2022高考化学第11章有机化学基础第1节认识有机化合物考点4研究有机物的一般步骤和方法讲与练含解析

第十一章　有机化学基础李仕才考点四　研究有机物的一般步骤和方法　1．研究有机化合物的基本步骤2．分离、提纯有机化合物的常用方法(1)蒸馏和重结晶(2)萃取分液①常用的萃取剂：苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。14\n②液—液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。③固—液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。3．有机物分子式的确定(1)元素分析(2)相对分子质量的测定——质谱法质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。4．有机物分子结构的鉴定(1)化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。(2)物理方法①红外光谱分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。②核磁共振氢谱14\n判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．蒸馏分离液态有机物时，在蒸馏烧瓶中应加少量碎瓷片。(　√　)2．某有机物中碳、氢原子个数比为1∶4，则该有机物一定是CH4。(　×　)3．根据物质的沸点利用蒸馏法提纯液态有机物时，沸点相差大于30℃为宜。(　√　)4．乙醇是良好的有机溶剂，根据相似相溶原理用乙醇从水溶液中萃取有机物。(　×　)5．混合物经萃取、分液后可以得到提纯，获得纯净物。(　×　)6．有机物完全燃烧后仅生成CO2和H2O，则该有机物中一定含有C、H、O、三种元素。(　×　)7．质谱法可以测定有机物的摩尔质量，而红外光谱和核磁共振氢谱图可以确定有机物的官能团类型。(　×　)1．实验式中氢原子已经达到饱和，则该物质的实验式就是分子式，如实验式为CH4O，则分子式为CH4O，结构简式为CH3OH。2．实验式通过扩大整数倍时，氢原子数达到饱和，则该式即为分子式，如实验式为CH3O的有机物，扩大2倍，可得C2H6O2，此时氢原子数已达到饱和，则分子式为C2H6O2。一、有机物的分离提纯14\n1．在实验室中，下列除杂的方法正确的是(　　)A．溴苯中混有溴，加入KI溶液，振荡，用汽油萃取出溴B．乙烷中混有乙烯，通H2在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷C．硝基苯中混有浓硫酸和浓硝酸，将其倒入NaOH溶液中，静置，分液D．乙烯中混有CO2和SO2，将其通过盛有NaHCO3溶液的洗气瓶解析：溴和KI发生反应生成I2，虽然除去了溴，但是引进了杂质I2，且溴苯和汽油互溶，无法萃取，A错误；通入H2的量不好控制，少量时，不能将乙烯全部除去，过量时，就会使乙烷中混有H2，而且反应条件要求高，B错误；因为浓硫酸、浓硝酸与NaOH溶液反应可生成易溶于水而不溶于硝基苯的盐，C正确；NaHCO3溶液只能除去SO2，不能除去CO2，D错误。答案：C2．实验室回收废水中苯酚的过程如图所示。下列分析错误的是(　　)A．操作Ⅰ中苯作萃取剂B．苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大C．通过操作Ⅱ苯可循环使用D．三步操作均需要分液漏斗答案：B3．工业上或实验室提纯以下物质的方法中不合理的是(括号内为杂质)(　　)A．溴苯(溴)：加NaOH溶液，分液B．MgCl2溶液(Fe3＋)：加MgO固体，过滤C．乙酸(水)：加新制生石灰，蒸馏D．乙酸乙酯(乙酸、乙醇)：加饱和碳酸钠溶液，分液解析：溴与NaOH反应生成易溶于水的NaBr、NaBrO，然后分液，A正确；加入MgO使Fe3＋＋3H2O3H＋＋Fe(OH)3右移，生成Fe(OH)3沉淀除去，B正确；乙酸与CaO反应，C错误；乙酸与Na2CO3反应、乙醇溶于水，D正确。答案：C14\n4．为了提纯下列物质(括号内为杂质)，有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是(　　)解析：A中己烯与Br2反应的产物与己烷仍互溶，用分液法不能将己烷提纯；B中除去淀粉中的NaCl可用渗析的方法；D中用KMnO4酸性溶液除去甲烷中的乙烯，又引入杂质CO2气体。答案：C二、核磁共振氢谱确定分子结构5．下列说法中正确的是(　　)A．在核磁共振氢谱中有5个吸收峰B．红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类和数目C．质谱法不能用于相对分子质量的测定D．核磁共振氢谱、红外光谱和质谱都可用于分析有机物结构解析：A项在核磁共振氢谱中有3个吸收峰，错误；红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类，无法确定数目，B错误；通过质谱法可测定相对分子质量，C错误；红外光谱仪用于测定有机物的官能团；核磁共振仪用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目；质谱法用于测定有机物的相对分子质量，D正确。答案：D6．下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为3∶1的是(　　)A．乙酸异丙酯B．乙酸乙酯C．对二甲苯D．均三甲苯解析：14\n答案：D7．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中错误的是(　　)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的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3—O—CH3解析：红外光谱给出的是化学键和官能团，从图上看出，已给出C—H、O—H和C—O三种化学键，A项正确；核磁共振氢谱图中，峰的个数即代表氢的种类数，故B项正确；核磁共振氢谱图中峰的面积表示氢的数目比例，在没有给出化学式的情况下，无法得知其H原子总数，C项正确；若A的结构简式为CH3—O—CH314\n，则无O—H键(与题中红外光谱图不符)，其核磁共振氢谱图应只有一个峰(与题中核磁共振氢谱图不符)，故D项错。答案：D8．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个峰且面积比为1∶2∶2∶3，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于A的下列说法中，正确的是(　　)A．A分子属于酯类化合物，不能在一定条件下发生水解反应B．A在一定条件下可与4molH2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种解析：14\n答案：C　有机物分子式及结构式的确定方法1有机物结构式的确定流程2有机物分子式的确定规律(1)最简式规律(实验式规律)①最简式为“CH”——乙炔、苯；“CH2”——烯烃、环烷烃；“CH214\nO”——甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖。②最简式相同的有机物以任意比混合，元素质量分数相同；一定质量混合物燃烧的产物相同。(2)常见相对分子质量相同的有机物①同分异构体相对分子质量相同；分子组成中各元素原子个数(比)完全相同。②含有n个碳原子的醇与含(n－1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同，均为14n＋18。③含有n个碳原子的烷烃与含(n－1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同，均为14n＋2。④常见的相对分子质量相同的有机物和无机物。(28)C2H4、N2、CO；(30)C2H6、NO、HCHO；(44)C3H8、CH3CHO、CO2、N2O；(46)C2H5OH、HCOOH、NO2。(3)“商余法”推断有机物的分子式(设烃的相对分子质量为M)余数为0或碳原子数大于或等于氢原子数时，每减少一个碳原子即增加12个氢原子，直到饱和为止。3有机物结构式的确定方法(1)通过价键规律确定某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则可直接由分子式确定其结构式。如C2H6，根据碳元素为4价，氢元素为1价，碳碳可以直接连接，可知只有一种结构：CH3—CH3；同理，由价键规律，CH4O也只有一种结构：CH3—OH。(2)通过红外光谱确定根据红外光谱图可以确定有机物中含有何种化学键或官能团，从而确定有机物的结构。(3)通过核磁共振氢谱确定根据核磁共振氢谱中峰的种类数和面积比，可以确定不同化学环境下氢原子的种类数及个数比，从而确定有机物的结构。(4)通过有机物的性质确定根据有机物的性质推测有机物中含有的官能团，从而确定有机物结构。14\n1．已知化合物A中各元素的质量分数分别为C37.5%，H4.17%和O58.33%。请填空：(1)0.01molA在空气中充分燃烧需消耗氧气1.01L(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，1molA与足量的碳酸氢钠溶液反应可以放出3mol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个氢处于完全相同的化学环境，则A的结构简式是________；(3)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：①______________、②______________。解析：(1)有机物A中N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶≈6∶8∶7，故A的实验式为C6H8O7。1molA在空气中充分燃烧消耗O2：≈4.5mol，故A的分子式为C6H8O7。答案：14\n2．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：①将2.3g该有机物完全燃烧，生成0.1molCO2和2.7g水；②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图1所示的质谱图；③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示图谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。完成下列问题：(1)有机物A的相对分子质量是________。(2)有机物A的实验式是__________。(3)能否根据A的实验式确定A的分子式？________(填“能”或“不能”)。若能，则A的分子式是________(若不能，则此空不填)。(4)写出有机物A可能的结构简式：____________。14\n解析：(1)由A的质谱图可知：质荷比最大值为46，即为A的相对分子质量。(2)有机物A中n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1mol∶(×2)∶＝0.1∶0.3∶0.05＝2∶6∶1，即A的实验式为C2H6O。(3)因为C2H6O中氢原子数已使碳原子达到“饱和”状态，故只根据实验式即可确定A的分子式为C2H6O。(4)由A的核磁共振氢谱可知，A分子结构中有三种类型的氢原子，且其数目比为1∶2∶3，则A的结构简式为CH3CH2OH。答案：(1)46　(2)C2H6O　(3)能　C2H6O(4)CH3CH2OH3．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：14\n解析：(1)M(A)＝2×45＝90。(2)9.0gA燃烧生成n(CO2)＝＝0.3mol，n(H2O)＝＝0.3mol，n(A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1∶0.3∶0.3×2∶＝1∶3∶6∶3，所以A的分子式为C3H6O3。(3)0.1molA与NaHCO3反应生成0.1molCO2，则A分子中含有一个—COOH，与钠反应生成0.1molH2，则还含有一个—OH。(4)根据核磁共振氢谱图看出有机物中有4个峰值，则含有4种类型的氢原子。(5)由(4)知含有4种类型的氢原子，且氢原子的个数比是3∶1∶1∶1，所以结构简式为。答案：(1)90　(2)C3H6O3　(3)—COOH　—OH(4)4　(5)14\n14