课时规范练30 有机化合物的结构特点与研究方法
一、选择题:本题共10小题,每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列对有机化合物的分类结果正确的是 ( )
A.乙烯CH2CH2、苯、环己烷同属于脂肪烃
B.苯、环戊烷、环己烷同属于芳香烃
C.乙烯CH2CH2、乙炔CH≡CH同属于烯烃
D.、 、同属于脂环烃
2.下列关于有机物及相应官能团的说法中正确的是( )
A.乙烯与聚乙烯具有相同的官能团,故都属于烯烃
B.分子中含有醚键(虚线部分),所以该物质属于醚
C.及因都含有羟基,故都属于醇
D.不是所有的有机物都具有一种或几种官能团
3.下列有关同分异构体数目的叙述中,正确的是( )
A.戊烷有2种同分异构体
B.C8H10中只有3种属于芳香烃的同分异构体
C.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代,所得产物有6种
D.CH3CH2CH2CH3光照下与氯气反应,只生成1种一氯代物
4.(2024广西部分示范校期中)我国科学家屠呦呦等人从青蒿中提取青蒿素并测定其分子结构,青蒿素分子的结构如图所示,已知连有4个不同的原子或原子团的碳原子叫作手性碳原子。下列叙述错误的是( )
A.X射线衍射法可用于测定青蒿素的分子结构
B.通过质谱仪可确定青蒿素含酯基和醚键
C.青蒿素含有过氧键,可能具有较强的氧化性
D.1个青蒿素分子含7个手性碳原子
5.分子式为C4H8Cl2的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )
A.6种 B.7种 C.8种 D.9种
6.(2024广西桂林月考)“年年重午近佳辰,符艾一番新”。端午节常采艾草悬于门户上,艾叶中含有薄荷醇()。下列有关该物质的说法正确的是( )
A.1个分子中含有4个—CH2—
B.环上的一氯代物有3种
C.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.分子中sp3杂化的原子有11个
7.实验室利用反应2CH3CH2CH2CHO+H2O制备辛烯醛(在沸点177 ℃时略有分解)的流程如图。下列说法错误的是( )
A.加热回流中温度计插入液面以下
B.操作Ⅰ中用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯
C.无水Na2SO4的作用是除水
D.减压蒸馏操作中应使用空气冷凝管
8.已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示,下列说法中错误的是( )
未知物A的红外光谱
未知物A的核磁共振氢谱
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A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D.若A的分子式为C2H6O,则其结构简式为CH3—O—CH3
9.(2024广西南宁模拟)实验室初步分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的流程如图所示:
已知:苯甲酸乙酯的沸点为212.6 ℃,“乙醚—环己烷—水共沸物”的沸点为62.1 ℃。
下列说法正确的是( )
A.操作a为分液,操作c为重结晶
B.操作b需用到球形冷凝管
C.可用热水洗涤苯甲酸粗品
D.无水MgSO4可以用浓硫酸代替
10.(2024广西名校一模联考)氟康唑是一种抗真菌药物,用于治疗真菌感染。其结构如图所示,其中五元环中所有原子都在同一个平面上。关于氟康唑的说法正确的是 ( )
A.氟康唑分子中所有原子共平面
B.氟康唑分子中有1个手性碳原子
C.氟康唑分子中C原子的杂化方式为sp2、sp3
D.氟康唑分子中所有原子都满足8电子稳定结构
二、非选择题:本题共2小题。
11.有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气,主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓型香精等,是我国批准使用的香料产品,其沸点为148 ℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下。
步骤一:将粗品用蒸馏法进行纯化。
(1)蒸馏装置如图1所示,仪器a的名称是 ,图中虚线框内应选用图中的 (填“仪器x”或“仪器y”)。
图1
步骤二:确定M的实验式和分子式。
(2)利用元素分析仪测得有机物M中碳的质量分数为54.5%,氢的质量分数为9.1%。
①M的实验式为 。
②已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍,则M的相对分子质量为 ,分子式为 。
步骤三:确定M的结构简式。
(3)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2所示,图中峰面积之比为1∶3∶1∶3;利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3所示。
图2
图3
M中官能团的名称为 ,M的结构简式为 。
12.青蒿素是烃的含氧衍生物,为无色针状晶体,可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,熔点为156~157 ℃,是高效的抗疟药。已知:乙醚的沸点为34.5 ℃。从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的,主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。
Ⅰ.实验室用乙醚提取青蒿素的流程如图1所示。
图1
(1)实验前要对青蒿进行粉碎,其目的是 。
(2)操作Ⅱ的名称是 。
(3)操作Ⅲ的主要过程可能是 (填字母)。
A.加水溶解,蒸发浓缩、冷却结晶
B.加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤
C.加入乙醚进行萃取分液
Ⅱ.用如图2所示的实验装置测定青蒿素实验式的方法如下:将28.2 g青蒿素样品放在装置C的硬质玻璃管中,缓缓通入空气数分钟后,再充分燃烧,精确测定装置E和F实验前后的质量,根据所测数据计算。
图2
(4)装置A中盛放的物质是 ;装置E中盛放的物质是 ;装置F中盛放的物质是 。
(5)该实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是 。
(6)用合理改进后的装置进行实验,测得的数据如表所示:
装置 实验前/g 实验后/g
E 22.6 42.4
F 80.2 146.2
则青蒿素的实验式是 。
参考答案
课时规范练30 有机化合物的结构特点与研究方法
1.D 解析 烷、烯、炔都属于脂肪烃,环己烷、环戊烷、环丁烷及乙基环己烷都属于脂环烃,苯属于芳香烃。
2.D 解析 乙烯属于具有不饱和结构的烯烃,而聚乙烯结构中只有C—C及C—H,A错误;B中给出的物质名称为乙酸乙酯,该物质属于酯类物质,B错误;C中给出的两种物质虽然都含有羟基,但因为前者羟基与苯环直接相连,后者羟基与链烃基直接相连,故前者属于酚,后者属于醇,C错误;不是所有的有机物都具有官能团,例如烷烃没有官能团,D正确。
3.C 解析 戊烷有3种同分异构体,A错误;C8H10属于芳香烃的同分异构体的结构为、、、,共有4种同分异构体,B错误;3个碳原子的丙基有2种同分异构体,取代甲苯苯环上的一个氢原子分别得到邻、间、对各3种同分异构体,共6种,C正确;CH3CH2CH2CH3光照条件下与Cl2发生取代反应,得到2种一氯代物,D错误。
4.B 解析 X射线衍射仪可测定分子结构,A项正确;质谱仪只能测定相对分子质量,不能判断分子所含化学键和官能团,B项错误;过氧键(—O—O—)具有强氧化性,类似过氧化钠、双氧水、过氧乙酸等,C项正确;1个青蒿素分子中含有7个手性碳原子,用*表示如图:,D项正确。
5.D 解析 C4H8Cl2的同分异构体可以采取“定一移一”法来确定,先固定一个氯原子的位置,再移动另一个氯原子的位置,可得如下几种同分异构体:、、,故C4H8Cl2共有9种同分异构体,D正确。
6.D 解析 1个分子中含有3个—CH2—,A项错误;该分子中环不对称,所以其一氯代物为6种,B项错误;该分子中醇羟基能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C项错误;该分子中C和O均为sp3杂化,共有11个,D项正确。
7.D 解析 为测定反应液的温度,加热回流中温度计插入液面以下,A正确;碱液与辛烯醛不互溶,操作Ⅰ为分液,用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯,B正确;分液得到的产品用水洗涤过,加入无水Na2SO4可以吸收水分,C正确;减压蒸馏时压强低于标准大气压,会降低辛烯醛的沸点,蒸气与水的温差不会太大,应使用直形冷凝管,D错误。
8.D 解析 红外光谱图中给出的化学键有C—H、O—H和C—O三种,A正确;核磁共振氢谱图中峰的个数即代表氢原子的种数,B正确;核磁共振氢谱峰的面积表示氢原子的数目比,在没有明确分子式的情况下,无法得知氢原子总数,C正确;若A为CH3—O—CH3,则无O—H,与所给红外光谱图不符,且其核磁共振氢谱图应只有1组峰,与核磁共振氢谱图不符,D错误。
9.A 解析 苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷混合物中加入碳酸钠溶液,苯甲酸与碳酸钠反应生成苯甲酸钠、水和二氧化碳,分液后得到有机相1和水相1。苯甲酸乙酯的沸点为212.6 ℃,“乙醚—环己烷—水共沸物”的沸点为62.1 ℃,蒸馏(操作b)后得到有机相2和共沸物,向有机相2中加入无水硫酸镁,用于除去有机相2中的少量水;向水相1中加入乙醚萃取少量的有机物进入有机相1,分液后得到水相2,水相2中含有苯甲酸钠,加入硫酸反应得到苯甲酸晶体,过滤后得到苯甲酸粗品,经重结晶后得到纯净的苯甲酸。操作a为分液,操作c为重结晶,A项正确;操作b为蒸馏,需用到蒸馏烧瓶、直形冷凝管、温度计、牛角管、锥形瓶等,B项错误;用冷水洗涤苯甲酸粗品,避免因溶解导致苯甲酸损失,C项正确;浓硫酸一般用于干燥气体,不用于干燥液体且与苯甲酸乙酯混合后不方便分离,D项错误。
10.C 解析 氟康唑分子中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,A项错误;氟康唑分子中不存在手性碳原子,B项错误;氟康唑分子中环上的C原子的杂化方式为sp2,饱和碳原子是sp3杂化,C项正确;氟康唑分子中氢原子满足2电子稳定结构,D项错误。
11.答案 (1)蒸馏烧瓶 仪器y
(2)①C2H4O ②88 C4H8O2
(3)羟基、酮羰基
解析 (1)球形冷凝管一般用于冷凝回流装置中,故虚线框内应选仪器y。
(2)①根据M中碳、氢元素的质量分数确定氧元素的质量分数为w(O)=100%-54.5%-9.1%=36.4%,分子内各元素原子的个数比N(C)∶N(H)∶N(O)==2∶4∶1,其实验式为C2H4O。②M的相对分子质量为2×44=88,设分子式为(C2H4O)n,则44n=88,n=2,则M的分子式为C4H8O2。
(3)核磁共振氢谱图中有4组峰,说明分子中含有4种不同化学环境的氢原子,且个数比为1∶3∶1∶3,由红外光谱图所示,可知含有C—H、H—O、CO等化学键,其结构简式为,所含官能团为羟基、酮羰基。
12.答案 (1)增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸出速率
(2)蒸馏
(3)B
(4)NaOH溶液 CaCl2(或P2O5) 碱石灰
(5)装置F后连接一个防止空气中CO2和H2O进入F的装置
(6)C15H22O5
解析 (1)对青蒿进行粉碎,可以增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸出速率。
(2)用乙醚对青蒿素进行浸取后,过滤,可得提取液和残渣,提取液经过蒸馏后可得青蒿素的粗品。
(3)青蒿素可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,故可向粗品中加入95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤,从而得到精品,故选B。
(4)为了能准确测定青蒿素燃烧生成的CO2和H2O的质量,实验前应通入除去CO2和H2O的空气,排尽装置内的CO2和H2O,防止干扰实验,所以装置A中可以盛放NaOH溶液;装置E和F吸收生成的H2O和CO2,应先吸收水再吸收CO2,所以装置E中可盛放CaCl2或P2O5,装置F中可盛放碱石灰。
(5)装置F和外界空气直接接触,为了减小实验误差,应在F后连接一个防止空气中CO2和H2O进入F的装置。
(6)由表中数据可知m(H2O)=42.4 g-22.6 g=19.8 g,则n(H2O)==1.1 mol,m(CO2)=146.2 g-80.2 g=66 g,则n(CO2)==1.5 mol,所以青蒿素中氧原子的质量m(O)=28.2 g-(1.1×2×1)g-(1.5×12)g=8 g,则n(O)==0.5 mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=1.5 mol∶2.2 mol∶0.5 mol=15∶22∶5,所以青蒿素的实验式为C15H22O5。
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