1.2.2 元素分析与有机化合物结构的确定(人教版选择性必修3)(解析版).docx
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1、第一章有机化合物的结构特点与研究方法, 第一节研究有机化合物的一般方法作业第2课时 元素分析与有机化合物结构确实定1. (2020.广东执信中学高二月考)研究有机物一般经过以下几个基本步骤:别离、提纯一确定实验式一确 定分子式一确定结构式。以下用于研究有机物的方法错误的选项是()A.蒸储常用于别离提纯互溶的液态有机混合物B.李比希元素分析仪可以确定有机物的分子结构C.利用红外光谱仪可以区分乙醇和二甲醛D.质谱仪通常用于测定有机物的相对分子质量【答案】B【详解】A.蒸僧常用于别离互溶的沸点相差较大的液体,故常用于提纯液态有机混合物,A正确;B.李比希元素分析仪可以确定有机物的元素组成,分子的最简
2、式,甚至可以确定有机物的分子式,但是不 能确定有机物的结构,B错误;C.利用红外光谱仪可以测出共价物质分子中含有的化学键、官能团,乙醇和二甲醛中所含的化学键类型不 完全相同,故可以区分乙醇和二甲醛,c正确;D.质谱仪通常用于测定有机物的相对分子质量,质荷比的最大值二相对分子质量,D正确。故答案为:Bo2. (2020.广西南宁三中高二期中)有机物A分子的质谱图如下图。现将9.0g有机物A在足量02中充分 燃烧,生成的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰,分别增重5.4g和13.2g,经检验剩余气体为02。以下有关说法正确的选项是AJ AJ- zl /I 0 8 6 4 ffll对丰度/%AJ
3、AJ- zl /I 0 8 6 4 ffll对丰度/%AJ AJ- zl /I 0 8 6 4 ffll对丰度/%452854749()204()608() 90质荷比(5)如果将装置B、C的连接顺序变为C、B,该实验的目的能否到达(能或不能)简述理由【答案】将装置中的空气排净A和D DCxHyOzNp+(x+ -)02xC02+ -H20+ 2N2ABD4 2f 22不能因为烧碱将同时吸收C02和H20两种气体,使实验结果缺少必要的数据,无法确定该氨基酸的分子组成【分析】根据题意可知,用燃烧法测定某种氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成,用纯氧气将CxHyOzNp完全氧化成二氧化 碳、水和氮
4、气,用浓硫酸吸收水,用碱石灰吸收二氧化碳,用铜网吸收未反响的氧气,用排水量气法测得 氮气的体积,为了准确测得各成分的质量,实验开始先用氧气将装置中的空气排尽,同时应按先吸收水, 再吸收二氧化碳,再除氧气,最后测氮气的体积,根据元素守恒可计算出CxHyOzNp的组成,以此解答该题;【详解】(1)空气中的氮气会产生干扰,实验开始时,首先要翻开夹a,关闭夹b,通一段时间的纯氧,可以将装置中 的N2排净,防止它对实验造成干扰,之后,那么需关闭止水夹a,翻开b;氨基酸和氧气的反响,以及铜网和氧气的反响都需要加热,因此需要加热的装置有AD;操作时应先点燃D处的酒精灯,吸收未反响的氧气,保证最终提供的气体为
5、N2;在装置A中氨基酸和氧气在加热时发生氧化反响,化学方程式是:CxHyOzNp+(x+ - )02.4 2力ypxCC)2_* HzOh N2; 22(4)根据上面的分析可知,为了确定此氨基酸的分子式,除了准确测量N2的体积外,还需得到氨基酸的摩尔 质量、生成二氧化碳气体的质量、生成水的质量,故合理选项是ABD;(5)如果将装置中的B、C连接顺序变为C、B,因为碱石灰将同时吸收水蒸气与C02,得不到二者各自的质 量,无法计算C元素与H元素的含量,使实验结果缺少必要的数据,无法确定该氨基酸的分子组成。15.有机物A可由葡萄糖发酵得到,也可从酸牛奶中提取。纯洁的A为无色粘稠液体,易溶于水。为研究
6、 A的组成与结构,进行了如下实验:实验步骤解释或实验结论(1)称取A9.0g,升温使其汽化,测其密度是相同条件下H2的45 倍通过计算填空:(1) A的相对分子质量为:(2)将此9.0 g A在足量纯02中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过(2) A的分子式为:浓硫酸、碱石灰,发现两者分别增重5.4 g和13.2 g(3)另取A9.0g,跟足量的NaHCCh粉末反响,生成2.24LCO2 (标准状况),假设与足量金属钠反响那么生成2.24LH2 (标准状况)(3)用结构简式表示A中含有的官能团:、(4) A的旧核磁共振一t ft 1谱!如图(4) A中含有种氢原子0 9 87 6 54 3 21
7、(5)综上所述,A的结构简式【答案】90C3H6。3-COOH -OH 4 CH3cH(OH)COOH【分析】(1)有机物和氢气的密度之比等于相对分子质量之比;(2)浓硫酸可以吸收水,碱石灰可以吸收二氧化碳,根据元素守恒来确定有机物的分子式;(3)竣基可以和碳酸氢钠发生化学反响生成二氧化碳,羟基可以和金属钠发生化学反响生成氢气;(4)核磁共振氢谱图中有几个峰值那么含有几种类型的等效氢原子,峰面积之比等于氢原子的数目之比;(5)根据分析确定A的结构简式。【详解】(1)有机物质的密度是相同条件下H2的45倍,所以有机物的相对分子质量为45x2=90,故答案为90;5 4a(2)浓硫酸增重5.4g,
8、那么生成水的质量是5.4g,生成水的物质的量是0 / 7二。.3moL所含有氢原子的 18g I mol物质的量是0.6moL碱石灰增重13.2g,所以生成二氧化碳的质量是13.2g,所以生成二氧化碳的物质的量13.2 幺是77匕7 =0.3 mol,所以碳原子的物质的量是0.3 mol,由于有机物是O.lmoL所以有机物中碳原子个数是3,氢原子个数是6,根据相对分子质量是90,所以氧原子个数是3,即分子式为:C3H6。3,故答案为C3H6。3;(3)只有竣基可以和碳酸氢钠发生化学反响生成二氧化碳,生成2.24LCO2 (标准状况),那么含有一个较基(-COOH),醇羟基(-OH)可以和金属钠
9、发生反响生成氢气,与足量金属钠反响生成2.24LH2 (标准状况),那么含有羟基数目是1个,故答案为一COOH和一OH;(4)根据核磁共振氢谱图看出有机物中有4个峰值,那么含4种类型的等效氢原子,氢原子的个数比是3: 1:1: 1,故答案为4;(5)综上所述,A的结构简式为CH3cH(OH)COOH。16. (2020常州市第二中学高二月考)按要求填空(l)0.2mol有机物和0.4molO2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2 CO和H2O(g).产物经过浓硫酸后,浓 硫酸的质量增加10.8g;再通过灼热CuO充分反响后,固体质量减轻3.2g;最后气体再通过碱石灰被完全 吸收,碱石灰质量增加17
10、.6g。该有机物A的分子式为:;(2)化合物B和C的分子式都是C2H4B2 , B的核磁共振氢谱如以下图所示,那么B的结构简式为; 请预测C的核磁共振氢谱上有 种信号;1 2 3 4 8 /ppm有机物B的分子式为C4H8。2,其红外光谱图如下图,试推测该有机物的可能结构(试写出两种)(:=o Coc(户-,vr YT V,-f V , V,T,VI,7y r 14(X)03 0002 (XX) 1 500 I (XX) 500(:=o Coc(户-,vr YT V,-f V , V,T,VI,7y r 14(X)03 0002 (XX) 1 500 I (XX) 500波数/cm透害袤【答案
11、】C2H6。2BrH2C-CH2Br 2CH3coOCH2cH?CH3cH WOCH?【详解】10.8g 八右1有机物燃烧生成水10.8g,物质的量为有机物燃烧生成水10.8g,物质的量为丽荷= 0.6ml;令有机物燃烧生成的CO为X,那么:coCuO + COCu + CO2, 28gA/715.6g 八八 工16g , x=5.6g , CO的物质的量为一- = 0.2mol ,根据碳 28g / molx 3.2g元素守恒可知CO与CuO反响生成的CO2的物质的量为0.2moL质量为0.2molx44g/mol=8.8g,有机物燃烧8.8g 小生成的CO2的质量为17.6g-8.8g=8
12、.8g,物质的量为; = 0.2mol,根据碳元素守恒可知,Imol有机44g / mol物含有碳原子物质的量为2mol,根据氢元素守恒可知,Imol有机物含有氢原子物质的量为0,6mO12 = 6mol,根据氧元素守恒可知,Imol有机物含有氧原子物质的量为0.20.6mol + 0.2mol + 0.2molx2-0.4molx2 八. 十一l八八.为、, =2mol,所以有机物的分子式为C2H6O2;0.2(2)化合物B和C的分子式都是C2H4B12 ,从B的核磁共振氢谱知B分子内只有1种氢,故B的结构简式为BrthC-CHzBr; C与B是同分异构体,那么C的的结构简式为H3C-CHB
13、r2, C分子内有2种氢,故C的核磁共振氢谱上有2种信号;(3)有机物B的分子式为C4H8。2, B的不饱和度为1,由红外光谱图知,B分子内有两个一CH3,且不对称,都含有C=O、COC ,该有机物的可能结构为CH3coOCH2cH3、CH3CH2COOCH3 o17.(2020云南丽江第一高级中学高二期中)某研究性学习小组为确定一种从煤中提取的液态燃X的结构, 对其进行探究。步骤一:这种碳氢化合物蒸气通过热的氧化铜(催化剂),氧化成二氧化碳和水,再用装有无水氯化钙和固 体氢氧化钠的吸收管完全吸收。2.12g有机物X的蒸气氧化产生7.04g二氧化碳和1.80g水;步骤二:通过仪器分析得知X的相
14、对分子质量为106;步骤三:用核磁共振仪测出X的口核磁共振谱有2个峰,其面积之比为2:3 (如图I)4000 3000 20001500 1000 500图n步骤三:用核磁共振仪测出X的口核磁共振谱有2个峰,其面积之比为2:3 (如图I)4000 3000 20001500 1000 500图n4000 3000 20001500 1000 500图n4000 3000 20001500 1000 500图n步骤四:利用红外光谱仪测得X分子的红外光谱如图n,试回答:(1)步骤二中的仪器分析方法称为 ox的分子式为;X的结构简式为;名称为: o【答案】质谱法X的分子式为C8H10 国0Hs 对二
15、甲苯(或者1,4-二甲苯)【详解】(1)测定相对分子质量的仪器分析方法称为质谱法。液态燃X中只含碳氢两种元素,2.12g有机物X的蒸气氧化产生7.04g二氧化碳和和L80g水;X的相对一2 12g7 04。分子质量为 1。6, n(X)=-= 0.02mol ; n(CO2)= = 0.16mol ; n(C尸0.16mol; n(H2O)= 106g/mol44g/mol二0.lmol , n(H)=0.2mol,所以 X 的分子式为 CsHio;18g/mol根据X分子的红外光谱如图,X的结构中含有核磁共振谱有2个峰,其面积之比为2: 3, X的结构简式为H3c名称为对二甲苯。A.从质谱图
16、可看出,A的摩尔质量是45g/molA的实验式为C2H5OC.假设A能与NaHCCh溶液反响放出气体,那么它可能的结构有2种D.假设A只含有一种官能团,那么它可能的结构多于2种【答案】D【分析】5 4g浓硫酸吸水,碱石灰吸收二氧化碳,分别增重5.4g和13.2g, 5.4g水的物质的量为西荷=0.3mL13.2g(H)=0.6moL 13.2g 二氧化碳的物质的量为-7-二03mol, (C)f2(CC)2)=0.3mol,此有机物 9.0g 含 O 44g / mol一4.8g兀素质量:9.0g-0.6g-0.3x 12g=4.8g, /i(O)= -; =0.3mol,故 /:(C): /
17、i(H): /i(O)=0.3mol: 0.6mol: 0.3mol=l :16g / mol2: 1,即实验式为CH2O,设分子式为(CH2O)n,由质谱仪可知,A的相对分子质量为90,可得30n=90,解 得:n=3,故有机物A为C3H6O3,据此分析解答。【详解】A.从质谱图可看出,最大质荷比为90, A的摩尔质量是90g/moL故A不符合题意;B.根据分析,A的实验式为CH2O,故B不符合题意;C.根据分析可知,有机物A为C3H6。3,假设A能与NaHCCh溶液反响放出气体,说明分子中含有竣基,那么 它可能的结构有CH3cH(OH)COOH、CH2(OH)CH2COOH. CH30cH
18、2coOH等,不止2种,故C不符合题 息;D.假设A只含有一种官能团,它可能的结构有抽。设出于2种,故D符合题意;答案选D。3. (2014湖南高二期末)某烽中碳和氢的质量比是24:5,该煌在标准状况下的密度为2.59g/L,其分子式为A. C2H6【答案】BB. C2H6【答案】BC. C2H6【答案】BD. C4H10C. C5H10D. C7H8【详解】某燃中碳和氢的质量比是24:5,设碳、氢元素组成的化合物的化学式为CxHy,那么12xx: lxy=24: 5,解得 x: y=2: 5,即化合物的最简式为C2H5,燃在标况下的密度是2.59g/L,贝IM=22.4L/molx2.59g
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- 1.2.2 元素分析与有机化合物结构的确定人教版选择性必修3解析版 1.2 元素 分析 有机化合物 结构 的确 人教版 选择性 必修 解析
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