人教版高化学选修5研究有机化合物的一般步骤和方法 分层课时练习.docx

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人教版高化学选修5研究有机化合物的一般步骤和方法分层课时练习

研究有机化合物的一般步骤和方法第一课时

A组—基础巩固

一、有机物分离、提纯仪器、药品的使用

1．下图所示是分离混合物时常用的主要仪器，从左至右，可以进行的混合物分离操作分别是（　　）

A．蒸馏、蒸发、萃取、过滤B．蒸馏、过滤、萃取、蒸发

C．萃取、过滤、蒸馏、蒸发D．过滤、蒸发、萃取、蒸馏

解析　依次为蒸馏烧瓶、漏斗、分液漏斗、蒸发皿。

答案　B

2．下列各组液体混合物，可以用分液漏斗分离的是（　　）

A．乙醇和水　　　　　　　B．溴乙烷和水

C．乙醇和乙酸D．苯和四氯化碳

解析　可用分液漏斗分离的液体应互不相溶，A、C、D三项中的两种物体可以互溶，B项中的两种物质互不相溶，可用分液漏斗分离。

答案　B

二、有机物分离、提纯的方法

3．下列各组混合物中，可用重结晶的方法分离的是（　　）

A．酒精和水的混合物B．汽油和植物油的混合物

C．木炭粉和水的混合物D．食盐和硝酸钾的混合物

解析　酒精和水混溶，应采用蒸馏的方法分离，A项错误；汽油和植物油均为难溶于水的液体，不能采用重结晶法分离，B项错误；木炭难溶于水，分离木炭粉与水的混合物，采用过滤的方法即可，C项错误；食盐和硝酸钾均溶于水，硝酸钾溶解度受温度变化影响较大，而氯化钠溶解度受温度变化影响较小，可以用重结晶的方法将它们分离，D项正确。

答案　D

4．现有一瓶物质甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下：

物质

分子式

熔点（℃）

沸点（℃）

密度（g/cm3）

水中溶解性

甲

C3H6O2

－98

57.5

0.93

可溶

乙

C4H8O2

－84

77

0.90

可溶

据此，将甲和乙互相分离的最佳方法是（　　）

A．萃取法B．升华法

C．蒸馏法D．分液法

解析　甲和乙都是有机物，两者为液体，互溶且都溶于水，所以采用蒸馏的方法分离。

答案　C

5．欲从碳酸钙和硝酸钾的混合物中除去碳酸钙，正确的操作是（　　）

A．过滤—溶解—结晶B．溶解—结晶—过滤

C．溶解—过滤—结晶D．过滤—结晶—溶解

解析　将粉末置于烧杯中，加入热水搅拌，趁热过滤掉碳酸钙，冷却结晶析出硝酸钾。

答案　C

6．“分子筛”，顾名思义就是可以将分子分开的“筛子”。

它在有机化学工业和石油化学工业上得到了广泛的应用。

下列分离物质的方法同上述漫画所揭示的分离原理相同的是（　　）

A．萃取B．分液

C．蒸馏D．过滤

解析　由漫画可以看出，“分子筛”实际上是利用分子颗粒大小不同来进行分离提纯的，小分子能够通过“分子筛”，而大分子不能通过“分子筛”。

过滤是利用固体和液体颗粒大小不同，用滤纸分离难溶性固体和液体的混合物，固体不能透过滤纸，而溶液能透过滤纸。

答案　D

三、有机物分离、提纯的操作

7．下列各项操作，有错误的是（　　）

A．用酒精萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗，而后静置分液

B．进行分液时，分液漏斗中的下层液体，从下端流出，上层液体则从上口倒出

C．萃取、分液前需对分液漏斗检漏

D．为保证分液漏斗内的液体顺利流出，需将上面的塞子拿下

解析　酒精和水互溶，溶液不能分层，不能采用分液的方法，A项错误；分液时，分液漏斗中上层液体从上口倒出，为防止含有杂质，下层液体从下口放出，B项正确；有活塞或连接的装置使用前要检漏，分液漏斗含有活塞，所以使用前要检漏，否则实验易失败，C项正确；利用压强差将分液漏斗中液体顺利流出，所以为保证分液漏斗内的液体顺利流出，需将上面的塞子拿下，否则液体不易流出，D项正确。

答案　A

8．下列实验操作不正确的是（　　）

A．过滤时如果发现滤液是浑浊的，则滤液还要进行过滤

B．在进行蒸馏时，要加少量碎瓷片，防止液体暴沸

C．在进行分液操作时，分液漏斗内外气体相通，眼睛要注视烧杯中的溶液

D．在进行蒸馏时，温度计不要插入溶液中

解析　分液操作时，眼睛应注视分液漏斗内液面的变化。

答案　C

9．下列实验操作中错误的是（　　）

A．蒸发操作时，不能使混合物中的水分完全蒸干

B．蒸馏操作时，应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶的支管口处

C．由于碘在酒精中的溶解度大，所以，可用酒精把碘水中的碘萃取出来

D．萃取操作时选择的有机萃取剂，不能与原溶剂互溶且溶质在两种溶剂中溶解性差别要大

解析　在蒸发操作的过程中，当加热到有少量液体剩余时停止加热，此时剩下的少量液体可以利用余热蒸发干，A项正确；蒸馏操作时，温度计水银球应靠近蒸馏烧瓶的支管口处，B项正确；酒精和水以任意比互溶，无法萃取，C项错误；在萃取实验中，萃取剂要求与原溶剂互不相溶，且溶质在萃取剂中的溶解度更大，D项正确。

答案　C

B组—能力提升

10．下列物质的分离（或提纯）方法正确的是（　　）

A．除去氯化钠溶液中的泥沙——蒸馏

B．分离乙酸与乙酸乙酯——萃取

C．用四氯化碳提取溴水中的溴单质——过滤

D．分离汽油和水——分液

解析　泥沙不溶于氯化钠溶液，可用过滤的方法分离，A项错误；乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液，乙酸可被饱和碳酸钠溶液吸收，混合物加入饱和碳酸钠溶液，然后分液可分离，B项错误；溴易溶于四氯化碳，四氯化碳与水互不相溶，可用萃取分液的方法分离，然后用蒸馏的方法分离四氯化碳和溴，C项错误；汽油和水互不相溶，可用分液的方法分离，D项正确。

答案　D

11．下列有关物质的分离的说法中，正确的是（　　）

A．除去乙酸乙酯中的少量乙酸，可加入氢氧化钠溶液充分反应后分液

B．如图所示，振荡后静置，上层溶液颜色保持不变

C．C2H5OH中有CH3COOH，加足量CaO蒸馏除去

D．分液时，分液漏斗中下层液体从下口放出，上层液体也从下口放出

解析　A项，除去乙酸乙酯中的少量乙酸，应该加入饱和碳酸钠溶液后分液；B项，氢氧化钠与溴单质反应生成盐，易溶于水，与苯分层，上层褪色；D项，上层液体从上口倒出。

答案　C

12．下列实验中，所选装置不合理的是（　　）

A．分离饱和Na2CO3溶液和CH3COOC2H5，选④

B．用CCl4提取碘水中的碘，选③

C．用FeCl2溶液吸收Cl2，选⑤

D．粗盐提纯，选①和②

解析　Na2CO3溶液和CH3COOC2H5互不相溶，应用分液的方法分离，可选③，A项错误；CCl4和水互不相溶，可用分液的方法分离，可选③，B项正确；吸收Cl2可用洗气瓶处理，可选⑤，C项正确；粗盐提纯，应先用过滤方法除去沉淀杂质，后蒸发可得到食盐，D项正确。

答案　A

13．选择下列方法分离物质，将分离、提纯方法的序号填在横线上。

A．萃取B．升华

C．重结晶D．分液

E．蒸馏F．过滤

G．洗气

（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（沸点为76.75°C）和甲苯（沸点为110.6°C）的混合物；

（5）________除去混在乙烷中的乙烯。

解析　沙子不溶于食盐水，采用过滤的方法即可分离；硝酸钾在水中的溶解度随温度升高明显增大，而NaCl在水中的溶解度受温度影响不大，采用重结晶法和过滤可将其分离；水和汽油互不相溶，分层，可用分液法进行分离；CCl4和甲苯两种互溶的液体，沸点差大于30℃，可用蒸馏法分离；乙烯中含碳碳双键，可被溴水吸收，可用洗气的方法除去。

答案　

（1）F　

（2）CF　（3）D　（4）E　（5）G

C组—高分突破

14．醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应方程式和实验装置如下：

可能用到的有关数据如下：

物质

相对分子质量

密度/（g·cm－3）

沸点/℃

溶解性

环己醇

100

0.9618

161

微溶于水

环己烯

82

0.8102

83

难溶于水

合成反应：

在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。

b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃。

分离提纯：

反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。

最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。

（1）装置b的名称是________；

（2）加入碎瓷片的作用是________；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是________（填选项序号）；

A．立即补加B．冷却后补加

C．不需补加D．重新配料

（3）本实验中最容易产生的副产物的结构简式为________；

（4）分液漏斗在使用前必须清洗干净并________。

在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的________（填“上口倒出”或“下口倒出”）；

（5）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是_______________________________________；

（6）在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有________（填选项序号）。

A．圆底烧瓶　B．温度计　C．吸滤瓶

D．球形冷凝管　E．接收器

答案　

（1）冷凝管（直形冷凝管）

（2）防止暴沸　B

（3）

（4）检漏　上口倒出

（5）干燥　（6）CD

第二课时

A组—基础巩固

一、有机物元素分析和分子式的确定

1．某有机物完全燃烧后生成CO2、H2O和SO2，该化合物可能不含有的元素是（　　）

A．C　　　　　　　　　　B．H

C．OD．S

答案　C

2．某物质在空气中完全燃烧时，生成水和二氧化碳的分子数之比为2∶1，则该物质可能是（　　）

①CH4　②C2H4　③C2H5OH　④CH3OH

A．②③B．①④

C．①③D．②④

解析　该物质完全燃烧生成水和二氧化碳的分子数之比为2∶1，即N（H2O）∶N（CO2）＝2∶1，则该物质中氢原子与碳原子个数之比为（2×2）∶1＝4∶1，化学式满足N（C）∶N（H）＝1∶4的有①CH4、④CH3OH，B项正确。

答案　B

3．某化合物由碳、氢两种元素组成，其中含碳的质量分数为85.7%，在标准状况下，11.2L此气态化合物的质量为14g，则该化合物的分子式为（　　）

A．C2H4B．C2H6

C．C3H6D．C4H8

解析　根据n＝

计算气体的物质的量，再结合M＝

计算气体的摩尔质量，最后根据各元素的质量分数确定分子式。

答案　A

4．由C、H、O三种元素组成的化合物8.8g，完全燃烧后得到22.0gCO2和10.8gH2O，该化合物的实验式是（　　）

A．C5H6OB．C5H12O

C．C5H12O2D．C5H10O

解析　8.8g有机物中，n（C）＝n（CO2）＝

＝0.5mol，m（C）＝0.5mol×12g·mol－1＝6g；n（H）＝2n（H2O）＝2×

＝1.2mol，m（H）＝1.2mol×1g·mol－1＝1.2g；m（O）＝8.8g－6g－1.2g＝1.6g，n（O）＝

＝0.1mol；n（C）∶n（H）∶n（O）＝0.5mol∶1.2mol∶0.1mol＝5∶12∶1，则该化合物的实验式为C5H12O，B项正确。

答案　B

二、有机物结构式的确定

5．现有某化学式为C3H6O2的有机物的核磁共振氢谱有三个峰，其峰面积比为3∶2∶1，则该有机物的结构简式不可能是（　　）

A．CH3CH2COOHB．CH3COOCH3

C．HCOOCH2CH3D．CH3COCH2OH

解析　在核磁共振氢谱中，等效氢原子都给出了相应的峰（信号），峰的面积与结构中的H原子数成正比，因此核磁共振氢谱有三个峰说明有三种化学环境不同的氢原子，而且其个数比为3∶2∶1。

答案　B

6．下列不是用来确定有机物结构或官能团的是（　　）

A．红外光谱B．核磁共振氢谱

C．质谱D．银镜反应

解析　红外光谱法可确定有机物分子中含有的官能团，A项不符合题意；核磁共振氢谱法可确定分子中不同位置的H原子的数目，B项不符合题意；质谱法可确定分子的相对分子质量，C项符合题意；银镜反应可以确定分子中是否含有醛基，D项不符合题意。

答案　C

7．如图是一个核磁共振氢谱，请你观察图谱，分析其可能是下列物质中的（　　）

A．CH3CH2CH2CH3B．（CH3）2CHCH3

C．CH3CH2CH2OHD．CH3CH2COOH

解析　由核磁共振氢谱的定义可知，在氢谱图中从峰的个数即可推知有几种化学环境不同的氢原子，从图中可知有4种化学环境不同的氢原子。

分析选项可得A项是2种，B项是2种，C项是4种，D项是3种。

答案　C

8．在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子个数之比为3∶2的化合物为（　　）

解析　因为在核磁共振氢谱中出现两组峰，说明该有机物分子中处在不同化学环境中的氢原子有两种，且根据题意这两种氢原子个数之比为3∶2，分析四个选项：

A项中处在不同化学环境中的氢原子有2种，其个数之比为6∶2，不合题意；B项如图所示：

，氢原子有3种，其个数之比为3∶1∶1，不合题意；C项如图所示：

，氢原子有3种，其个数之比为6∶2∶8，不合题意；D项如图所示：

，氢原子有2种，其个数比为3∶2，符合题意。

答案　D

9．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键和烃基上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________________________________________________________________________。

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：

＝3。

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

。

答案　

10．某有机物A用质谱仪测定结果如图①，核磁共振氢谱示意图如图②，则A的结构简式可能为（　　）

A．HCOOHB．CH3CHO

C．CH3CH2OHD．CH3CH2CH2COOH

解析　根据图示可知，该有机物的最大质荷比为46，则A的相对分子质量为46，则分子式为C2H6O或CH2O2，B、D两项错误；根据核磁共振氢谱图可知，A分子的核磁共振氢谱有3组吸收峰，则其分子中有3种H原子，HCOOH分子中含有2种H原子，CH3CH2OH分子中含有3种H原子，C项正确。

答案　C

B组—能力提升

11．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱图如下图所示，下列说法中不正确的是（　　）

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．由核磁共振氢谱图可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子

C．仅由其核磁共振氢谱图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　由图可知，红外光谱显示该有机物含有C—H、O—H和C—O三种不同的化学键。

在核磁共振氢谱图中有三个峰，所以分子中有三种不同的氢原子，但是不知道三个峰的面积之比为多少，所以无法得知其分子中的氢原子总数。

若A为CH3—O—CH3，则在核磁共振氢谱图中应只有一个峰，所以A应为CH3CH2OH。

答案　D

12．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为无色粘稠液体，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A9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍

试通过计算填空：

（1）A的相对分子质量为：

________

（2）将此9.0gA在足量纯O2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5.4g和13.2g

（2）A的分子式为：

________

（3）另取A9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24LH2（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________

解析　

（1）根据相对密度之比等于相对分子质量之比，故A的相对分子质量为：

45×2＝90。

（2）利用有机物燃烧的方程式计算：

CxHyOz＋（x＋y/4－z/2）O2

xCO2＋y/2H2O，浓硫酸增重5.4g表明生成的H2O为5.4g，即0.3mol。

碱石灰又增重了13.2g表明生成的CO2为13.2g，即0.3mol。

x∶y＝1∶2。

根据质量守恒定律可知，氧气的质量为5.4＋13.2－9＝9.6g，即0.3mol，经过计算，得知x∶z＝1∶1，综合为x∶y∶z＝1∶2∶1。

又因A的物质的量为9.0g/（90g/mol）＝0.1mol，因此，x＝3、y＝6、z＝3，故A的分子式为C3H6O3。

（3）1molA与NaHCO3反应生成1molCO2，说明A中含有一个羧基；1molA与Na反应生成1molH2，说明A中含有一个羧基和一个羟基。

（4）根据A的核磁共振氢谱可以看出共有四个峰，说明含有4种不同的氢原子。

答案　

（1）90　

（2）C3H6O3　（3）—COOH　—OH

（4）4　（5）

C组—高分突破

13．电炉加热时用纯O2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。

（1）产生的O2按从左到右的流向，所选装置各导管的正确连接顺序是__________________。

（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）若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取0.92g样品，经充分反应后，A管质量增加1.76g，B管质量增加1.08g，则该样品的实验式为________。

（6）要确定该物质的分子式，还要知道该物质的相对分子质量，经测定其蒸气密度为2.054g·L－1（已换算为标准状况下），则其分子式为________。

（7）该物质的核磁共振氢谱如图所示，则其结构简式为________。

解析　

（1）D中生成的氧气中含有水蒸气，应先通过C中的浓硫酸干燥，在E中电炉加热时用纯氧氧化管内样品，生成二氧化碳和水，如有一氧化碳生成，则E中CuO可与CO进一步反应生成二氧化碳，然后分别通入B吸收水、通过A吸收二氧化碳，根据产物的质量推断有机物的组成，则产生的氧气按从左到右流向，所选择装置各导管的连接顺序是：

g→f→e→h→i→c（或d）→d（或c）→a（或b）→b（或a）。

（2）D中生成的氧气中含有水蒸气，应先通过C中的浓硫酸干燥，以免影响实验结果。

（3）MnO2为分解制备氧气的催化剂。

（4）一氧化碳能与氧化铜反应，可被氧化成二氧化碳的性质可知，CuO的作用是把有机物不完全燃烧产生的CO转化为CO2。

（5）水的物质的量＝1.08g÷18g/mol＝0.06mol、二氧化碳的物质的量＝1.76g÷44g/mol＝0.04mol，则m（C）＋m（H）＝0.04mol×12g/mol＋0.06mol×2×1g/mol＝0.6g＜0.92g，故有机物含有O元素，m（O）＝0.92g－0.6g＝0.32g，则n（O）＝0.32g÷16g/mol＝0.02mol，n（C）∶n（H）∶n（O）＝0.04∶0.12∶0.02＝2∶6∶1，该有机物的实验式是C2H6O。

（6）该有机物蒸气密度为2.054g·L－1，则其相对分子质量＝2.054×22.4＝46，因为分子式为（C2H6O）n，则46n＝46，故n＝1，所以分子式为C2H6O。

（7）该有机物分子式为C2H6O，该物质的核磁共振氢谱有3个吸收峰，故有机物分子中有3种H原子，所以其结构简式为CH3CH2OH。

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）作催化剂加快产生O2的速率

（4）把有机物不完全燃烧产生的CO转化为CO2

（5）C2H6O　（6）C2H6O　（7）CH3CH2OH