高中化学定量研究的方法试题

3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广，广泛用于药物合成，还用作食品的着香剂。其相对分子质量为130，常温下为无色液体，沸点181℃，受热温度超过95℃摄氏度时就会分解；易溶于水，与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶；实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备。乙酸乙酯相对分子质量为88，常温下为无色易挥发液体，微溶于水，沸点77℃。
【反应原理】

【实验装置】

【实验步骤】
1．加热反应：向反应装置中加入32 mL（28.5g，0.32mol）乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g（0.07mol）切细的金属钠，微热回流1.5~3小时，直至金属钠消失。
2．产物后处理：冷却至室温，卸下冷凝管，将烧瓶浸在冷水浴中，在摇动下缓慢的加入32 mL 30%醋酸水溶液，使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤，有机层放入干燥的锥形瓶中，加入无水碳酸钾至液体澄清。
3．蒸出未反应的乙酸乙酯：将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏，得到产品2.0g。
回答下列问题：
（1）从反应原理看，无水乙醇的作用是      。
（2）反应装置中加干燥管是为了      。两个装置中冷凝管的作用      （填“相同”或“不相同”），冷却水进水口分别为      和      （填图中的字母）。
（3）产物后处理中，滴加稀醋酸的目的是      ，稀醋酸不能加多了，原因是      。用分液漏斗分离出酯层的操作叫      。碳酸钠溶液洗涤的目的是      。加碳酸钾的目的是      。
（4）采用减压蒸馏的原因是      。
（5）本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是      (填正确答案标号)。

A．10％

B．22％

C．19％

D．40％

有机物A由碳、氢两种元素组成。现取0.2molA与一定量的氧气（标准状况）在密闭容器中燃烧，燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气（假设反应没有剩余）。将反应生成的气体依次通过浓硫酸、碱石灰和灼热的氧化铜，浓硫酸增重18g，碱石灰增重26.4g，氧化铜质量减少3.2g。
（1）通过计算确定该有机物的分子式；
（2）写出符合上述条件的有机物的结构简式。

有机物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A 9.0g，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A 9.0g，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                              。

 

阿司匹林(乙酰水杨酸)是由水杨酸和乙酸酐合成的：

在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子之间也能发生聚合反应，生成少量聚合物(副产物)．合成乙酰水杨酸的实验步骤如下：
①向150 mL 干燥锥形瓶中加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡，待其溶解后，控制温度在85～90℃条件下反应5～10 min，然后冷却，即有乙酰水杨酸晶体析出．
②减压过滤，用滤液淋洗锥形瓶，直至所有晶体收集到布氏漏斗中．抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次，继续抽滤，尽量将溶剂抽干．然后将粗产品转移至表面皿上，在空气中风干．
③将粗产品置于100 mL 烧杯中，搅拌并缓慢加入25 mL 饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌2～3 min，直到没有二氧化碳气体产生为止．过滤，用5～10 mL 蒸馏水洗涤沉淀．合并滤液于烧杯中，不断搅拌，慢慢加入15 mL 4 mol/L盐酸，将烧杯置于冰水中冷却，即有晶体析出．抽滤，用冷水洗涤晶体1～2次，再抽干水分，即得产品．
（1）第①步中，要控制温度在85～90℃，应采用的________________________，用这种方法加热需要的玻璃仪器有________．
(2)在第②步中，用冷水洗涤晶体，其目的是___________________________________．
(3)在第③步中，加入饱和碳酸氢钠溶液的作用是________，加入盐酸的作用是________．
(4)如何检验产品中是否混有水杨酸？________________________________.

溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下，按下列合成步骤回答问题：
（1）在加入15 mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 mL液态溴。向a中滴入几滴溴，有白雾产生，是因为生成了___________气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是                              ，
写出a中有关反应化学方程式                                    。
（2）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
②滤液依次用l0 mL水、8 mL l0％的NaOH溶液、10 mL水洗涤。其中NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br₂；
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是          ；
（3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为__________________，要进一步提纯，下列操作中必须的是____________（填入正确选项前的字母）；
A、重结晶       B、过滤        C、蒸馏          D、萃取
（4）在该实验中，a的容积最适合的是______（填入正确选项前的字母）。
A、25 mL        B、50 mL        C、250 mL      D、509 mL
（5）在最新的家用汽车的调查中发现，新车中气体的质量不符合标准。汽车污染主要来源于汽车配件及材料．它们都会产生大量有毒的有机物气体．其中一种有毒气体的质谱图如图：

①则由图可知该分子的相对分子质量是________。
②若该分子的核磁共振氢谱中有4个吸收峰则有机物的名称为_______。
③其苯环上的一氯代物有________种。

有机物A是烃的含氧衍生物，1.38gA完全燃烧后，若将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量会增加3.06g；若将燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸的质量会增加1.08g；取4.6gA与足量的金属钠反应，生成的气体在标准状况下的体积为1.68L；A不与纯碱反应。该有机物的质谱图中质荷比的最大值是92。通过计算确定A的分子式和结构简式。

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
称取A 9.0g，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9.0g 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5.4g和13.2g，则A的分子式为：                  ．
（3）另取A 9.0g，跟足量的NaHCO₃粉末反应，生成2.24L CO₂（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24L H₂（标准状况） 则A中官能团的结构简式：              、              ．
（4）A的核磁共振氢谱如图：

则A中含有               种氢原子
（5）综上所述，A的结构简式             ．A与浓H₂SO₄混合，在一定条件下反应生成六元环状物B，B的结构简式               ．

间硝基苯胺(Mr=128)是一种重要的染料中间体。它是一种黄色针状结晶，微溶于水，随温度升高溶解度增大，溶于乙醇、乙醚、甲醇。间硝基苯胺可选用间二硝基苯与碱金属多硫化物进行选择性还原，其反应式如下：

已知：R-NH₂ + H⁺  → R-NH₃⁺
实验步骤：
①在100mL锥形瓶中加入8g结晶硫化钠与30mL水，搅拌溶解。再加入2g硫黄粉，缓缓加热并不断搅拌到硫黄粉全部溶解，冷却后备用。
②在150mL三颈烧瓶中加入4.74g间二硝基苯（Mr=158）与40mL水，安装机械搅拌装置、滴液漏斗和回流冷凝管如图所示，将步骤①配制的多硫化钠溶液加入滴液漏斗。

③加热三颈烧瓶至瓶内微微沸腾，开动搅拌使间二硝基苯与水形成悬浮液。慢慢滴加多硫化钠溶液，滴加完毕后继续搅拌回流30min。移去热源，用冷水浴使反应物迅速冷却到室温后，减压过滤，滤饼洗涤三次。
④在150mL某容器中配制稀盐酸（30mL水加7mL浓盐酸），将上述粗产物转移进该容器，加热并用玻璃棒搅拌，使间硝基苯胺溶解，冷却到室温后减压过滤。
⑤冷却滤液，在搅拌下滴加过量浓氨水到pH=8，滤液中逐渐析出黄色的间硝基苯胺。
⑥冷却到室温后减压过滤，洗涤滤饼到中性，抽干，产物重结晶提纯，在红外灯下干燥，称重，得2.56g。
回答下列问题：
（1）滴液漏斗较普通分液漏斗的优点        ；第④步中配制稀盐酸的容器名称为     。
（2）间二硝基苯和间硝基苯胺都有毒，因此该实验应在      内进行。
（3）在铁和盐酸作用制得初生态氢原子（还原性远强于碱金属多硫化物）也可以将硝基还原为氨基，却未被采用，其可能原因为                    。
（4）第④步用盐酸溶解粗产品，而不用水的原因               。
（5）第③步中滤饼洗涤三次，可选用的洗涤剂为（  ）；第⑥步产物要进行重结晶，可选用的试剂为（  ）。

A．冷水

B．热水

C．乙醚

D．乙醇

（6）第③步中，搅拌使间二硝基苯与水形成悬浮液后再滴加多硫化钠溶液，其原因为                 。
（7）第⑥步中要将滤饼洗涤到中性，检验方法为                。
（8）该反应的产率为      。

某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱表明分子中含有碳碳双键，核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。
（1）A的结构简式为：          
（2）A中的碳原子是否都处于同一平面           （填“是”或“不是”）；
（3）在下图中，D₁、D₂互为同分异构体，E₁ 、E₂互为同分异构体。

反应②的化学方程式为：____________________
C的化学名称为：_________________
E₂的结构简式是：_________________
④、⑥的反应类型依次是：_____________，_______________

有机物A常用于食品行业。已知9.0 g A在足量O₂中充分燃烧，将生成的混合气体依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，分别增重5.4 g和13.2 g，经检验剩余气体为O₂。
（1）A分子的质谱图如下图所示，从图中可知其相对分子质量是         ，则A的分子式是____________；

（2）A能与NaHCO₃溶液发生反应，A一定含有的官能团是             ；
（3）A分子的核磁共振氢谱有4个吸收峰，峰面积之比是1：1：1：3，则A的结构简式是________________________；
（4）请写出官能团与A相同的同分异构体的结构简式                。

某有机物ag与0．8mol O₂在密闭容器中充分混合后点燃。待充分反应后，将产物中的H₂O(g)和其它气态产物先缓慢通过足量澄清石灰水，产生40g白色沉淀，溶液质量减少0．8g。余下气体通过浓硫酸干燥后，再缓慢通过足量灼热CuO，固体由黑变红。将产生的气体又缓慢通过足量过氧化钠，充分反应后固体质量增加11．2g且只有氧气放出(假设每一步都充分反应或吸收)。请回答下列问题：
①通过计算确定该有机物化学式为                    。
②若ag该有机物恰好与18．4g金属钠完全反应，试确定该有机物的结构简式                 。
③若0．4mol该有机物恰好与9．2g金属钠完全反应，试确定该有机物的结构简式              。
(已知① 醚不与钠反应 ②一个碳原子上同时连2个或多个羟基是不稳定的)

如下a、b、c、d、e、f是六种有机物，其中a是烃类，其余是烃的衍生物，下列有关说法不正确的是

A．若a的相对分子质量是42，则d是丙醛

B．若d的相对分子质量是44，则a是乙炔

C．若a为苯乙烯(C6H5—CH=CH2)，则f的分子式是C16H16O2

D．若a为单烯烃，则d与f的最简式一定相同

乌尔曼反应是偶联反应的一种，可以实现卤代苯与含氮杂环的反应。例如：

（1）化合物（Ⅰ）的分子式为      ；
（2）化合物Ⅳ是化合物Ⅱ的同系物，分子式为C₈H₉Br，Ⅳ为苯的对位二取代物，其核磁共振氢谱图共有4组峰，峰面积比为2：2：2：3，其结构简式为          （任写一种）。
（3）1mol化合物Ⅲ可以与  mol H₂发生加成反应，产物结构简式为         。
（4）化合物Ⅳ的一种同分异构体Ⅴ的结构简式为，Ⅴ与氢氧化钠溶液醇溶液加热条件下反应的化学方程式为                 。
（5）一定条件下，与也可以发生类似反应①的反应，参加反应的分子数之比为2：1，则生成的产物的结构简式为      。

(4分)核磁共振谱是测定有机物分子结构最有用的工具之一。瑞士科学家维特里希等三人即是利用核磁共振技术测定生物大分子的三维结构而获得2002年诺贝尔化学奖。在有机物分子中，不同位置的氢原子在质子核磁共振谱(PMR)中给出的峰值(信号)也不同，根据峰(信号)可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如：乙醛的结构式为，其PMR谱中有2个信号峰，其强度之比为3∶1。
（1）下列有机物分子中，在质子核磁共振谱中只给出一种峰(信号)的是________。

A．CH3—CH3	B．CH3CHO
C．CH3CH2OCH2CH3	D．CH3COCH3

（2）化合物A和B的分子式都是C₂H₄Br₂，A的PMR谱上只有1个峰，则A的结构简式为___________。B的PMR谱上有__________________个峰，强度比为________________。

用1－丁醇、溴化钠和较浓H₂SO₄混合物为原料，在实验室制备1－溴丁烷，并检验反应的部分副产物。（已知：NaCl+H₂SO₄(浓)=NaHSO₄+HCl↑）现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请回答下列问题：

（1）仪器A的名称是           。
（2）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1－溴丁烷。写出该反应的化学方程式                                     。
（3）理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1－丁烯、溴化氢等。熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子，打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物。B、C中应盛放的试剂分别是          、           。
（4）在实验过程中，发现A中液体由无色逐渐变成黑色，该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为                                    ，可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管，以免污染空气。
（5）相关有机物的数据如下：

物质	熔点/^0C	沸点/^0C
1－丁醇	-89.5	117.3
1－溴丁烷	-112.4	101.6
丁醚	-95.3	142.4
1－丁烯	-185.3	-6.5

为了进一步精制1－溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从    （填c或d）处流入，迅速升高温度至      ℃，收集所得馏分。
（6）若实验中所取1－丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g 1－溴丁烷，则1－溴丁烷的产率是           。