高中化学研究有机化合物一般步骤的测试题和答案(2)
高中化学关于研究有机物的检测题
1.已知某种有机物X有如下性质：①X不和碳酸氢钠反应;②X的蒸气对H2的相对密度为46.0;③取1.84 gX与过量的金属钠完全作用后，生成672 mL(标准状况)气体;④一定质量的X完全燃烧后，产生的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，使两者的质量分别增加36.0 g和66.0 g，则X的结构简式为___________________________。
解析：由②得M(X)=2×46.0=92，由①③知其为醇类， =0.02 mol，X和Na产生 =0.03 mol 气体，则1 mol X产生1.5 mol H2，所以1个X中有3个—OH，由④知n(CO2)∶n(H2O)=3∶4，即X中n(C)∶n(H)=3∶8，由价键规律知其分子式为C3H8Ox，相对分子质量为92，则x=3，即分子式为C3H8O3，结构简式为： 。
答案：CH2OH—CHOH—CH2OH
2.(2005湖北武汉模拟)下列有关同分异构体数目的叙述不正确的是( )
A.甲苯苯环上的一个氢原子被一个含3个碳原子的烷基取代，所得产物有6种
B.与 互为同分异构体的芳香族化合物有6种
C.含有5个碳原子的某饱和链烃，其一氯取代物有8种
D.菲的结构简式为 ，它与硝酸反应，可生成5种一硝基取代物
解析：A中甲苯苯环上共有3种氢原子，含3个碳原子的烷基共有两种(—CH2CH2CH3， )，故A对。B中符合题意的芳香族化合物有以下几种：
B错。C中5个碳原子的饱和链烃有以下几种情况：CH3CH2CH2CH2CH3有3种一氯取代产物， 有4种一氯取代产物， 有1种一氯取代产物，共8种，C正确。D中菲的结构对称，其硝基可被取代的位置如下图：
答案：B
3.某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1∶1，由此可得出结论是( )
A.该有机物分子中C、H、O个数比为1∶2∶3
B.分子中碳氢原子个数比为2∶1
C.有机物中必定含氧
D.无法判断有机物中是否含有氧元素
解析：由n(H2O)∶n(CO2)=1∶1，可推知n(C)∶n(H)=1∶2，要想判断有机物中是否含氧，应知道m(H2O)、m(CO2)及有机物的质量。若m(有机物)=m(C)+m(H)，则不含氧元素;若m(有机物)>m(C)+m(H)，则含氧元素。
答案：D
4.有机化合物分子中，与4个不同的原子或基团相连的碳原子称作“手性”碳原子。例如， 中a、b、e、f均不相同，C为“手性”碳原子。则分子式为C4H10O的有机化合物中，含有“手性”碳原子的结构为_______________________________________________________。
解析：根据手性碳原子的信息，要使C4H10O成为手性碳原子，其结构式为：
答案：
5.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，经点燃，醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56 L。将气体经足量NaOH溶液吸收，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化学式?_____________________，其原因是____________________________________________________________________________。
(3)如果将该多元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：___________________________。
解析：本题主要考查了有关分子式和结构式确定的有关计算。(1)据题意，气体经足量NaOH吸收，体积减少2.80 L，此体积即为CO2的体积，则3.40 g醇中C的物质的量为：n(C)=n(CO2)= =0.125 mol,生成CO2消耗O2的体积等于CO2的体积，也为2.80 L。又因为液态醇与5.00 L O2燃烧，体积减少0.56 L，故还有0.56 L O2用于生成水，但必须特别注意的是，生成的H2O中还有部分氧原子来自于醇，因此不能根据0.56 L O2来计算H2O的量。要根据反应前后质量不变来计算醇中H的物质的量。参加反应的V(O2)=0.56 L+2.80 L=3.36 L,m(O2)= ×32 g/mol=4.80 g,m(H2O)=3.40 g+4.80 g-0.125×44 g=2.70 g。3.40 g醇中n(H)=2× mol=0.300 mol,3.40 g醇中n(O)= =0.100 mol。
由n(C)∶n(H)∶n(O)=0.125 mol∶0.300 mol∶0.100 mol=5∶12∶4。故该醇最简式为C5H12O4。
(2)因H已饱和，所以它本身就是分子式。
(3)由分子式C5H12O4知，该多元醇为四元醇，根据题目要还求其结构简式为：C(CH2OH)4。
答案：(1)0.125 0.300 0.100 5∶12∶4 (2)可以 因为该实验式中氢原子个数已饱和，所以实验式即化学式 (3)C(CH2OH)4
6.已知 在水溶液中存在平衡： 与CH3CH2OH酯化时，不可能生成的是( )
C.H—18OH
D.H2O
解析：CH3COOH与CH3CH2OH酯化时，CH3COOH脱去—OH，而CH3CH2OH脱去—H，故 和CH3CH2OH反应生成 和H2O，而 ，故应选A。
答案：A
7.通常，烷烃可以由相应的烯烃经催化加氢得到。有一种烷烃A，分子式是C9H20，它却不能由任何C9H18的烯烃催化加氢得到;而另有A的三个同分异构体B、C、D，却分别可由而且只能由1种相应的烯烃催化加氢得到。A及另外三种同分异构体的结构简式分别是：_________________、_________________、_________________、_________________。
解析：A分子的碳链是 重复而成的，即 。A的三种同分异构体可由A推出：
答案：
8.军事上的“地表伪装”是使军事保护的外观色彩、红外反射与环境吻合。BASF是在20世纪70年代开发的苝系新型红外伪装还原染料，该染料为橄榄色或黑色。其化学结构为：
请完成下列问题：
(1)染料BASF的分子式可表示为C2n+24HxN2O6，则x=_____________。
(2)1 mol该物质与Na反应产生氢气的量及在催化剂作用下加成所需氢气的量，其最大值(物质的量)分别为_____________、_____________。
(3)当n=3时，其中碳原子上的一氯取代物可能有_____________种。
解析：(1)由于所给结构左右对称，故先查出右侧的氢原子数为：上、下苯环各两个，—OH上一个，n个—CH2—上2n个，共(2n+5)个，所以x=4n+10。
(2)1 mol该物质含2 mol羟基，产生1 mol H2;所给结构中含10个C==C，4个C==O催化加氢时消耗氢气14 mol。
(3)当n=3时，可在下列编号处发生一氯取代反应生成5种产物。
OH
答案：(1)4n+10 (2)1 mol 14 mol (3)5
9.有0.2 mol某有机物和0.5 mol氢气在一密闭容器中燃烧所得产物为二氧化碳、一氧化碳和水蒸气。产物依次通过浓H2SO4时，浓H2SO4的质量增加了10.8 g;再通过灼热的氧化铜时，氧化铜的重量减轻了3.2 g;又通过碱石灰时，碱石灰的质量增加了17.6 g，求有机物的分子式，并写出其可能的结构简式。
解析：燃烧产物通过浓H2SO4后，浓H2SO4增加的质量即为水的质量;有机物燃烧产物中含CO，说明O2不足;CuO质量减轻，是由于被CO还原失氧而减轻;CO2的总物质的量等于0.2 mol有机物中所含碳原子的物质的量。
(1)n(C)=n(CO2)= =0.4 mol
n(H)=2n(H2O)= ×2=1.2 mol
(2)0.2 mol有机物中含氧原子的物质的量：
由原子守恒解得：( ×2+ ×1)-(0.5×2)- =0.2 mol
(3)有机物的分子式：
1 mol有机物中含C、H、O的物质的量分别为：
C： =2 mol、H： =6 mol、O： =1 mol
因此，该有机物的分子式为：C2H6O。
(4)有机物可能的结构简式：CH3CH2OH或CH3—O—CH3。
答案：有机物的分子式为C2H6O，可能的结构简式为CH3—O—CH3。
10.实验室用燃烧法测定某种氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成，取m g该种氨基酸放在纯氧中充分燃烧。生成CO2、H2O和N2。现按下图装置进行实验，请完成下列问题：
(1)实验开始时，首先要通入一段时间的氧气，其理由是__________________________。
(2)以上装置中需要加热的仪器有____________(填字母)，操作时应先点燃____________处的酒精灯。
(3)A装置中发生反应的化学方程式为____________________________________________。
(4)装置D的作用是____________________________________________________________。
(5)读取N2的体积时，应注意①_____________________，②______________________。
(6)实验中测得N2的体积为V mL(已折算成标准状况)，为确定此氨基酸的分子式，还需要的有关数据有_____________。
A.生成CO2气体的质量 B.生成水的质量
C.通入O2的体积 D.氨基酸的相对分子质量
解析：本题主要考查用燃烧法确定有机物分子组成的方法。在实验中浓H2SO4的作用是吸水，浓H2SO4瓶增重的质量即为水的质量;碱石灰增重质量即为CO2质量;通过铜网完全吸收O2后，通过排水法测N2的体积，这样便可求出氨基酸样品的实验式，再知道氨基酸的相对分子质量，便可求出其分子式。为保证实验测定的准确性，需采取一系列措施，实验前先通过纯氧排尽空气，以免影响N2体积的测定。
答案：(1)排出体系中的空气(主要是N2) (2)A、D D(3)CxHyOzNp+[x+ - ]O2 xCO2+ H2O+ N2 (4)吸收未反应的O2，保证最终收集到的气体是N2 (5)①调节使E中左右两管液面相平 ②视线应与凹液面最低点相切 (6)ABD
走近高考
11.(2006上海高考，4)下列不符合当今化学研究方向的是( )
A.发现新物质 B.合成新材料
C.研究化学反应的微观过程 D.研究化学反应中原子守恒关系
解析：当今化学研究的主要方向是发现新物质，合成新材料，开发新能源，揭示化学反应的微观过程以及“绿色化学”等，化学反应中原子守恒关系是古代化学所研究的内容。
答案：D
12.(2005全国高考理综Ⅱ，29)某有机化合物A的相对分子质量大于110，小于150。经分析得知，其中碳和氢的质量分数之和为52.24%，其余为氧。请回答：
(1)该化合物分子中含有几个氧原子，为什么?
(2)该化合物的相对分子质量是________________________________。
(3)该化合物的化学式(分子式)是___________________________。
(4)该化合物分子中最多含_____________个 官能团。
解析：A中w(O)=1-52.24%=47.76%。若Mr(A)=150，其中O原子个数为 =4.477 5;若Mr(A)=110,其中O原子个数为 =3.283 5。实际O原子个数介于3.283 5和4.477 5之间，即N(O)=4，则Mr(A)= =134。其中Ar(C)+Ar(H)=134-16×4=70，可确定分子式为C5H10O4，C5H10O4与5个C原子的饱和衍生物(C5H12On)比较可知，分子中最多含2个
答案：4个氧原子，因110
13.(经典回放)充分燃烧某液态芳香烃X，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量跟原芳香烃X的质量相等。则X的分子式是(相对原子质量：H：1，C：12，O：16)( )
A.C10H16 B.C11H14 C.C12H18 D.C13H20
解析：烃燃烧后，其中的H全部转入水中，故水中氧元素的质量等于烃中碳的质量。芳香烃中： 。
答案：C
14.(2006安徽合肥二模)吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品，吗啡分子中C、H、N的质量分数依次为71.58%、6.67%、4.91%，其余为氧。
(1)写出吗啡的化学式：_________________________________，并计算其相对分子质量(已知吗啡的相对分子质量不超过300)：_____________。
(2)已知海洛因是吗啡的二乙酸酯，则海洛因的相对分子质量为_____________，化学式为___________________________。
解析：假设吗啡分子中只有一个氮原子： =285，由于吗啡的相对分子质量不大于300，如果其分子中含有2个氮原子，其相对分子质量必大于300，故可知其相对分子质量为285。分子中C、H、O的原子数：n(C)=285× =17，n(H)=285× =19, n(O)=285× =3。所以可知吗啡的化学式为C17H19NO3。因海洛因是吗啡的二乙酸酯，则考虑酯化反应过程，形成乙酸酯时：R—OH+CH3COOH CH3COOR+H2O，则每1分子CH3COOH参加酯化，所生成的酯
(60) 18
比原来的醇相对分子质量增加60-18=42，海洛因是吗啡的二乙酸酯，则海洛因的相对分子质量比吗啡增加42×2=84，所以海洛因的相对分子质量为285+84=369。组成上则增加了2(C2H4O2—H2O)=C4H4O2，则海洛因的化学式为C21H23NO5。
答案：(1)C17H19NO3 285 (2)369 C21H23NO5
15.(2006福建福州一模 )A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%;A只含一种官能团，且每个碳原子上最多只连一个官能团;A能与乙酸发生酯化反应，但不能在两个相邻碳原子上发生消去反应。请填空：
(1)A的分子式是___________________________，其结构简式是_______________________。
(2)写出所有满足下列3个条件的A的同分异构体的结构简式：①属直链化合物;②与A具有相同的官能团;③每个碳原子上最多只连一个官能团。这些同分异构体的结构简式是______________________________________________________________________________________________________________。
解析：A中N(C)∶N(H)∶N(O)= =5∶12∶4，A的最简式为C5H12O4，氢原子已达饱和，故A分子式为C5H12O4，A与乙酸能反应且只含一种官能团，A为饱和四元醇，A分子中存在一个季碳原子。
答案：(1)C5H12O4
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