=MB．CH2=CH2C．C6H5CH2CH2C6HD．C6H5CH2CH=CHCH2C6H解析：依據(jù)圖示中反應(yīng)機(jī)理，烯烴發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)后可形成新的，而不行能形成C—C，故不行能存在C6H5CH2CH2C6H5。10．下圖是A、B兩種物質(zhì)的核磁共振氫譜。已知A、B兩種物質(zhì)都是烴類，都含有6個(gè)氫原子。請依據(jù)下圖兩種物質(zhì)的核磁共振氫譜譜圖選擇出可能屬于下圖的兩種物質(zhì)(B)A．A是C3H6；B是C6H6 B．A是C2H6；B是C3H6C．A是C2H6；B是C6H6 D．A是C3H6；B是C2H6解析：核磁共振氫譜是記錄不同氫原子核對電磁波的汲取狀況來推知?dú)湓臃N類的譜圖。依據(jù)題目所示的譜圖，圖1中只有一種氫原子，且是穩(wěn)定的氫原子，所以圖1中為C2H6。在圖2中，氫原子中有3種，且比例為2∶1∶3，符合此狀況的物質(zhì)分子是C3H6。C3H6的結(jié)構(gòu)簡式為CH3—CH=CH2，其中氫原子有三種，這三種氫原子的原子核汲取的電磁波的強(qiáng)度不相同，且是3∶1∶2的，因此圖2是C3H6的核磁共振氫譜譜圖。11．某氣態(tài)化合物X含C、H、O三種元素，現(xiàn)已知下列條件：①X中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；②X中H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；③X在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積；④X對氫氣的相對密度；⑤X的質(zhì)量。欲確定X的分子式，所需的最少條件是(A)A．①②④B．②③④C．①③⑤D．①②解析：由①②可確定該氣態(tài)化合物的最簡式，若要確定X的分子式，還須要知道X的相對分子質(zhì)量，即須要知道X對H2的相對密度。二、填空題12．有機(jī)物A常用于食品德業(yè)。已知9.0gA在足量O2中充分燃燒，將生成的混合氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，分別增重5.4g和13.2g，經(jīng)檢驗(yàn)剩余氣體為O2。(1)A分子的質(zhì)譜圖如圖所示，從圖中可知其相對分子質(zhì)量是90，則A的分子式是C3H6O3。(2)A能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)，A肯定含有的官能團(tuán)名稱是羧基。(3)A分子的核磁共振氫譜有4組汲取峰，峰面積之比是1∶1∶1∶3，則A的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH(OH)COOH。(4)請寫出官能團(tuán)與A相同的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：HOCH2CH2COOH。解析：(1)由A分子的質(zhì)譜圖可知，A的相對分子質(zhì)量為90,9.0gA的物質(zhì)的量為eq\f(9.0g,90g·mol－1)＝0.1mol，燃燒生成二氧化碳的物質(zhì)的量為eq\f(13.2g,44g·mol－1)＝0.3mol、生成水的物質(zhì)的量為eq\f(5.4g,18g·mol－1)＝0.3mol，則有機(jī)物分子中N(C)＝eq\f(0.3mol,0.1mol)＝3、N(H)＝eq\f(0.3mol×2,0.1mol)＝6，則N(O)＝eq\f(90－12×3－6,16)＝3，故有機(jī)物A的分子式為C3H6O3。(2)A能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)，A肯定含有羧基。(3)有機(jī)物A的分子式為C3H6O3，含有羧基，A分子的核磁共振氫譜有4組汲取峰，說明含有4種H原子，峰面積之比是1∶1∶1∶3，則A的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH(OH)COOH。13．有機(jī)物分子式的確定常采納燃燒法，其操作如下：在電爐加熱下用純氧氣氧化管內(nèi)樣品，依據(jù)產(chǎn)物的質(zhì)量確定有機(jī)物的組成。如圖所示是用燃燒法測定有機(jī)物分子式常用的裝置，其中A管裝堿石灰，B管裝無水CaCl2。現(xiàn)精確稱取1.80g有機(jī)物樣品(含C、H元素，還可能含有O元素)，經(jīng)燃燒被汲取后A管質(zhì)量增加1.76g，B管質(zhì)量增加0.36g。請按要求填空：(1)此法相宜于測定固體有機(jī)物的分子式，此有機(jī)物的組成元素可能是C、H、O。(2)產(chǎn)生的氣體按從左到右的流向，所選各裝置導(dǎo)管口的連接依次是gefhicd(或dc)ab(或ba)。(3)E和D中應(yīng)分別裝有何種藥品H2O2(或H2O)，MnO2(或Na2O2)。(4)假如將CuO網(wǎng)去掉，A管增加的質(zhì)量將減小(填“增大”“減小”或“不變”)。(5)該有機(jī)物的最簡式是CHO2。(6)要確定該有機(jī)物的分子式，還必需知道的數(shù)據(jù)是B。A．消耗E中液體的質(zhì)量 B．樣品的摩爾質(zhì)量C．CuO固體削減的質(zhì)量 D．C裝置增加的質(zhì)量E．燃燒消耗氧氣的物質(zhì)的量(7)在整個(gè)試驗(yàn)起先之前，需先讓D產(chǎn)生的氣體通過整套裝置一段時(shí)間，其目的是除去裝置中的空氣。解析：(1)B管質(zhì)量增加為所汲取的水的質(zhì)量，A管質(zhì)量增加為所汲取CO2的質(zhì)量。m(H2O)＝0.36g，m(H)＝0.36g×2/18＝0.04g。m(CO2)＝1.76g，m(C)＝1.76g×12/44＝0.48g。1.80g－0.04g－0.48g＝1.28g，故有機(jī)物中除C、H兩種元素外，還有O元素。(2)要確定有機(jī)物的分子式，首先要確定有機(jī)物的組成元素。由題中信息可知，B管汲取水分，A管汲取CO2，所以B管應(yīng)在A管前面，否則A管會將CO2、H2O一同汲取。有機(jī)物在電爐中燃燒須要O2，這就須要將D裝置與電爐相連，D裝置供應(yīng)的氧氣中有水分，其后應(yīng)連接C裝置除去水分，故導(dǎo)管的接口依次為g－e－f－h(huán)－i－c－d－a－b(其中a與b，c與d的依次可交換)。(3)E、D中的藥品明顯是用來制O2的，E中為液體，D中為固體。明顯液體是H2O2(或H2O)，固體為MnO2(或Na2O2)。(4)若將氧化銅網(wǎng)去掉，則有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的CO不能被A管汲取，A管增加的質(zhì)量減小。(5)由(1)可知，n(H)＝0.04mol，n(C)＝eq\f(0.48g,12g·mol－1)＝0.04mol，n(O)＝eq\f(1.28g,16g·mol－1)＝0.08mol，該有機(jī)物的最簡式為CHO2。(6)已知最簡式為CHO2，只要再知道有機(jī)物的相對分子質(zhì)量，即可求出其分子式。設(shè)其分子式為(CHO2)n，則n＝相對分子質(zhì)量/最簡式的式量＝相對分子質(zhì)量/45。(7)通O2趕盡裝置中的CO2和水，否則所求有機(jī)物中C、H含量偏高。14．利用核磁共振技術(shù)可測定有機(jī)物分子的三維結(jié)構(gòu)。在有機(jī)物分子中，不同位置的氫原子的核磁共振氫譜中給出的特征峰也不同，依據(jù)特征峰可以確定有機(jī)物分子中氫原子的種類和數(shù)目。例如，乙醚的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2OCH2CH3，其核磁共振氫譜中給出的特征峰有兩個(gè)，如圖所示：(1)下列物質(zhì)中，其核磁共振氫譜給出的特征峰只有一個(gè)的是AD。A．CH3CH3 B．CH3COOHC．CH3COOCH3 D．CH3COCH3(2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2，A的核磁共振氫譜如圖所示，A的結(jié)構(gòu)簡式為BrCH2CH2Br，請預(yù)料B的核磁共振氫譜上有兩個(gè)特征峰。(3)用核磁共振氫譜的方法來探討C2H6O的結(jié)構(gòu)，請簡要說明依據(jù)核磁共振氫譜的結(jié)果來確定C2H6O分子的結(jié)構(gòu)簡式的方法：若圖譜中給出了3個(gè)汲取峰(信號)，則說明C2H6O的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2OH；若圖譜中給出了1個(gè)汲取峰，則說明C2H6O的結(jié)構(gòu)簡式為CH3OCH3。解析：(1)由題意可知，核磁共振氫譜中峰的數(shù)目與分子中氫原子化學(xué)環(huán)境相關(guān)，有幾種化學(xué)環(huán)境的氫原子就有幾個(gè)峰，要求該化合物的核磁共振氫譜只有一個(gè)峰，則只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子，所以A、D都符合；(2)由A的氫譜圖中只有一個(gè)峰，可得A的結(jié)構(gòu)簡式為BrCH2CH2Br，而B的結(jié)構(gòu)簡式只能是CH3CHBr2其氫譜圖中有二個(gè)峰；(3)依據(jù)C2H6O能寫出的結(jié)構(gòu)簡式只有2種：CH3CH2OH和CH3OCH3，所以假如氫譜中存在3個(gè)峰，則為CH3CH2OH；假如氫譜中存在1個(gè)峰，則為CH3OCH3。15．某探討性學(xué)習(xí)小組為確定某蠟狀有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，他們擬用傳統(tǒng)試驗(yàn)的手段與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行探究。請你參加過程探究。Ⅰ.試驗(yàn)式的確定(1)取樣品A進(jìn)行燃燒法測定，發(fā)覺燃燒后只生成CO2和H2O，某次燃燒后，經(jīng)換算得到了0.125molCO2和0.15molH2O。據(jù)此得出的結(jié)論是分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，分子式為C5H12Ox(x＝0,1，2……)。(2)另一試驗(yàn)中，取3.4g蠟狀有機(jī)物A在3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下同)氧氣中完全燃燒，兩者均恰好完全反應(yīng)，生成2.8LCO2和液態(tài)水。由此得出A的試驗(yàn)式是C5H12O4。Ⅱ.結(jié)