鲁科版高中化学选修5有机化学基础课后习题 3.2

第2节有机化合物结构的测定
A组
1.某化合物由碳、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,该有机化合物的相对分子质量是60,则该有机化
合物的结构简式是( )
A.CH3CH2OCH3
B.CH3CH2CH(OH)CH3
C.CH3CH2CH2OH
D.CH3CH2CH2OCH3
=3……2,所以
解析:分子中碳、氢原子的相对原子质量之和为60-16=44,44
14
该物质中含3个碳原子,8个氢原子;符合这个条件的只有A、C两选项,而
又符合红外光谱图的只有选项C。

答案:C
2.若烃分子中含有不饱和键,就具有一定的“不饱和度”。

其数值可表示为:不饱和度=双键数+环(除苯环外)数+叁键数×2+苯环数×4,则有机物的不饱和度为( )
A.8
B.7
C.6
D.5
解析:题述有机物分子中含4个双键、1个叁键、2个环,因此其不饱和度为8。

答案:A
3.两种气态烃组成的混合气体0.1 mol,完全燃烧可得0.16 mol CO2和3.6
g H2O。

下列说法正确的是( )
A.一定有甲烷
B.一定是甲烷和乙烯
C.一定有乙烷
D.一定有乙炔
解析:混合烃的平均组成为C1.6H4,则混合烃中必有一种烃分子中碳原子数少于1.6,故必有CH4,又因CH4中含4个氢原子,而平均分子式中也含4个氢原子,所以另一种烃分子中必含4个氢原子,可能是C2H4或C3H4。

答案:A
4.已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示,下列说法中不正确的是( )
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化学环境的氢原子
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的分子式为C2H6O,则其结构简式为CH3—O—CH3
解析:由图可知,红外光谱显示该有机物含有C—H、O—H和C—O三种不同的化学键。

在核磁共振氢谱中有三个峰,所以分子中有三种不同化学环境的氢原子,根据峰面积的比可以知道不同类型的氢原子的个数比,但无法
得知其分子中的氢原子总数。

若A为CH3—O—CH3,则在核磁共振氢谱中应只有一个峰,所以A应为CH3CH2OH。

答案:D
5.某有机化合物的分子式为C8H6O2,它的分子(除苯环外不含其他环)中不可能有( )
A.2个羟基
B.1个醛基
C.2个醛基
D.1个羧基
解析:根据该芳香族化合物的分子式,其不饱和度为6,一个苯环的不饱和度为4,其结构中还必须含有1个叁键或2个双键。

若含有2个羟基,则其余两个碳可构成一个碳碳叁键;含有2个醛基或1个醛基和1个羰基也满足条件,但若只含1个羧基,其他位置无法再出现不饱和度,则不饱和度为5,不符合题意。

答案:D
6.人在做剧烈运动后,有一段时间腿和胳膊会有酸胀和疼痛的感觉。

原因之一是C6H12O6(葡萄糖)在运动过程中转化为C3H6O3(乳酸)。

4.5 g乳酸与足量的钠反应,在标准状况下得气体1 120 mL。

9 g乳酸与相同质量的甲醇
反应,生成0.1 mol乳酸甲酯和1.8 g 水。

乳酸被氧化时得。

则乳酸的结构简式是( )
A.HOCH2CH2COOH
B.HOCH2CH(OH)COOH
C.CH3OCH2COOH
D.CH3CH(OH)COOH
解析:乳酸(C3H6O3)的相对分子质量为90。

4.5g乳酸(0.05mol)与Na反应得到0.05molH2,说明1分子乳酸中有2个H被Na所替代;0.1mol乳酸与甲醇反应生成0.1mol乳酸甲酯和0.1molH2O,说明乳酸分子中只有1个羧基。

乳酸氧化后的物质为,则另一个官能团必定是羟基,所以乳酸的结构简式为。

答案:D
7.下列化合物分子的不饱和度为4的是( )
A. B.CH2CH—C≡CH
C.CH2CHCH2Cl
D.
解析:因为一个苯环的不饱和度为4,一个双键的不饱和度为1,一个叁键的不饱和度为2,而氧原子和氯原子的存在对不饱和度无影响,则四个选项的不饱和度分别为5、3、1、4,故选D。

答案:D
8.某有机物的分子式为C10H14Cl2O2,分子结构中不含有环和碳碳叁键,只含
有1个,则该分子中含有碳碳双键的数目为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析:因分子结构中不含环,如果是饱和的有机物,则10个碳原子应结合
22个氢原子(一个氯原子相当于一个氢原子),又因分子中含一个,
=2(个)。

故碳碳双键数目为22-14-2-2
2
答案:B
9.有机物M(分子式:C6H4S4)是隐形飞机上吸波材料的主要成分。

某化学兴
趣小组为验证其组成元素,并探究其分子结构进行了下列实验:
(一)验证组成元素。

将少量样品放入A的燃烧管中,通入足量O2,用电炉加热使其充分燃烧,并
将燃烧产物依次通过如下装置。

(夹持仪器的装置已略去)
(1)A中样品燃烧的化学方程式为。

(2)装置B的目的是验证有机物中含氢元素,则B中盛装的试剂可
为。

(3)D中盛放的试剂是(填序号)。

可供选择的试剂:a.NaOH 溶液、b.品红溶液、c.KMnO4溶液、d.溴的CCl4溶液、e.饱和石灰水(4)能证明有机物含碳元素的现象
是。

(5)装置Ⅰ、Ⅱ不能互换的理由是。

(6)燃烧管中放入CuO的作用是。

(7)指出装置F的错误: 。

(二)探究有机物M的分子结构。

文献资料表明,该有机物M为两个六元环结构,有很高的对称性,氢原子的环境都相同。

将2.04 g该有机物加入溴的CCl4溶液,充分振荡后溶液退色,并消耗了0.03 mol Br2。

(8)该有机物分子结构中含有的官能团为(填结构式)。

(9)有机物M的结构简式为(填序号)。

f:g:
h:
解析:(1)有机物燃烧时,C、H、S元素完全燃烧的产物分别为CO2、H2O、SO2;(2)检验氢元素的燃烧产物水常用的试剂是无水硫酸铜;(3)D的作用是除去SO2,选用KMnO4溶液;(4)只有E中的品红溶液不退色,F中的澄清石灰水变浑浊才能证明气体中有CO2;(6)CuO可将CO氧化为
CO2;(8)2.04gC6H4S4的物质的量为0.01mol,消耗了0.03molBr2,且分子有很高的对称性,氢原子的环境都相同,说明1分子C6H4S4中含有三个碳碳双键,结构简式为h。

答案:(1)C6H4S4+11O26CO2+4SO2+2H2O
(2)无水硫酸铜
(3)c (4)E中溶液不退色,F中溶液变浑浊
(5)气体通过Ⅱ时,会带出水蒸气,干扰氢元素的验证
(6)将有机物中的碳元素全部氧化成二氧化碳
(7)试剂瓶未与空气相通(8)(9)h
B组
1.X物质能与(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸以及KOH的甲醇溶液在1 min内使溶液由淡绿色变为红棕色;能与溴水产生白色沉淀;能与AgNO3和浓硝酸的混合液产生淡黄色沉淀。

X可能的结构是( )
A. B.
C. D.
解析:本题主要考查运用各官能团的特征性质确定结构式的方法。

A物质
能与(NH4)2Fe(SO4)2、硫酸溶液以及KOH的甲醇溶液在1min内使溶液由淡绿色变为红棕色是硝基的特征性质;能与溴水产生白色沉淀,是酚羟基的
性质;能与AgNO3和浓硝酸的混合液产生淡黄色沉淀是溴元素的特征性质。

只有D项物质具有上述三个性质的官能团。

答案:D
2.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:分子中有几种不同的氢原子,核磁共振氢谱中就出现几组峰。

A项,
,分子中只有一种氢原子;B项,,分子
中含有4种氢原子;C项,,分子中含有4种氢原子;D项,,分子中含有3种氢原子。

答案:D
3.(双选)图1和图2是A、B两种物质的1H核磁共振氢谱。

已知A、B两
种物质都是烃类(也可考虑环烃),都含有6个氢原子。

请根据图1和图2
两种物质的1H核磁共振氢谱谱图,选择出不可能属于图1和图2的两种物
质是( )
图1 A的核磁共振氢谱
图2 B的核磁共振氢谱
A.A是C2H6;B是(苯)C6H6
B.A是C2H6;B是C3H6
C.A是C3H6;B是C2H6
D.A是C3H6;B是C4H6
解析:A项,C2H6的结构简式为CH3CH3,分子中只有一种氢原子,其核磁共振
氢谱图符合图1,C6H6(苯)分子中的6个氢原子完全等效,只有一种氢原子,其核磁共振氢谱图不符合图2;B项,C2H6的核磁共振氢谱符合图1,当C3H6
的结构简式是CH3CH CH2时,分子中有三种不同的氢原子,其数目之比为3∶1∶2,其核磁共振氢谱符合图2;C项,C2H6的核磁共振氢谱不符合图2;D项,当C3H6是环丙烷时,分子中只有一种氢原子,其核磁共振氢谱符合图1,当
C4H6的结构简式为CH3CH2C≡CH时,分子中有三种不同的氢原子,且数目之
比为3∶1∶2,其核磁共振氢谱符合图2。

答案:AC
4.某有机化合物的蒸气完全燃烧时,所需氧气体积为相同状况下该有机物的蒸气体积的3倍,产生二氧化碳的体积是自身体积的2倍,该有机化合物可能是( )
①乙烯②乙醇③乙醚④乙烷
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
解析:燃烧后CO2的体积是本身的2倍,说明该有机化合物含碳原子数为2。

设该有机物的分子式为C2H y O z(当z=0时,该有机物为烃),则1molC2H y O z完
全燃烧消耗n(O2)=2+y
4−z
2
=3,得y-2z=4,对比乙烯(C2H4)、乙醇(C2H6O)、乙
醚(C2H5OC2H5)、乙烷(C2H6)的分子式可知,乙烯和乙醇符合要求。

答案:A
5.已知化合物A中各元素的质量分数分别为C:37.5%,H:4.2%和O:58.3%。

请填空:
(1)0.01 mol A在空气中充分燃烧需消耗氧气1.01 L(标准状况),则A的分子式是;
(2)实验表明:A不能发生银镜反应。

1 mol A与足量的碳酸氢钠溶液反应可放出3 mol二氧化碳。

在浓硫酸催化下,A与乙酸可发生酯化反应。

核
磁共振氢谱表明A分子中有4个氢原子处于完全相同的化学环境。

则A 的结构简式是;
(3)在浓硫酸催化和适宜的反应条件下,A与足量的乙醇反应生成
B(C12H20O7),B只有两种官能团,其数目之比为3∶1。

由A生成B的反应类型是,该反应的化学方程式是。

(4)A失去1分子水后形成化合物C,写出C的两种可能的结构简式及其官能团的名称①,②。

解析:(1)结合A中三种元素的质量分数可以确定其实验式为C6H8O7,再结合燃烧消耗O2的体积(标准状况)可知,1molA约消耗4.5molO2,可确定A的分子式为C6H8O7。

(2)根据题中描述可知1molA与足量的碳酸氢钠溶液反应可放出3mol 二氧化碳,则A中含有3个羧基。

在浓硫酸催化下,A与乙酸可发生酯化反应,说明A中含有醇羟基。

核磁共振氢谱表明A分子中有4个氢处于完全
相同的化学环境,可确定A的结构简式为。

(3)在浓硫酸催化和适宜的反应条件下,A与足量的乙醇发生酯化反应生成B(C12H20O7),更进一步说明A中含有3个羧基。

(4)A失去1分子水后形成化合物C,由于A中含有3个羧基和1个羟基,羟基所连碳的邻位碳上有氢原子,在浓硫酸、加热条件下可以发生消去反应产生碳碳双键,两个羧基可以脱水生成羧酸酐,羧基和醇羟基反应脱水生成酯,A失去1分子水后形成化合物C的反应可能是消去反应、酯化反应或两个羧基脱水成羧酸酐的反应。

答案:(1)C6H8O7(2)
(3)酯化反应(取代反应) +3C2H5OH
+3H2O
(4)①碳碳双键、羧基
②酯基、羧基(其他合理答案均可)
6.已知有机物之间的转化关系如下图所示,其中反应(Ⅰ)、(Ⅱ)为工业上制备C的反应,D、G能发生银镜反应。

回答下列问题:
(1)有机物B中官能团的名称是。

(2)已知E是相对分子质量最小的不饱和烃,其转化为F的反应可以表达为3E F,且F是常见的平面结构有机物,则F的结构简式为。

(3)写出下列反应的化学方程式:
①B C ;
②F G 。

(4)写出符合下列条件的I的其中一种同分异构体的结构简
式。

①能发生银镜反应;②含有苯环,且苯环上有两个取代基;③能与氢氧化钠溶液反应;④遇到三氯化铁溶液显紫色
解析:根据题给信息可知E为乙炔(HC≡CH),所以F为苯,其结构简式为,D为乙醛,C为乙醇,B为葡萄
糖,G为,H为,I为。

答案:(1)醛基、羟基(2)
(3)①C6H12O62CO2↑+2C2H5OH
②+CO
(4)或
7.化合物A(C11H8O4)在氢氧化钠溶液中加热反应后再酸化可得到化合物B 和C。

回答下列问题:
(1)B的分子式为C2H4O2,分子中只有一个官能团。

则B的结构简式
是,B与乙醇在浓硫酸催化下加热反应生成D,该反应的化学方程式是,该反应的类型是;写出两种能发生银镜反应的B 的同分异构体的结构简式。

(2)C是芳香化合物,相对分子质量为180,其碳的质量分数为60.0%,氢的质量分数为4.4%,其余为氧,则C的分子式
是。

(3)已知C的苯环上有三个取代基,其中一个取代基无支链,且含有能使溴的四氯化碳溶液退色的官能团及能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的官能团,则该取代基上的官能团名称是。

另外两个取代基相同,分别位于该取代基的邻位和对位,则C的结构简式是。

(4)A的结构简式是。

解析:(1)由题意可推知,B中的官能团为羧基,B的结构简式为CH3COOH。

CH3COOH与乙醇在浓硫酸催化下加热,发生酯化反应生成乙酸乙
酯:CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O。

羧酸与同碳原子的酯和羟基醛属于同分异构体,故CH3COOH的同分异构体中能发生银镜反应的为HCOOCH3、HOCH2CHO。

(2)N(C)=180×60.0%
12=9,N(H)=180×4.4%
1
≈8,N(O)=180×(1-60.0%-4.4%)
16
≈4,则
C的分子式为C9H8O4。

(3)C的三个取代基中,其中一个取代基无支链,且含有能使溴的四氯化碳溶液退色的官能团及能与碳酸氢钠溶液反应放出气体的官能团,说明
该取代基中含有碳碳双键和羧基,即该取代基为—CH CH—COOH。

根据C 的分子式可进一步推知,C的另外两个相同的取代基应为羟基,分别位于该取代基的邻位和对位,符合要求的C的结构简式为。

(4)结合A的反应、A的分子式及B和C的结构简式可推知A的结构简式为。

答案:(1)CH3COOH CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反应(或取代反应) HCOOCH3、HOCH2CHO
(2)C9H8O4
(3)碳碳双键、羧基
(4)。