课时作业7 元素分析和相对分子质量的测定

课时作业7 元素分析和相对分子质量的测定

时间：60分钟 分值：100分

班级：________ 姓名：________

一、选择题(每小题5分，共55分)

1．用核磁共振仪对分子式为C3H8O的有机物进行分析，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比是1:1:6，则该化合物的结构简式为

(

)

C．CH3CH2CH2OH

D．C3H7OH

解析：三个峰说明有三种不同化学环境的氢原子，且个数比为1:1:6，只有B项符合。D项结构不明，是分子式而不是结构简式。

答案：B

2．某化合物的结构(键线式)及球棍模型如下：

该有机分子的核磁共振波谱图如下(单位是ppm)：

下列关于该有机物的叙述正确的是( )

A．该有机物不同化学环境的氢原子有6种

B．该有机物属于芳香化合物

C．键线式中的Et代表的基团为—CH3

D．该有机物在一定条件下能够发生消去反应

解析：A项，由谱图可知有8种不同环境的氢原子，A错；B项，由键线式可看出，该物质中无苯环，不属于芳香化合物，B错；C项，Et为—CH2CH3，C错。

答案：D

3．下列化合物的1H－NMR(核磁共振氢谱)谱图中吸收峰的数目正确的是(

)

答案：CD

4．有机物A完全燃烧只生成CO2和H2O，将12 g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

C．C3H8O B．C2H6O D．C2H4O2

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)＝14.4 g，m(CO2)＝26.4 g，由此易求出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。

答案：C

5．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法不正确的是(

)

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．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子

C．仅由核磁共振氢谱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A的红外光谱知A中有—OH，由A的核磁共振氢谱知A中有3种氢原子，故若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3CH2OH。

答案：D

6．在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为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，其个数比为6:2，不合题意；B项如图所示：，氢原子有3种，其个数比为3:1:1，不合题意；C项如图所示：

，氢原子有3种，其个数比为6:2:8，不合题

意；D项如图所示：

比为，符合题意。 ，氢原子有2种，其个数答案：D

7．2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的(10－9g)化合物通过质谱仪的离子化室，样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。

＋＋如C2H6离子化可得到C2H＋、CH、CH62524„„然后测定其质荷比。

设H＋的质荷比为β，某有机物样品的横坐标如下图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关)，则该有机物可能是(

)

A．甲醇 B．甲烷

C．丙烷

答案：B D．乙烯

8．已知某有机物A的核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中，错误的是(

)

A．若A的分子式为C3H6O2，则其结构简式为CH3COOCH3

B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子，且个数之比为1:2:3

C．仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数

D．若A的化学式为C3H6O2，则其同分异构体有三种

解析：由核磁共振氢谱可知，其分子中含有三种不同化学环境的氢原子，峰的面积之比等于其原子个数之比，但不能确定具体个数，故B、C正确；由A的分子式C3H6O2可知，其同分异构体有3种：CH3COOCH3、CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3。其中有三种不同化学环境的氢原子且个数之比为1:2:3的有机物的结构简式为CH3CH2COOH或HCOOCH2CH3。故正确答案为A。

答案：A

9．验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是( )

A．只测定它的C、H比

B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2

C．只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量的比值

D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量 解析：当CO2和H2O中m(C)＋m(H)＝m(有机物)时，说明有机物中没有氧元素。

答案：D

10．一定量有机物完全燃烧后，将燃烧产物通过足量石灰水，经过滤得沉淀10 g，但称量滤液时只减少2.9 g，则此有机物可能是( )

A．C2H6O

C．C2H6 B．C4H8O2 D．C3H12O

解析：按照CO2与Ca(OH)2的反应生成10 g CaCO3沉淀，溶液应减少5.6 g，而此时只减少2.9 g，说明生成H2O的质量为5.6 g－2.9

10 gg＝2.7 g，则由C、H两元素守恒，求出N(C)N(H)＝100 g·mol－2.7×21:3。 18 g·mol－1

答案：AC

11．某混合气体由两种气态烃组成2.24 L该混合气体完全燃烧后，得到4.48 L二氧化碳(气体已折算为标准状况)和3.6 g水，则这两种气体可能是( )

A．CH4和C3H8

C．C2H4和C3H4 B．CH4和C3H4 D．C2H4和C2H6

4.48 L解析：n(C)＝＝0.2 mol， 22.4 L·mol－3.6 gn(H)＝2＝0.4 mol， 18 g·mol－n(混合物):n(C):n(H)＝1:2:4。

所以该混合气体的平均分子式为C2H4。

符合题意的组合只有B选项。

答案：B

二、简答题(共45分)

12．(10分)为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验：

(一)分子式的确定：

(1)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)，则该物质中各元素的原子个数比是________。

(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图①所示质谱图，则其相对分子质量为________，该物质的分子式是________。

(3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式________。

(二)结构式的确定：

(4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值(信号)，根据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如：甲基氯甲基醚(Cl—CH2—O—CH3)有两种氢原子如图②。经测定，有机物A的核磁共振氢谱示意图如图③，则A的结构简式为___。

解析：(1)据题意有：n(H2O)＝0.3 mol，则有n(H)＝0.6 mol；n(CO2)＝0.2 mol，则有n(C)＝0.2 mol。据氧原子守恒有n(O)＝n(H2O)＋2n(CO2)－2n(O2)＝0.3 mol＋2×0.2 mol－2×

则该物质各元素原子个数比NN6.72 L0.1 mol，22.4 L·mol－nn(O)＝N(O)＝n

2:6:1。(2)据(1)可知该有机物的实验式为C2H6O，假设该有机物的分子式为(C2H6O)m，由质谱图知其相对分子质量为46，则46m＝46，即m＝1，故其分子式为C2H6O。(3)由A的分子式为C2H6O可知A为饱和化合物，可推测其结构为CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氢谱图可知：A有三种不同类型的H原子，CH3OCH3只有一种类型的H原子，故A的结构简式为CH3CH2OH。

答案：(1)N(C):N(H):N(O)＝2:6:1

(2)46 C2H6O (3)CH3CH2OH，CH3—O—CH3

(4)CH3CH2OH

13．(9分)为了测定一种气态烃A的化学式，取一定质量的A于密闭容器中燃烧，经测定产物为CO2、CO和水蒸气。学生甲、乙设计如下两种方案，且均认为根据自己的方案能求出A的最简式。(图中箭头表示气体流向，实验前系统内空气已除尽)。

H点燃2SO4甲：燃烧产物浓――→增重2.52g碱石灰――→增重1.32g――→生成CO2

CuO乙：燃烧产物碱石灰――→增重3.84g灼烧――→减轻0.64g石灰水――→增重4g

请回答：

(1)你认为根据甲、乙两方案能否求出A的最简式？

______________________________________________________。

(2)请根据你的选择，通过计算，推得A的最简式为__________。

(3)若欲确定A的化学式，是否还测定其他数据？如果需要应测定哪些数据？

解析：(1)甲方案不能，因为CO的质量不确定；乙方案不能，因为碱石灰同时吸H2O和CO2，所以3.84g无法求出H2O和CO2各自多少。(2)求A的最简式必须把甲、乙联系一起求，m(H2O)＝2.52g，

2.52gn(H2O)＝0.14mol， 18g·mol－1

n(H)＝0.28mol；m(CO2)＝1.32g，

1.32gn(CO2)＝＝0.03mol， 44g·mol－4gn(CO)＝n(CO2)＝n(CaCO3)＝0.04mol， 100g·mol－n(C)＝n(CO)＋n(CO2)＝0.07mol，n(C)0.07mol1＝n(H)0.28mol4

CH4。(3)最简式为CH4的烃，只能是CH4，所以不需测定其他数据。

答案：(1)不能 (2)CH4

(3)不需要测定其他数据，化学式为CH4。

14．(1)(14分)我国西周年代写成的算卦占卜的书《周易》中，在谈到一些自然界发生的现象时说，“象曰：‘泽中有火，’”试用化学方程式表示出泽中有火的化学反应________，西气东输是我国油气管道建设史上距离最长的输气管道，总长3 900公里，设计年输气量120亿立方米。这里说的气就是天然气，天然气的主要成分是________(填名称)，试分析使用天然气的优点__________________。

(2)现在用户用的液化气有两种，一种是天然气，另一种是液化石油气，其主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯，通过燃烧的化学方程式分析如果用户从天然气改为液化石油气应________(“增大”或“减小”)空气进口。

(3)

有一位同学想通过如图所示的化学实验来验证甲烷的组成，设计了方案：

通过________说明甲烷中含有氢元素；通过________说明甲烷中含有碳元素；通过以上实验________(“能”或“不能”)准确的说明甲烷的元素组成。若不能，________元素无法判断，要进一步判断需要下列哪些数据：________。

①甲烷的质量 ②无水硫酸铜的增重

③澄清石灰水的增重 ④甲烷的体积

解析：(1)在沼泽中有很多动植物的腐败物，时间一长就会分解产生甲烷，也就是沼气的主要成分，所以“泽中有火”是甲烷在燃烧，

点燃其化学方程式为：CH4＋2O2――→CO2＋2H2O，现在建立了西气东输

的管道输送的是甲烷。甲烷燃烧的产物只有水和二氧化碳，是一种清洁的能源。

(2)相同体积的甲烷和石油气作比较，甲烷需用的氧气体积小，所以如果用户从天然气改为液化石油气应增大空气进口，或者减小燃气进口。

(3)无水硫酸铜遇水变为蓝色，所以通过无水硫酸铜的颜色变化即可判断出甲烷中含有H元素；澄清石灰水中通入二氧化碳变浑浊，通过此现象可以判断出甲烷中含有C元素，对于是不是含有O元素还不能作出判断，因此，还需要进行定量实验，已知甲烷、水和二氧化

碳的质量即可。

点燃答案：(1)CH4＋2O2――→CO2＋2H2O 甲烷 清洁无污染

(2)增大

(3)无水硫酸铜变蓝色 澄清石灰水变浑浊 不能 氧 ①②③

15．(12分)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，下图所示装置是用燃烧法确定有机物分子式时常用的装置。

(1)产生的氧气按从左到右流向，所选装置中各导管的连接顺序是________。

(2)C装置中浓H2SO4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(只含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________。

解析：本题利用H2O2在MnO2催化下分解产生氧气，用浓硫酸除去其中的水蒸气后，氧化该有机物生成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，从而可求出该有机物中含有的C、H(或O)的质量，进而求出该有机物的实验式。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。n(CO2)＝1.32 g＝0.03 mol， 44 g·mol－1

0.54 gn(H2O)＝0.03 mol，m(O)＝0.90 g－m(C)－ 18 g·mol－m(H)＝0.90 g－0.03 mol×12 g/mol－0.03 mol×2×1 g/mol＝

0.48 g0.48 g，n (O)＝＝0.03 mol。则n(C):n(H) :n(O)＝0.03 mol: 16 g·mol－1

(0.03 mol×2) :0.03 mol＝1:2:1。故该有机物的实验式为CH2O。要确定分子式，还需知道该有机物的相对分子质量。

答案：(1)g→f→e→h→i→c(或d)→d(或c)→a(或b)→b(或a)

(2)吸收水蒸气，保证氧气干燥、纯净

(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)该有机物的相对分子质量