選擇性化學講義1.2研究有機化合物的一般方法

1.2研究有機化合物的一般方法（精講）考點一有機化合物分離、提純常用的方法【例11】（2022吉林松原）現(xiàn)有幾組混合物：①乙烷和乙烯；②乙酸乙酯和乙酸鈉溶液；③乙醇和己醇；④碘化鈉和單質碘；⑤粗苯甲酸。分離以上混合物的正確方法依次是A．洗氣、分液、蒸餾、萃取、重結晶B．分液、蒸餾、萃取、洗氣、過濾C．蒸餾、萃取、重結晶、滲析、分液D．萃取、重結晶、洗氣、分液、蒸餾【答案】A【解析】①乙烷和乙烯可以用通入溴水的方法除去，即選擇洗氣法；②乙酸乙酯不溶于水，也不溶于乙酸鈉溶液，可以用分液的方法分離；③乙醇和己醇可以利用蒸餾的方法分離；④碘化鈉和單質碘用萃取的方法分離；⑤粗苯甲酸可以利用溶解度采用鐘結晶的方法分離。故選A?！纠?2】（2022廣東）下列有關苯甲酸重結晶實驗中操作的說法正確的是A．粗苯甲酸加熱溶解后要恢復到室溫再過濾B．趁熱過濾時，為了防止苯甲酸結晶，可先將漏斗進行預熱C．趁熱過濾后，為了析出更多晶體，熱濾液用冰鹽水充分冷卻，可縮短結晶的時間D．溫度越低，苯甲酸的溶解度越小，所以溫度越低越有利于苯甲酸的重結晶實驗【答案】B【解析】A．粗甲苯加熱溶解后為了防止苯甲酸晶體提前析出，滯留在過濾器中，需要在過濾前適當稀釋，不能直接過濾，A錯誤；B．漏斗適當預熱可減小溫差，B正確；C．趁熱過濾后，用冰鹽水冷卻濾液形成的結晶很小，比表面積大，吸附的雜質多，C錯誤；D．重結晶過程中溫度太低，雜質的溶解度也會降低，部分雜質也會析出，達不到提純苯甲酸的目的，D錯誤；故選B。【一隅三反】1．（2022·云南紅河·高二彌勒市一中?？茧A段練習）某粗苯甲酸樣品中含有少量氯化鈉和泥沙。用重結晶法提純苯甲酸的實驗步驟中，下列操作未涉及的是A．加熱溶解B．冷卻結晶C．萃取后分液D．趁熱過濾【答案】C【解析】A．圖中加熱溶解，便于分離泥沙，故A正確；B．冷卻結晶可析出苯甲酸晶體，故B正確；C．重結晶實驗中不涉及萃取、分液，故C錯誤；D．苯甲酸在水中溶解度隨溫度降低而減小，需要趁熱過濾，防止損失，故D正確；故選：C。2．（2022秋·黑龍江大慶·高二大慶實驗中學?？计谥校┫铝嘘P于物質的分離、提純實驗中的一些操作或做法，其中正確的是A．在苯甲酸重結晶實驗中，待粗苯甲酸完全溶解后要冷卻到常溫再過濾B．用95.6%的工業(yè)酒精制取無水乙醇，可采用的方法是加生石灰，再蒸餾C．要除去乙烷中混有的乙烯氣體可將混合氣體通過盛有酸性高錳酸鉀溶液的洗氣瓶D．在組裝蒸餾裝置時，溫度計的水銀球應伸入液面下【答案】B【解析】A．在苯甲酸重結晶實驗中，待粗苯甲酸完全溶解后，要趁熱過濾，以減少苯甲酸的損耗，A錯誤；B．用95.6%的工業(yè)酒精制取無水乙醇，可采用的方法是先加生石灰（CaO可與水反應），然后再蒸餾分離，B正確；C．除去乙烷中混有的乙烯氣體，不能使用酸性高錳酸鉀溶液，因為酸性高錳酸鉀溶液會將乙烯氧化為CO2，引入了新的雜質，C錯誤；D．在組裝蒸餾裝置時，溫度計測量餾分的溫度，則溫度計的水銀球應處于蒸餾燒瓶的支管口處，D錯誤；故選B。3．（2022秋·吉林白城·高二?？茧A段練習）下列實驗中，所采取的分離方法與對應原理都正確的是選項目的分離方法原理A分離溶于水的碘乙醇萃取碘在乙醇中的溶解度較大B分離乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇的密度不同C除去苯甲酸固體中混雜的NaCl重結晶苯甲酸在水中的溶解度很小D除去丁醇中的乙醚蒸餾丁醇與乙醚的沸點相差較大【答案】D【解析】A．乙醇與水互溶，不能用作萃取劑，A不正確；B．乙酸乙酯與乙醇互溶，不能采用分液法分離，B不正確；C．除去苯甲酸固體中混有的NaCl，采用重結晶法，是因為苯甲酸的溶解度受溫度的影響比較大，而氯化鈉的溶解度受溫度的影響小，C不正確；D．丁醇與乙醚互溶，但二者的沸點相差較大，可采用蒸餾法分離，D正確；故選D?？键c二確定實驗式【例2】（2021春·河北唐山·高二開灤第一中學?？计谀┮欢坑袡C物完全燃燒后，將燃燒產物通過足量的石灰水，過濾后得到白色沉淀10g，但稱量濾液時只減少了2.9g，則此有機物可能是A．C2H5OH B．C4H8O2 C．C3H8 D．C3H6O2【答案】A【解析】有機物燃燒產物有二氧化碳和水，將燃燒產物通過足量的石灰水，經過濾可得沉淀10g，應為CaCO3，n(CO2)=n(CaCO3)=，根據(jù)方程式：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O中物質反應轉化關系可知：0.1molCO2反應，反應后溶液質量減輕5.6g，稱量濾液時，其質量只比原石灰水減少2.9g，則說明反應生成水的質量應為m(H2O)=5.6g2.9g=2.7g，則n(H)=2n(H2O)=2×=0.3mol，n(C)：n(H)=0.1mol：0.3mol=1：3。A．在C2H5OH中n(C)：n(H)=2：6=1：3，A正確；B．在C4H8O2中n(C)：n(H)=4：8=1：2，不符合物質的微粒個數(shù)比1：3，B錯誤；C．在C3H8中n(C)：n(H)=3：8，不符合物質的微粒個數(shù)比1：3，C錯誤；D．在C3H6O2中n(C)：n(H)=1：2，不符合物質的微粒個數(shù)比1：3，D錯誤；故合理選項是A。【一隅三反】1．（2022秋·陜西西安·高二?？计谀?g某物質在空氣中完全燃燒生成8.8g二氧化碳和5.4g水，下列關于這種物質的組成描述正確的是A．該物質只含有碳元素和氫元素B．該物質一定含有碳元素和氫元素，可能含有氧元素C．該物質一定含有碳元素、氫元素和氧元素D．該物質的分子中碳原子與氫原子的個數(shù)比為1∶2【答案】A【解析】8.8g二氧化碳中碳元素的質量=8.8g×=2.4g；5.4g水中氫元素的質量=5.4g×=0.6g；根據(jù)質量守恒定律，因為2.4g+0.6g=3g，說明該物質只含有碳、氫兩元素，一定不含有氧元素。該物質的分子中碳原子與氫原子的個數(shù)比為∶=1∶3，只有A正確；故選A。2．（2022·山東）一定量有機物完全燃燒后，將燃燒產物通過足量的石灰水，過濾后得到白色沉淀10g，但稱量濾液時只減少2.9g，則此有機物不可能是A．C2H5OH B．C4H8O2 C．C2H6 D．C2H6O2【答案】B【解析】根據(jù)題意，燃燒產物通過足量的石灰水，生成白色沉淀CaCO3為10g

，CaCO3的物質的量為0.1mol

，

根據(jù)關系CaCO3～CO2，求得生成的二氧化碳物質的量為0.1mol，則有機物中碳原子的物質的量為n(C)=n(CO2)=0.1mol，濾液質量減少的量為生成碳酸鈣沉淀的質量減去燃燒生成的二氧化碳和水的質量，則燃燒生成水的質量為：102.94.4=2.7g

，生成的水的物質量為0.15mol，則有機物中氫原子的物質的量為n(H)=2n(H2O)=0.3mol，有機物分子中碳氫原子個數(shù)比n(C)∶n(H)=1:3，只有B不符合碳氫原子個數(shù)比為1:3，B符合題意。故選B。3．（2022·黑龍江·勃利縣高級中學高二階段練習）某混合氣體由兩種氣態(tài)烴組成。2.24L該混合氣體完全燃燒后，得到4.48L二氧化碳(氣體已折算成標準狀況)和3.6g水。則這兩種氣體可能是A．CH4和C3H8 B．CH4和C3H4 C．C2H4和C3H4 D．C2H4和C2H6【答案】B【解析】2.24L該混合氣體即0.1mol完全燃燒后，得到4.48L二氧化碳(氣體已折算成標準狀況)和3.6g水。即二氧化碳的物質的量為0.2mol，水的物資的量為0.2mol，則平均分子式為C2H4。A．CH4和C3H8的平均分子式中氫原子個數(shù)不可能是4，A錯誤；B．CH4和C3H4若按1:1混合，平均分子式為C2H4，B正確；C．C2H4和C3H4混合氣體平均分子式中碳原子個數(shù)不可能為2，C錯誤；D．C2H4和C2H6混合氣體平均分子式中氫原子個數(shù)不可能是4，D錯誤；故選B?？键c三確定分子式【例3】（2022秋·內蒙古鄂爾多斯·高二?？计谀嶒炇覍δ秤袡C物有如下實驗記錄：①在氧氣中完全燃燒，只生成、；②1mol該有機物完全燃燒需消耗氧氣112L(標準狀況下)，其分子式可能為A． B． C． D．【答案】C【解析】假設該有機物的分子式為CxHyOz，完全燃燒的方程式及關系為可知需滿足，依次代入計算，可知C符合題意；故選C?！疽挥缛础?．（2022陜西安康·高二?？计谥校?.3g某有機物放在空氣中燃燒，完全燃燒生成4.4g二氧化碳和2.7g水，該有機物在氣態(tài)時對氫氣的相對密度為23，則有機物是A．CH4 B．C2H4 C．C2H6 D．C2H5OH【答案】D【解析】該有機物在氣態(tài)時對氫氣的相對密度為23，則有機物的摩爾質量為232g/mol=46g/mol，則2.3g有機物的物質的量為，根據(jù)原子守恒可知，2.3g有機物中，，，則，其實驗式為C2H6O，由于該有機物相對分子質量為46，則該有機物的實驗式就是其分子式，故選D。2．（2022河北唐山·高二開灤第一中學?？计谀┮阎承鈶B(tài)烴可以在氯氣中燃燒，如CH4＋2Cl2C＋4HCl。現(xiàn)將一定量的某烴分成兩等份，分別在氯氣和氧氣中燃燒，測得消耗的氯氣和氧氣在同溫同壓下的體積之比為4∶5，則該烴的分子式為A．C2H4 B．C2H6 C．C3H6 D．C3H8【答案】D【解析】C在氯氣中氧化產物為單質碳，一個C消耗0個氯氣分子，C在氧氣中的氧化產物是二氧化碳，一個C也同樣消耗一個氧氣分子；H在氯氣氧化產物為氯化氫，是氣體一個H消耗0.5個氯氣分子，H在氧氣中氧化產物為水，一個H消耗0.25個氧氣分子。設該烴為CxHy，一個該烴分子在氯氣中燃燒，消耗氯氣分子數(shù)為0.5y，一個該烴分子在氧氣中燃燒，消耗氧氣的分子數(shù)為x+0.25y，同溫同壓下，氣體的體積之比為物質的量之比，則0.5ymol:(x+0.25y)mol=4:5，整理可得，x:y=3:8；故答案為：D。3．（2022春·河北·高二校聯(lián)考階段練習）3.0g某有機物在氧氣中充分燃燒，生成的二氧化碳和水蒸氣的質量分別為4.4g和1.8g，下列結論正確的是A．該有機物只含碳、氫兩種元素B．該有機物的分子式一定為CH2OC．該有機物分子中C、H、O原子個數(shù)比為1：2：1D．該有機物屬于烴類，C、H原子個數(shù)比為1：2【答案】C【解析】根據(jù)計算，生成的二氧化碳4.4g，，，，，,，，，，所以分子中C、H、O原子個數(shù)比為1：2：1，由于該有機物的相對分子質量未知，不能確定其分子式。A．該有機物只含碳、氫、氧三種元素，A錯誤；B．分子中C、H、O原子個數(shù)比為1：2：1，由于該有機物的相對分子質量未知，不能確定其分子式，B錯誤；C．分子中C、H、O原子個數(shù)比為1：2：1，C正確；D．分子中C、H、O元素，不屬于烴，D錯誤；故選C?？键c四確定分子結構【例41】（2022春·寧夏銀川·高二銀川唐徠回民中學校考期中）已知某有機物A的核磁共振氫譜如圖所示，下列說法中錯誤的是A．若A的分子式為C3H6O2，則其結構簡式為CH3COOCH3B．由核磁共振氫譜可知，該有機物分子中有三種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)之比為1：2：3C．僅由其核磁共振氫譜無法得知其分子中的氫原子總數(shù)D．若A的化學式為C3H6O2，則其能與NaOH(aq)反應的同分異構體有三種【答案】A【解析】A．由核磁共振氫譜可知，該有機物分子中有三種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)之比為1：2：3，CH3COOCH3中含2種H，與圖像不符，故A錯誤；B．由圖可知，該有機物分子中有三種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)之比為1：2：3，故B正確；C．分子式已知時可由圖確定氫原子總數(shù)，但僅由其核磁共振氫譜無法得知其分子中的氫原子總數(shù)，故C正確；D．若A的化學式為C3H6O2，該有機物分子中有三種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)之比為1：2：3，若能與NaOH(aq)反應則其中含有羧基或酯基，可能的結構有CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3、CH3COOCH3，故D正確；故選A。【例42】（2022秋·云南曲靖·高一?？茧A段練習）為測定某有機化合物A的結構，進行如下實驗：(1)將4.6的有機物A置于氧氣流中充分燃燒，實驗測得：生成5.4gH2O和8.8gCO2，則該物質的實驗式是_______。(2)用質譜儀測定該有機化合物的相對分子質量，得到如圖所示的質譜圖，則其相對分子質量為_______，該物質的分子式是_______。(3)根據(jù)價鍵理論，預測A的可能結構并寫出結構簡式：_______。(4)經測定，有機物A的核磁共振氫譜如圖所示，則A的結構簡式為_______?！敬鸢浮?1)C2H6O(2)

46

C2H6O(3)CH3OCH3、CH3CH2OH(4)CH3CH2OH【解析】（1）生成5.4gH2O，物質的量是0.3mol，則含有H原子0.6mol，質量是0.6g；生成8.8gCO2，物質的量是0.2mol，則含有C原子0.2mol，質量是2.4g，則4.6的有機物A中含有O原子的質量4.60.62.4=1.6g，物質的量為0.1mol，則其中C、H、O原子個數(shù)比為0.2：0.6：0.1=2：6：1，則該物質的實驗式是C2H6O。（2）從圖中分析可知，該有機物相對分子質量為46，結合其實驗室可知，該物質的分子式是C2H6O。（3）根據(jù)價鍵理論，H原子形成一個單鍵，O原子可形成兩個單鍵，C原子可形成四個單鍵，A的可能結構：CH3OCH3、CH3CH2OH。（4）根據(jù)圖示可知，有機物A含有三種不同化學環(huán)境的H原子，個數(shù)比為1：2：3，則A的結構簡式為CH3CH2OH?！疽挥缛础?．（2022秋·甘肅定西·高二?？计谥校榱藴y定某有機物A的結構，做如下實驗：①將2.3g該有機物完全燃燒，生成0.1molCO2和2.7g水；②用質譜儀測定其相對分子質量，得如圖一所示的質譜圖；③用核磁共振儀處理該化合物，得到如圖所示圖譜，試回答下列問題：(1)有機物A的相對分子質量是________。(2)求該有機物A的實驗式________。(3)則A的分子式_______(4)由圖可知，該有機物A中含有_____種不同類型的氫原子，其個數(shù)之比是________________。(5)寫出有機物A可能的結構式______________【答案】(1)46(2)C2H6O(3)C2H6O(4)

3

1∶2∶3(5)CH3CH2OH【解析】（1）在A的質譜圖中，最大質荷比為46，所以有機物A的相對分子質量為46，故答案為：46；（2）n(C)=n(CO2)=0.1mol，含有的碳原子的質量為m(C)=0.1mol×12g?mol1=1.2g，氫原子的物質的量為：n(H)=×2=0.3mol，氫原子的質量為m(H)=0.3mol×1g?mol1=0.3g，該有機物中m(O)=2.3g1.2g0.3g=0.8g，氧元素的物質的量為n(O)==0.05mol，則n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1mol∶0.3mol∶0.05mol=2∶6∶1，所以A的實驗式是：C2H6O，故答案為：C2H6O；（3）因為實驗式是C2H6O，相對分子質量為46，所以其實驗式即為分子式，即分子式為：C2H6O；（4）根據(jù)核磁共振氫譜圖可知，有機物A中有3種不同類型的氫原子，其個數(shù)之比是1∶2∶3；（5）A的分子式為C2H6O，有如下兩種可能的結構：CH3OCH3或CH3CH2OH；若為前者，則在核磁共振氫譜中應只有1個峰；若為后者，則在核磁共振氫譜中應有3個峰，而且3個峰的面積之比是1∶2∶3，根據(jù)圖二，CH3CH2OH符合題意，故答案為：CH3CH2OH。2．（2022春·江蘇常州·高二校聯(lián)考階段練習）完成下列問題。(1)研究有機物的方法有很多，常用的有①核磁共振氫譜②蒸餾③重結晶④萃取⑤紅外光譜⑥過濾，其中用于分子結構確定的有_______(填序號)(2)下列物質中，其核磁共振氫譜中只有一個吸收峰的是_______(填字母)。A．CH3CH3 B．CH3COOH C．CH3COOCH3 D．CH3OCH3(3)某含碳、氫、氧三種元素的有機物甲，經燃燒分析實驗測定其碳的質量分數(shù)是64.86%，氫的質量分數(shù)是13.51%，則甲的實驗式(最簡式)是_______。①如圖是該有機物甲的質譜圖，則其相對分子質量為_______，分子式為_______。②確定甲的官能團：通過實驗可知甲中一定含有羥基，寫出羥基的符號_______；甲可能的結構有_______種。③確定甲的結構簡式：a.經測定有機物甲的核磁共振氫譜如圖所示，則甲的結構簡式為_______。b.若甲的紅外光譜如圖所示，則該有機物的結構簡式為_______。【答案】(1)①⑤(2)AD(3)

C4H10O

74

C4H10O

4

C(CH3)3OH

CH3CH2OCH2CH3【解析】（1）在上述各種研究方法中，蒸餾、重結晶、萃取、過濾是有機物分離或提純的方法，核磁共振氫譜、紅外光譜常用于分子結構確定，答案選①⑤；（2）其核磁共振氫譜中只有一個吸收峰，說明有機物分子中只有一類氫原子，A．CH3CH3分子中只有一類氫原子，A正確；B．CH3COOH分子中含有兩類氫原子，B錯誤；C．CH3COOCH3分子中含有兩類氫原子，C錯誤；D．CH3OCH3分子中只有一類氫原子，D正確；答案選AD；（3）碳的質量分數(shù)是64.86%，氫的質量分數(shù)是13.51%，因此氧元素質量分數(shù)是21.63%，則該物質中碳、氫、氧原子個數(shù)之比為，所以其實驗式為C4H10O；根據(jù)質譜圖知，其相對分子質量是74，結合其實驗式知其分子式為C4H10O；由分子式C4H10O可知，碳已被氫飽和，能與鈉反應生成氫氣，則含有羥基；為一元飽和醇，C4H10O有4種等效氫，則可能結構有4種，結構簡式為：HOCH2CH2CH2CH3、CH3CH(OH)CH2CH3、(CH3)2CHCH2OH、C(CH3)3OH。甲的核磁共振氫譜圖中出現(xiàn)2組峰，說明該結構中有2種氫原子，則結構簡式為：C(CH3)3OH；甲的紅外光譜中含有對稱CH3，對稱CH2和COC結構，故有機物的結構簡式為CH3CH2OCH2CH3，含有的官能團為醚鍵。3．（2022春·寧夏銀川·高二銀川唐徠回民中學校考期中）完成下列問題。(1)根據(jù)核磁共振氫譜圖可以確定有機物分子中氫原子的種類和數(shù)目。例如：乙醚的結構式為，其核磁共振氫譜中有2個信號(如下圖)。①下列分子中，其核磁共振氫譜中只有一種峰(信號)的物質是_______(填字母)。A．CH3—CH3B．CH3COOHC．CH3COOCH3D．CH3COCH3②化合物A和B的分子式都是C2H4Br2，A的核磁共振氫譜如下圖所示，則A的結構簡式為_______，請預測B的核磁共振氫譜上有_______個峰(信號)。③用核磁共振氫譜的方法來研究C2H6O的結構，請簡要說明根據(jù)核磁共振氫譜的結果來確定C2H6O分子結構的方法是_______。(2)有機物C常用于食品行業(yè)。已知9.0gC在足量O2中充分燃燒，將生成的混合氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，分別增重5.4g和13.2g，經檢驗剩余氣體為O2。①C分子的質譜圖如圖所示，從圖中可知其相對分子質量是_______，則C的分子式是_______。②C能與NaHCO3溶液發(fā)生反應，C一定含有的官能團名稱是_______。③C分子的核磁共振氫譜有4個峰，峰面積之比是1∶1∶1∶3，則C的結構簡式是_______。④0