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第1章 第4節(jié)第3課時(shí) 分子結(jié)構(gòu)的鑒定
一、選擇題(每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意)
1.以下關(guān)于紅外光譜說(shuō)法中正確的是( )
A.在有機(jī)物分子中,組成化學(xué)鍵或官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)的狀態(tài),其振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(dāng)
B.不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同,在紅外光譜圖上將處于不同的位置,從而可以獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)信息
C.通過(guò)紅外光譜圖的分析可以知道有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量
D.通過(guò)紅外光譜圖的分析可以知道有機(jī)物中氫原子所處的化學(xué)環(huán)境
【答案】 AB
2.下列
2、說(shuō)法正確的是( )
A.核磁共振氫譜圖上可以推知有機(jī)物分子中幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目
B.紅外光譜是用高能電子流等轟擊樣品分子,使分子失去電子變成分子離子或碎片離子
C.質(zhì)譜法具有快速、微量、精確的特點(diǎn)
D.紫外光譜可以確定有機(jī)物中的化學(xué)鍵和官能團(tuán)
【答案】 AC
3.在有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的鑒定中常用核磁共振氫譜分析法來(lái)測(cè)定有機(jī)化合物分子( )
A.相對(duì)分子質(zhì)量
B.含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)
C.氫原子在碳骨架上的位置和數(shù)目
D.鍵長(zhǎng)、鍵角及分子的三維結(jié)構(gòu)
【答案】 C
4.化合物A經(jīng)李比希法和質(zhì)譜法分析得知其相對(duì)分子質(zhì)量為136,分子式C8H8O2。A的核磁共振
3、氫譜有4個(gè)峰且面積之比為1∶2∶2∶3,A分子中只含一個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基,其核磁共振氫譜與紅外光譜如圖。關(guān)于A的下列說(shuō)法中,正確的是( )
A.A分子屬于酯類化合物,在一定條件下能發(fā)生水解反應(yīng)
B.A在一定條件下可與4mol H2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)物只有一種
D.與A屬于同類化合物的同分異構(gòu)體只有2種
【解析】 A的可能結(jié)構(gòu)為 ,C不正確;該化合物屬于酯類化合物,在一定條件下能發(fā)生水解反應(yīng),A正確;在一定條件下可與3mol H2發(fā)生加成反應(yīng),B不正確;與A屬于同類化合物的同分異構(gòu)體只有4種,D不正確。
【答案】 A
5.核磁共振氫譜
4、是指有機(jī)物分子中的氫原子核所處的化學(xué)環(huán)境(即其附近的基團(tuán))不同,表現(xiàn)出的核磁性就不同,代表核磁性特征的峰在核磁共振圖中坐標(biāo)的位置(化學(xué)位移,符號(hào)為δ)也就不同?,F(xiàn)有一物質(zhì)的核磁共振氫譜如圖所示:
則該物質(zhì)可能是下列中的( )
A.CH3CH2CH3 B.CH3CH2CH2OH
C.CH3CH2CH2CH3 D.CH3CH2CHO
【答案】 B
6.在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩個(gè)峰,其氫原子個(gè)數(shù)比為3∶2的化合物是( )
【答案】 D
7.通過(guò)核磁共振氫譜可以推知(CH3)2CHCH2CH2OH有多少種化學(xué)環(huán)境的氫原子( )
A.6 B.5 C.4
5、 D.3
【解析】 兩個(gè)—CH3上的氫原子化學(xué)環(huán)境相同。
【答案】 B
8.下列化合物中,在核磁共振氫譜圖中能給出三種信號(hào)的是( )
【解析】 在B分子中有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子,A中2種,C中1種,D中2種。
【答案】 B
9.某化合物的結(jié)構(gòu)(鍵線式)及球棍模型如下:
該有機(jī)分子的核磁共振波譜圖如下(單位是ppm):
下列關(guān)于該有機(jī)物的敘述正確的是( )
A.該有機(jī)物不同化學(xué)環(huán)境的氫原子有6種
B.該有機(jī)物屬于芳香化合物
C.鍵線式中的Et代表的基團(tuán)為—CH3
D.該有機(jī)物在一定條件下能夠發(fā)生消去反應(yīng)
【解析】 A項(xiàng),由譜圖可知有8種不同環(huán)境
6、的氫原子,A錯(cuò);B項(xiàng),由鍵線式可看出,該物質(zhì)中無(wú)苯環(huán),不屬于芳香化合物,B錯(cuò);C項(xiàng),Et為—CH2CH3,C錯(cuò)。
【答案】 D
10.E(C2H5)2的結(jié)構(gòu)如右圖,其中氫原子的化學(xué)環(huán)境完全相同。但早期人們卻錯(cuò)誤地認(rèn)為他的結(jié)構(gòu)為:。核磁共振法能夠區(qū)分這兩種結(jié)構(gòu)。在核磁共振氫譜中,錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)與正確的結(jié)構(gòu)核磁共振氫譜的峰的數(shù)目分別為( )
A.5,5 B.3,5
C.5,1 D.3,1
【解析】 錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)中有3種化學(xué)環(huán)境的氫原子,而正確結(jié)構(gòu)中只有1種化學(xué)環(huán)境的氫原子。
【答案】 D
11.利用紅外光譜對(duì)有機(jī)化合物分子進(jìn)行測(cè)試并記錄,可以初步判斷該有機(jī)物的分子擁有的(
7、 )
A.同分異構(gòu)體數(shù) B.原子個(gè)數(shù)
C.基團(tuán)種類 D.共價(jià)鍵種類
【答案】 C
12.能夠快速、微量、精確地測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的物理方法是( )
A.質(zhì)譜 B.紅外光譜
C.此外光譜 D.核磁共振譜
【解析】 質(zhì)譜用于測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量,紅外光譜用于測(cè)定分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán),紫外光譜主要是確定有機(jī)物中是否存在雙鍵,或共軛體系,核磁共振氫譜用于測(cè)定有機(jī)物有幾種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子及它們的數(shù)目。
【答案】 A
13.某化合物由碳、氫、氧三種元素組成,其紅外光譜圖有C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵的振動(dòng)吸收,該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是60,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是( )
8、
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2CH2OH D.CH3CH2CHO
【解析】 CH3CH2OCH3中沒(méi)有O—H鍵,CH3CH2CHO中沒(méi)有O—H鍵、C—O鍵。
【答案】 BC
14.下列化合物的1H-NMR(核磁共振氫譜)譜圖中吸收峰的數(shù)目正確的是( )
【答案】 CD
15.(2010·沈陽(yáng)高二檢測(cè))某有機(jī)物C3H6O2的核磁共振氫譜中有兩個(gè)共振峰,面積比為1∶1,該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是( )
【答案】 B
16.(2010·承德高二檢測(cè))某有機(jī)物分子,僅由C、H、O三種元素的13個(gè)原子組成,該分子中的電子總數(shù)為42。充
9、分燃燒該有機(jī)物,所生成的CO2和水蒸氣在相同狀況下的體積之比為3∶4,則該有機(jī)物的分子式為( )
A.C6H6O B.C2H6O
C.C4H8O2 D.C3H8O2
【答案】 D
二、非選擇題
17.為測(cè)定某有機(jī)化合物A的結(jié)構(gòu),進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
(一)分子式的確定:
(1)將有機(jī)物A置于氧氣流中充分燃燒,實(shí)驗(yàn)測(cè)得:生成5.4g H2O和8.8g CO2,消耗氧氣6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則該物質(zhì)中各元素的原子個(gè)數(shù)比是________。
(2)用質(zhì)譜儀測(cè)定該有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量,得到如圖①所示質(zhì)譜圖,則其相對(duì)分子質(zhì)量為_(kāi)_______,該物質(zhì)的分子式是______
10、__。
(3)根據(jù)價(jià)鍵理論,預(yù)測(cè)A的可能結(jié)構(gòu)并寫(xiě)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________。
(二)結(jié)構(gòu)式的確定:
(4)核磁共振氫譜能對(duì)有機(jī)物分子中不同位置的氫原子給出不同的峰值(信號(hào)),根據(jù)峰值(信號(hào))可以確定分子中氫原子的種類和數(shù)目。例如:甲基氯甲基醚(Cl2—CH2—O—CH3)有兩種氫原子如圖②。經(jīng)測(cè)定,有機(jī)物A的核磁共振氫譜示意圖如圖③,則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______。
【解析】 (1)據(jù)題意有:n(H2O)=0.3mol,則有n(H)=0.6mol;n(CO2)=0.2mol,則有n(C)=0.2mol。據(jù)氧原子守恒有n(O)=n(H2O)+2n(CO2)-2n(O2)=0.3mo
11、l+2×0.2mol-2×=0.1mol,則該物質(zhì)各元素原子個(gè)數(shù)比N(C)∶N(H)∶N(O)=n(C)∶n(H)∶n(O)=2∶6∶1。(2)據(jù)(1)可知該有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式為C2H6O,假設(shè)該有機(jī)物的分子式為(C2H6O)m,由質(zhì)譜圖知其相對(duì)分子質(zhì)量為46,則46m=46,即m=1,故其分子式為C2H6O。(3)由A的分子式為C2H6O可知A為飽和化合物,可推測(cè)其結(jié)構(gòu)為CH3CH2OH或CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氫譜圖可知:A有三種不同類型的H原子,CH3OCH3只有一種類型的H原子,故A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2OH。
【答案】 (1)N(C)∶N(H)∶N(O)=2∶6∶1 (
12、2)46 C2H6O
(3)CH3CH2OH,CH3—O—CH3 (4)CH3CH2OH
18.利用核磁共振技術(shù)測(cè)定有機(jī)物分子的三維結(jié)構(gòu)的研究獲得了2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在有機(jī)物分子中,不同氫原子的核磁共振氫譜中給出的峰值(信號(hào))也不同,根據(jù)峰值(信號(hào))可以確定有機(jī)物分子中氫原子的種類和數(shù)目。例如二乙醚的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:
其核磁共振氫譜中給出的峰值(信號(hào))有兩個(gè),如圖所示:
(1)下列物質(zhì)中,其核磁共振氫譜中給出的峰值(信號(hào))只有一個(gè)的是________。
A.CH3CH3 B.CH3COOH
C.CH3COOCH3 D.CH3OCH3
(2)化合物A和B的分子式都是C
13、2H4Br2,A的核磁共振氫譜圖如下圖所示,則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______,請(qǐng)預(yù)測(cè)B的核磁共振氫譜上有________個(gè)峰(信號(hào))。
(3)用核磁共振氫譜的方法來(lái)研究C2H6O的結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)要說(shuō)明根據(jù)核磁共振氫譜的結(jié)果來(lái)確定C2H6O分子結(jié)構(gòu)的方法是________________________。
【解析】 (1)A有一種不同化學(xué)環(huán)境的H,B有兩種不同化學(xué)環(huán)境的H,C有兩種不同化學(xué)環(huán)境的H,D有一種不同化學(xué)環(huán)境的H。
(2)由譜圖可知A有一種不同化學(xué)環(huán)境的H,所以A為BrCH2CH2Br,它的同分異構(gòu)體為CH3CHBr2,有兩種不同化學(xué)環(huán)境的H。
(3)若譜圖中給出了3個(gè)吸收峰(信
14、號(hào)),則說(shuō)明C2H6O的結(jié)構(gòu)是CH3CH2OH。
若譜圖中給出了1個(gè)吸收峰(信號(hào)),則說(shuō)明C2H6O的結(jié)構(gòu)是CH3OCH3。
【答案】 (1)AD (2) BrCH2CH2Br 2
(3)若譜圖中給出了3個(gè)吸收峰(信號(hào)),則說(shuō)明C2H6O的結(jié)構(gòu)是CH3CH2OH;若譜圖中給出了1個(gè)吸收峰(信號(hào)),則說(shuō)明C2H6O的結(jié)構(gòu)是CH3OCH3
【解析】 鑒定有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)可用紅外光譜法或核磁共振氫譜法。(1)中有C—H鍵、CO鍵、C—O鍵、O—H鍵4個(gè)振動(dòng)吸收;有兩類氫原子,應(yīng)有2個(gè)峰。同理(2)中有C—H鍵、CO鍵、C—O鍵3個(gè)振動(dòng)吸收,有2個(gè)峰。
【答案】 紅外光譜法 核磁共
15、振氫譜法 (1)4 2 (2)3 2
20.有機(jī)物A可由葡萄糖發(fā)酵得到,也可從酸牛奶中提取。純凈的A為無(wú)色黏稠液體,易溶于水。為研究A的組成與結(jié)構(gòu),進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
實(shí)驗(yàn)步驟
解釋或?qū)嶒?yàn)結(jié)論
(1)稱取A 9.0g,升溫使其汽化,測(cè)其密度是相同條件下H2的45倍
試通過(guò)計(jì)算填空:
(1)A的相對(duì)分子質(zhì)量為_(kāi)_______
(2)將此9.0g A在足量純O2中充分燃燒,并使其產(chǎn)物依次緩緩?fù)ㄟ^(guò)濃硫酸、堿石灰,發(fā)現(xiàn)兩者分別增重5.4g和13.2g
(2)A的分子式為_(kāi)_______
(3)另取A 9.0g,跟足量的NaHCO3粉末反應(yīng),生成2.24L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),若與足量金
16、屬鈉反應(yīng)則生成2.24L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
(3)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示A中含有的官能團(tuán)是________
(4)A的核磁共振氫譜如下圖:
(4)A中含有________種氫原子
(5)綜上所述,A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______
【解析】 (1)Mr(A)=D(H2)·Mr(H2)=45×2=90
(2)由m(H2O)=5.4g m(CO2)=13.2g
知A中m(H)=0.6g m(C)=3.6g,故A中還應(yīng)有O,m(O)=9.0g-0.6g-3.6g=4.8g
則A中n(C)∶n(H)∶n(O)=∶∶=0.3∶0.6∶0.3=1∶2∶1
故A的實(shí)驗(yàn)式應(yīng)為CH2O
又因A的相對(duì)
17、分子質(zhì)量為90
故A的分子式為C3H6O3。
(3)A能與NaHCO3反應(yīng)放出0.1mol CO2,與Na反應(yīng)放出0.1mol H2,故0.1mol A中有0.1mol—COOH和0.1mol—OH。
(4)由核磁共振氫譜可知,A有4種氫原子。
(5)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式應(yīng)為CH3CHOHCOOH。
【答案】 (1)90 (2)C3H6O3
21.下圖是一種分子式為C4H8O的有機(jī)物的紅外光譜譜圖,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:________。
【解析】 抓住譜圖中信息:不對(duì)稱CH3,C—O,C—O—C就可以寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)。
【答案】
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