【优质试卷】2019-2020高中化学 第一章1.4.2 元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定课后作业 新人教

1.4.2 元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定
课后作业
作业时限：45分钟作业满分：100分
一、选择题(每小题5分，共50分)
1．研究有机物一般经过以下几个基本步骤：分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式，以下用于研究有机物的方法错误的是( )
A．蒸馏常用于分离提纯液态有机混合物
B．燃烧法是研究确定有机物成分的有效方法
C．核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量
D．对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的官能团
2．下列化合物分子，在核磁共振氢谱图中能给出三种信号峰的是( )
A．CH3CH2CH3
3．质子核磁共振谱(PMR)是研究有机物结构的有力手段之一，在所研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子在PMR谱中都给出了相应的峰(信号)。

峰的强度与结构中的H原子数成正比，例如乙酸分子的PMR谱中有两个信号峰，其强度比为3∶1。

现有某化学式为C3H6O2的有机物的PMR谱有三个峰，其强度比为3∶2∶1，则该有机物的结构简式不可能是( )
A．CH3CH2COOH B．CH3COOCH3
C．HCOOCH2CH3D．CH3COCH2OH
4.某气态有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，所需的最少条件是( )
①X中含碳质量分数
②X中含氢质量分数
③X在标准状况下的体积
④质谱确定X的相对分子质量
⑤X的质量
A．①② B．①②④
C．①②⑤ D．③④⑤
5．某化合物的结构(键线式)及球棍模型如下：
该有机分子的核磁共振波谱图如下(单位是ppm)：
下列关于该有机物的叙述正确的是( )
A．该有机物不同化学环境的氢原子有6种
B．该有机物属于芳香化合物
C．键线式中的Et代表的基团为—CH3
D．该有机物在一定条件下能够发生消去反应
6．某混合气体由两种气态烃组成，2.24 L该混合气体完全燃烧后，得到4.48 L二氧化碳(气体已折算为标准状况)和3.6 g水，则这两种气体可能是( )
A．CH4和C3H8B．CH4和C3H4
C．C2H4和C3H4D．C2H4和C2H6
7．在120℃条件下，3.7 g某有机物(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)在足量O2中燃烧后，将所得气体先通过浓H2SO4，浓H2SO4增重2.7 g，再通过碱石灰，碱石灰增重6.6 g，对该有机物进行核磁共振分析，谱图如下图所示：
则该有机物可能是( )
A．HCOOCH2CH3B．CH3CH2C≡CH
C．CH3CH2OH D．CH2===CHCH3
8．现有一物质的核磁共振氢谱如下图所示。

则可能是下列物质中的( )
答案
1．C 当有机物热稳定性较强，与杂质的沸点相差较大时，可用蒸馏法提纯液态有机混合物；将一定量的有机物燃烧，分解为简单的无机物，通过无机物的质量可以推算出组成该有机物元素原子的质量分数；核磁共振氢谱通常用于分析有机物分子中几种不同类型的氢原子及它们的数目，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

2．B 有机物中含有几种不同类型的氢原子，在核磁共振氢谱上就能出现几种信号峰，现题给有机物在核磁共振氢谱中有三种信号峰，这表明有机物分子中含有3种不同类型的氢原子。

3．B 在PMR谱中，等性氢原子都给出了相应的峰(信号)，峰的强度与结构中的H原子数成正比。

因此PMR谱有三个峰说明有三种化学环境不同的氢原子，而且其个数比为3∶2∶1。

4．B 若确定X的分子式，至少需要如下条件：C、H、O三种元素中两种元素的质量分数、再结合X的相对分子质量求得C、H、O的原子个数比。

5．D A项，由谱图可知有8种不同环境的氢原子，A错；B项，由键线式可看出，该物质中无苯环，不属于芳香化合物，B错；C项，Et为—CH2CH3，C错。

6．B n(C)＝4.48 L
22.4 L·mol－1
＝0.2 mol，
n(H)＝
3.6 g
18 g·mol－1
×2＝0.4 mol，
n (混合物)n(C)n(H)＝124。

所以该混合气体的平均分子式为C2H4。

符合题意的组合只有B选项。

7．A 浓H2SO4吸水，增重的质量即为H2O的质量为2.7 g，计算得m(H)＝0.3 g，n(H)＝0.3 mol；碱石灰吸收CO2，则CO2的质量为6.6 g，计算得m(C)＝1.8 g，n(C)＝0.15 mol；根据以上数据可计算得m(O)＝3.7 g－0.3 g －1.8 g＝1.6 g，n(O)＝0.1 mol。

此有机物中C、H、O原子个数之比为，即，只有A选项正确，且A选项中氢原子共有三类，对应核磁共振氢谱中有三个峰。

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A．CH3CH2CH3
B．CH3CH2CH2OH
D．CH3CH2CHO
9．有机物X完全燃烧的产物只有二氧化碳和水，元素组成分析发现，该物质中碳元素的质量分数为60.00%，氢元素的质量分数为13.33%，它的核磁共振氢谱有4组明显的吸收峰。

下列关于有机物X的说法不正确的是( ) A．含有C、H、O三种元素
B．相对分子质量为60
C．分子组成为C3H8O
D．结构简式为CH3CHOHCH3
10.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，分子式为C8H8O2。

A的核磁共振氢谱有4个峰且峰面积之比为，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下图所示。

关于化合物A的下列说法中，正确的是( )
A．A属于酯类化合物，在一定条件下不能发生水解反应
B．A在一定条件下可与4 mol H2发生加成反应
C．符合题中A分子结构特征的有机物只有1种
D．与A属于同类化合物的同分异构体只有2种
二、非选择题(共50分)
11．(20分)有机物A只由C、H、O三种元素组成，常用作有机合成的中间体，测得16.8 g该有机物经燃烧生成44.0 g CO2和14.4 g水。

质谱图表明其相对分子质量为84；红外光谱分析表明A中含有—O—H和位于分子端的—C≡C—，核磁共振氢谱显示有3种峰，且峰面积之比为。

(1)写出A的分子式________；
(2)写出A的结构简式________；
(3)下列物质一定能与A发生反应的是______(填序号)
a．H2b．Na
c．KMnO4d．Br2
(4)有机物B是A的同分异构体，1 mol B可以与1 mol Br2加成，该有机物的所有碳原子在同一平面上，且没有顺反异构现象，则B的结构简式是______________。

12．(30分)电炉加热时用纯O2氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。

下列装置是用燃烧法确定
有机物分子式常用的装置。

(1)产生的O2按从左到右的流向，所选装置各导管的正确连接顺序是_______________________________________________________
________________________________________________________________________________________。

(2)C装置中浓硫酸的作用是_____________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ________________。

(3)D装置中MnO2的作用是________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________。

(4)燃烧管中CuO的作用是______________________________ ___________________________________________________________________________________________________ _______________。

(5)若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取0.92 g样品，经充分反应后，A管质量增加1.76 g，B管质量增加1.08 g，则该样品的实验式为________。

(6)要确定该物质的分子式，还要知道该物质的________。

经测定其蒸气密度为2.054 g·L－1(已换算为标准状况下)，则其分子式为________。

(7)该物质的核磁共振氢谱如图所示，则其结构简式为________。

答案
8.B 由核磁共振氢谱的定义可知，在核磁共振氢谱图中从峰的个数即可推知有几种化学环境不同的氢原子，
从题图中可知有4种化学环境不同的氢原子。

分析选项可得A 项有2种，B 项有4种，C 项有2种，D 项有3种。

9．D 有机物X 完全燃烧的产物只有二氧化碳和水，元素组成分析发现，该物质中碳元素的质量分数为60.00%，氢元素的质量分数为13.33%，因此还含有氧元素，其质量分数是100%－60.00%－13.33%＝26.67%，所以C 、H 、O 三种原子的个数之比是60.00%1213.33%126.67%16
＝
，即最简式为C 3H 8O ，由于3个碳原子最多结合8个氢原
子，所以分子式是C 3H 8O 。

它的核磁共振氢谱有4组明显的吸收峰，则含有羟基，所以其结构简式为CH 3CH 2CH 2OH 。

解析：(1)根据A 燃烧生成的CO 2和H 2O 的质量可计算出16.8 g A 中C 、H 的质量分别为12.0 g 和1.6 g ，故O 的质量为3.2 g ；其C 、H 、O 的物质的量之比为12.0 g 12 1.6 g 1 3.2 g
16＝
，所以A 的实验式为C 5H 8O ，又知
其相对分子质量为84，故A 的分子式为C 5H 8O 。

(2)因A 中只有3种氢原子，且数目之比为
，结合分子中含有—O —H 和位于分子端的—C≡C—H ，故第
3种氢原子应是两个相同位置的—CH 3。

由此写出A 的结构简式为
12．(1)g→f→e→h→i→c(或d)→d(或c)→a(或b)→b(或a) (2)吸收H 2O ，得到干燥O 2 (3)作催化剂，加快O 2的生成 (4)使有机物充分氧化生成CO 2和H 2O (5)C 2H 6O
(6)相对分子质量 C 2H 6O (7)CH 3CH 2OH
解析：据反应原理可知，该实验要成功必须：①快速准备O 2供燃烧用；②O 2要纯净干燥；③保证C 元素全部转化为CO 2，H 元素全部转化为H 2O ，并在后面装置中被吸收。

(5)由题意知，m (C)＝ 1.76 g 44 g·mol －1×12 g·mol －1
＝0.48
g ；m (H)＝
1.08 g 18 g·mol
－1×2 g·mol
－1
＝0.12 g ，故有机物样品中m (O)＝0.92 g －0.48 g －0.12 g ＝0.32 g ，则N N N (O)＝
0.48120.1210.32
16
＝
，即实验式为C 2H 6O 。

(6)M ＝22.4 L·mol －1
×2.054 g·L －1
＝46 g·mol －1
，与实验式C 2H 6O 的相对分子质量相等，故C 2H 6O 即为样品的分子式。