2019_2020学年高中化学课时作业5元素分析与相对分子质量的测定及分子结构的鉴定含解析新人教版选修.doc

课时作业5　元素分析与相对分子质量的测定及分子结构的鉴定
基础巩固
1．在核磁共振氢谱中出现两个峰，其氢原子数之比为3∶1的化合物是(　　)

解析：在核磁共振氢谱中出现两个峰，其氢原子数之比为3∶1，这说明分子中含有2类氢原子，又因为同一个碳原子上的氢原子是相同的，其次同一个碳原子所连接的所有甲基上的氢原子是相同的，再就是具有对称性结构的(类似于平面镜成像中物体和像的关系)。A.分子中含有2类氢原子，其氢原子数之比为3∶1，A正确；B.分子中含有3类氢原子，其氢原子数之比为3∶1∶1，B错误；C.分子中含有3类氢原子，其氢原子数之比为3∶1∶4，C错误；D.分子中含有2类氢原子，其氢原子数之比为3∶2，D错误。
答案：A
2．在核磁共振氢谱中出现三组峰的化合物是(　　)

解析：A.高度对称，苯环上的四个氢等效，二个甲基上的六个氢也等效，只有两组峰，峰面积之比为6∶4＝3∶2，选项A不符合；B.两个甲基上的氢等效，只有两组峰，且峰面积之比为6∶2＝3∶1，选项B不符合；C.两个甲基上的氢等效，甲基取代位上的氢等效，另外六元环上的四个碳上共八个氢也等效，有三组峰，峰面积之比为6∶2∶8＝3∶1∶4，选项C符合；D.高度对称，苯环上的四个氢等效，两个甲基上的六个氢也等效，只有两组峰，峰面积之比为6∶4＝3∶2，选项D不符合。
答案：C
3．利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录，可以初步判断该有机物的分子拥有的(　　)
A．同分异构体数 B.原子个数
C．基团种类 D.共价键种类
解析：红外光谱可确定基团种类
答案：C
4．下列物质的核磁共振氢谱图中，有5个吸收峰的是(　　)

解析：有几个吸收峰说明有几种不同化学环境的氢原子。A项，分子中有2种氢原子；B项，分子中有5种氢原子；C项，分子中有4种氢原子；D项，分子中有4种氢原子。
答案：B
5．燃烧0.1 mol某有机物得0.2 mol CO2和0.3 mol H2O，由此得出的结论不正确的是(　　)
A．该有机物分子的结构简式为CH3—CH3
B．该有机物中碳、氢元素原子数目之比为1∶3
C．该有机物分子中不可能含有双键
D．该有机物分子中可能含有氧原子
解析：n(有机物)∶n(CO2)∶n(H2O)＝0.1 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶2∶3，所以n(有机物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶6，故有机物的分子式为C2H6Ox。
答案：A
6．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键
B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子
C．仅由核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为
CH3—O—CH3
解析：由A的红外光谱知A中有—OH，由A的核磁共振氢谱知A中有3种氢原子，故若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3CH2OH。
答案：D
7．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%。则A的实验式是(　　)
A．C5H12O4 B．C5H12O3
C．C4H10O4 D．C5H10O4
解析：氧元素的质量分数为100%－44.1%－8.82%＝47.08%，n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶≈5∶12∶4，所以A的实验式为C5H12O4。
答案：A
能力提升
8．已知某有机物A的核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中，错误的是(　　)

A．若A的分子式为C3H6O2，则其结构简式为
CH3COOCH3
B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子，且个数之比为1∶2∶3
C．仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D．若A的化学式为C3H6O2，则其同分异构体有三种
解析：由核磁共振氢谱可知，其分子中含有三种不同化学环境的氢原子，峰的面积之比等于其原子个数之比，但不能确定具体个数，故B、C正确；由A的分子式C3H6O2可知，其同分异构体有6种：CH3COOCH3、CH3CH2COOH、
HCOOCH2CH3、和其中有三种不同化学环境的氢原子且个数之比为1∶2∶3的有机物的结构简式为CH3CH2COOH、或HCOOCH2CH3。
答案：A
9．某有机化合物3.2克在氧气中充分燃烧，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6克，盛有碱石灰的干燥管增重4.4克。则下列判断正确的是(　　)
A．肯定含有碳、氢、氧三种元素
B．肯定含有碳、氢元素，可能含有氧元素
C．肯定含有碳、氢元素，不含氧元素
D．不可能同时含有碳、氢、氧三种元素
解析：本题考查有机物化学式确定的有关计算。3.2 g该有机物在氧气中燃烧后生成的产物依次通过浓硫酸和碱石灰，分别增重3.6 g和4.4 g，生成水的质量是3.6 g，所以氢原子的物质的量是0.4 mol，生成的二氧化碳的质量是4.4 g，碳原子的物质的量是0.1 mol，由质量守恒，有机物中含有氧的质量为3.2－0.1×12－0.4×1＝1.6 g，物质的量为＝0.1 mol，故该有机物肯定含碳、氢、氧元素。
答案：A
10．下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是(　　)
A．2，2，3，3-四甲基丁烷 B．2，3，4-三甲基戊烷
C．3，4-二甲基己烷 D．2，5-二甲基己烷
解析：解题时应先把有机物的名称改写成结构简式，再根据结构简式确定核磁共振氢谱中出现几组吸收峰。A的结构简式为(CH3)3CC(CH3)3，核磁共振氢谱中出现一组峰；B的结构简式为(CH3)2CHCH(CH3)CH(CH3)2，核磁共振氢谱中出现四组峰；C的结构简式为CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3，核磁共振氢谱中出现四组峰；D的结构简式为(CH3)2CHCH2CH2CH(CH3)2，核磁共振氢谱中出现三组峰。
答案：D
11．E(C5H5)2的结构如右图，其中氢原子的化学环境完全相同。但早期人们却错误地认为它的结构为。核磁共振法能够区分这两种结构。在核磁共振氢谱中，错误的结构与正确的结构核磁共振氢谱的峰的数目分别为(　　)

A．5，5 B．3，5
C．5，1 D．3，1
解析：错误结构中有3种化学环境的氢原子，而正确结构中只有1种化学环境的氢原子。
答案：D
12．A、B两种有机化合物，当混合物总质量一定时，无论A、B以何种比例混合，完全燃烧时产生的水的量均相等，肯定符合上述条件的A、B是(　　)
①同分异构体　②具有相同的最简式　③乳酸与聚乳酸　④含氢的质量分数相同　⑤苯乙烯和聚苯乙烯　⑥葡萄糖与淀粉　⑦甲苯与甘油
A．①②③④ B．①②④⑤
C．①②③④⑤⑦ D．①②④⑤⑦
解析：由两种有机物组成的混合物，无论以何种比例混合，混合物的总质量一定，完全燃烧时产生的水的量均相等，则说明两种有机物分子中氢元素的质量分数相等。①互为同分异构体，分子式相同，两种有机物分子中氢元素的质量分数相等，故①符合；②最简式相同，两种有机物分子中氢元素的质量分数相等，故②符合；③乳酸与聚乳酸中氢元素质量分数不同，故③不符合；④有机物满足含氢的质量分数相同，故④符合；⑤苯乙烯和聚苯乙烯的最简式相同，两种有机物分子中氢元素的质量分数相等，故⑤符合；⑥葡萄糖与淀粉中氢元素质量分数不同，故⑥不符合；⑦甲苯与甘油分子中H原子数目均为8，二者相对分子质量相等，两种有机物分子中氢元素的质量分数相等，故⑦符合，故选D。
答案：D
13．常温下，10 mL某烃A和80 mL氧气(过量)混合，点燃，使其充分燃烧后恢复到原状况，残留气体体积为65 mL。
(1)若A为烷烃，则A的分子式为_________________________。
(2)若A为烯烃，则A的分子式为_________________________。
(3)若A为炔烃，则A的分子式为_________________________。
解析：CxHy(g)＋O2(g)xCO2(g)＋H2O(l)　ΔV
1 x＋ x 1＋
10 mL 80 mL 25 mL
则＝，解得y＝6。
(1)若A为烷烃，分子式为C2H6；
(2)若A为烯烃，分子式为C3H6；
(3)若A为炔烃，分子式为C4H6。
答案：(1)C2H6　(2)C3H6　(3)C4H6
14．肉桂酸甲酯(代号M)是常用于调制具有草莓、葡萄、樱桃、香子兰等香味的食用香精。用质谱法测得其相对分子质量为162，分子中C、H、O原子个数比为5∶5∶1，且分子中只含有1个苯环，苯环上只有一个取代基。现测出M的核磁共振氢谱谱图有6个峰，其面积之比为1∶2∶2∶1∶1∶3。利用红外光谱仪可初步检测有机化合物中的某些基团，现测得M分子的红外光谱如下图：

根据以上信息确定肉桂酸甲酯的分子式为__________________，
结构简式为______________。
解析：设M的分子式为(C5H5O)n，其相对分子质量为162，则n＝162÷(12×5＋1×5＋16)＝2，所以M的分子式为：C10H10O2，该分子中只含有1个苯环，苯环上只有一个取代基，M的核磁共振氢谱谱图有6个峰，说明含有6种氢原子，其面积之比为1∶2∶2∶1∶1∶3，峰面积之比等于氢原子个数之比，根据红外光谱可知结构简式应为。
答案：C10H10O2　
15．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：

①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和 2.7 g水；
②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图1所示的质谱图；
③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示图谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。试回答下列问题：
(1)有机物A的相对分子质量是___________________________。
(2)有机物A的实验式是______________________________。
(3)A的分子式是________________________________________。
(4)A的结构简式为_____________________________________。
解析：(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量也是46。
(2)在2.3 g该有机物中，n(C)＝0.1 mol
m(C)＝0.1 mol×12 g·mol－1＝1.2 g
n(H)＝×2＝0.3 mol
m(H)＝0.3 mol×1 g·mol－1＝0.3 g
m(O)＝2.3 g－1.2 g－0.3 g＝0.8 g
n(O)＝＝0.05 mol
n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol
＝2∶6∶1，
所以A的实验式是C2H6O。
(3)该有机物实验式C2H6O的式量是46，故其实验式即为分子式。
(4)由A的核磁共振氢谱知A中有3种氢原子，个数比为1∶2∶3，所以A的结构简式为CH3CH2OH。
答案：(1)46　(2)C2H6O　(3)C2H6O
(4)CH3CH2OH
16．青蒿素是一种有效的抗疟药。常温下，青蒿素为无色针状晶体，难溶于水，易溶于有机溶剂，熔点为156～157℃。提取青蒿素的方法之一是乙醚浸取法，提取流程如下：

请回答下列问题：
(1)对青蒿进行破碎的目的是____________________________。
(2)操作I用到的玻璃仪器是________，操作Ⅱ的名称是_______。
(3)用下列实验装置测定青蒿素的化学式，将28.2 g青蒿素放在燃烧管C中充分燃烧：

①仪器各接口的连接顺序从左到右依次为________(每个装置限用一次)；A装置中发生的化学反应方程式为________________。
②装置C中CuO的作用是________________。
③装置D中的试剂为________________。
④已知青蒿素是烃的含氧衍生物，用合理连接后的装置进行实验．测量数据如下表：
装置质量
实验前/g
实验后/g
B
22.6
42.4
E(不含干燥管)
80.2
146.2
则青蒿素的最简式为____________________。
(4)某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有NaOH、酚酞的水溶液中，青蒿素的溶解度较小，加热并搅拌，青蒿素的溶解度增大，且溶液红色变浅，与青蒿素化学性质相似的物质是________(填字母代号)。
A．乙醇　　　　　　　　　 B．乙酸
C．乙酸乙酯 D．葡萄糖
解析：本题主要考查物质的分离方法。
(1)对青蒿进行破碎的目的是增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率。
(2)操作I是过滤，用到的玻璃仪器是漏斗、玻璃棒、烧杯，操作Ⅱ将乙醚溶液中的乙醚分离出来，其名称是蒸馏。
(3)① 装置A产生的氧气需要经过装置D干燥，纯净的氧气进入装置C，产生的水蒸气被装置B吸收，二氧化碳被装置E吸收，仪器各接口的连接顺序从左到右依次为afgdebchi；A装置中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑。② 装置C中CuO的作用是使青蒿素充分氧化生成CO2和H2O。
③ 装置D中的试剂为浓硫酸。
④B吸收水19.8 g，其中含氢2.2 mol即2.2 g，E吸收二氧化碳66 g，其中含碳1.5 mol即18 g，28.2 g青蒿素含氧8 g即0.5 mol，则青蒿素的最简式为C15H22O5。
(4)在含有NaOH、酚酞的水溶液中，乙酸乙酯水解，生成物乙酸与氢氧化钠反应使溶液红色变浅，所以与青蒿素化学性质相似的物质是乙酸乙酯，故选C。
答案：(1)增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率
(2) 漏斗、玻璃棒、烧杯　蒸馏
(3) ①afgdebchi　2H2O22H2O＋O2↑
②使青蒿素充分氧化生成CO2和H2O
③浓硫酸
④C15H22O5
(4)C

11