知识讲解_研究有机化合物的一般步骤和方法_提高

1 研究有机化合物的一般步骤和方法 【学习目标】 1、了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法，并能根据其确定有机化合物的分子式； 2、了解确定有机物结构的化学方法和某些物理方法； 3、了解有机物分离和提纯的一般方法，并能运用所学知识，分离和提纯简单的有机混合物。 【要点梳理】 要点一、研究有机物的基本步骤 在化学上，要鉴定和研究未知有机化合物的结构与性质，必须得到纯净的有机物，下面是研究有机化合物一 般要经过的几个基本步骤： 分离、提纯 → 元素定量分析确定实验式 → 测定相对分子质量确定分子式 → 波谱分析确定结构式 要点二、分离、提纯有机物 【高清课堂：研究有机化合物的一般步骤和方法#有机物的分离提纯】 提纯混有杂质的有机物的方法很多，基本方法是利用有机物与杂质物理性质的差异而将它们分离。分离、提 纯有机物的常用方法有蒸馏、重结晶、萃取、色谱法等。 分离、提纯有机物的常用方法 实验方法 实验原理 实验相关内容 蒸馏 利用有机物与杂质沸点的差异（一般约大 于 30℃），将有机物蒸出，然后冷却得到 产品 蒸馏操作时需注意两点：①温度计水银球要置于 蒸馏烧瓶支管口处；②冷凝管中水的流向与蒸气 在冷凝管中的流向相反 重结晶 利用有机物与杂质在溶剂中溶解度的不 同，使有机物多次从溶液中析出的过程 重结晶可分为加热溶解、趁热过滤、冷却结晶三 个步骤，其首要工作是选择合适的溶剂，要求：① 杂质在此溶剂中溶解度很大或很小，易于除去； ②被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度 的影响较大 萃取 液液萃取是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的过程。固液萃取 是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机 物的过程 分液漏斗是萃取常用的玻璃仪器，萃取分液后， 应从下口将下层液体放出，并及时关闭活塞，上 层液体从上口倒出 色谱法 利用吸附剂对不同有机物吸附作用不同， 分离、提纯有机物的方法 常用的吸附剂有碳酸钙、硅胶、氧化铝、活性炭 等 特别提示：（1）蒸馏是物理变化。 （2）蒸馏时接收汽凝液的容器应用小口容器（如锥形瓶），以减少汽凝液的挥发。 （3）萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作的一个步骤，必须经过充分振荡后再静置分层。 要点三、元素分析与相对分子质量的测定 【高清课堂：研究有机化合物的一般步骤和方法#元素分析与相对分子质量的测定】 1．元素分析。 用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，以及分子内各元素原子的质量分数，这就是元素的定性、定量分析。 有机物的元素定量分析最早是由德国人李比希提出的，其原理是将一定量的有机物燃烧，分解为简单无机物， 并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分数，然后计算并确定出有机物的实验式。 现在，元素定量分析采用的是现代化的元素分析仪，由计算机控制，其分析速度和分析的精确度已达到很高 的水平。2 有机化合物元素组成测定示意图如下： 2．有机物的相对分子质量的测定。 测定有机物的相对分子质量的方法很多，可以依据理想气体状态方程并采用特定的装置进行测定，也可以使 用质谱仪进行测定。 质谱法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。它用高能电子流等轰击样品分子，使 该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子、碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁 场作用下到达检测器的时间因质量的不同而先后有别，其结果被记录为质谱图，在质谱图中最大的分子离子的质 荷比就是有机物的相对分子质量。 质谱记录了有机化合物分子失去一个电子而成为带正电荷的离子的质量大小，其中最大的离子质量就是有机 化合物的相对分子质量。 要点四、有机物的分子结构的测定 【高清课堂：研究有机化合物的一般步骤和方法#确定结构式】 测定有机物的结构，关键步骤是判定分子的不饱和度及典型的化学性质，进而确定分子中所含的官能团及其 所处的位置，从而推知有机物的分子结构。 确定有机物分子结构的流程示意图如下： 1．有机物分子不饱和度的计算。 （1）有机物分子的不饱和度= 。 其中 n（C）为碳原子数，n（H）为氢原子数。在计算不饱和度时，若含卤素原子，可将其视作氢原子；若 (H)(C) 1 2 nn + −3 含氧原子，可不予考虑。若含氮原子，则从氢原子总数中减去氮原子数。 （2）不饱和度（也称缺氢指数）可以为测定有机物分子结构提供其是否含有双键、三键或碳环等不饱和结 构的信息。 （3）几种官能团的不饱和度 化学键 一个碳碳双键 一个羰基 一个酯基 一个碳碳三键 一个苯环 不饱和度 1 1 1 2 4 2．确定有机物的官能团。 可以通过化学反应对有机物的官能团进行鉴定和确定，从而推断有机物的可能官能团。但用化学方法来确定 有机物的结构有时是相当复杂的。 随着科学技术地发展，人们能通过红外光谱（IR）、核磁共振谱（NMR）等快速准确地确定有机物的结构。 【典型例题】 类型一：有机物常用的分离、提纯方法 例 1（2015 石家庄模拟）回答下列问题： （1）分离沸点不同但又互溶的液体混合物，常用的方法是________。 （2）在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是“水 层”，试设计一种简便的判断方法。 【思路点拨】根据分离原理，选择合适的方法解决分离问题。 【答案】（1）蒸馏法 （2）取一支小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量下层液体，往其中加入少 量水，如果加水后，试管中的液体不分层，说明分液漏斗中下层是“水层”，反之，则上层是“水层”。 【解析】（1）互不相溶的液体混合物，常用分液法分离，而沸点不同但又互溶的液体混合物，则常用蒸馏法 分离。（2）本题是萃取操作，可从分液漏斗中放出液体，然后进行溶解性实验，从而确定哪一层是“水层”。 【总结升华】常用分离方法的分离原理：（1）分液：利用互不相溶的液体密度的不同，用分液漏斗将它们 一一分离出来。 （2）蒸馏：是分离或提纯沸点不同的液体混合物的方法。 （3）萃取：萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解性不同，用一种溶剂将一种溶质从它与另一种溶剂 所组成的溶液中提取出来的方法。 举一反三： 【变式 1】选择下列实验方法分离物质，将分离方法的序号填在横线上。 A．萃取分液 B．升华 C．重结晶 D．分液 E．蒸馏 F．过滤 （1）________，分离饱和食盐水与沙子的混合物； （2）________，从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾； （3）________，分离水和汽油的混合物； （4）________，分离 CCl4（沸点 76.75℃）和甲苯（110.6℃）的混合物。 【答案】（1）F （2）C、F （3）D （4）E 类型二：有机物分子式的确定 例 2 电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成，下列装置是用燃烧法确定有 机物分子式常用的装置。4 （1）产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是________。 （2）C 装置中浓硫酸的作用是________。 （3）D 装置中 MnO2 的作用是________。 （4）燃烧管中 CuO 的作用是________。 （5）若准确称取 0.90 g 样品（含 C、H、O 三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，A 管质量增加 1.32 g，B 管质量增加 0.54 g，则该有机物的实验式为________。 （6）要确定该有机物的分子式，还要知道________。 【答案】（1）g—f，e—h，i—c（或 d），d（或 c）—a（或 b），b（或 a） （2）吸收水分，干燥氧气 （3）催化剂，加快 O2 的生成速率 （4）使有机物充分氧化生成 CO2 和 H2O （5）CH2O （6）有机物的相对分子质量 【解析】本题利用 H2O2 在 MnO2 催化下分解产生氧气，用浓硫酸除去氧气中的水蒸气后氧化有机物生成 CO2 和 H2O，利用装置 B 测定 H2O 的质量，利用装置 A 测定 CO2 的质量，从而可求出有机物含有的 C、H（或 O） 的质量，进而求出有机物的实验式。电炉中 CuO 的作用是为了尽可能保证有机物全部氧化生成 CO2 和 H2O。 第（5）问中 ， ， m (O)=0.90 g―m (C)―m (H)=0.90 g―0.03 mol×12 g·mol―1―0.03 mol×2×1 g·mol－1=0.48 g， 因 n (C)∶n (H)∶n (O)=0.03 mol∶(0.03 mol×2)∶0.03 mol=1∶2∶1，故该有机物的实验式为 CH2O。 第（6）问中要确定有机物的分子式，还需知道有机物的相对分子质量。 特别提示：相对分子质量（或摩尔质量）计算的基本方法 已知有关化学量 公式 适用范围或注意事项 气体密度 ，气体摩尔体积 Vm M=Vm 适用于气体（标准状况下） 相对密度 d，另一已知气体的相对分子质量 Mr M r=d·M。 同温同压条件下的气体 2 1 1.32g(CO ) 0.03mol44g moln −= =⋅ 2 1 0.54g(H O) 0.03mol18g moln −= =⋅ 1 0.48g(O) 0.03mol16g moln −= =⋅ ρ ρ '5 物质的质量 m，物质的量 n 适用于所有的物质 举一反三： 【变式 1】某有机物 X 由 C、H、O 三种元素组成，它的红外吸收光谱表明有羟基 O—H 键、C—O 键、 C—H 键的红外吸收峰。X 的核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是 4∶1∶1∶2（其中羟基氢原子数为 3），X 的 相对分子质量为 92，试写出 X 的结构简式。 【答案】 【解析】由红外吸收光谱判断 X 应属于含有羟基的化合物。由核磁共振氢谱判断 X 分子中有四种不同类型 的氢原子，若羟基氢原子数为 3（两种类型氢原子），则烃基氢原子数为 5 且有两种类型。由相对分子质量减去 已知原子的相对原子质量就可求出碳原子的个数： 。故分子式为 C3H8O3。羟基氢原子有两种 类型，判断三个羟基应分别连在三个碳原子上，推知结构简式为 。 类型三：有机物的结构的确定 例 3 某种有机物在气态时对 H：的相对密度为 30，充分燃烧 3.0 g 此有机物可得 3.36 L 二氧化碳（标准状况） 和 3.6 g 水。此有机物能与金属钠反应，求此有机物的分子式和结构简式。 【答案】C3H8O，CH3CH2CH2OH 或 【解析】根据题意可得：Mr=30×2=60。 有机物中各元素的质量为： ， ， m (O)=3.0 g―1.8 g―0.4 g=0.8 g。 则有机物分子中 ， ， 。 故得分子式为 C3H8O。正好符合饱和一元醇和醚的通式，由于该有机物能和钠反应，则该有机物属于醇类。 综上所述，该有机物的结构简式为 CH3CH2CH2OH 或 。 举一反三： 【变式 1】（2015 江苏扬州期中）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 CaO 吸收，体积又减少 2.80 L（所有气体体 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、 mM n = 92 3 17 5 312 − × − = 1 1 3.36L(C) 12g mol 1.8g22.4L molm − −= × ⋅ =⋅ 1 1 3.6g(H) 2 1g mol 0.4g18g molm − −= × × ⋅ =⋅ 1 1 1.8g 3.0g(C) 312g mol 60g molN − −= ÷ =⋅ ⋅ 1 1 0.4g 3.0g(H) 81g mol 60g molN − −= ÷ =⋅ ⋅ 1 1 0.8g 3.0g(O) 116g mol 60g molN − −= ÷ =⋅ ⋅6 H、O 的原子个数比为________。 （2）由以上比值能否确定该醇的分子式________（填“能”或“否”）。其原因是________。 （3）如果将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 1 种，写出该饱和多元醇的结 构简式：________。 【答案】（1）0.125 0.3 0.1 5∶12∶4 （2）能 C5H12O4 中，N (C)∶N (H)=5∶12，碳原子已达到饱和 （3）C(CH2OH)4 【解析】参加反应的 O2 体积为 V (O2)=0.56 L+2.80 L=3.36 L、 、 。 依据质量守恒得：m (O2)+3.40 g=m (H2O)+m (CO2) 即：0.15 mol×32 g·mol－1+3.40 g=m (H2O)+0.125 mol×44 g·mol－1 解得：m (H2O)=2.70 g，则 。 （1）3.40 g 醇分子中 n (C)=0.125 mol、n (H)=0.30 mol、 ， 则该醇分子中 N (C)∶N (H)∶N (O)=0.125 mol∶0.30 mol∶0.10 mol=5∶12∶4。 （2）由于该实验式的不饱和度为零，所以实验式就是分子式。 （3）若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，说明该分子中所有羟基 所处的环境是完全等同的，所以该醇的结构简式为 C(CH2OH)4。 【变式 2】（2015 汨罗一中月考）（1）请写出下列各有机物的不饱和度（ ）。 A． Ω=________ B．CH3C≡CCH2CH＝CH2 Ω=________ C． Ω=________ （2）有机物 X 的化学式是 C1398H1278，它由 4 种基团组成，这 4 种基团分别是： 已知，该分子中没有发现苯环连接苯环，也没有发现炔键连接炔键的情况，试求 x 分子中含有这 4 种基团各 几个。（请列式计算） 【答案】（1）4 3 15 （2）X 分子中含有的这 4 种基团依次有 94，33，126，96 个。 2 1 3.36L(O ) 0.15mol22.4L moln −= =⋅ 2 2 1 2.80L(CO ) 2.80L (CO ) 0.125mol22.4L molV n −= → = =⋅ 2 1 2.70g(H O) 0.15mol18g moln −= =⋅ 1 1 1 3.40g 0.125mol 12g mol 0.30mol 1g mol(O) 0.10mol16g moln − − − − × ⋅ − × ⋅= =⋅7 【解析】（1）根据不饱和度的计算确定 A、B、C 的Ω。如 C 分子的Ω为 。（2）设 、—C≡C—、(CH3)3C—的个数分别为 x、y、z、w。则由碳原子数、氢原子数、不饱和度 以及芳环余价等于脂肪链余价四个条件，可得如下四个方程： 联 立 解 之 得 x=94 ， y=33 ， z=126 ， w=96 。 13 120 1 152 −Ω = + − = 6 6 2 4w 1398( ) 3 4 9 1278( ) 1398 2 2 12784 4 2 760( )2 3 2 2 ( ) x y z x y w x y z x y z w + + + =  + + = × + −+ + = =  + = + 碳原子数 氢原子数 不饱和度 余价数8 【巩固练习】 一、选择题 1．现有一瓶物质，为甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下表。据此，将甲和乙分离的最佳方案是 （ ）。 物质 化学式 熔点（℃） 沸点（℃） 密度（g·cm－3） 可溶性 甲 C3H6O2 －98 57.5 0.93 溶于水 乙 C4H8O2 －84 77 0.91 溶于水 A．萃取法 B．升华法 C．蒸馏法 D．分液法 2．下列操作中错误的是（ ）。 A．除去乙酸乙酯的少量乙酸：加入乙醇和浓硫酸，使乙酸全部转化为乙酸乙酯 B．除去苯中的少量苯酚：加入 NaOH 溶液，振荡、静置分层后除去水层 C．除去 CO2 中的少量 SO2：通过盛有饱和 NaHCO3 溶液的洗气瓶 D．提取溶解在水中的少量碘：加入 CCl4，振荡、静置分层后，取出有机层，再分离 3．（2015 大连模拟）下列除去杂质的方法正确的是（ ）。 ①除去乙烷中少量的乙烯：光照条件下通入 Cl2，气液分离；②除去乙酸乙酯中少量的乙酸：用饱和碳酸钠 溶液洗涤、分液、干燥、蒸馏；③除去 CO2 中少量的 SO2：气体通过盛有饱和碳酸钠溶液的洗气瓶；④除去乙醇 中少量的乙酸：加足量生石灰、蒸馏 A．①② B．②④ C．③④ D．②③ 4．下列实验能达到预期目的的是（ ）。 ①用乙醇和浓硫酸除去乙酸乙酯中的少量乙酸 ②将 Cl2 的制备和性质实验联合进行以减少实验中的空气污 染 ③用食醋和澄清石灰水验证蛋壳中含有碳酸盐 ④用硝酸钡溶液鉴别硫酸根离子与亚硫酸根离子 ⑤用溴水 检验汽油中是否含有不饱和脂肪烃 A．①②③ B．①③④ C．②③⑤ D．②④⑤ 5．某气态化合物 X 含 C、H、O 三种元素，现已知下列条件：①X 中 C 的质量分数；②X 中 H 的质量分数；③ X 在标准状况下的体积；④X 对氢气的相对密度；⑤X 的质量，欲确定化合物 X 的分子式，所需的最少条件是 （ ）。 A．①②④ B．②③④ C．①③⑤ D．①② 6．有机物 A 完全燃烧只生成 CO2 和 H2O，将 12g 该有机物完全燃烧的产物通过足量浓硫酸，浓硫酸增重 14.4 g，再通过足量碱石灰，碱石灰增重 26.4 g，该有机物的分子式是（ ）。 A．C4H10 B．C2H6O C．C3H8O D．C2H4O2 7．下图分别是 A、B 两种物质的核磁共振氢谱，已知 A、B 两种物质都是烃类，都含有 6 个氢原子，试根据两 种物质的核磁共振氢谱推测 A、B 有可能是下面的（ ）。9 A．C3H6，C6H6 B．C2H6，C3H6 C．C2H6，C6H6 D．C3H6，C2H6 8．（2015 江苏盐城月考）下列说法错误的是（ ） A．燃烧氧化法可以对有机物进行定性与定量的元素分析 B．提纯液体混合物常用重结晶法 C．核磁共振氢谱可以用于确定有机物的结构 D．常用质谱法进行有机物相对分子质量的测定 9．（2015 潍坊月考）下列实验装置不适用于物质分离的是（ ）。 10．某有机物仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于 150，若已知其中氧的质量分数为 50％，则分 子中碳原子的个数最多为（ ）。 A．4 B．5 C．6 D．7 二、非选择题 1．将表中所列仪器组装为一套实验室蒸馏工业酒精的装置，并进行蒸馏。 （1）图中 A、B、C 三种仪器的名称依次是________。 （2）将以上仪器按（一）→（六）顺序，用字母 a，b，c…表示连接顺序。e 接（ ），（ ）接 （ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ）。10 （3）A 仪器中 c 口是________，d 口是________（填“进水口”或“出水口”）。 （4）蒸馏时，温度计水银球应放在________位置。 （5）在 B 中注入工业酒精后，加几片碎瓷片的目的是________。 （6）给 B 加热，收集到沸点最低馏分是________，收集到 78％左右的馏分是________。 2．质子核磁共振谱（PMR）是研究有机化合物结构的有力手段之一，在所研究化合物的分子中，每一结构中的 等性氢原子，在 PMR 谱中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的氢原子数成正比。例如，乙醛 的结构式为 ，其 PMR 谱中有两个信号，其强度之比为 3∶1。 （1）化学式为 C3H6O2 的二元混合物，如果在 PMR 谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况：第一种情况峰 的给出强度为 3∶3，第二种情况峰的给出强度为 3∶2∶1。由此可推断混合物的组成可能是（写结构简式） ________。 （2）在测得化合物 的 PMR 谱上可观察到三种峰，而测定化合物 CH3CH＝CHCl 时，却得到氢 原子给出的信号峰有 6 种，从原子在空间排列方式不同的角度上，试写出 CH3CH＝CHCl 分子的空间异构体： ________。 3．（2016 江苏盐城大丰期中）用现代化学方法测定某有机物结构。质谱图表明其相对分子质量为 60；红外光 谱表征到 C—H 键、O—H 键、C—O 键的振动吸收；该有机物的核磁其振氢谱如下图所示： （峰面积之比依次为 3∶2∶1∶2）。请回答下列问题： （1）分子中共有________种不同化学环境的氢原子； （2）该有机物属于哪一类物质________； （3）该有机物的分子式为________，结构简式为________。 （4）写出其所有同分异构体的结构简式：________。 4．某有机化合物样品 6.51 mg，对其进行如下操作： （1）充分燃烧得 20.47 mg 二氧化碳，8.36 mg 水； （2）质谱分析得该物质相对分子质量是 84，该有机化合物的分子式为________； （3）向该有机化合物中加入少量溴的四氯化碳溶液，溶液褪色，该有机化合物可能的结构简式有________ 种。用酸性高锰酸钾溶液氧化该物质只得到丙酸，该有机化合物的结构简式为________。 5．有机物 A 可由葡萄糖发酵得到，也可以从酸牛奶中提取。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： 实验步骤 解释或实验结论 （1）称取 A 9.0 g，升温使其气化，测其密度是相同条件下 H2 试通过计算填空：（1）A 的相对分子质11 的 45 倍 量为：________ （2）将此 9.0 g A 在足量纯 O2 中充分燃烧，并使其产物依次 缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重 5.4 g 和 13.2 g （2）A 的分子式为：________ （3）另取 A 9.0 g，跟足量的 NaHCO3 粉末反应，生成 2.24 L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成 2.24 L H2（标 准状况） （3）用结构简式表示 A 中含有的官能团： ________、________ （4）A 的核磁共振氢谱如下图： （4）A 中含有________种氢原子 （5）综上所述，A 的结构简式________12 【参考答案与解析】 一、选择题 1．C 【解析】两种物质的沸点相差较大时，可用蒸馏法分离。 2．A 【解析】选项 A 中乙醇的量无法控制，且该反应为可逆反应，其除杂方法不可取。 3．B 【解析】①光照条件下乙烷能与 Cl2 发生取代反应，正确的方法是将混合气体通入溴水中除去乙烯；②饱和碳酸 钠溶液的作用是既可除去乙酸也可降低酯的溶解度，再通过分液、干燥、蒸馏即可得到纯净的乙酸乙酯；③CO2 也能和饱和碳酸钠溶液发生反应，正确的方法是将混合气体通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶；④生石灰可除 去乙酸，同时还能吸收水分，最后通过蒸馏即得到乙醇。 4．C 【解析】①中乙酸与乙醇在浓硫酸作用下的反应是可逆反应，没法除净乙酸，应用饱和 Na2CO3 溶液去除；④中 Ba(NO3)2 与 SO42－、SO32－均生成白色沉淀。 5．A 【解析】C、H 的质量分数已知，则 O 的质量分数可以求出，从而可推出该有机物的实验式，结合相对分子质量 即可求出它的分子式。 6．C 【解析】浓硫酸增重为 H2O 的质量，碱石灰增重为 CO2 的质量，即 m (H2O)=14.4g，m (CO2)=26.4 g，易求出 m (C)=7.2 g，m (H)=1.6 g，则 m (O)=3.2 g，据此易求出有机物中 C、H、O 的原子个数比为 3∶8∶1，即有机物 A 的实验式为 C3H8O，因氢原子数已达饱和，此实验式也就是有机物 A 的分子式。 7．B 【解析】核磁共振氢谱是根据不同氢原子核对电磁波的吸收情况来推知氢原子种类的谱图。根据题目提供的谱图， A 只有一种氢原子，且是稳定的氢原子，所以图 A 是 C2H6 的核磁共振氢谱图。在图 B 中，氢原子有 3 种，且比 例为 2∶1∶3，符合此情况的物质分子是 C3H6。C3H6 的结构简式为 CH3—CH＝CH2，其中氢原子有三种，这三 种氢原子的原子核吸收的电磁波的强度不相同，且比例为 3∶1∶2，因此图 B 是 CH3—CH＝CH2 的核磁共振氢 谱图。 8．B 【解析】利用燃烧法．能将有机物氧化为简单无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出该有机物分子中 元素的质量分数，然后计算出该有机物分子中所含元素原子的最简整数比，A 项正确；液体混合物不易形成晶体， 可以根据沸点不同采用蒸馏的方法分离，B 项错误；根据核磁共振氢谱可以推知有机物分子中有几种不同类型的 氢原子及它们的数目，可以用于确定有机物的结构，C 项正确；质谱仪能记录分子离子、碎片离子的相对质量， 质谱图中数值最大的“质荷比”即为该有机物的相对分子质量，D 项正确。 9．D 【解析】A 项可用于互不相溶的液体的分离；B 项可将易升华的物质分离出来；C 项是纸上层析装置，它是利用 混合物中各组分在固定相和流动相中的溶解度不同而达到分离目的，可用于化学性质相近的混合物的分离，特别 适宜于微量物质的分离和鉴别；而 D 项是反应装置，可用于实验室制取乙烯，不是蒸馏装置。 10．B 【解析】由 Mr（有机物）＜150，且 w (O)=50％，知该有机物中氧原子的相对原子质量之和小于 75，当氧原子 数为 4 时取最大值。此时有机物中 C、H 的相对原子质量之和的最大值也为 64，故分子中的碳原子数最多为 5。 二、非选择题 1．（1）冷凝管，蒸馏烧瓶，锥形瓶 （2）i h a k i b f g w （3）进水口 出水口 （4）蒸馏烧瓶支管口 （5）防止液体暴沸 （6）甲醇 乙醇 【解析】蒸馏装置包括加热装置、冷凝装置和收集装置三部分。组装时，应遵循先加热后冷凝再收集的顺序：实13 验时冷凝水的流向与蒸气的流向相反；温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处；为防止液体暴沸，需向蒸馏烧瓶中 加入少许碎瓷片。 2．（1）第一种情况是 CH3COOCH3 第二种情况是 CH3CH2COOH （2） 【解析】（1）C3H6O2 当峰强度比为 3∶3 时，我们可以知道有两种类型氢，而且两种类型氢的数目相等，因此该 物质应是 CH3COOCH3。第二种情况峰强度比为 3∶2∶1，可知共有三种类型的氢．氢原子个数比为 3∶2∶1， 由此我们写出了 C3H6O2 的结构简式为 CH3CH2COOH。 （2）表面上看 CH3CH＝CHCl 应有 3 种峰，但实际测得 6 种峰，说明顺式、反式结构中的氢信号峰是不同 的，因为基团间的相互影响，顺式中的甲基与反式中的甲基并不相同，给出的氢信号峰是不同种。顺式中的两个 H 与反式中的两个 H 也不相同，故共给出 6 种 H 信号峰。 3．（1）4 （2）醇类 （3）C3H8O CH3CH2CH2OH （4）CH3CH(OH)CH3 CH3CH2OCH3 【解析】（1）核磁共振氢谱中有 4 个吸收峰，所以分子中有 4 种不同化学环境的氢原子；（2）峰面积之比依次 为 3∶2∶1∶2，即为等效氢原子的个数比，相对分子质量为 60，含有 C—H 键、O—H 键、C—O 键，可以得出 该有机物属于醇类；（3）该有机物的结构简式为 CH3CH2CH3OH，分子式为 C3H8O；（4）根据官能团的位置异 构，可以得出与其同类的同分异构体的结构简式为 CH3CH(OH)CH3，相同碳原子数的饱和一元醇和醚互为同分 异构体，则另一种同分异构体的结构简式是 CH3CH2OCH3。 4．（2）C6H12 （3）13 CH3CH2CH＝CHCH2CH3 【解析】有机物燃烧产生 CO2、H2O 的物质的量分别为： ， 该有机物中含 C、H 的物质的量分别为： n (C)=0.465×10－3 mol， n (H)=0.928×10－3 mol。 该有机物中含 C、H 的质量分别为： m (C)=0.465×10－3 mol×12 g·mol－1=5.58×10－3 g， m (H)=0.928×10－3 mol×1 g·mol－1=0.93×10－3 g。 则该有机物含氧的质量为 m (O)=6.51×10 g－5.58×10－3 g－0.93×10－3 g=0。 该有机物中碳、氢原子个数比为 n (C)∶n (H)=0.465∶0.928=1∶2。 即该有机物的实验式为 CH2，式量为 14。 又知该有机物的相对分子质量为 84，则其分子式为 C6H12，根据该有机物能使溴的四氯化碳溶液褪色，可推 断该有机物的可能结构为：CH3CH2CH2CH2CH＝CH2、CH3CH2CH2CH=CH2CH3、CH3CH2CH=CH2CH2CH3、 3 3 2 1 20.47 10 g(CO ) 0.465 10 mol44g moln − − − ×= = ×⋅ 3 3 2 1 8.36 10 g(H O) 0.464 10 mol18g moln − − − ×= = ×⋅14 共 13 种。 若该有机物被酸性高锰酸钾溶液氧化后只能得到丙酸，则该有机物的结构简式只能为 CH3CH2CH＝CHCH2CH3。 5．（1）90 （2）C3H6O3 （3）—COOH —OH （4）4 （5） 【解析】（1）A 的密度是相同条件下 H2 的 45 倍，相对分子质量为 45×2=90。9.0 g A 的物质的量为 0.1 mol。 （2）燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重 5.4 g 和 13.2 g，说明 0.1 mol A 燃烧生成 0.3 mol H2O 和 0.3 mol CO2。含 O 的物质的量为 ，则 1 mol A 中含有 6 mol H、3 mol C、3 mol O，故分子式为 C3H6O3。 （3）0.1 mol A 跟足量的 NaHCO3 粉末反应，生成 2.24 L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成 2.24 L H2，说明分子中含有一个—COOH 和一个—OH。 （4）A 的核磁共振氢谱中有 4 个峰，说明分子中含有 4 种类型的氢原子且有 3 种类型的氢原子的个数是相 同的。 （5）综上所述，A 的结构简式 。 9.0 0.6 1 0.3 12(O) 0.3(mol)16n − × − ×= = CH3—CH—COOH OH CH3—CH—COOH OH