1、第2节 有机化合物结构的测定经典基础题题组1测定有机化合物结构的流程及分子式的确定1验证某有机物属于烃，完成的实验内容应是()A只需测定分子中C、H原子个数之比B只要证明其完全燃烧的产物只有H2O和CO2C只需测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量之比D测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量答案D解析若要验证某有机物属于烃，须要说明该有机物只含有碳氢两种元素，要通过计算确定是否含有氧元素。2A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%，那么A的实验式是 ()AC5H12O4BC5H12O3CC4H10O4 DC5H1
2、0O4答案A解析n(C)n(H)n(O)5124，所以实验式为C5H12O4。题组2有机化合物结构式的确定3有机化合物的不饱和度为 ()A8 B7C6 D5答案C解析该有机化合物有分子式为C14H18，由计算公式：不饱和度n(C)11416。4把一定量的有机化合物溶于NaOH溶液中，滴入酚酞溶液呈现红色，煮沸5分钟后，溶液颜色变浅，再滴入盐酸至显酸性，析出白色晶体，取少量晶体放到FeCl3溶液中，溶液呈紫色，则有机化合物可能是下列物质中的 ()答案A解析根据溶液红色变浅，说明有机化合物含有酯基“”，根据遇FeCl3溶液呈紫色，判断有机化合物中含有酚羟基，只有A项符合题意。能力提升题5某气态有机
3、化合物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，至少需知的条件是 ()X中含碳质量分数X中含氢质量分数X在标准状况下的体积X对氢气的相对密度X的质量A BC D答案B解析已知C、H的质量分数可求得有机化合物X的最简式，再根据相对分子质量可确定其分子式。6有机物X是一种广谱杀菌剂，作为香料、麻醉剂、食品添加剂，曾广泛应用于医药和工业。该有机物具有下列性质：与FeCl3溶液作用发生显色反应；能发生加成反应；能与溴水发生反应。依据以上信息，一定可以得出的推论是 ()A有机物X是一种芳香烃B有机物X可能不含双键结构C有机物X可以与碳酸氢钠溶液反应D有机物X一定含有碳碳双键或碳碳叁键答案
4、B解析有机物X与FeCl3溶液作用发生显色反应，说明含有酚羟基，所以不可能是芳香烃；因含有苯环与酚羟基，可以与H2发生加成反应，与溴水发生取代反应；X是否含双键结构，有没有其他官能团，无法确定。7某有机物CxHyOz完全燃烧时需O2的物质的量是该有机物的x倍，生成CO2和H2O的物质的量之比为11。该有机物分子中x、y、z的关系是 ()Ax2yz BxyzCxy2z Dxyz答案B解析由燃烧通式：CxHyOz(x)O2xCO2H2O，结合题干条件可知：xx，x，综合换算可得出：xz(xyz121)，选项B符合题意。8有一卤代烃的蒸气对同温、同压下H2的相对密度是54.5。取5.45 g的此卤代
5、烃与足量NaOH溶液作用后，再加入过量的稀HNO3酸化至溶液显酸性，最后加入过量的AgNO3溶液可生成9.40 g浅黄色沉淀，则此卤代烃是 ()ACH3Cl BCH3CH2ClCCH3CH2Br 答案C解析一卤代烃的相对分子质量为54.52109，在NaOH溶液作用下水解得氢卤酸，再与AgNO3溶液作用得浅黄色沉淀，则必是一溴代烃，再根据CnH2n1Br相对分子质量为109，则n2，即为CH3CH2Br。9A物质能与(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸以及KOH的甲醇溶液在1分钟内溶液由淡绿色变为红棕色；能与溴水产生白色沉淀；与碱作用后能与AgNO3和稀HNO3的混合液产生淡黄色沉淀。A可能
6、的结构是()答案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1分钟内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；水解产物能与AgNO3溶液和稀HNO3的混合液反应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。10化学式为C4H8O3的有机物，在浓硫酸存在和加热时，有如下性质：能分别与CH3CH2OH和CH3COOH反应；脱水生成一种能使溴水退色的物质，此物质只存在一种结构简式；能生成一种分子式为C4H6O2的五元环化合物。则C4H8O3的结构简式为 (
7、)AHOCH2COOCH2CH3BCH3CH(OH)CH2COOHCHOCH2CH2CH2COOHDCH3CH2CH(OH)COOH答案C解析该有机物能够和CH3CH2OH及CH3COOH发生反应，说明其分子内含有OH和COOH，能够脱水生成使溴水退色的物质，说明生成了，即和OH相连的碳邻位碳上必定有H，同时该物质能够自身发生酯化反应，生成C4H6O2的五元环化合物，则该五元环处的结点为四个C和一个O，该环酯水解后的产物为直链状，即HOCH2CH2CH2COOH才符合题意。11取3.40 g只含羟基不含其他官能团的液态饱和多元醇，置于5.00 L氧气中，点燃使醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.
8、56 L。将气体经CaO吸收，体积又减少2.80 L(所有体积均在标准状况下测定)。(1)3.40 g醇中C、H、O物质的量分别为C_mol，H_mol，O_mol；该醇中C、H、O的原子数之比为_。(2)由以上比值能否确定该醇的分子式？_。其原因是_。(3)如果将该醇的任意一个羟基换成一个卤原子，所得到的卤代物都只有一种，试写出该饱和多元醇的结构简式_。答案(1)0.1250.300.105124(2)能因为该实验式中H原子个数已达饱和(3)C(CH2OH)4解析n(CO2)0.125 mol剩余O2：n(O2)5.00 L0.56 L2.80 L1.64 L则反应O2为：5.00 L1.6
9、4 L3.36 L由质量守恒可得m(H2O)3.40 g32 gmol10.125 mol44 gmol12.7 gn(H2O)0.15 moln(H)0.30 mol醇中含O：0.10 mol，则N(C)N(H)N(O)0.1250.300.105124。12有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可以从牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究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A 9.0 g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍。试通过计算填空：(1)A的相对分子质量为：_。(2)将9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、
10、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g。(2)A的分子式为：_。(3)另取A 9.0 g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 LCO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况)。(3)用结构简式表示A中含有的官能团_、_。(4)A的核磁共振氢谱如下图：(4)A中含有_种氢原子。(5)综上所述，A的结构简式为_。答案(1)90(2)C3H6O3(3)COOHOH(4)4 (5) 解析(1)A的密度是相同条件下H2密度的45倍，相对分子质量为45290。9.0 g A的物质的量为0.1 mol。(2)燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5
11、.4 g和13.2 g，说明0.1 mol A燃烧生成0.3 mol H2O和0.3 mol CO2。1 mol A中含有6 mol H、3 mol C。(3)0.1 mol A跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况)，说明分子中含有一个COOH和一个OH。(4)A的核磁共振氢谱中有4个峰，说明分子中含有4种处于不同化学环境下的氢原子。(5)综上所述，A的结构简式为。13化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉里加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。下图所列装置是用燃烧法确定有机物
12、分子式常用的装置。回答下列问题：(1)产生的氧气按从左到右流向，所选装置的连接顺序是_。(2)C装置中浓H2SO4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)若准确称取0.90 g样品(只含C、H、O三种元素的二种或三种)，经充分燃烧后，A管质量增加1.32 g，B管质量增加0.54 g，则该有机物的最简式为_。(6)要确定该有机物的分子式，还要知道_。答案(1)gf，eh，ic(或d)，d(或c)a(或b)，b(或a)(2)干燥O2(3)催化剂(4)使有机物充分燃烧(5)CH2O(6)相对分子质量解析本题利用H2O2在MnO2催化下分解产生氧气，用浓硫酸
13、除去其中的水蒸气后氧化有机物生成CO2和H2O，利用装置B测定H2O的质量，利用装置A测定CO2的质量，从而求出有机物含有的C、H(或O)的质量，进而求出有机物的实验式。电炉中CuO的作用是为了尽可能保证有机物全部氧化生成CO2和H2O。第(5)问，n(CO2)1.32 g/44 gmol10.03 mol，n(H2O)0.54 g/18 gmol10.03 mol，m(O)0.90 gm(C)m(H)0.90 g0.03 mol12 gmol10.03 mol21 gmol10.48 g，n(O)0.48 g/16 gmol10.03 mol。因n(C)：n(H)n(O)0.03(0.032
14、)0.03121，故该有机物的实验式为CH2O。(6)要确定该有机物的分子式，还需要测出该有机物的相对分子质量。14水杨酸(试剂标签上没有名称)、三氯化铁溶液、紫色石蕊溶液、氢氧化钠溶液、稀盐酸、碳酸氢钠粉末、无水乙醇、蒸馏水、药匙、试管架、试管若干。实验过程：(一)分离提纯实验桌上有一小瓶没有名称的物质，这就是柳树中能够解热镇痛的有效成分经过提纯而成的。(二)测定实验式燃烧13.8 g样品，实验测得生成30.8 g二氧化碳、5.4 g水，没有其他生成物，请通过计算确定其实验式：_。(三)确定分子式由质谱分析法测出该样品的相对分子质量为138，请确定其分子式：_。(四)推导结构式(1)计算该样
15、品分子的不饱和度为_，推测分子中可能含有_个苯环和_个碳氧双键。(2)用化学方法推测样品分子中的官能团。利用该样品分别做如下实验：在洁净的试管中取少量样品，加入2 mL乙醇、2 mL水振荡溶解后，分成三份，分别装在A、B、C三个试管中。在试管A中滴加23滴FeCl3溶液，发现溶液呈紫色。在试管B中加入一药匙碳酸氢钠粉末，有无色气体生成。由以上现象可以知该有机化合物可能具有的官能团是_和_。(3)推测样品分子的碳骨架结构和官能团在碳链上的位置。通过对样品分子核磁氢谱图和核磁碳谱图的分析，发现碳骨架为环状结构，且官能团位于环状碳环的相邻位置。(4)综上所述，该有机化合物的结构简式为_。答案(二)C
16、7H6O3(三)C7H6O3(四)(1)511(2)酚羟基羧基(4) 解析本题是一道综合性测定有机化合物结构的试题，考查测定过程中的分析、计算能力。由燃烧分析法可以求得该样品所含有的元素种类以及原子个数，写出实验式；由相对分子质量和实验式可确定其分子式；再根据不饱和度的计算以及对官能团定性的分析，确定官能团在碳链上的位置，即可写出其结构简式。(二)30.8 g二氧化碳的物质的量为0.7 mol，5.4 g水的物质的量为0.3 mol，所以样品中含碳的质量为8.4 g，含氢的质量为0.6 g，含氧的质量为13.8 g8.4 g0.6 g4.8 g，即氧原子的物质的量为0.3 mol，所以该样品的实验式为C7H6O3。(三)所得实验式的相对分子质量为138，而样品的相对分子质量也为138，所以该样品的实验式即为其分子式。(四)(1)此有机化合物的不饱和度为7135。可能含有1个苯环和1个碳氧双键。(2)滴加FeCl3溶液，发现溶液呈紫色，说明含有酚羟基；加入碳酸氢钠粉末，有无色气体生成，说明含有羧基。(4)该有机化合物结构简式为。
