学年人教版选择性必修3第一章第二节研究有机化合物的一般方法6.docx
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学年人教版选择性必修3第一章第二节研究有机化合物的一般方法6
2020-2021学年人教版(2019)选择性必修3第一章第二节研究有机化合物的一般方法
一、单选题
1.化合物A经李比希法和质谱法分析得知其相对分子质量为136,分子式C8H8O2,A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1:
2:
2:
3,A分子中只含一个苯环,且苯环上只有一个取代基,其红外光谱与核磁共振氢谱如图。
关于A的下列说法中不正确的是
A.A分子属于酯类化合物,在一定条件下能发生水解反应
B.A在一定条件下可与3molH2发生加成反应
C.符合题中A分子结构特征的有机物只有一种
D.与A属于同类化合物的同分异构体只有2种
2.“辛烷值”用来表示汽油的质量,汽油中异辛烷的爆震程度最小,将其辛烷值标定为100,右图是异辛烷的球棍模型,则异辛烷的系统命名为()
A.1,1,3,3-四甲基丁烷B.2,2,4-三甲基-戊烷
C.2,4,4-三甲基戊烷D.2,2,4-三甲基戊烷
3.甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代,可得如图所示的分子,对该分子的描述不正确的是()
A.分子式为C25H20
B.此物质属于芳香烃,是苯的同系物
C.其一氯代物共有三种
D.分子中所有碳原子不可能处于同一平面
4.下列说法不正确的是( )
A.(CH3CH2)2CHCH(CH3)2的系统命名为2-甲基-3-乙基戊烷
B.正丁烷的二氯代物有6种(不考虑立体异构)
C.质谱和核磁共振可用于有机小分子结构的分析,还可用于蛋白质结构的研究
D.CH3COOCH2CH3与CH3CH2CH2COOH互为同分异构体,乙醛和苯甲醛互为同系物
5.甲烷分子中所有氢原子用甲基取代得C(CH3)4,再将C(CH3)4中所有氢原子用甲基取代得C[C(CH3)3]4。
则C[C(CH3)3]4的一氯取代物有()
A.12种B.4种C.2种D.1种
6.有机物X的仪器分析结果如下:
①有机物X的质谱图②有机物X的红外光谱图
③有机物A的核磁共振氢谱图上有2个吸收峰,峰面积之比是1:
1。
下列关于X的说法正确的是
A.X的相对分子质量是75
B.X含有官能团的名称是醚键
C.X有多种同分异构体,其中能与新制Cu(OH)2共热产生红色沉淀的有2种
D.X与NaOH溶液共热一段时间后,油层会减少或消失
7.苯甲醛在浓NaOH溶液中反应生成苯甲酸钠和苯甲醇,反应后静置,液体分层。
有关物质的物理性质如下:
苯甲醛
苯甲酸
苯甲醇
沸点/℃
178.1
249.2
205.4
熔点/℃
-26
121.7
-15.3
溶解性(常温)
微溶于水,易溶于有机溶剂
下列说法不正确的是()
A.苯甲醛既发生了氧化反应,又发生了还原反应
B.用分液法分离出有机层,再用蒸馏法分离出苯甲醇
C.反应后的混合物直接加酸酸化,再用过滤法分离得到粗苯甲酸
D.制得的粗苯甲酸可以用重结晶法进一步提纯
8.能够快速、微量、精确的测定相对分子质量的物理方法是
A.质谱B.红外光谱C.紫外光谱D.
核磁共振谱
9.如图表示在催化剂作用下将X和Y合成具有生物活性的物质Z,W是中间产物(R1、R2均为烃基)。
则下列有关叙述一定正确的是
A.反应①属于加成反应
B.1molW完全加成需要5molH2
C.X核磁共振氢谱有三个峰
D.X、Y、W、Z都能与NaOH溶液反应
10.下列化合物分子中,在核磁共振氢谱图中能给出二种信号的是
A.CH3CH3B.CH3COOCH3C.CH3COCH2CH3D.CH3OCH3
11.下列除去杂质的方法正确的是
①除去乙烷中少量的乙烯:
光照条件下通入Cl2,气液分离;
②除去乙酸乙酯中少量的乙酸:
用饱和碳酸钠溶液洗涤,分液、干燥、蒸馏;
③除去苯中混有的少量苯酚:
加入浓溴水后过滤取滤液;
④除去乙醇中少量的乙酸:
加足量生石灰,蒸馏。
A.①②B.②④C.③④D.②③
12.下列分析方法中不是现代化学测定有机物结构的是:
A.燃烧法B.红外光谱法C.紫外光谱法D.核磁共振谱法
13.能证明乙醇的分子组成为CH3CH2OH,而不是CH3OCH3,最充分的理由是( )
A.1mol乙醇与足量钠反应放出0.5mol氢气
B.1mol乙醇完全燃烧需要3mol氧气
C.1mol生成2mol二氧化碳和3mol水
D.4.6g乙醇在标准状况下的体积为2.24L
14.下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是()
A.HCHOB.CH3OHC.HCOOHD.CH3COOCH3
二、填空题
15.Ⅰ.
(1)有机物CH3CH(C2H5)CH(CH3)2名称是_______;
(2)2,3,3-三甲基戊烷的结构简式为_______;
(3)下列各物质中,互为同位素的是_______,互为同素异形体的是_______,互为同系物的是_______,互为同分异构体的是_______,属于同一种物质的是_______。
Ⅱ.烷烃分子中的基团可能有四种:
—CH3、—CH2—、
,其数目分别用a、b、c、d表示,对烷烃(除甲烷外)中存在的关系作讨论:
(1)下列说法正确的是_______
A.a的数目与b的数目的大小无关
B.c增加l,a就会增加3
C.d增加1,a就会增加2
D.b增加1,a就会增加2
(2)四种基团之间的关系为:
a=_______(用a、b、c、d表示)
16.
(1)某烃A的蒸气密度是同条件下氢气密度的64倍,则A的分子式可能为____,若A中含有6个甲基,但不可能是烯烃与氢气的加成产物,则A的结构简式为______;
(2)已知1mol烃B中所含电子总数为42NA,且C、H两种元素的质量比为5:
1,则其分子式为______,它有_____种同分异构体,在它的同分异构体中,沸点最高的是______(写结构简式);一氯代物只有一种的是_____(写习惯名称)。
17.将含有C、H、O的有机物3.24g装入元素分析装置,通入足量的O2使之完全燃烧,将生成的气体依次通过装有浓硫酸的洗气瓶和碱石灰的干燥管,测得洗气瓶的质量增加了2.16g,干燥管的质量增加了9.24g,已知该有机物的相对分子质量为108。
(1)求此有机物的分子式_________。
(2)已知该物质中含有苯环,且1mol该物质与金属钠反应后生产标准状况下氢气0.5mol,试写出该物质的任一种结构简式_________。
(3)燃烧此有机物3.24g需消耗O2多少_________g?
参考答案
1.D
【解析】有机物A的分子式为分子式C8H8O2,不饱和度为
=5,A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1:
2:
2:
3,说明A含有四种氢原子且其原子个数之比为1:
2:
2:
3,结合红外光谱可知,分子中存在酯基等基团,故有机物A的结构简式为
;A.含有酯基,可发生水解反应,故A正确;B.只有苯环能与氢气反应,则A在一定条件下可与3 mol H2发生加成反应,故B正确;C.有机物A的结构简式为
,只有一种,故C正确;D.属于同类化合物,应含有酯基、苯环,若为羧酸与醇形成的酯有:
甲酸苯甲酯,若为羧酸与酚形成的酯,可以是乙酸酚酯,可以是甲酸与酚形成的酯,甲基有邻、间、对三种位置,故5种异构体,故D错误;故选D。
点睛:
推断A的结构是解题的关键,选项D同分异构体的判断是易错点,容易忽略酸与酚形成的酯;有机物A的分子式为分子式C8H8O2,不饱和度为
=5,A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1:
2:
2:
3,说明A含有四种氢原子且其原子个数之比为1:
2:
2:
3,结合红外光谱可知,分子中存在酯基等基团,故有机物A的结构简式为
,以此解答该题。
2.D
【详解】
根据异辛烷的球棍模型可知其结构简式图:
,根据烷烃的系统命名法,最长碳链有5个碳原子,取代基3个,都为甲基,距两端碳原子相等,支链编号之和最小,左边的端碳原子为1号碳原子,其系统命名为:
2,2,4-三甲基戊烷;故选D。
点睛:
本题的关键是选对主链,编号,注意书写规范性。
3.B
【解析】
【详解】
A.该有机物含1个C和4个苯基,此物质分子式为C25H20,故A不符合题意;
B.该有机物含4个苯环,而苯的同系物中只有1个苯环,该有机物不是苯的同系物,故B符合题意;
C.由结构对称性可知,苯环上含3种H,则此分子的一氯取代产物有3种,故C不符合题意;
D.中间的C为四面体构型,则所有C原子不可能共面,故D不符合题意;答案选B。
4.D
【解析】A.(CH3CH2)2CHCH(CH3)2主链为5个C原子,含有甲基、乙基,名称为2-甲基-3-乙基戊烷,故A正确;B.先找一氯代物,正丁烷共有2种一氯代物,然后以一氯代物为基础再添上一个氯,可得二氯代物,共有6种,即CH3CH2CH2CHCl2、CH3CH2CHClCH2Cl、CH3CHClCH2CH2Cl、CH2ClCH2CH2CH2Cl,CH3CCl2CH2CH3,CH3CHClCHClCH3,故B正确;C、核磁共振(NMR)和质谱(MS)是近年来普遍使用的仪器分析技术,也是最常用的结构测定工具.在质谱分析中,只需要微量样品就可测出被测物质的相对分子量、分子式和许多分子结构的信息,再结合核磁共振,就能准确测定出有机化合物的结构,故C正确;D.CH3COOCH2CH3与CH3CH2CH2COOH的分子式相同而结构不同,故互为同分异构体;结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物,而乙醛和苯甲醛在分子组成上相差的不是一个或若干个CH2原子团,故不是同系物,故D错误;故选D。
5.D
【详解】
C[C(CH3)3]4中3个甲基连在同一个碳原子上,为等效氢原子,所以C[C(CH3)3]4的一氯取代物有1种,故答案为D。
6.D
【解析】
【分析】
根据质荷比可以知道,有机物A的相对分子质量为74,由核磁共振氢谱可以知道,该有机物分子中有2中化学环境不同的H原子,2种H原子数目之比为1:
1,结合红外光谱可以知道,其结构为CH3COOCH3,含有酯基,酯在碱性条件下水解生成羧酸钠和醇;
【详解】
A.由质谱图可以知道,有机物A的相对分子质量为74,故A项错误;
B.X含有官能团的名称是酯基,故B项错误;
C.含有醛基的物质能被氢氧化铜氧化产生红色沉淀,则A有多种同分异构体有4种:
、
、
、
,故C项错误;
D.X属于酯,在NaOH水溶液加热条件下,水解生成羧酸钠和醇,羧酸钠和醇均易溶于水,则油层会减少或消失,故D项正确;
综上,本题选D。
7.C
【详解】
A.苯甲醛→苯甲酸,增加了氧原子,属于氧化反应,苯甲醛→苯甲醇,增加了氢原子,属于还原反应,所以苯甲醛既发生了氧化反应,又发生了还原反应,A正确;
B.反应后的溶液分为有机层和水层,互不相溶,可用分液法分离,有机层中苯甲醛和苯甲醇的沸点相差较大,可用蒸馏法分离,B正确;
C.反应后的溶液中加酸酸化,苯甲酸进入有机层,应该分液后蒸馏,C错误;
D.苯甲酸为无色、无味片状晶体,常温下,苯甲酸微溶于水,含杂质的粗苯甲酸可用重结晶法提纯,D正确;故答案为:
C。
8.A
【详解】
A.质谱仪其实是把有机物打成很多小块,会有很多不同的分子量出现,其中最大的那个就是该有机物的分子量,故A正确;
B.红外光谱用于鉴定有机物中所含的各种官能团,如双键、三键、羟基、羧基、羰基等等,故B错误;
C.紫外光谱是为了了解未知物的初步的化学结构,从光谱信息中得到该物质的基团或者化学键产生的吸收情况,初步判断该物质的结构信息,故C错误;
D.核磁共振可检验不同环境的H的数量,有多少种不同的H,就有多少个峰,各个峰的高度大致上能显示各种H的数量比例,故D错误;
故答案选A。
9.D
【分析】
X是苯酚,含有酚羟基,Y含有酯基和羰基,反应①是羟基邻位上的氢原子被Y中的烷基取代的反应,得到的W中酚羟基、酯基、羰基;反应②是W分子内羟基和氢原子脱水缩合生成Z的反应,得到的Z含有酯基、醚基;反应③是X和Y生成Z的反应,由此分析。
【详解】
A.反应①是羟基邻位上的氢原子被Y中的烷基取代的反应,反应①为取代反应,故A不符合题意;
B.1molW中含有1mol苯环,1molC=O,1mol苯环与3mol氢气发生加成反应,1molC=O与1mol氢气发生加成反应,但烃基不一定为饱和烃基,则至少需要4mol氢气,故B不符合题意;
C.X中含有羟基的氢原子,羟基邻、间、对位置上的四种性质不同的氢原子,核磁共振氢谱有四个峰,故C不符合题意;
D.X中含有酚羟基,W含有酚羟基和酯基,Y、Z含有酯基,都能与NaOH反应,故D符合题意;
答案选D。
10.B
【解析】
【详解】
A、分子中同一甲基上连接的氢原子等效,CH3CH3中2个甲基对称,所以2个甲基上的氢原子都相同,CH3CH3核磁共振氢谱有1个吸收峰,故不选A;
B、CH3COOCH3中2个甲基不对称,所以2个甲基上的氢原子不相同,CH3COOCH3核磁共振氢谱有2个吸收峰,故选B;
C、CH3COOCH2CH3中2个甲基不对称,2个甲基中H原子不同、亚甲基H原子与甲基不同,CH3COOCH2CH3中有3种H原子,核磁共振氢谱有3个吸收峰,故不选C;
D、CH3OCH3中2个甲基对称,所以2个甲基上的氢原子都相同,CH3OCH3核磁共振氢谱有1个吸收峰,故不选D。
11.B
【解析】
【详解】
①光照条件下通入Cl2,会和乙烷反应,无法除去乙烷中的乙烯,错误;
②饱和碳酸钠溶液可以和乙酸反应,而且乙酸乙酯在其中溶解度很小,所以可以用饱和碳酸钠溶液洗涤,分液、干燥、蒸馏除去乙酸乙酯中的乙酸,正确;
③苯酚和浓溴水反应生成的三溴苯酚会溶于苯,无法过滤除去,错误;
④乙酸和生石灰反应生成乙酸钙,然后蒸馏出乙醇,故可除去乙醇中的乙酸,正确。
综上,故选B。
12.A
【分析】
【详解】
红外光谱法用于测定有机物的官能团;核磁共振谱法用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目;紫外光谱法用于测定有机物中是否含有碳碳双键等,而燃烧法只能判断C与H原子的个数比,不能判断有机物的结构,所以答案选A。
13.A
【解析】
【详解】
乙醇能与钠反应产生氢气,说明其分子中含有羟基,而CH3OCH3分子中不含有羟基,不能与钠不能反应。
因为它们的分子式为都为C2H6O,二者燃烧时都需要3mol氧气,都生成2mol二氧化碳和3mol水,不能证明乙醇的结构。
故选A。
14.A
【详解】
核磁共振氢谱中只给出一种信号,说明分子中只存在一类氢原子。
A.HCHO只有一种氢,符合要求;
B.CH3OH有二种氢,不符合要求;
C.HCOOH有二种氢,不符合要求;
D.CH3COOCH3有二种氢,不符合要求;
故选A。
15.2,3一二甲基戊烷
②①⑦③,⑥④,⑤AC2+c+2d
【分析】
Ⅰ.
(1)根据烷烃的命名原则,主碳链要求碳数最多,支链位次要求最小,进行命名;
(2)根据烷烃的命名原则,主碳链要求碳数最多,支链位次要求最小,写出结构简式;
(3)具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体;同系物指结构相似、通式相同,组成上相差1个或者若干个CH2原子团,具有相同官能团的化合物;质子数相同质量数(或中子数)不同的原子互称同位素;同种元素形成的不同单质互为同素异形体;组成和结构都相同的物质为同一物质,同一物质组成、结构、性质都相同,结构式的形状及物质的聚集状态可能不同。
Ⅱ.
(1)根据烷烃的分子结构和构成情况来回答;
(2)根据烷烃的通式CnH2n+2,来计算回答。
【详解】
Ⅰ.
(1)根据烷烃的命名原则,主碳链要求碳数最多,支链位次要求最小,因此该有机物CH3CH(C2H5)CH(CH3)2CH3CH(C2H5)CH(CH3)2主碳链为5,2,3位碳上各有一个甲基,其名称是2,3一二甲基戊烷;综上所述,本题正确答案:
2,3一二甲基戊烷。
(2)2,3,3-三甲基戊烷,该有机物主碳链为5,2,3,3位碳上各有一个甲基,2,3,3-三甲基戊烷的结构简式为
;综上所述,本题正确答案:
。
(3)①金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质,互为同素异形体;
②12C与14C质子数都为6,中子数不同,是碳元素的不同原子,互为同位素;
③
与
分子式相同,结构不同,互为同分异构体;
④
与
的分子式相同,结构相同,是同一种化合物;
⑤
与
的分子式相同,结构相同,是同一种化合物;
⑥
与
的分子式相同,结构不同,互为同分异构体;
⑦CH3与C(CH3)4结构相似、通式相同,相差4个CH2原子团,互为同系物A;
因此,本题正确答案是:
②,①,⑦,③,⑥,④,⑤。
Ⅱ.A、在直链烷烃中,两头是甲基,中间可以有无数个亚甲基,a的数目与b的数目的大小无关,所以A选项是正确的;
B.c增加1,有可能连接处只有氢原子,a不会增加,不合理,故B错误;
C.根据烷烃的命名原则和书写,d增加1,a就会增加2,所以C选项是正确的;
D.b增加1,在亚甲基的两端挂上甲基,只能是丙烷一种物质,不可能,故D错误;
综上所述,本题正确选项AC.
(2)根据烷烃的通式CnH2n+2,—CH3、—CH2—、
,其数目分别用a、b、c、d表示,则烷烃的分子式为C(a+b+c+d)H(3a+2b+c),则:
3a+2b+c=2(a+b+c+d)+2,
整理得:
a=2+c+2d;
因此,本题正确答案是:
a=2+c+2d。
16.C9H20或C10H8(CH3)3CCH2C(CH3)3C5H123CH3(CH2)3CH3新戊烷
【分析】
(1)根据气体的密度之比等于摩尔质量之比确定烷烃A的摩尔质量;根据商余法确定分子式,再根据A中含有6个甲基,确定A的结构简式;
(2)根据C、H两种元素的质量比为5:
1,则C、H两种元素的物质的量比为
=5:
12,可知该烃的实验式为:
C5H12,结合实验式和所含电子总数确定分子式;支链越多,沸点越低。
【详解】
(1)烃A的蒸气密度是相同状况下氢气密度的64倍,则该烃的相对分子质量是氢气的64倍,为128,根据商余法确定A中分子式为C9H20或C10H8;若A中含有六个甲基,A不是烯烃与氢气加成的产物,说明A中相邻C原子之间不可能同时连有氢原子,确定A的结构简式为(CH3)3CCH2C(CH3)3;
答案:
C9H20或C10H8(CH3)3CCH2C(CH3)3
(2)C、H两种元素的质量比为5:
1,则C、H两种元素的物质的量比为
=5:
12
,可知该烃的实验式为:
C5H12,1mol烃B中所含电子总数为42NA,设B分子式为(C5H12)x,则5x×6+12x×1=42,得x=1;因此分子式为C5H12,有3种同分异构体,分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷;支链越多,沸点越低,沸点最高的结构简式为CH3(CH2)3CH3,一氯代物只有一种的是新戊烷。
答案:
C5H123CH3(CH2)3CH3新戊烷
【点睛】
第
(2)小题为易错题,确定B关键是求出实验式,再根据所含电子数来确定分子式。
17.C7H8O
、
、
或
8.16g
【分析】
该有机物完全燃烧产物为H2O和CO2。
洗气瓶增加的是水的质量,n(H2O)=2.16÷18=0.12mol,则n(H)=0.12×2=0.24mol;干燥管增加的是CO2的质量,n(CO2)=9.24÷44=0.21mol,则n(C)=0.21mol。
该有机物中氧元素的质量m(O)=3.24-0.24-2.52=0.48g,其物质的量n(O)=0.48÷16=0.03mol。
【详解】
(1)综上分析,n(有机物)=3.24÷108=0.03mol;n(有机物):
n(C):
n(H):
n(O)=0.03:
0.21:
0.24:
0.03=1:
7:
8:
1,故该有机物的分子式为:
C7H8O。
(2)已知该物质中含有苯环,且1mol该物质与金属钠反应后生产标准状况下氢气0.5mol,说明分子中含有1个-OH,其结构可以是苯甲醇、邻甲基苯酚、间甲基苯酚、对甲基苯酚,结构简式为:
;
;
;
。
(3)消耗的氧的质量就是产物所增加的质量:
2.16g+9.24g-3.24g=8.16g。
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- 学年 人教版 选择性 必修 第一章 第二 研究 有机化合物 一般 方法