高中化学定量研究的方法试题

(12分)（1）为测定一种气态烃A的化学式，取标准状况下一定体积的A置于密闭容器中，再通入一定体积的O₂，用电火花引燃，定性实验表明产物是CO₂、CO和水蒸气。相关方案如下：(箭头表示气体流向，实验前系统内空气已排除)

试回答(不要求写计算过程)：
A的实验式(最简式)是___________，根据所学知识，气态烃A的分子式为___________。
（2）质子核磁共振(PMR)是研究有机物结构的有力手段之一，在所研究的化合物分子中，每一个结构中的等效氢原子的PMR谱中都给出了相应的峰(信号)，谱中峰的强度与结构中的等效氢原子数成正比。现有某有机物，化学式为C₆H₁₂。已知该物质可能存在多种结构，a、b、c是其中的三种，请根据下列要求填空：
①a与氢气加成生成2―甲基戊烷，则a的可能结构有___________种。
②b能使溴水和酸性高锰酸钾褪色，PMR谱中只有一个信号，则b的结构简式为：___     __，
其命名为：     
③c不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能与溴水加成褪色，可萃取溴水中的溴；PMR谱中也只有一个信号，则c的结构简式为：___________________________

能够水解的某有机化合物A经里比希法测得其中含碳为72．0％、含氢为 6．67％，其余含有氧。
现用下列方法测定该有机化合物的相对分子质量和分子结构。
方法一：用质谱法分析得知A的相对分子质量为150。
方法二：核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱有5个峰，其面积之比为1∶2∶2∶2∶3。如下图A。
方法三：利用红外光谱仪测得A分子的红外光谱如下图B。
试填空。

（1）A的分子式为_______________________。
（2）A的分子中只含一个甲基的依据是_______________（填序号）。
a．A的相对分子质量         b．A的分子式
c．A的核磁共振氢谱图       d．A分子的红外光谱图
（3）A的结构简式为 ___________________________    。

(8分)填写下列空白：
（1）烃A与含氢量最高的烃B属于同系物。在光照下1体积A最多能与6体积氯气完全反应(同温同压)，则A的结构式是                      。
（2）烃C的相对分子质量是72，C的一溴代物种数是它的同分异构体中最多的，C的名称是         。
（3）芳香烃D分子中含56个电子，碳与氢元素质量比为12:1，其加聚反应的化学方程式为         。
（4）分子式为C₈H₁₀的芳香烃，其苯环上的一氯代物有             种。

两种有机物A和B可以互溶，有关性质如下：

	相对密度(20℃)	熔点	沸点	溶解性
A	0．7893	-117．3°C	78．5°C	与水以任意比混溶
B	0．7137	-116．6°C	34．5°C	不溶于水

（1）若要除去A和B的混合物中少量的B，可采用_____________（填代号）方法即可得到A。
a．重结晶          b．蒸馏        c．萃取         d．加水充分振荡，分液
（2）将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H₂O和8.8 g CO₂，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该物质的最简式为_____________，若要确定其分子式，是否必需有其它条件_________（填“是”或“否”）。 已知有机物A的质谱、核磁共振氢谱如下图所示，则A的结构简式为_____________。


（3）若质谱图显示B的相对分子质量为74，红外光谱如图所示，则B的结构简式为_________________，其官能团的名称为_________________。
（4）准确称取一定质量的A和B的混合物，在足量氧气中充分燃烧，将产物依次通过足量的无水氯化钙和碱石灰，发现质量分别增重19.8g和35.2g。计算混合物中A和B的物质的量之比___________。

研究有机物一般经过以下几个基本步骤：分离、提纯 → 确定实验式 → 确定分子式 → 确定结构式。
已知：① 2R-COOH + 2Na  → 2R-COONa + H₂ ↑
② R-COOH + NaHCO₃ → R-COONa + CO₂↑ + H₂O
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。 综上所述， A的结构简式为                     。

 

有机物A由碳、氢、氧三种元素组成。现取2.3 g A与2.8 L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(假设反应物没有剩余)。将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重2.7 g，碱石灰增重2.2 g。回答下列问题：
（1）2.3 g A中所含氢原子、碳原子的物质的量各是多少?(4分)
（2）通过计算确定该有机物的分子式。(4分)

(12分)某实验小组用下图所示的装置制备一硝基甲苯（含邻硝基甲苯和对硝基甲苯）：

反应原理：

实验步骤：
①配制浓硫酸与浓硝酸（体积比按1:3）的混合物（即混酸）40 mL；
②在三颈瓶中加入15 mL甲苯；
③按图所示装好药品，并装好其他仪器；
④向三颈瓶里加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；
⑤控制温度约为50℃，反应大约l0min，三颈瓶有大量淡黄色油状液体出现；
⑥分离出一硝基甲苯。
可能用到的有关数据如下：

	密度/g·cm^-3	沸点/℃	溶解性
甲苯	0．866	110．6	不溶于水，易溶于硝基甲苯
产品1	1．286	237．7	不溶于水，易溶于液态烃
产品2	1．162	222	不溶于水，易溶于液态烃

请回答下列问题：
（1）配制40mL混酸的操作是                                                    。
（2）冷却水应该从冷凝管      （填“a”或“b”）处流入。
（3）如果加热一段时间后发现装置漏气，应该采取的正确操作是                                。
（4）分离产品的方案如下：

操作1的名称是                ；操作2必需的玻璃仪器共有     种。
（5）若最终得到产品1和产品2的总质量为17．42 g，则一硝基甲苯的总产率是         （保留到小数点后两位）。

将0.1mol有机化合物A与标准状况下5.6L氧气混合，一定条件下两者完全反应，只有CO、CO₂和H₂O三种产物，将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰中，浓硫酸增重5.4克，碱石灰增重4.4克，还有标准状况下2.24L气体的剩余，求：
（1）有机化合物A的分子式（要求写出推理过程）；
（2）若有机化合物A能与钠反应放出氢气，请写出A的结构简式；
（3）写出所有比A多一个—CH₂—原子团的同系物的结构简式。

下图是实验室用乙醇与浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷的装置，反应需要加热，图中省去了加热装置。有关数据见表3：

	乙醇	溴乙烷	溴
状态	无色 液体	无色 液体	深红棕色 液体
密度／g·cm^-3	0.79	1.44	3.1
沸点／℃	78.5	38.4	59

 
表3．乙醇、溴乙烷、溴有关参数
（1）制备操作中，加入的浓硫酸必需进行稀释，其目的是       （选填序号）。
a．减少副产物烯和醚的生成        b．减少Br₂的生成
c．减少HBr的挥发                d．水是反应的催化剂
（2）写出溴化氢与浓硫酸加热时发生反应的化学方程式                   。
（3）图中试管C中的导管E的末端须在水面以下，其原因是              。
（4）加热的目的是                                              。
（5）为除去产品中的一种主要杂质，最好选择下列   （选填序号）溶液来洗涤产品。
A．氢氧化钠      B．碘化亚铁      C．亚硫酸钠      D．碳酸氢钠
（6）第（5）步的实验所需要的玻璃仪器有                 。

[化学一选修5：有机化学基础]
已知：①在稀碱溶液中，溴苯难发生水解
②
现有分子式为C₁₀H₁₀O₂Br₂的芳香族化合物X，其苯环上的一溴代物只有一种，其核磁共振氢谱图中有四个吸收峰，吸收峰的面积比为1:2：6：1，在一定条件下可发生下述一系列反应，红外光谱表明B分子中只含有C=O键和C-H键，C可以发生银镜反应；E遇FeCl₃溶液显紫色且能与浓溴水反应。

请回答下列问题：
（1）下列关于B的结构和性质的描述正确的是         （选填序号）
a．B与D都含有醛基
b．B与葡萄糖、蔗糖的最简式均相同
c．B可以发生加成反应生成羧酸
d．B中所有原子均在同一平面上
e.lmol B与银氨溶液反应最多能生成2 mol Ag
（2）F→H的反应类型是__________。
（3）I的结构简式为_________。
（4）写出下列反应的化学方程式：
①X与足量稀NaOH溶液共热：              。
②F→G的化学方程式：          。
（5）同时符合下列条件的E的同分异构体共有     种，请写出其中任意一种的结构简式         。
a．苯环上核磁共振氢谱有两种氢
b．不发生水解反应
c．遇FeCl₃溶液不显色
d．1mol E最多能分别与Imol NaOH和2mol Na反应

Ⅰ．某烃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，核磁共振谱表明分子中只有一种类型的氢。
（1）写出A的结构简式                          。
（2）A中的碳原子是否都处于同一平面？           （填“是”或者“不是”）。
Ⅱ．2006年5月，齐齐哈尔第二制药厂生产的假药“亮菌甲素注射液”导致多名患者肾功能衰竭。“亮菌甲素”的结构简式为: 。它配以辅料丙二醇溶成针剂用于临床。假药中使用廉价的二甘醇作为辅料，二甘醇为工业溶剂，有很强的毒性。请回答下列问题：
（3）下列有关“亮菌甲素”的叙述正确的是         (填字母)。

A．“亮菌甲素”能与H2发生加成反应

B．不能使酸性KMnO4溶液褪色

C．“亮菌甲素” 的分子式是C12H10O5

D．“亮菌甲素”分子中含氧官能团只有2种

（4）丙二醇的分子式是C₃H₈O₂，已知两个羟基连在同一个碳原子上的物质不存在。写出其所有属于醇类的同分异构体的结构简式                      。
（5）依据核磁共振氢谱分析，二甘醇分子中有3个吸收峰，其峰面积之比为2∶2∶1。又知二甘醇中含碳、氧元素的质量分数相同，且氢元素的质量分数为9.4%，1 mol二甘醇与足量金属钠反应生成1 mol H₂。写出二甘醇的结构简式                        。

A和B两种有机物可以互溶，有关性质如下：

	相对密度(20℃)	熔点	沸点	溶解性
A	0．7137	-116．6°C	34．5°C	不溶于水
B	0．7893	-117．3°C	78．5°C	与水以任意比混溶

（1）要除去A和B的混合物中的少量A，可采用_______________方法即可得到B。
A．蒸馏          B．重结晶        C．萃取         D．加水充分振荡，分液
（2）若B的分子式为C₂H₆O，核磁共振氢谱表明其分子中有三种化学环境不同的氯原子，强度之比为3︰2︰1。则B的结构简式为__________。
（3）若质谱图显示A的相对分子质量为74，红外光谱如图所示，则A的结构简式为_________________。

（4）准确称取一定质量的A和B的混合物，在足量氧气中充分燃烧，将产物依次通过足量的无水氯化钙和碱石灰，发现质量分别增重14．4g和26．4g。计算混合物中A和B的物质的量之比______________。

Ⅰ.有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和粘合剂等高聚物。为研究X的组成与结构，进行了如下实验：

（1）有机物X 的质谱图为：	（1）有机物X的相对分子质量是__________________。
（2）将10.0 g X在足量O2中充分燃烧，并使其产物依次通过足量的无水CaCl2和KOH浓溶液，发现无水CaCl2增重7.2 g，KOH浓溶液增重22.0 g。	（2）有机物X的分子式是 __________________。
（3）经红外光谱测定，有机物X中含有醛基；有机物X的核磁共振氢谱图上有2个吸收峰，峰面积之比是3︰1。	（3）有机物X的结构简式是 __________________。

Ⅱ.Diels-Alder反应为共轭双烯与含有烯键或炔键的化合物相互作用生成六元环状化合物的反应，最简单的反应是：，是由A（C₅H₆）和B经Diels-Alder反应制得。
（1）Diels-Alder反应属于           反应（填反应类型）：A的结构简式为           。
（2）写出与互为同分异构体，且一溴代物只有两种的芳香烃的名称：           ；写出生成这两种一溴代物所需要的反应试剂和反应条件：                    。

(7分) 某有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。现将8.4 g该有机物在14.56L（标况下）O₂经充分燃烧后将产生的热气体（无有机物）先通过足量的无水CaCl₂固体，发现该固体增重7.2g，然后再将该剩余气体通入足量的澄清石灰水，石灰水增重22.0g；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为6:1:1。（注：—OH接在不饱和碳上为不稳定结构）
（1）通过计算确定该有机物A的分子式为                 ，A的结构简式为                   。
（2）有机物B是A的同分异构体，1 mol B可与1mol Br₂加成。该有机物所有碳原子在同一个平面，没有顺反异构现象。请写出B的结构简式是                            。

三苯甲醇（）是一种重要的化工原料和医药中间体，实验室合成三苯甲醇的合成流程如图1所示。

已知：i)格氏试剂容易水解，

ii)相关物质的物理性质如下：

物质	熔点（℃）	沸点（℃）	溶解性
三苯甲醇	164.2	380	不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
乙醚	—116.3	34.6	微溶于水，溶于乙醇、苯等有机溶剂
溴苯	—30.7	156.2	不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂
苯甲酸乙酯	—34.6	212.6	不溶于水
Mg(OH)Br	常温下为固体	能溶于水，不溶于醇、醚等有机溶剂

 
iii)三苯甲醇的相对分子质量是260，纯净固体有机物一般都有固定熔点。
请回答以下问题：
（1）实验室合成三苯甲醇的装置图2，写出玻璃仪器A的名称：          ，装有无水CaCl₂的仪器A的作用是：                                ；

（2）制取格氏试剂时要保持微沸，可以采用水浴加热，优点是          ，微沸回流时冷凝管中水流的方向是：                     （填“X→Y”或“Y→X”）；
（3）制得的三苯甲醇粗产品中，含有乙醚、溴苯、苯甲酸乙酯等有机物和碱式溴化镁等杂质，可以设计如下提纯方案，请填写空白：

其中，操作①为：                     ；洗涤液最好选用：                     ；
A．水           B．乙醚               C．乙醇           D．苯
检验产品已经洗涤干净的操作为：                                ；
（4）纯度测定：称取2.60g产品，配成乙醚溶液，加入足量金属钠（乙醚与钠不会反应），充分反应后，测得生成气体体积为100.80m L(标准状况）。产品中三苯甲醇质量分数为           （保留两位有效数字，已知三苯甲醇的分子式为C₁₉H₁₆O，相对分子质量为260）。