1、有机化合物结构的测定(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题6分,共54分)1.下列有机化合物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是()A.HCHOB.CH3OHC.HCOOHD.CH3COOCH3【解析】选A。甲醛的结构为,其分子中只有一种不同化学环境的氢原子,而CH3OH、HCOOH、CH3COOCH3分子中均有两种氢原子。2.证明某有机化合物属于烃,应完成的实验内容必须是()A.只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2B.只测定它的C、H原子个数比C.只测定其燃烧产物中H2O与CO2的质量之比D.测定该样品的质量及样品完全燃烧后生成H2O和CO2的质量【解析】选D。烃中只含
2、有碳、氢两种元素,烃完全燃烧的产物只有CO2和H2O。设计实验测定CO2和H2O的质量,若原试样的质量等于CO2中碳元素和H2O中氢元素的质量之和,则该有机化合物为烃。若原试样的质量大于CO2和H2O中碳、氢两元素的质量之和,则该有机化合物为烃的含氧衍生物。3.(2020淄博高二检测) 在标准状况下,100 mL某气态烃质量为0.25 g,该烃在一定条件下能与HBr加成,所得产物只有一种,则其结构简式为()A.CH3CHCH2B.CH2CHCH2CH3 C.CH3CHCHCH3D.CH2C(CH3)2【解析】选C。由题意,气态烃的摩尔质量为:M=56 gmol-1,故该烃为烯烃,利用余商法可得
3、:=48,则其分子式为C4H8,又知该烃与HBr加成所得产物只有一种,故其结构简式为CH3CHCHCH3。4.现代化学测定有机化合物组成及结构的分析方法较多。下列有关说法正确的是()A.元素分析仪不仅可以测出试样常见的组成元素及含量,还可以测定其分子的空间结构B.的核磁共振氢谱中有4组峰,峰面积之比为1223C.通过红外线光谱图分析可以区分乙醇和乙酸乙酯D.质谱法和紫外光谱法不属于测定有机化合物组成和结构的现代分析方法【解析】选C。元素分析仪可以测出试样常见的组成元素及含量,但不能测定其分子的空间结构,A错误;的核磁共振氢谱中有5组峰,B错误;红外线光谱图可以测定官能团,所以可以区分乙醇和乙酸
4、乙酯,C正确;质谱法和紫外光谱法属于测定有机化合物组成和结构的现代分析方法。5.(2020亳州高二检测)某有机化合物甲经水解可得乙,乙在一定条件下经氧化后可得丙,1 mol 丙和2 mol甲反应得一种含氯的酯(C6H8O4Cl2)。由此推断有机物丙的结构简式为()A.ClCH2CHOB.HOCH2CH2OHC.ClCH2COOHD.HOOCCOOH【解析】选D。由题意可知,甲、乙、丙分子中所含碳原子数相同,均为两个碳原子;丙为羧酸,且含有两个羧基,应选D项。6.(2020济南高二检测)某含氮有机化合物能溶于水,它既能和酸反应,又能和碱反应,且分子中只含一个氮原子,实验测得其含氮量为18.67%
5、,则下列关于该含氮有机化合物的说法不正确的是()A.该有机化合物中碳原子数与氧原子数相等B.该有机化合物中氢原子数等于碳、氧、氮原子个数之和C.该有机化合物为氨基酸D.该有机化合物中含有硝基(NO2)【解析】选D。由题意知该有机化合物为氨基酸,其相对分子质量为=75,可推知其结构简式为H2NCH2COOH,故A、B、C均正确,D不正确。7.某化合物由碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图有CH键、HO键、CO键的振动吸收,该有机物的相对分子质量是60,则该有机物的结构简式可能是()A.CH3CH2CH2OHB.C.CH3CH2OCH3D.CH3CH2CHO【解析】选A。红外光谱图有OH键,说明含
6、OH,再根据其相对分子质量是60,可判断其分子式为C3H7OH,结构简式可能为CH3CH2CH2OH和CH3CH(OH)CH3。【补偿训练】下列化合物的1H-NMR图中特征峰的数目不正确的是()A.(4组)B.(5组)C.(3组)D.(4组)【解析】选A。A中有两个对称轴,因此有2种等效氢原子,有2组峰;B中有一个对称轴,有5种等效氢原子,有5组峰;C中要注意单键可以转动,因此左边两个甲基是相同的,右边3个甲基也是相同的,因此有3种等效氢原子,有3组峰;D中有一个对称中心,因此有4种等效氢原子,有4组峰。8.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
7、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。乳酸可被氧化为。则乳酸的结构简式是()A.HOCH2CH2COOHB.HOCH2CH(OH)COOHC.CH3OCH2COOHD.CH3CH(OH)COOH【解析】选D。乳酸(C3H6O3)的相对分子质量为90。4.5 g乳酸(0.05 mol)与Na反应得到0.05 mol H2,说明 1分子乳酸中有2个H原子被Na原子所替代;0.1 mol乳酸与甲醇反应生成0.1 mol乳酸甲酯和0.1 mol H2O,说
8、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。9.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氢谱如图所示(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CH3D.该有机物在一定条件下能够发生消去反应【解析】选D。由谱图可知有8种不同环境的氢原子,A错;由键线式可看出,该物质中无苯环,不属于芳香化合物,B错;Et为CH2CH3,C错;含有醇羟基能发生消去反应,D正确。二、非选择题(本题包括1小题,共16分)10.(2020海口高二检测
9、)盐酸利多卡因是一种局部麻醉药及抗心律失常药,可由芳香烃A为原料合成:A(C8H10)BHCl+H2O已知:回答下列问题。(1)B的官能团名称为_,D的分子式为_。(2)反应的化学方程式为_,反应类型为_,上述流程中,反应类型与相同的还有_(填反应序号)。(3)反应除生成E外,另一种产物的化学式为_。(4)写出ClCH2COCl与足量的NaOH溶液反应的化学方程式:_。已知:+NaOH+NaCl(R为烃基)(5)C的芳香族同分异构体中,苯环上只有1个取代基的异构体共有_种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱共有4组峰,且峰面积比为6221的是_(填结构简式)。【解析】本题主要考查有机物推断、官
10、能团、反应类型、同分异构体判断及化学方程式书写等。根据已知信息可知B为。B发生还原反应,即硝基被还原为氨基,得到C。C中氨基上氢原子被取代生成D,D继续发生取代反应生成E。(1)根据以上分析可知B的官能团名称为硝基,D的分子式为C10H12ONCl。(2)根据以上分析可知反应是间二甲苯发生硝化反应生成B,反应的化学方程式为+HNO3(浓)+H2O。上述流程中,反应类型与相同的还有。(3)根据原子守恒可知反应除生成E外,另一种产物的化学式为HCl。(4)根据题给信息知,ClCH2COCl与足量的NaOH溶液反应的化学方程式为ClCH2COCl+3NaOHHOCH2COONa+2NaCl+H2O。
11、(5)C的芳香族同分异构体中,苯环上只有1个取代基的有5种:、,其中中等效氢的个数比为6221。答案:(1)硝基C10H12ONCl(2)+HNO3(浓)+H2O取代反应(3)HCl(4)ClCH2COCl+3NaOHHOCH2COONa+2NaCl+H2O(5)5【补偿训练】某奶油中有一种只含C、H、O的化合物A。A可用作香料,其相对分子质量为88,分子中C、H、O原子个数比为241。A中含有碳氧双键,与A相关的反应如下:已知:ROH+HBr(氢溴酸)RBr+H2O(1)A的分子式为_。(2)写出与A分子式相同的所有酯的结构简式:_。(3)写出A、C、F的结构简式:A_, C_,F_。(4)
12、写出BD反应的化学方程式:_。(5)在空气中长时间搅拌奶油,A可转化为相对分子质量为86的化合物G,G的一氯代物只有一种,写出G的结构简式:_。AG的反应类型为_。【解析】设A的分子式为(C2H4O)n,故44n=88,解得n=2,所以A的分子式为C4H8O2,其不饱和度为1。故与A的分子式相同的所有酯的结构简式为CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3、HCOOCH(CH3)2、HCOOCH2CH2CH3。由题中提供的转化关系图及题干信息可知A中含有醇羟基及碳氧双键,再根据B转化为C及信息知B为,进而知A、C、E、F分别为、CH3CHO、。根据“在空气中长时间搅拌奶油,A可转化为相
13、对分子质量为86的化合物G”知A分子被氧化脱去2个氢原子,故G的结构简式为。答案:(1)C4H8O2(2)CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3、HCOOCH(CH3)2、HCOOCH2CH2CH3(3)CH3CHO(4)2+2H2O(5)氧化反应(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题8分,共16分)11.(双选)有机物甲能发生银镜反应,甲催化加氢还原为乙,1 mol乙与足量金属钠反应放出22.4 L H2(标准状况),据此推断乙一定不是()A.CH2OHCH2OHB.CH2OHCHOHCH3C.CH3CH(OH)CH(OH)CH3D.CH3CH2OH【解析】选C、D
14、。1 mol乙能跟Na反应放出1 mol H2,证明乙为二元醇,则D物质不是;甲能发生银镜反应,证明有醛基,则加氢反应后,生成的醇羟基应在链端,故C也不是。 【误区警示】此题易漏选C。原因在于忽略了甲能发生银镜反应,进而对于乙中羟基与相连的碳的连接方式判断错误。12.某芳香族有机物的分子式为C8H6O2,它的分子(除苯环外不含其他环)中不可能有()A.两个羟基B.一个醛基C.两个醛基D.一个羧基【解析】选D。由该有机物的分子式可求出不饱和度=6,分子中有一个苯环,其不饱和度=4,余下2个不饱和度、2个碳原子和2个氧原子。具有2个不饱和度的基团组合可能有三种情况:两个碳原子形成1个CC、两个氧原
15、子形成2个羟基,均分别连在苯环上;两个碳原子形成1个羰基、1个醛基,相互连接;两个碳原子形成2个醛基,分别连在苯环上。三种情况中氧原子数目都为2;而选项D中,1个羧基的不饱和度仅为1,氧原子数目已为2,羧基和苯环上的C的价键已饱和,都不能与剩下的1个碳原子以CC键结合,故选D。二、非选择题(本题包括1小题,共14分)13.(2019江苏高考)化合物F是合成一种天然茋类化合物的重要中间体,其合成路线如下:(1)A中含氧官能团的名称为_和_。(2)AB的反应类型为_。(3)CD的反应中有副产物X(分子式为C12H15O6Br)生成,写出X的结构简式:_。(4)C的一种同分异构体同时满足下列条件,写
16、出该同分异构体的结构简式:_。能与FeCl3溶液发生显色反应;碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为11。(5)已知:RClRMgCl(R表示烃基,R和R表示烃基或氢),写出以和CH3CH2CH2OH为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。【解析】(1)“OH”为羟基(或酚羟基),“COOH”为羧基。(2)A至B为羧基中的羟基被氯原子所取代。(3)C至D为“CH2OCH3”取代酚羟基上的H原子,H原子与Cl原子结合成HCl,C中还有一个酚羟基,也可以与“CH2OCH3”发生取代反应,结合X的分子式,可以得出X的结构简式为。(4)能与FeCl3发生显色,说明含有酚羟基。水解之后得,其中不同环境的氢原子数目比为33(即11)。(5)本题采用逆合成法,可以由和CH3CH2CHO采用已知的第2步合成,CH3CH2CHO可以由原料CH3CH2CH2OH催化氧化得到,运用流程中E至F,可以被LiAlH4还原为,与HCl反应生成,与Mg在无水乙醚中可以生成。答案:(1)(酚)羟基 羧基(2)取代反应(3)(4)(5)CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO