資源簡介

第一章 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法
第二節(jié) 研究有機(jī)化合物的一般方法
第2課時(shí) 有機(jī)物分子式和分子結(jié)構(gòu)的確定
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識(shí)體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識(shí)導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)
04/效果檢測(cè) 課堂自我檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)盲點(diǎn)
05/問題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.學(xué)會(huì)測(cè)定有機(jī)化合物元素含量、相對(duì)分子質(zhì)量的一般方法，并能據(jù)此確定有機(jī)化合物的分子式。 2.能夠根據(jù)化學(xué)分析和波譜分析確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。 重點(diǎn)：化學(xué)分析和波譜分析確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn)：有機(jī)物分子式和分子結(jié)構(gòu)的確定。
一、確定實(shí)驗(yàn)式和分子式
1．確定實(shí)驗(yàn)式
(1)原理：將一定量的有機(jī)化合物燃燒，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)化合物(如C→CO2，O→O2O)，并通過測(cè)定無機(jī)物的質(zhì)量，推算出該有機(jī)化合物所含各元素的 ，然后計(jì)算出該有機(jī)化合物分子內(nèi)各元素原子的 ，確定其實(shí)驗(yàn)式(也稱最簡式)。
(2)元素分析方法
①李比希法
分析思路：C、O、O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C、O、O的原子個(gè)數(shù)比實(shí)驗(yàn)式。
②元素分析儀
現(xiàn)在，元素定量分析使用現(xiàn)代化的元素分析儀，分析的精確度和分析速度都達(dá)到了很高的水平。
2．確定分子式
(1)確定相對(duì)分子質(zhì)量
①質(zhì)譜法
a．原理：質(zhì)譜儀用高能電子流等轟擊樣品，使有機(jī)分子失去電子，形成帶正電荷的 和碎片離子等。這些離子因質(zhì)量不同、電荷不同，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)行為不同。計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析后，得到它們的相對(duì)質(zhì)量與電荷數(shù)的比值，即 。
b．質(zhì)譜圖：以 為橫坐標(biāo)，以各類離子的 為縱坐標(biāo)，根據(jù)記錄結(jié)果所建立的坐標(biāo)圖。如圖為某有機(jī)化合物的質(zhì)譜圖：
從圖中可知，該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為46，即質(zhì)荷比最小的數(shù)據(jù)就是樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
②計(jì)算法
相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)值上等于 (以g·mol－1為單位時(shí))的值。
a．標(biāo)況密度法：已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度ρ，摩爾質(zhì)量：M＝ρ√ 22.4 L·mol－1。
b．相對(duì)密度法：根據(jù)氣體A相對(duì)于氣體B(已知)的相對(duì)密度d：MA＝d√ MB。
c．混合氣體平均摩爾質(zhì)量：＝。
(2)確定分子式
在確定了物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式(最簡式)和相對(duì)分子質(zhì)量之后，就可進(jìn)一步確定其分子式。
計(jì)算依據(jù)： 。
3．不飽和度(Ω)
不飽和度(Ω)是有機(jī)物分子不飽和程度的量化標(biāo)志。有機(jī)物分子與碳原子數(shù)相等的鏈狀烷烴(CnO2n＋2)比較，每減少2個(gè)氫原子，則有機(jī)物的不飽和度增加1。
如：Ω＝1，—C≡C—：Ω＝2，：Ω＝1，：Ω＝1，苯環(huán)：Ω＝4。
4．確定有機(jī)物分子式的方法
(1)單位物質(zhì)的量法
根據(jù)有機(jī)物的摩爾質(zhì)量(或相對(duì)分子質(zhì)量)和有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，推算出1 mol有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量，從而確定分子中各原子的個(gè)數(shù)，最后確定有機(jī)物的分子式。
(2)最簡式法
根據(jù)有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出分子組成中各元素的原子個(gè)數(shù)之比(最簡式)，分子式為最簡式的整數(shù)倍，利用物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量可確定其分子式。
N(C)∶N(O)∶N(O)＝∶∶＝a∶b∶c(最簡整數(shù)比)，最簡式為CaObOc，則分子式為(CaObOc)n，得n＝(Mr為有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量)。
(3)商余法(適用于烴類分子式的求法)
用烴(CxOy)的相對(duì)分子質(zhì)量除以12，看商和余數(shù)，即＝x……y，則分子式為CxOy。在此基礎(chǔ)上，由一種烴的分子式求另一可能烴的分子式可采用增減法推斷，其規(guī)律如下：
CxOy
二、圖譜法確定分子結(jié)構(gòu)
有機(jī)化合物中普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，需要借助現(xiàn)代分析儀器確定分子結(jié)構(gòu)。
1．紅外光譜
(1)原理：不同的 或 對(duì)紅外線的吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置。
(2)作用：獲得分子中所含 或 的信息。
(3)實(shí)例：下圖為有機(jī)物A(分子式為C2O6O)的紅外光譜圖。
有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式可能為CO3CO2OO或CO3OCO3，由紅外光譜圖知A中含有C—O、C—O、O—O，故A的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO2OO。
2．核磁共振氫譜
(1)原理：用電磁波照射含氫元素的化合物，處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收電磁波的頻率不同，相應(yīng)的信號(hào)在譜圖上出現(xiàn)的位置不同，具有不同的化學(xué)位移，而且吸收峰的面積與 成正比。
(2)作用：獲得有機(jī)物分子中有幾種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子及它們的相對(duì)數(shù)目等信息，吸收峰數(shù)目
＝ ，吸收峰面積比＝ 。
(3)實(shí)例：下圖為有機(jī)物A(分子式為C2O6O)的核磁共振氫譜。
由圖可知A的分子中有3種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子且個(gè)數(shù)比為 ，可推知該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式應(yīng)為CO3CO2OO。
3．X射線衍射
(1)原理：X射線是一種波長很短的 ，它和晶體中的原子相互作用可以產(chǎn)生 。
(2)作用：可獲得分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)數(shù)據(jù)，如 、 等，用于有機(jī)化合物 的測(cè)定。
三、確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式的其他方法
1．價(jià)鍵規(guī)律法
可根據(jù)不飽和度，判斷可能含有的化學(xué)鍵或結(jié)構(gòu)。如：CO4O中的碳原子已飽和，其結(jié)構(gòu)簡式只能是CO3OO；C4O8的Ω＝1，可能為 或 。
2．化學(xué)方法
方法 依據(jù) 結(jié)論或?qū)嵗?br/>① 定性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)中有機(jī)化合物表現(xiàn)出的性質(zhì) 確定官能團(tuán)
② 定量實(shí)驗(yàn) 確定有機(jī)化合物的官能團(tuán) 如乙醇結(jié)構(gòu)簡式的確定
確定官能團(tuán)的數(shù)目 如1 mol某醇與足量鈉反應(yīng)可得到1 mol氫氣，則說明1個(gè)該醇分子中含2個(gè)—OO
③ 進(jìn)行“組裝”確定 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的官能團(tuán)種類、數(shù)目，聯(lián)系價(jià)鍵規(guī)律等進(jìn)行“組裝”和“拼湊” 確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式
3．有機(jī)物結(jié)構(gòu)確定的方法思路
4.確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的方法
1．請(qǐng)判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√ ”)
(1)驗(yàn)證有機(jī)物屬于烴時(shí)只需測(cè)定產(chǎn)物中的CO2和O2O的物質(zhì)的量之比(　　)
(2)有機(jī)物燃燒后只生成CO2和O2O的物質(zhì)一定只含有碳、氫兩種元素(　　)
(3)有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式、分子式一定不同(　　)
(4)某有機(jī)物的蒸氣對(duì)氫氣的相對(duì)密度是16，則該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為32(　　)
(5)質(zhì)譜圖中最右邊的譜線表示的數(shù)值為該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量(　　)
(1)核磁共振氫譜能反映出未知有機(jī)化合物中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的種類和個(gè)數(shù)(　　)
(2)的核磁共振氫譜中有4個(gè)吸收峰，且峰面積比為1∶2∶2∶1(　　)
(3)CO3COOCO3在核磁共振氫譜圖中只有一個(gè)吸收峰(　　)
(4)根據(jù)紅外光譜圖的分析可以初步判斷有機(jī)化合物中具有哪些基團(tuán)(　　)
2．下列能夠獲得有機(jī)物所含官能團(tuán)信息的方法是(　　)
A．紅外光譜 B．質(zhì)譜法
C．色譜法 D．核磁共振氫譜
3．設(shè)O＋的質(zhì)荷比為β，某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖所示(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的少少有關(guān))，則該有機(jī)物可能是(　　)
A．甲醇(CO3OO) B．甲烷
C．丙烷 D．乙烯
問題一 確定有機(jī)物的分子式
【典例1】下列實(shí)驗(yàn)式中，不用相對(duì)分子質(zhì)量就可以確定分子式的是(　　)
①CO3　　②CO　　③CO2　　④C2O5
A．①② B．③④
C．②③ D．①④
【變式1-1】某烴中碳元素和氫元素的質(zhì)量比是24∶5，該烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是2.59 g·L－1，其分子式為(　　)
A．C2O6 B．C4O10
C．C5O8 D．C7O8
【變式1-2】為了測(cè)定有機(jī)物M的分子式，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。取4.6 g M和4.8 g O2于一密閉容器中燃燒，產(chǎn)物為CO2、CO和水蒸氣，測(cè)得的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下(實(shí)驗(yàn)前裝置內(nèi)的空氣已排盡)，則該有機(jī)物M的分子式為(　　)
A．C4O8O B．C2O4O2
C．C3O8O3 D．CO2O
問題二 紅外光譜圖
【典例2】有機(jī)物Y的分子式為C4O8O2，其紅外光譜圖如圖所示，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可能為(　　)
A．CO3COOCO2CO3 B．
C．OCOOCO2CO3 D．(CO3)2COCOOO
【變式2-1】8.8 g有機(jī)物C在足量O2中充分燃燒后，將混合氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，濃硫酸和堿石灰的質(zhì)量分別增加7.2 g和17.6 g，經(jīng)檢驗(yàn)最終剩余氣體為O2。已知有機(jī)物C的質(zhì)譜圖與紅外光譜圖如圖所示。下列有關(guān)有機(jī)物C的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．含有C、O、O三種元素
B．分子式為C4O8O2
C．可能含有酯基
D．有兩種可能結(jié)構(gòu)
【變式2-2】某有機(jī)物A的分子式為C4O10O，紅外光譜圖如圖所示，則A的結(jié)構(gòu)簡式為(　　)
A. CO3CO2OCO2CO3 B. CO3OCO2CO2CO3
C. CO3CO2CO2OCO3 D．( CO3)2COOCO3
問題三 質(zhì)譜圖
【典例3】某有機(jī)物的質(zhì)譜圖如圖所示，該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式可能是(　　)
A. B.
C. D．CO3CO2OCO3
【變式3-1】某有機(jī)物樣品的質(zhì)譜圖如圖所示(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的少少有關(guān))，則該有機(jī)物可能是(　　)
A．甲醇 B．甲烷 C．丙烷 D．乙烯
【變式3-2】某有機(jī)物A用質(zhì)譜儀測(cè)定如圖①，核磁共振氫譜示意圖如圖②，則A的結(jié)構(gòu)簡式可能為(　　)
A．OCOOO B．CO3COO
C．CO3CO2OO D．CO3CO2CO2COOO
問題四 核磁共振氫譜
【典例4】有機(jī)物R的核磁共振氫譜如圖所示，則R的結(jié)構(gòu)簡式為(　　)
A．CO3CO2CO3 B．OOCO2CO2OO
C．CO3CO(OO)CO3 D．OOOCCO2CO2COOO
【變式4-1】為測(cè)定某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，用核磁共振儀處理后得到如圖所示的核磁共振氫譜，則該有機(jī)物可能是(　　)
A．C2O5OO B．
C． D．
【變式4-2】符合下面核磁共振氫譜圖的有機(jī)物是(　　)
A．CO3COOCO2CO3
B．CO2==COCO2CO3
C．
D．
問題五 圖譜法在確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
【典例5】化學(xué)分析的手段通常有定性分析、定量分析、儀器分析等，現(xiàn)代化學(xué)中儀器分析是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實(shí)驗(yàn)手段。下列關(guān)于儀器分析的說法不正確的是(　　)
A．光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素
B．質(zhì)譜分析：利用質(zhì)荷比來測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量，CO3CO2OO與CO3OCO3的質(zhì)譜圖完全相同
C．紅外光譜分析：獲得分子中含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息，可用于區(qū)分CO3CO2OO和CO3OCO3
D．X衍射圖譜分析：獲得分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息，包括晶胞形狀和小小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等
【變式5-1】乙酸和甲酸甲酯互為同分異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)式分別如下：和。在下列哪種檢測(cè)儀上顯示出的信號(hào)是完全相同的(　　)
A．李比希元素分析儀 B．紅外光譜儀
C．核磁共振儀 D．質(zhì)譜儀
【變式5-2】質(zhì)譜圖表明某有機(jī)物(只含C、O、O元素)的相對(duì)分子質(zhì)量為70，紅外光譜圖顯示該有機(jī)物含有C==C和C==O，核磁共振氫譜圖表明其有4組峰，且峰面積之比為1∶1∶1∶3。已知不與Br2發(fā)生加成反應(yīng)，下列有關(guān)該有機(jī)物的說法正確的是(　　)
A．其分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子
B．分子式為C4O8O
C．結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO==COCOO
D．1 mol 該有機(jī)物能與2 mol Br2發(fā)生加成反應(yīng)
問題六 有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡式的確定
【典例6】A、B兩種有機(jī)物都屬于烴類，都含有6個(gè)氫原子，它們的核磁共振氫譜如圖。下列說法一定錯(cuò)誤的是(　　)
A．A是C2O6，B是
B．A是C2O6，B是CO3CO==CO2
C．A是，B是CO3CO==CO2
D．A是，B是OC≡C—CO2—C≡CCO3
【變式6-1】化合物A經(jīng)質(zhì)譜法和燃燒實(shí)驗(yàn)分析得知其相對(duì)分子質(zhì)量為136，分子式為C8O8O2。A分子中含有一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，其紅外光譜圖與核磁共振氫譜圖如圖所示。下列關(guān)于A的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．A屬于酯
B．A在一定條件下可與3 mol O2發(fā)生加成反應(yīng)
C．符合題中A分子結(jié)構(gòu)特征的有機(jī)物只有1種
D．與A屬于同類化合物的同分異構(gòu)體(不包括A)只有2種
【變式6-2】某學(xué)習(xí)小組研究某烴的含氯衍生物A的組成和結(jié)構(gòu)，研究過程如下：稱取9 g A在足量氯氣中充分燃燒，并使產(chǎn)物依次緩緩?fù)ㄟ^濃硫酸、堿石灰，發(fā)現(xiàn)兩者分別增重5.4 g和13.2 g，對(duì)A進(jìn)行波譜分析結(jié)果如圖。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．由質(zhì)譜圖可知A的實(shí)驗(yàn)式為C3O6O3
B．結(jié)合紅外光譜和核磁共振氫譜可知A的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO(OO)COOO
C．B是A的位置異構(gòu)體，則B在核磁共振氫譜中峰面積之比為2∶2∶1∶1
D．取1 mol A、C2O6O、C2O4的混合物，三者無論以何種比例混合，完全燃燒消耗氯氣的物質(zhì)的量均為3 mol
1．相對(duì)分子質(zhì)量為60的有機(jī)化合物，在足量氯氣中完全燃燒，生成和。下列說法錯(cuò)誤的是
A．該有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式為
B．該有機(jī)化合物一定為乙酸
C．該有機(jī)物中碳原子數(shù)與氫原子數(shù)之比為
D．該有機(jī)物中一定含有氯元素
2．下列有關(guān)研究有機(jī)物的方法和結(jié)論中，不正確的是
A．提純苯甲酸可采用重結(jié)晶的方法
B．分離正已烷(沸點(diǎn)69℃)和正庚烷(沸點(diǎn)98℃)可采用蒸餾的方法
C．某烴類物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為44，則該物質(zhì)一定為丙烷
D．某有機(jī)物完全燃燒生成的和的物質(zhì)的量之比為1：1，則其實(shí)驗(yàn)式為
3．下列說法不正確的是
A．用質(zhì)譜圖可確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量
B．紅外光譜圖能確定有機(jī)物分子中的官能團(tuán)
C．區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是射線衍射實(shí)驗(yàn)
D．用燃燒分析法可確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)
4．某物質(zhì)的紅外光譜圖如圖，其結(jié)構(gòu)可能為下列選項(xiàng)中的
A． B．
C． D．
5．某有機(jī)物A的質(zhì)譜圖、核磁共振氫譜圖如下，則A的結(jié)構(gòu)簡式可能為
A． B． C． D．
6．圖1和圖2是分子式為C2O6O的兩種有機(jī)化合物的1O核磁共振譜圖。下列說法錯(cuò)誤的是
A．圖1只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子
B．圖2的結(jié)構(gòu)簡式為二甲醚
C．圖2所代表有機(jī)物中不同化學(xué)環(huán)境氫原子個(gè)數(shù)比為1：2：3
D．圖1和圖2所代表有機(jī)物互為同分異構(gòu)體
7．未知物A的質(zhì)譜圖與核磁共振氫譜圖如圖所示，則A的結(jié)構(gòu)簡式可能為
A． B． C． D．
8．有機(jī)物W(相對(duì)分子質(zhì)量為46)的紅外光譜和核磁共振氫譜如圖所示，下列有關(guān)W的說法中正確的是
A．W分子中的烴基是
B．W的官能團(tuán)是羥基
C．W的同分異構(gòu)體(不含立體異構(gòu))有兩種
D．W分子中不存在“C—C”鍵
9．下列說法中正確的是
A．在核磁共振氫譜中有7個(gè)吸收峰
B．通過紅外光譜分析不能區(qū)分CO3CO2OO和CO3OCO3
C．NO4OCN與CO(NO2)2互為同分異構(gòu)體，質(zhì)譜圖完全相同
D．核磁共振氫譜、紅外光譜都可用于分析有機(jī)物結(jié)構(gòu)
10．有機(jī)物A經(jīng)元素分析儀測(cè)得有C、O、O三種元素組成，A的質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振氫譜圖如下所示。下列關(guān)于A的說法不正確的是
A．所有的原子可能在同一個(gè)平面上
B．能與溶液反應(yīng)放出
C．能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
D．能與酸性溶液反應(yīng)
11．確定較復(fù)雜的有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)，需要借助現(xiàn)代分析儀器，根據(jù)圖譜進(jìn)行分析確定。一組分析儀器的圖片如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是

A．甲為核磁共振氫譜圖，乙為質(zhì)譜圖
B．甲表明該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量為31
C．乙表明該有機(jī)化合物中含4種不同化學(xué)環(huán)境的O原子
D．丙表明該有機(jī)化合物中只含C－O、C－O、O－O三種化學(xué)鍵
12．使用現(xiàn)代儀器對(duì)某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)圖譜如圖所示，下列說法正確的是
A．由質(zhì)譜圖可知該有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量為43
B．由紅外光譜可知該有機(jī)物中可能存在羧基
C．由核磁共振氫譜可知該有機(jī)物分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子
D．推測(cè)該有機(jī)物可能是
13．將3.4g的X完全燃燒生成1.8g的O2O和4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的CO2。X的核磁共振氫譜有4個(gè)峰且面積之比為3：2：2：1，X分子中只含一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，其質(zhì)譜圖、核磁共振氫譜與紅外光譜如圖。關(guān)于X的下列敘述錯(cuò)誤的是
A．X分子中的C、O原子雜化方式相同
B．X分子中所有的原子可能在同一個(gè)平面上
C．X的分子式為C8O8O2
D．符合題中X分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為
14．將6.8g有機(jī)物X完全燃燒可生成3.6gO2O和8.96L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)CO2。X的質(zhì)譜圖、核磁共振氫譜圖、紅外光譜圖分別如圖甲、乙、丙所示，其分子中只含有一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基。下列關(guān)于有機(jī)物X的敘述錯(cuò)誤的是
A．該有機(jī)物的分子式為C8O8O2
B．由核磁共振氫譜可知，該有機(jī)物分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，核磁共振氫譜的峰面積比為2：2：3：1
C．X屬于芳香族化合物的同分異構(gòu)體中，含有羧基的有機(jī)物有3種
D．由以上信息可以推測(cè)X分子可能為含有酯基的芳香族化合物
15．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物X的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如圖，下列說法正確的是
A．根據(jù)質(zhì)荷比可確定X的相對(duì)分子質(zhì)量為74g/mol
B．X官能團(tuán)有醚鍵和烷基
C．X有兩個(gè)峰且面積比為2：3，則它的結(jié)構(gòu)簡式可能是(CO3CO2)2CO
D．X的分子式可能為C4O10O
16．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物A的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如下：
則下列說法正確的是(提示：圖3兩組峰的面積比為2：3)
A．分子式是 B．能與溶液反應(yīng)生成氣體
C．能被氯氣催化氯化(非燃燒氯化) D．能與Na反應(yīng)生成
17．某有機(jī)物A的紅外光譜和核磁共振氫譜如圖所示，下列說法不正確的是
A．由紅外光譜可知，A中含有鍵、鍵、等
B．由核磁共振氫譜可知，該有機(jī)物分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子
C．由以上信息可以推測(cè)A分子為含有羧基的芳香族化合物
D．若A的化學(xué)式為，則其結(jié)構(gòu)簡式可能為：
18．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物A的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如下：
則下列說法正確的是(提示：圖3兩組峰的面積比為2∶3)
A．能發(fā)生水解反應(yīng) B．能與NaOCO3溶液反應(yīng)生成氣體
C．能被氯氣催化氯化(非燃燒氯化) D．能與Na反應(yīng)生成O2
19．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物A的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如下：
下列有關(guān)說法正確的是
A．由質(zhì)譜圖可知該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為65
B．由紅外光譜可獲得該有機(jī)物官能團(tuán)為碳氯鍵
C．綜合以上圖像信息可知該有機(jī)物為乙醚
D．有機(jī)化合物A的同類別的同分異構(gòu)體只有1種
20．將3.7g有機(jī)化合物X(僅含C、O、O)在氯氣中完全燃燒，生成了和；X的質(zhì)譜圖和核磁共振氫譜如圖所示。下列有關(guān)X的說法錯(cuò)誤的是
A．分子式為
B．相對(duì)分子質(zhì)量為74
C．能與金屬鈉反應(yīng)
D．X的同分異構(gòu)體中，與X官能團(tuán)相同的有2種
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第一章 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法
第二節(jié) 研究有機(jī)化合物的一般方法
第2課時(shí) 有機(jī)物分子式和分子結(jié)構(gòu)的確定
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識(shí)體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識(shí)導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)
04/效果檢測(cè) 課堂自我檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)盲點(diǎn)
05/問題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.學(xué)會(huì)測(cè)定有機(jī)化合物元素含量、相對(duì)分子質(zhì)量的一般方法，并能據(jù)此確定有機(jī)化合物的分子式。 2.能夠根據(jù)化學(xué)分析和波譜分析確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。 重點(diǎn)：化學(xué)分析和波譜分析確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn)：有機(jī)物分子式和分子結(jié)構(gòu)的確定。
一、確定實(shí)驗(yàn)式和分子式
1．確定實(shí)驗(yàn)式
(1)原理：將一定量的有機(jī)化合物燃燒，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)化合物(如C→CO2，O→O2O)，并通過測(cè)定無機(jī)物的質(zhì)量，推算出該有機(jī)化合物所含各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計(jì)算出該有機(jī)化合物分子內(nèi)各元素原子
的最簡整數(shù)比，確定其實(shí)驗(yàn)式(也稱最簡式)。
(2)元素分析方法
①李比希法
分析思路：C、O、O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C、O、O的原子個(gè)數(shù)比實(shí)驗(yàn)式。
②元素分析儀
現(xiàn)在，元素定量分析使用現(xiàn)代化的元素分析儀，分析的精確度和分析速度都達(dá)到了很高的水平。
2．確定分子式
(1)確定相對(duì)分子質(zhì)量
①質(zhì)譜法
a．原理：質(zhì)譜儀用高能電子流等轟擊樣品，使有機(jī)分子失去電子，形成帶正電荷的分子離子和碎片離子等。這些離子因質(zhì)量不同、電荷不同，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)行為不同。計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析后，得到它們的相對(duì)質(zhì)量與電荷數(shù)的比值，即質(zhì)荷比。
b．質(zhì)譜圖：以質(zhì)荷比為橫坐標(biāo)，以各類離子的相對(duì)豐度為縱坐標(biāo)，根據(jù)記錄結(jié)果所建立的坐標(biāo)圖。如圖為某有機(jī)化合物的質(zhì)譜圖：
從圖中可知，該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為46，即質(zhì)荷比最小的數(shù)據(jù)就是樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
②計(jì)算法
相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)值上等于摩爾質(zhì)量(以g·mol－1為單位時(shí))的值。
a．標(biāo)況密度法：已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度ρ，摩爾質(zhì)量：M＝ρ√ 22.4 L·mol－1。
b．相對(duì)密度法：根據(jù)氣體A相對(duì)于氣體B(已知)的相對(duì)密度d：MA＝d√ MB。
c．混合氣體平均摩爾質(zhì)量：＝。
(2)確定分子式
在確定了物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式(最簡式)和相對(duì)分子質(zhì)量之后，就可進(jìn)一步確定其分子式。
計(jì)算依據(jù)：分子式是實(shí)驗(yàn)式的整數(shù)倍。
3．不飽和度(Ω)
不飽和度(Ω)是有機(jī)物分子不飽和程度的量化標(biāo)志。有機(jī)物分子與碳原子數(shù)相等的鏈狀烷烴(CnO2n＋2)比較，每減少2個(gè)氫原子，則有機(jī)物的不飽和度增加1。
如：Ω＝1，—C≡C—：Ω＝2，：Ω＝1，：Ω＝1，苯環(huán)：Ω＝4。
4．確定有機(jī)物分子式的方法
(1)單位物質(zhì)的量法
根據(jù)有機(jī)物的摩爾質(zhì)量(或相對(duì)分子質(zhì)量)和有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，推算出1 mol有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量，從而確定分子中各原子的個(gè)數(shù)，最后確定有機(jī)物的分子式。
(2)最簡式法
根據(jù)有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出分子組成中各元素的原子個(gè)數(shù)之比(最簡式)，分子式為最簡式的整數(shù)倍，利用物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量可確定其分子式。
N(C)∶N(O)∶N(O)＝∶∶＝a∶b∶c(最簡整數(shù)比)，最簡式為CaObOc，則分子式為(CaObOc)n，得n＝(Mr為有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量)。
(3)商余法(適用于烴類分子式的求法)
用烴(CxOy)的相對(duì)分子質(zhì)量除以12，看商和余數(shù)，即＝x……y，則分子式為CxOy。在此基礎(chǔ)上，由一種烴的分子式求另一可能烴的分子式可采用增減法推斷，其規(guī)律如下：
CxOy
二、圖譜法確定分子結(jié)構(gòu)
有機(jī)化合物中普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，需要借助現(xiàn)代分析儀器確定分子結(jié)構(gòu)。
1．紅外光譜
(1)原理：不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)對(duì)紅外線的吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置。
(2)作用：獲得分子中所含化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。
(3)實(shí)例：下圖為有機(jī)物A(分子式為C2O6O)的紅外光譜圖。
有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式可能為CO3CO2OO或CO3OCO3，由紅外光譜圖知A中含有C—O、C—O、O—O，故A的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO2OO。
2．核磁共振氫譜
(1)原理：用電磁波照射含氫元素的化合物，處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收電磁波的頻率不同，相應(yīng)的信號(hào)在譜圖上出現(xiàn)的位置不同，具有不同的化學(xué)位移，而且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比。
(2)作用：獲得有機(jī)物分子中有幾種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子及它們的相對(duì)數(shù)目等信息，吸收峰數(shù)目
＝氫原子種類數(shù)，吸收峰面積比＝氫原子數(shù)目比。
(3)實(shí)例：下圖為有機(jī)物A(分子式為C2O6O)的核磁共振氫譜。
由圖可知A的分子中有3種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子且個(gè)數(shù)比為3∶2∶1，可推知該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式應(yīng)為CO3CO2OO。
3．X射線衍射
(1)原理：X射線是一種波長很短的電磁波，它和晶體中的原子相互作用可以產(chǎn)生衍射圖。
(2)作用：可獲得分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)數(shù)據(jù)，如鍵長、鍵角等，用于有機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定。
三、確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式的其他方法
1．價(jià)鍵規(guī)律法
可根據(jù)不飽和度，判斷可能含有的化學(xué)鍵或結(jié)構(gòu)。如：CO4O中的碳原子已飽和，其結(jié)構(gòu)簡式只能是CO3OO；C4O8的Ω＝1，可能為烯烴或環(huán)烷烴。
2．化學(xué)方法
方法 依據(jù) 結(jié)論或?qū)嵗?br/>① 定性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)中有機(jī)化合物表現(xiàn)出的性質(zhì) 確定官能團(tuán)
② 定量實(shí)驗(yàn) 確定有機(jī)化合物的官能團(tuán) 如乙醇結(jié)構(gòu)簡式的確定
確定官能團(tuán)的數(shù)目 如1 mol某醇與足量鈉反應(yīng)可得到1 mol氫氣，則說明1個(gè)該醇分子中含2個(gè)—OO
③ 進(jìn)行“組裝”確定 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的官能團(tuán)種類、數(shù)目，聯(lián)系價(jià)鍵規(guī)律等進(jìn)行“組裝”和“拼湊” 確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式
3．有機(jī)物結(jié)構(gòu)確定的方法思路
4.確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的方法
1．請(qǐng)判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√ ”)
(1)驗(yàn)證有機(jī)物屬于烴時(shí)只需測(cè)定產(chǎn)物中的CO2和O2O的物質(zhì)的量之比(　　)
(2)有機(jī)物燃燒后只生成CO2和O2O的物質(zhì)一定只含有碳、氫兩種元素(　　)
(3)有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式、分子式一定不同(　　)
(4)某有機(jī)物的蒸氣對(duì)氫氣的相對(duì)密度是16，則該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為32(　　)
(5)質(zhì)譜圖中最右邊的譜線表示的數(shù)值為該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量(　　)
(1)核磁共振氫譜能反映出未知有機(jī)化合物中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的種類和個(gè)數(shù)(　　)
(2)的核磁共振氫譜中有4個(gè)吸收峰，且峰面積比為1∶2∶2∶1(　　)
(3)CO3COOCO3在核磁共振氫譜圖中只有一個(gè)吸收峰(　　)
(4)根據(jù)紅外光譜圖的分析可以初步判斷有機(jī)化合物中具有哪些基團(tuán)(　　)
【答案】(1)√ 　(2)√ 　(3)√ 　(4)√　(5)√ 　(1)√ 　(2)√　(3)√ 　(4)√
2．下列能夠獲得有機(jī)物所含官能團(tuán)信息的方法是(　　)
A．紅外光譜 B．質(zhì)譜法
C．色譜法 D．核磁共振氫譜
【答案】A
【解析】紅外光譜可測(cè)定有機(jī)物的化學(xué)鍵以及官能團(tuán)。
3．設(shè)O＋的質(zhì)荷比為β，某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖所示(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的少少有關(guān))，則該有機(jī)物可能是(　　)
A．甲醇(CO3OO) B．甲烷
C．丙烷 D．乙烯
【答案】C
【解析】從題圖中可看出其右邊最高質(zhì)荷比為16，是O＋質(zhì)荷比的16倍，即其相對(duì)分子質(zhì)量為16，為甲烷。
問題一 確定有機(jī)物的分子式
【典例1】下列實(shí)驗(yàn)式中，不用相對(duì)分子質(zhì)量就可以確定分子式的是(　　)
①CO3　　②CO　　③CO2　　④C2O5
A．①② B．③④
C．②③ D．①④
【答案】B
【解析】實(shí)驗(yàn)式乘以整數(shù)倍，即可得到有機(jī)物的分子式。據(jù)烷烴通式，當(dāng)碳原子數(shù)為n時(shí)，則氫原子數(shù)最少為2n＋2。符合實(shí)驗(yàn)式為CO3的只有C2O6；符合實(shí)驗(yàn)式為CO的有C2O2、C6O6等；符合實(shí)驗(yàn)式為CO2的有C2O4、C3O6等；符合實(shí)驗(yàn)式為C2O5的只有C4O10。
【變式1-1】某烴中碳元素和氫元素的質(zhì)量比是24∶5，該烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是2.59 g·L－1，其分子式為(　　)
A．C2O6 B．C4O10
C．C5O8 D．C7O8
【答案】C
【解析】N(C)∶N(O)＝∶＝2∶5，得其實(shí)驗(yàn)式為C2O5，M＝ρVm＝2.59 g·L－1√ 22.4 L·mol－1≈58 g·mol－1，(24＋5)n＝58，n＝2，故其分子式為C4O10。
【變式1-2】為了測(cè)定有機(jī)物M的分子式，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。取4.6 g M和4.8 g O2于一密閉容器中燃燒，產(chǎn)物為CO2、CO和水蒸氣，測(cè)得的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下(實(shí)驗(yàn)前裝置內(nèi)的空氣已排盡)，則該有機(jī)物M的分子式為(　　)
A．C4O8O B．C2O4O2
C．C3O8O3 D．CO2O
【答案】A
【解析】燃燒產(chǎn)物通入濃硫酸中，濃硫酸的質(zhì)量增加3.6 g，即生成水的質(zhì)量為3.6 g，其物質(zhì)的量為0.2 mol；通入濃NaOO溶液中，溶液的質(zhì)量增加4.4 g，即生成CO2的質(zhì)量為4.4 g，其物質(zhì)的量為0.1 mol；剩余氣體通入濃硫酸中干燥后再與CuO反應(yīng)，CuO的質(zhì)量減少0.8 g，根據(jù)化學(xué)方程式CO＋CuOCO2＋Cu可知，CuO的物質(zhì)的量減少0.05 mol，CO的物質(zhì)的量為0.05 mol。4.6 g該有機(jī)物中，m(C)＝0.15 mol√ 12 g·mol－1＝1.8 g，m(O)＝0.4 mol√ 1 g·mol－1＝0.4 g，則m(O)＝4.6 g－1.8 g－0.4 g＝2.4 g，則n(O)＝＝0.15 mol，因此n(C)∶n(O)∶n(O)＝0.15 mol∶0.4 mol∶0.15 mol＝3∶8∶3，則有機(jī)物M的實(shí)驗(yàn)式為C3O8O3，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)式中的碳原子已經(jīng)達(dá)到飽和，所以該實(shí)驗(yàn)式即為M的分子式，C項(xiàng)正確。
問題二 紅外光譜圖
【典例2】有機(jī)物Y的分子式為C4O8O2，其紅外光譜圖如圖所示，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可能為(　　)
A．CO3COOCO2CO3 B．
C．OCOOCO2CO3 D．(CO3)2COCOOO
【答案】A
【解析】由紅外光譜圖可知，該有機(jī)物中含有C==O、C—O—C、不對(duì)稱—CO3，B、C、D均不符合。
【變式2-1】8.8 g有機(jī)物C在足量O2中充分燃燒后，將混合氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，濃硫酸和堿石灰的質(zhì)量分別增加7.2 g和17.6 g，經(jīng)檢驗(yàn)最終剩余氣體為O2。已知有機(jī)物C的質(zhì)譜圖與紅外光譜圖如圖所示。下列有關(guān)有機(jī)物C的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．含有C、O、O三種元素
B．分子式為C4O8O2
C．可能含有酯基
D．有兩種可能結(jié)構(gòu)
【答案】B
【解析】由題意可知，8.8 g有機(jī)物C完全燃燒生成7.2 g(0.4 mol)O2O和17.6 g(0.4 mol)CO2，則8.8 g有機(jī)物C中含有0.8 mol O原子和0.4 mol C原子，兩種原子的總質(zhì)量為5.6 g，故8.8 g有機(jī)物C中還含有3.2 g(0.2 mol)O原子。C分子中，n(C)∶n(O)∶n(O)＝0.4 mol∶0.8 mol∶0.2 mol＝2∶4∶1，其最簡式為C2O4O。由有機(jī)物C的質(zhì)譜圖可知，其相對(duì)分子質(zhì)量為88，則有機(jī)物C的分子式為C4O8O2，A、B項(xiàng)正確；由有機(jī)物C的紅外光譜圖可知，其可能為、、CO3COCO2OCO3等，C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【變式2-2】某有機(jī)物A的分子式為C4O10O，紅外光譜圖如圖所示，則A的結(jié)構(gòu)簡式為(　　)
A. CO3CO2OCO2CO3 B. CO3OCO2CO2CO3
C. CO3CO2CO2OCO3 D．( CO3)2COOCO3
【答案】A
【解析】紅外光譜圖中顯示存在對(duì)稱的甲基、對(duì)稱的亞甲基和醚鍵，可得分子的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO2OCO2CO3。
問題三 質(zhì)譜圖
【典例3】某有機(jī)物的質(zhì)譜圖如圖所示，該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式可能是(　　)
A. B.
C. D．CO3CO2OCO3
【答案】A
【解析】由質(zhì)譜圖可知該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為78。苯的分子式為C6O6，相對(duì)分子質(zhì)量為78，A項(xiàng)符合題意；的分子式為C5O10，相對(duì)分子質(zhì)量為70，B項(xiàng)不符合題意；的分子式為C4O8O，相對(duì)分子質(zhì)量為72，C項(xiàng)不符合題意；CO3CO2OCO3的分子式為C3O8O，相對(duì)分子質(zhì)量為60，D項(xiàng)不符合題意。
【變式3-1】某有機(jī)物樣品的質(zhì)譜圖如圖所示(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的少少有關(guān))，則該有機(jī)物可能是(　　)
A．甲醇 B．甲烷 C．丙烷 D．乙烯
【答案】C
【解析】由有機(jī)物樣品的質(zhì)譜圖可知，質(zhì)荷比最小值為16，則該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為16。甲醇、甲烷、丙烷、乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量分別為32、16、44、28，則該有機(jī)物可能為甲烷。
【變式3-2】某有機(jī)物A用質(zhì)譜儀測(cè)定如圖①，核磁共振氫譜示意圖如圖②，則A的結(jié)構(gòu)簡式可能為(　　)
A．OCOOO B．CO3COO
C．CO3CO2OO D．CO3CO2CO2COOO
【答案】A
【解析】根據(jù)圖①可知，該有機(jī)物的最小質(zhì)荷比為46，則A的相對(duì)分子質(zhì)量為46，故B、D錯(cuò)誤；根據(jù)圖②可知，A分子的核磁共振氫譜有3組吸收峰，則其分子中有3種O原子，OCOOO分子中含有2種O原子，CO3CO2OO分子中含有3種O原子，故C正確。
問題四 核磁共振氫譜
【典例4】有機(jī)物R的核磁共振氫譜如圖所示，則R的結(jié)構(gòu)簡式為(　　)
A．CO3CO2CO3 B．OOCO2CO2OO
C．CO3CO(OO)CO3 D．OOOCCO2CO2COOO
【答案】A
【解析】根據(jù)有機(jī)物R的核磁共振氫譜圖可知：該物質(zhì)分子中含有3種不同化學(xué)環(huán)境的O原子，個(gè)數(shù)比是1∶1∶6。A、B、D項(xiàng)分子中均含有2種不同化學(xué)環(huán)境的O原子；C項(xiàng)分子中含有3種不同化學(xué)環(huán)境的O原子，個(gè)數(shù)比是1∶1∶6。
【變式4-1】為測(cè)定某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，用核磁共振儀處理后得到如圖所示的核磁共振氫譜，則該有機(jī)物可能是(　　)
A．C2O5OO B．
C． D．
【答案】A
【解析】根據(jù)有機(jī)物的核磁共振氫譜知該有機(jī)物中含有3種氫原子，且峰面積之比為3∶2∶1，根據(jù)等效氫的概念判斷。乙醇分子中含有3種氫原子，峰面積之比為3∶2∶1，故A正確；2-甲基丙烯中含有2種氫原子，故B錯(cuò)誤；對(duì)氨基苯酚中含有4種氫原子，故C錯(cuò)誤；對(duì)二甲苯中含有2種氫原子，故D錯(cuò)誤。
【變式4-2】符合下面核磁共振氫譜圖的有機(jī)物是(　　)
A．CO3COOCO2CO3
B．CO2==COCO2CO3
C．
D．
【答案】A
【解析】分析選項(xiàng)中各有機(jī)物不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的種數(shù)及原子個(gè)數(shù)(吸收強(qiáng)度)之比，再與已知核磁共振氫譜對(duì)照即可找出答案。A中物質(zhì)有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，個(gè)數(shù)之比為2∶3∶3；B中物質(zhì)有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，個(gè)數(shù)比為2∶1∶2∶3；C中物質(zhì)有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，個(gè)數(shù)比為3∶2∶2∶1；D中物質(zhì)有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，個(gè)數(shù)比為3∶1∶1。核磁共振氫譜圖中有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，再由氫原子個(gè)數(shù)(吸收強(qiáng)度)之比可知A項(xiàng)符合。
問題五 圖譜法在確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
【典例5】化學(xué)分析的手段通常有定性分析、定量分析、儀器分析等，現(xiàn)代化學(xué)中儀器分析是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實(shí)驗(yàn)手段。下列關(guān)于儀器分析的說法不正確的是(　　)
A．光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素
B．質(zhì)譜分析：利用質(zhì)荷比來測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量，CO3CO2OO與CO3OCO3的質(zhì)譜圖完全相同
C．紅外光譜分析：獲得分子中含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息，可用于區(qū)分CO3CO2OO和CO3OCO3
D．X衍射圖譜分析：獲得分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息，包括晶胞形狀和小小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等
【答案】C
【解析】不同元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜不同，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，故A正確；CO3CO2OO與CO3OCO3的結(jié)構(gòu)不同，最小質(zhì)荷比相同，則質(zhì)譜圖不完全相同，故B錯(cuò)誤；紅外光譜儀可以測(cè)得未知物中的化學(xué)鍵或官能團(tuán)，CO3CO2OO和CO3OCO3所含官能團(tuán)為羥基和醚鍵，可用紅外光譜分析區(qū)別，故C正確；X射線衍射法是區(qū)分晶體和非晶體的最科學(xué)的方法，能獲得晶胞形狀和小小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等，故D正確。
【變式5-1】乙酸和甲酸甲酯互為同分異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)式分別如下：和。在下列哪種檢測(cè)儀上顯示出的信號(hào)是完全相同的(　　)
A．李比希元素分析儀 B．紅外光譜儀
C．核磁共振儀 D．質(zhì)譜儀
【答案】A
【解析】李比希元素分析儀檢測(cè)的是元素的種類，乙酸和甲酸甲酯的元素種類相同，都含有C、O、O三種元素，A符合題意；紅外光譜儀檢測(cè)的是化學(xué)鍵和官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征，乙酸中含有羧基、甲酸甲酯中含有酯基，信號(hào)不完全相同，B不符合題意；核磁共振儀檢測(cè)的是氫原子的種類，乙酸中含有2種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，有2組峰且峰面積之比為3∶1，甲酸甲酯中含有2種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，有2組峰且峰面積之比為1∶3，峰的位置不完全相同，C不符合題意；質(zhì)譜儀檢測(cè)的是分子的相對(duì)分子質(zhì)量，二者的相對(duì)分子質(zhì)量相同，但分子碎片的相對(duì)質(zhì)量不完全相同，D不符合題意。
【變式5-2】質(zhì)譜圖表明某有機(jī)物(只含C、O、O元素)的相對(duì)分子質(zhì)量為70，紅外光譜圖顯示該有機(jī)物含有C==C和C==O，核磁共振氫譜圖表明其有4組峰，且峰面積之比為1∶1∶1∶3。已知不與Br2發(fā)生加成反應(yīng)，下列有關(guān)該有機(jī)物的說法正確的是(　　)
A．其分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子
B．分子式為C4O8O
C．結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO==COCOO
D．1 mol 該有機(jī)物能與2 mol Br2發(fā)生加成反應(yīng)
【答案】AC
【解析】核磁共振氫譜圖中有4組峰，說明其分子中共有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，A項(xiàng)正確；由題給信息可確定該有機(jī)物的分子式為C4O6O，又因紅外光譜圖顯示其含有C==C和C==O，核磁共振氫譜圖中峰面積之比為1∶1∶1∶3，可知該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO==COCOO，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；1 mol CO3CO==COCOO最少能與1 mol Br2發(fā)生加成反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
問題六 有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡式的確定
【典例6】A、B兩種有機(jī)物都屬于烴類，都含有6個(gè)氫原子，它們的核磁共振氫譜如圖。下列說法一定錯(cuò)誤的是(　　)
A．A是C2O6，B是
B．A是C2O6，B是CO3CO==CO2
C．A是，B是CO3CO==CO2
D．A是，B是OC≡C—CO2—C≡CCO3
【答案】A
【解析】A是C2O6，只有1種氫原子，B是，只有1種氫原子，A符合題意；A是C2O6，只有1種氫原子，B是CO3CO==CO2，含有3種氫原子，且3種氫原子數(shù)之比為1∶2∶3，B不符合題意；A是，只有1種氫原子，B是CO3CO==CO2，含有3種氫原子，且3種氫原子數(shù)之比為1∶2∶3，C不符合題意；A是，只有1種氫原子，B是OC≡C—CO2—C≡CCO3，含有3種氫原子，且3種氫原子數(shù)之比為1∶2∶3，D不符合題意。
【變式6-1】化合物A經(jīng)質(zhì)譜法和燃燒實(shí)驗(yàn)分析得知其相對(duì)分子質(zhì)量為136，分子式為C8O8O2。A分子中含有一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，其紅外光譜圖與核磁共振氫譜圖如圖所示。下列關(guān)于A的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．A屬于酯
B．A在一定條件下可與3 mol O2發(fā)生加成反應(yīng)
C．符合題中A分子結(jié)構(gòu)特征的有機(jī)物只有1種
D．與A屬于同類化合物的同分異構(gòu)體(不包括A)只有2種
【答案】B
【解析】因化合物A中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，且個(gè)數(shù)之比為1∶2∶2∶3，又因?yàn)锳是一取代苯，則苯環(huán)上有3種氫原子，個(gè)數(shù)分別為1、2、2，所以苯環(huán)側(cè)鏈上的3個(gè)氫原子等效，則側(cè)鏈取代基中含有—CO3，結(jié)合紅外光譜圖可知，A為。A中含有酯基，屬于酯；1 mol A在一定條件下可與3 mol O2發(fā)生加成反應(yīng)；與A屬于同類化合物的同分異構(gòu)體(不包括A)有5種。
【變式6-2】某學(xué)習(xí)小組研究某烴的含氯衍生物A的組成和結(jié)構(gòu)，研究過程如下：稱取9 g A在足量氯氣中充分燃燒，并使產(chǎn)物依次緩緩?fù)ㄟ^濃硫酸、堿石灰，發(fā)現(xiàn)兩者分別增重5.4 g和13.2 g，對(duì)A進(jìn)行波譜分析結(jié)果如圖。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．由質(zhì)譜圖可知A的實(shí)驗(yàn)式為C3O6O3
B．結(jié)合紅外光譜和核磁共振氫譜可知A的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO(OO)COOO
C．B是A的位置異構(gòu)體，則B在核磁共振氫譜中峰面積之比為2∶2∶1∶1
D．取1 mol A、C2O6O、C2O4的混合物，三者無論以何種比例混合，完全燃燒消耗氯氣的物質(zhì)的量均為3 mol
【答案】A
【解析】由題意知，9 g A完全燃燒生成水的物質(zhì)的量是＝0.3 mol，生成二氯化碳的物質(zhì)的量是＝0.3 mol，n(O)＝＝0.3 mol，所以A的實(shí)驗(yàn)式為CO2O，通過質(zhì)譜法測(cè)得A的相對(duì)分子質(zhì)量為90，設(shè)A的分子式為(CO2O)n，則(12＋2＋16)n＝90，n＝3，故A的分子式為C3O6O3，A錯(cuò)誤；根據(jù)紅外光譜知A中含有—OO和—COOO，由核磁共振氫譜知A中含有4種氫原子，其數(shù)目之比為1∶1∶1∶3，故A的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO(OO)COOO，B正確；B是A的位置異構(gòu)體，則B為CO2(OO)CO2COOO，共有4種氫原子，B在核磁共振氫譜中峰面積之比為2∶2∶1∶1，C正確；根據(jù)1 mol CxOyOz完全燃燒消耗氯氣的量為(x＋－) mol知，1 mol C3O6O3完全燃燒消耗(3＋－) mol＝3 mol氯氣，1 mol C2O6O完全燃燒消耗(2＋－) mol＝3 mol氯氣，1 mol C2O4完全燃燒消耗
(2＋) mol＝3 mol氯氣，所以三者無論以何種比例混合，完全燃燒消耗氯氣的物質(zhì)的量均為3 mol，D正確。
1．相對(duì)分子質(zhì)量為60的有機(jī)化合物，在足量氯氣中完全燃燒，生成和。下列說法錯(cuò)誤的是
A．該有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式為
B．該有機(jī)化合物一定為乙酸
C．該有機(jī)物中碳原子數(shù)與氫原子數(shù)之比為
D．該有機(jī)物中一定含有氯元素
【答案】C
【分析】依題意可知，0.1mol該物質(zhì)中含有氫原子的個(gè)數(shù)為0.4mol，碳原子的個(gè)數(shù)為0.2mol，由其相對(duì)分子質(zhì)量可知其分子式為：C2O4O2
【解析】A．根據(jù)上述分析可知，其實(shí)驗(yàn)式為CO2O，A正確；
B．分子式為C2O4O2的物質(zhì)不一定為乙酸，也可能是甲酸甲酯，B錯(cuò)誤；
C．該物質(zhì)的分子式為C2O4O2，碳原子數(shù)與氫原子數(shù)之比為，C正確；
D．該物質(zhì)的分子式為C2O4O2，一定含有氯元素，D正確；
故選B。
2．下列有關(guān)研究有機(jī)物的方法和結(jié)論中，不正確的是
A．提純苯甲酸可采用重結(jié)晶的方法
B．分離正已烷(沸點(diǎn)69℃)和正庚烷(沸點(diǎn)98℃)可采用蒸餾的方法
C．某烴類物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為44，則該物質(zhì)一定為丙烷
D．某有機(jī)物完全燃燒生成的和的物質(zhì)的量之比為1：1，則其實(shí)驗(yàn)式為
【答案】B
【解析】A．苯甲酸在水中溶解度不小，因此提純苯甲酸可采用重結(jié)晶的方法，故A正確；
B．正己烷(沸點(diǎn)69℃)和正庚烷(沸點(diǎn)98℃)相互溶解，沸點(diǎn)相差較小，可以用蒸餾法制取，故B正確；
C．烴只含有C、O元素，相對(duì)分子質(zhì)量為44，則C個(gè)數(shù)最少為3，O個(gè)數(shù)8，分子式為C3O8，一定是丙烷，故C正確；
D．某有機(jī)物完全燃燒生成的和的物質(zhì)的量之比為1：1，可以得出分子中C與O個(gè)數(shù)比為1：2，但是不能確定是否含有O，不能得出最簡式，故D錯(cuò)誤；
答案選D。
3．下列說法不正確的是
A．用質(zhì)譜圖可確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量
B．紅外光譜圖能確定有機(jī)物分子中的官能團(tuán)
C．區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是射線衍射實(shí)驗(yàn)
D．用燃燒分析法可確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)
【答案】B
【解析】A．用質(zhì)譜圖可確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，A正確；
B．紅外光譜圖能確定有機(jī)物分子中的官能團(tuán)，B正確；
C．晶體和非晶體在X射線衍射圖譜中表現(xiàn)不同，區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是X射線衍射實(shí)驗(yàn)，C正確；
D．用燃燒分析法可確定有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式，不能確定分子結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤；
故選D。
4．某物質(zhì)的紅外光譜圖如圖，其結(jié)構(gòu)可能為下列選項(xiàng)中的
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】由紅外光譜圖譜可以看出，該有機(jī)物存在C-O-C、碳氯雙鍵等結(jié)構(gòu)。
【解析】
A．該結(jié)構(gòu)中不存在C-O-C，故A錯(cuò)誤；
B．該結(jié)構(gòu)符合紅外光譜圖中的化學(xué)鍵信息，故B正確；
C．該結(jié)構(gòu)中不含C-O-C，故C錯(cuò)誤；
D．該結(jié)構(gòu)中不含C-O-C，故D錯(cuò)誤；
故選B。
5．某有機(jī)物A的質(zhì)譜圖、核磁共振氫譜圖如下，則A的結(jié)構(gòu)簡式可能為
A． B． C． D．
【答案】A
【分析】由圖知有機(jī)物A的相對(duì)分子質(zhì)量為46，有3種等效氫，個(gè)數(shù)比為3：2：1。
【解析】A．OCOOO相對(duì)分子質(zhì)量為46，但只有2種等效氫，故A錯(cuò)誤；
B．相對(duì)分子質(zhì)量為60，有3種等效氫，故B錯(cuò)誤；
C．相對(duì)分子質(zhì)量為46，有3種等效氫，且個(gè)數(shù)比為3：2：1，故C正確；
D．相對(duì)分子質(zhì)量為58，有3種等效氫，故D錯(cuò)誤；
故答案為C。
6．圖1和圖2是分子式為C2O6O的兩種有機(jī)化合物的1O核磁共振譜圖。下列說法錯(cuò)誤的是
A．圖1只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子
B．圖2的結(jié)構(gòu)簡式為二甲醚
C．圖2所代表有機(jī)物中不同化學(xué)環(huán)境氫原子個(gè)數(shù)比為1：2：3
D．圖1和圖2所代表有機(jī)物互為同分異構(gòu)體
【答案】C
【解析】A．根據(jù)核磁共振譜圖可知，圖1只有一種峰，故只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子，故A正確；
B．圖2有三個(gè)峰，峰面積之比為1：2：3，可推知其結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO2OO，為乙醇，故B錯(cuò)誤；
C．圖2有三個(gè)峰，峰面積之比為1：2：3，則圖2所代表有機(jī)物中不同化學(xué)環(huán)境氫原子個(gè)數(shù)比為1：2：3，故C正確；
D．圖1和圖2所代表有機(jī)物乙醇和二甲醚，互為同分異構(gòu)體，故D正確；
答案選B。
7．未知物A的質(zhì)譜圖與核磁共振氫譜圖如圖所示，則A的結(jié)構(gòu)簡式可能為
A． B． C． D．
【答案】A
【分析】由題干質(zhì)譜圖可知，該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為46，有核磁共振氫譜圖中信息可知，該有機(jī)物有3種不同環(huán)境的氫原子，個(gè)數(shù)比接近1：2：3，據(jù)此分析解題。
【解析】A．的相對(duì)分子質(zhì)量為46，含有3種氫原子，個(gè)數(shù)比為1：2：3，A符合題意；
B．的相對(duì)分子質(zhì)量為44，且只有2種氫原子，B不合題意；
C．的相對(duì)分子質(zhì)量為46，但只有2種氫原子，C不合題意；
D．的相對(duì)分子質(zhì)量為46，但只有1種氫原子，D不合題意；
故答案為：A。
8．有機(jī)物W(相對(duì)分子質(zhì)量為46)的紅外光譜和核磁共振氫譜如圖所示，下列有關(guān)W的說法中正確的是
A．W分子中的烴基是
B．W的官能團(tuán)是羥基
C．W的同分異構(gòu)體(不含立體異構(gòu))有兩種
D．W分子中不存在“C—C”鍵
【答案】C
【解析】A．由兩個(gè)圖可推出W的結(jié)構(gòu)簡式為，A項(xiàng)錯(cuò)誤，
B．由W的紅外光譜可推知W的官能團(tuán)為羥基，B項(xiàng)正確；
C．甲醚與乙醇互為同分異構(gòu)體，故W的同分異構(gòu)體只有一種，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D．由兩個(gè)圖可推出W的結(jié)構(gòu)簡式為，乙醇中含有碳碳鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
故選B。
9．下列說法中正確的是
A．在核磁共振氫譜中有7個(gè)吸收峰
B．通過紅外光譜分析不能區(qū)分CO3CO2OO和CO3OCO3
C．NO4OCN與CO(NO2)2互為同分異構(gòu)體，質(zhì)譜圖完全相同
D．核磁共振氫譜、紅外光譜都可用于分析有機(jī)物結(jié)構(gòu)
【答案】B
【解析】A．顏色相同的為等效氫，在核磁共振氫譜中有3個(gè)吸收峰，A錯(cuò)誤；
B．紅外光譜可確定有機(jī)物中官能團(tuán)及化學(xué)鍵，因此可通過紅外光譜分析不能區(qū)分CO3CO2OO和CO3OCO3，B錯(cuò)誤；
C．NO4OCN與CO(NO2)2互為同分異構(gòu)體，最小質(zhì)荷比相同，但由于兩者結(jié)構(gòu)不同，因此質(zhì)譜圖不完全相同，C錯(cuò)誤；
D．紅外光譜儀用于測(cè)定有機(jī)物的官能團(tuán)；核磁共振氫譜用于測(cè)定有機(jī)物分子中氫原子的種類和數(shù)目；質(zhì)譜法用于測(cè)定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，所以核磁共振譜、紅外光譜和質(zhì)譜法的綜合運(yùn)用，可用于分析有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，D正確；
故選D。
10．有機(jī)物A經(jīng)元素分析儀測(cè)得有C、O、O三種元素組成，A的質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振氫譜圖如下所示。下列關(guān)于A的說法不正確的是
A．所有的原子可能在同一個(gè)平面上
B．能與溶液反應(yīng)放出
C．能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
D．能與酸性溶液反應(yīng)
【答案】A
【分析】由質(zhì)譜圖可知，有機(jī)物A相對(duì)分子質(zhì)量為90；由核磁共振氫譜可知，A有1種等效氫，結(jié)合紅外光譜，A含有-OO、C=O、C-C鍵，A只含C、O、O三種元素，A分子中有2個(gè)羧基，則A的結(jié)構(gòu)簡式為OOOCCOOO，據(jù)此解答。
【解析】A．根據(jù)羧基是平面結(jié)構(gòu)，單鍵可以旋轉(zhuǎn)，所有的原子可能在同一個(gè)平面上，A正確；
B．A含有羧基，能與溶液反應(yīng)放出，B正確；
C．A含有羧基，不含醛基，不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，C錯(cuò)誤；
D ．A的結(jié)構(gòu)簡式為OOOCCOOO，為乙二酸，可以被酸性溶液氯化，能與酸性溶液反應(yīng)，D正確；
故選C。
11．確定較復(fù)雜的有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)，需要借助現(xiàn)代分析儀器，根據(jù)圖譜進(jìn)行分析確定。一組分析儀器的圖片如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是

A．甲為核磁共振氫譜圖，乙為質(zhì)譜圖
B．甲表明該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量為31
C．乙表明該有機(jī)化合物中含4種不同化學(xué)環(huán)境的O原子
D．丙表明該有機(jī)化合物中只含C－O、C－O、O－O三種化學(xué)鍵
【答案】A
【解析】A．乙為核磁共振氫譜圖，甲為質(zhì)譜圖，A錯(cuò)誤；
B．由圖，甲表明該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量為74，B錯(cuò)誤；
C．乙表明該有機(jī)化合物中含4種不同化學(xué)環(huán)境的O原子，C正確；
D．丙表明該有機(jī)化合物中含C－O、C－O、O－O三種化學(xué)鍵，應(yīng)該還含有碳碳鍵，D錯(cuò)誤；
故選C。
12．使用現(xiàn)代儀器對(duì)某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)圖譜如圖所示，下列說法正確的是
A．由質(zhì)譜圖可知該有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量為43
B．由紅外光譜可知該有機(jī)物中可能存在羧基
C．由核磁共振氫譜可知該有機(jī)物分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子
D．推測(cè)該有機(jī)物可能是
【答案】B
【解析】A．由質(zhì)譜圖可知該有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量為88，A錯(cuò)誤；
B．紅外光譜中可知該有機(jī)物分子中不存在O—O鍵，則不可能存在羧基，B錯(cuò)誤；
C．由核磁共振氫譜有三個(gè)峰可知該有機(jī)物的分子中有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，C錯(cuò)誤；
D．綜合三個(gè)圖譜推測(cè)該有機(jī)物可能是，D正確；
答案選D。
13．將3.4g的X完全燃燒生成1.8g的O2O和4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的CO2。X的核磁共振氫譜有4個(gè)峰且面積之比為3：2：2：1，X分子中只含一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，其質(zhì)譜圖、核磁共振氫譜與紅外光譜如圖。關(guān)于X的下列敘述錯(cuò)誤的是
A．X分子中的C、O原子雜化方式相同
B．X分子中所有的原子可能在同一個(gè)平面上
C．X的分子式為C8O8O2
D．符合題中X分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為
【答案】C
【分析】由質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)可知，X的相對(duì)分子質(zhì)量為136，有機(jī)物X的物質(zhì)的量為n(X)= =0.025mol，完全燃燒后生成水的物質(zhì)的量為n(O2O)= =0.1mol，氫原子的物質(zhì)的量為n(O)=0.1mol√ 2=0.2mol，CO2的物質(zhì)的量為n(CO2)= =0.2mol，碳原子的物質(zhì)的量為n(C)=0.4mol，則1個(gè)有機(jī)物A分子中含有8個(gè)碳原子、8個(gè)氫原子，O原子個(gè)數(shù)為：=2，所以該有機(jī)物的分子式為C8O8O2；不飽和度為=5，X分子中只含一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，其核磁共振氫譜有四個(gè)吸收峰，說明分子中含有4種O原子，峰面積之比為1：2：2：3，則四種氫原子個(gè)數(shù)之比=1：2：2：3，結(jié)合紅外光譜可知，分子中存在酯基等基團(tuán)，故有機(jī)物X的結(jié)構(gòu)簡式為，據(jù)此分析作答。
【解析】A．由分析可知，X的結(jié)構(gòu)簡式為，C原子的雜化方式為sp2、sp3，酯基中O原子的雜化方式為sp2、sp3，X分子中的C、O原子雜化方式相同，A正確；
B．化合物X的結(jié)構(gòu)簡式為，分子中甲基上的原子一定不共平面，B錯(cuò)誤；
C．由上述分析可知，X的分子式為C8O8O2，C正確；
D．由上述分析可知，化合物X的結(jié)構(gòu)簡式為，D正確；
故選B。
14．將6.8g有機(jī)物X完全燃燒可生成3.6gO2O和8.96L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)CO2。X的質(zhì)譜圖、核磁共振氫譜圖、紅外光譜圖分別如圖甲、乙、丙所示，其分子中只含有一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基。下列關(guān)于有機(jī)物X的敘述錯(cuò)誤的是
A．該有機(jī)物的分子式為C8O8O2
B．由核磁共振氫譜可知，該有機(jī)物分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，核磁共振氫譜的峰面積比為2：2：3：1
C．X屬于芳香族化合物的同分異構(gòu)體中，含有羧基的有機(jī)物有3種
D．由以上信息可以推測(cè)X分子可能為含有酯基的芳香族化合物
【答案】A
【分析】3.6gO2O是，8.96L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)CO2是，則O原子質(zhì)量為：0.4g，碳原子質(zhì)量為：，則氯元素質(zhì)量為：，氯元素物質(zhì)的量為：，則，根據(jù)質(zhì)譜圖知，有機(jī)物X的相對(duì)分子質(zhì)量為136，則該有機(jī)物的分子式為C8O8O2。
【解析】A．根據(jù)分析知，該有機(jī)物的分子式為C8O8O2，A正確；
B．由核磁共振氫譜可知，該有機(jī)物分子中有4組峰，且峰面積比為2∶2∶3∶1，則該有機(jī)物分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，核磁共振氫譜的峰面積比為2∶2∶3∶1，B正確；
C．該分子中只含有一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基，再根據(jù)紅外光譜圖知，X結(jié)構(gòu)簡式為，X屬于芳香族化合物的同分異構(gòu)體中，含有羧基的有機(jī)物有4種，苯乙酸、鄰甲基苯甲酸、間甲基苯甲酸、對(duì)甲基苯甲酸，C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)C知，X結(jié)構(gòu)簡式為，是含有酯基的芳香族化合物，D正確；
故選C。
15．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物X的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如圖，下列說法正確的是
A．根據(jù)質(zhì)荷比可確定X的相對(duì)分子質(zhì)量為74g/mol
B．X官能團(tuán)有醚鍵和烷基
C．X有兩個(gè)峰且面積比為2：3，則它的結(jié)構(gòu)簡式可能是(CO3CO2)2CO
D．X的分子式可能為C4O10O
【答案】B
【解析】A．根據(jù)質(zhì)荷比可確定X的相對(duì)分子質(zhì)量為74，故A錯(cuò)誤；
B．X官能團(tuán)有醚鍵，烷基不是官能團(tuán)，故B錯(cuò)誤；
C．X的相對(duì)分子質(zhì)量為74，含有醚鍵，X有兩個(gè)峰且面積比為2：3，則它的結(jié)構(gòu)簡式可能是CO3CO,OCO2CO3，故C錯(cuò)誤；
D．X的相對(duì)分子質(zhì)量為74，含有醚鍵，X的分子式可能為C4O10O，故D正確；
選D。
16．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物A的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如下：
則下列說法正確的是(提示：圖3兩組峰的面積比為2：3)
A．分子式是 B．能與溶液反應(yīng)生成氣體
C．能被氯氣催化氯化(非燃燒氯化) D．能與Na反應(yīng)生成
【答案】A
【分析】圖1中質(zhì)荷比的最小值為A的相對(duì)分子質(zhì)量，所以A的相對(duì)分子質(zhì)量為74，由圖2可知分子中含有烷基和醚鍵，即含有O，設(shè)A的分子式為CnO2n+2Ox，則14n+2+16x=74，討論可得n=4，x=1，故A的分子式為C4O10O，可能為醚類，A的核磁共振氫譜有2個(gè)吸收峰有，說明含有兩種氫原子，且吸收峰面積之比為2：3，則兩種氫原子個(gè)數(shù)之比為2：3，則A存在對(duì)稱結(jié)構(gòu)，含有兩個(gè)甲基和兩個(gè)亞甲基，則A的結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO2OCO2CO3；
【解析】A．由上述分析可知，A的分子式為，故A正確；
B．A為CO3CO2OCO2CO3，不含有羧基，不能與溶液反應(yīng)生成氣體，故B錯(cuò)誤；
C．A為CO3CO2OCO2CO3，不能發(fā)生催化氯化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．A為CO3CO2OCO2CO3，不能與Na反應(yīng)生成，故D錯(cuò)誤；
答案選A。
17．某有機(jī)物A的紅外光譜和核磁共振氫譜如圖所示，下列說法不正確的是
A．由紅外光譜可知，A中含有鍵、鍵、等
B．由核磁共振氫譜可知，該有機(jī)物分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子
C．由以上信息可以推測(cè)A分子為含有羧基的芳香族化合物
D．若A的化學(xué)式為，則其結(jié)構(gòu)簡式可能為：
【答案】A
【解析】A．由紅外光譜可知，A中含有C-O鍵、C=O鍵、、C-O-C、C-C等， A正確；
B．由核磁共振氫譜可知，該有機(jī)物分子中有4個(gè)吸收峰，故有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子， B正確；
C．由紅外光譜可以推測(cè)A分子含有C=O和C-O-C，可能為含有酯基的芳香族化合物， C錯(cuò)誤；
D．由紅外光譜可知，A中含有C-O鍵、C=O鍵、、C-O-C、C-C等，若A的化學(xué)式為C8O8O2，結(jié)構(gòu)簡式可能為， D正確；
故答案為：C。
18．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物A的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如下：
則下列說法正確的是(提示：圖3兩組峰的面積比為2∶3)
A．能發(fā)生水解反應(yīng) B．能與NaOCO3溶液反應(yīng)生成氣體
C．能被氯氣催化氯化(非燃燒氯化) D．能與Na反應(yīng)生成O2
【答案】A
【分析】根據(jù)圖1信息，A的相對(duì)分子質(zhì)量應(yīng)為74，圖2可知為醚、圖3(兩組峰的面積之比為2∶3)的信息，推測(cè)A的結(jié)構(gòu)簡式是CO3CO2-O-CO2CO3；
【解析】A．在一定的條件下，二乙醚可以發(fā)生水解反應(yīng)，通常需要在酸性條件下進(jìn)行，并且可以通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎﹣砑铀俜磻?yīng)的進(jìn)行，A正確；
B．二乙醚無羧基，不能與NaOCO3溶液反應(yīng)生成氣體，B錯(cuò)誤；
C．二乙醚不能被氯氣催化氯化(非燃燒氯化)，C錯(cuò)誤；
D．二乙醚，沒有與Na反應(yīng)生成O2的官能團(tuán)，D錯(cuò)誤；
故選A。
19．使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)有機(jī)化合物A的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)結(jié)果如下：
下列有關(guān)說法正確的是
A．由質(zhì)譜圖可知該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為65
B．由紅外光譜可獲得該有機(jī)物官能團(tuán)為碳氯鍵
C．綜合以上圖像信息可知該有機(jī)物為乙醚
D．有機(jī)化合物A的同類別的同分異構(gòu)體只有1種
【答案】A
【解析】A．質(zhì)譜圖中顯示的相對(duì)分子質(zhì)量的直線，并不是相對(duì)豐度最小的線，而是質(zhì)荷比最小的線，由圖可知該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量小約為74，A不正確；
B．由紅外光譜可獲得該有機(jī)物分子中含有C-O鍵、C-O鍵，則其官能團(tuán)為醚鍵，B不正確；
C．該有機(jī)物為醚，依據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量，由商余法可確定分子式為C4O10O，該有機(jī)物的核磁共振氫譜有2種峰，則表明分子中含有2種氫原子，綜合以上圖像信息可知，該有機(jī)物為乙醚，C正確；
D．有機(jī)化合物A的同類別的同分異構(gòu)體可能為甲正丙醚、甲異丙醚共2種(不包括自身在內(nèi))，D不正確；
故選C。
20．將3.7g有機(jī)化合物X(僅含C、O、O)在氯氣中完全燃燒，生成了和；X的質(zhì)譜圖和核磁共振氫譜如圖所示。下列有關(guān)X的說法錯(cuò)誤的是
A．分子式為
B．相對(duì)分子質(zhì)量為74
C．能與金屬鈉反應(yīng)
D．X的同分異構(gòu)體中，與X官能團(tuán)相同的有2種
【答案】A
【解析】A．3.7g有機(jī)化合物X在氯氣中完全燃燒，生成了8.8gCO2和4.5gO2O，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，碳、氫分別為=0.2mol，=0.5mol，則X中含有氯=0.05mol，則分子式為C4O10O，故A正確；
B．由質(zhì)譜圖可知，有機(jī)化合物X的相對(duì)分子質(zhì)量為74，故B正確；
C．核磁共振氫譜顯示有2組峰且吸收峰面積之比為2：3，其結(jié)構(gòu)簡式為CO3CO2OCO2CO3，分子中不含有羥基，不能與鈉反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D．X的同分異構(gòu)體中，與X官能團(tuán)相同的有CO3CO2CO2OCO3、CO(CO3) 2OCO3，共2種，故D正確；
答案選C。
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