微型专题重点突破二人教版高中化学选修5学案.docx
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微型专题重点突破二人教版高中化学选修5学案
微型专题重点突破
（二）
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：
将物质微观结构的仪器分析与有机物分子的结构对称性结合起来，能判断出有机物分子中氢原子的类型。
2.证据推理与模型认知：
通过有机物分子结构的确定步骤，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，形成分析有机物分子结构的思维模型。
一、有机物的分离提纯方法及其选择
例1
（2018·上海浦东新区月考）下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是（ ）
选项
目的
分离方法
原理
A
分离溶于水中的碘
乙醇萃取
碘在乙醇中的溶解度较大
B
分离乙酸乙酯和乙醇
分液
乙酸乙酯和乙醇的密度不同
C
除去KNO3固体中混有的NaCl
重结晶
NaCl在水中的溶解度很大
D
除去丁醇中的乙醚
蒸馏
丁醇与乙醚的沸点相差较大
答案 D
解析 乙醇与水互溶，不能作萃取剂，A错误；乙酸乙酯与乙醇互溶，不能用分液的方法分离，B错误；除去硝酸钾中的氯化钠可用重结晶的方法，是由于氯化钠在水中的溶解度受温度变化的影响较小，C错误；乙醚和丁醇互溶，但沸点相差较大，可用蒸馏的方法进行分离，D正确。
选择有机化合物分离提纯的方法
（1）首先要熟记各种分离和提纯方法的适用范围。
常见的分离和提纯有机物的方法及适用范围如下表：
方法
适用范围
分液
互不相溶、分层的两种液体
萃取
同温度下溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度相差很大
蒸馏
液态有机物与杂质的沸点相差较大（一般大于30℃）且热稳定性强
重结晶
固体混合物，被提纯有机物的溶解度受温度影响较大，杂质的溶解度要么很大，要么很小
（2）研究给定混合物的状态、溶解性、熔沸点的差异等，选择与以上适用范围相匹配的方法即可。
变式1 已知乙醛（CH3CHO）是易溶于水、沸点为20.8℃的液体，不与NaOH溶液反应，将乙醛和乙酸分离的正确方法是（ ）
A．加热蒸馏
B．加入Na2CO3后，通过萃取的方法分离
C．先加NaOH溶液之后蒸出乙醛，再加入浓H2SO4，蒸出乙酸
D．与钠反应后分离
答案 C
解析 乙醛和乙酸都为低沸点有机物，且都易挥发，直接蒸馏得不到纯净物。
故先将CH3COOH与NaOH反应转化为沸点高的CH3COONa，蒸出乙醛后，再加浓H2SO4将CH3COONa转化为CH3COOH，蒸出CH3COOH。
二、有机物中氢原子类型的判断与应用
例2
下列化合物中，核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是（ ）
答案 D
解析 对各选项中氢原子所处不同化学环境进行分析判断，得到下表：
选项
不同化学环境的氢原子种数
氢谱中峰的组数
峰面积之比
A
3
3
3∶2∶2
B
2
2
3∶1
C
2
2
3∶1
D
2
2
3∶2
【考点】 有机物结构式的鉴定
【题点】 根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式
有机物分子中氢原子类型的判断——对称法
（1）同一碳原子上氢原子类型相同。
（2）连在同一碳原子上甲基的氢原子类型相同。
（3）处于对称位置的碳原子上的氢原子类型相同。
变式2 下列化合物分子，在核磁共振氢谱图中能给出三种吸收峰的是（ ）
A．CH3CH2CH3B．
C．CH3—O—CH3D．
答案 B
解析 有机物中含有几种不同化学环境的氢原子，在核磁共振氢谱图上就出现几种吸收峰。
现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种吸收峰，这表明该分子中含有三种不同化学环境的氢原子。
分析各选项可知A、D中物质各有两种氢原子，B中物质有三种氢原子，C中物质只有一种氢原子。
【考点】 有机物结构式的鉴定
【题点】 根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式
三、有机物分子式的确定
例3
某有机化合物在相同状况下对氢气的相对密度为45。
取该有机物样品3.6g在纯氧中充分燃烧得到2种产物，将产物先后通过过量浓硫酸和碱石灰，两者分别增重2.16g和5.28g，则该有机物的分子式为（ ）
A．CH2OB．C3H6O3C．C3H6O2D．C3H8O3
答案 B
解析 已知m（H）＝
＝0.24g，m（C）＝
＝1.44g，则m（O）＝3.6g－0.24g－1.44g＝1.92g，故N（C）∶N（H）∶N（O）＝
∶
∶
＝1∶2∶1，所以该有机物的实验式为CH2O。
根据相对密度可求出该有机物的相对分子质量Mr＝45×2＝90，可设其分子式为（CH2O）n，则有30n＝90，解得：
n＝3，故分子式为C3H6O3。
有机物分子式的确定方法
（1）直接法：
有机物的密度（相对密度）→摩尔质量→1mol有机物中各原子的物质的量→分子式。
（2）实验式法：
各元素的质量分数→实验式
分子式。
（3）余数法：
用烃的相对分子质量除以14，看商和余数。
＝商（碳原子数）……
（4）平均值法
根据有机混合物中各元素原子的平均原子数确定混合物的组成。
常用十字交叉法使计算简化。
平均值的特征：
C小≤
≤C大，H小≤
≤H大等。
如测得两种烃的混合物的平均分子式是C1.7H4，则两种烃的组合有CH4和C2H4、CH4和C3H4等。
（5）化学方程式法：
用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系，利用有机物燃烧的化学方程式求分子式的方法。
常用的化学方程式有：
CxHy＋（x＋
）O2
xCO2＋
H2O
CxHyOz＋（x＋
－
）O2
xCO2＋
H2O
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确定有机物分子式的基本途径：
变式3 已知某有机物X有如下性质：
①X不和Na2CO3反应。
②X的蒸气对H2的相对密度为46.0。
③取1.84gX与过量的金属钠完全反应后，生成672mL（标准状况）气体。
④一定质量的X完全燃烧后，产生的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，二者的质量分别增加36.0g和66.0g。
试求X的结构简式__________。
答案
解析 由②可得X的相对分子质量为46.0×2＝92.0。
由①③中X的化学性质可知X含有的官能团为羟基。
n（X）＝
＝
＝0.02mol
n（H2）＝
＝
＝0.03mol
故1个X分子中含有3个—OH。
由④得，一定质量的X完全燃烧生成CO2的物质的量为
＝1.5mol，生成H2O的物质的量为
＝2mol，其中含有4mol氢原子。
因此碳原子和氢原子的个数比为3∶8，由于X中H原子已经达到饱和，所以该有机物中只能含有3个C、8个H，可设X的分子式为C3H8On。
由X的相对分子质量为92.0得n＝3，故X的分子式为C3H8O3，结构简式为
四、有机物结构式的确定
例4
有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机物合成的中间体。
8.4g该有机物经充分燃烧生成22.0gCO2和7.2gH2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中只有O—H和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。
（1）A的化学式为________。
（2）A的结构简式为________。
答案
（1）C5H8O
（2）
解析 m（C）＋m（H）＝22.0g×
＋7.2g×
＝6.8g，则m（O）＝8.4g－6.8g＝1.6g，N（C）∶N（H）∶N（O）＝5∶8∶1，则实验式为C5H8O，其分子式为（C5H8O）n。
由其相对分子质量为84，得n＝1，该有机物的分子式为C5H8O，结合红外光谱图知含有—OH和位于分子端的—C≡C—，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1，经过合理拼凑，知A的结构简式为
确定有机物结构简式的一般思路
烃分子的不饱和度＝N（C）＋1－
，其中N（C）为碳原子数，N（H）为氢原子数。
即在烷烃基础上缺2个氢原子就多出一个不饱和度，多出的可能形成环或双键等，如乙烯的不饱和度为1。
变式4 为了测定某仅含碳、氢、氧三种元素的有机化合物的结构，同学们进行了如下实验。
首先取该有机化合物样品4.6g，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重5.4g和8.8g；然后用质谱仪测定其相对分子质量，经测定得到如图1所示的质谱图；最后用核磁共振仪处理该有机物，得到如图2所示的核磁共振氢谱图。
试回答下列问题：
（1）该有机化合物的相对分子质量为________。
（2）该有机物的实验式为________。
（3）能否根据该有机物的实验式确定其分子式________（填“能”或“不能”），原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
该有机化合物的分子式为________。
（4）请写出该有机化合物的结构简式：
________。
答案
（1）46
（2）C2H6O （3）能 因为实验式为C2H6O，碳原子已经饱和，所以实验式即为分子式 C2H6O （4）CH3OCH3
解析 本题考查有机物分子式及结构式的确定。
1．通过核磁共振氢谱可以推知（CH3）2CHCH2CH2OH有多少种不同化学环境的氢原子（ ）
A．6B．5C．3D．4
答案 B
解析 根据有机物的结构简式可知（CH3）2CHCH2CH2OH中有—CH3、—CH2—、
—OH，其中2个—CH3中6个H原子等效，2个—CH2—中的H原子不等效，故分子中含有5种不同环境的H原子。
2．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C—H键、C==O键、C—O键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是（ ）
A．CH3COOCH3B．HCOOCH3
C．CH3CH（OH）CH3D．CH3CH2OCH3
答案 B
解析 CH3COOCH3相对分子质量为74，A错误；HCOOCH3相对分子质量为60，分子中含C—H键、C—O键、C==O键，B正确；CH3CH（OH）CH3相对分子质量为60，分子中含有C—H键、O—H键、C—O键，不含有C==O键，C错误；CH3CH2OCH3相对分子质量为60，分子中含C—H键、C—O键，不含有C==O键，D错误。
3．（2018·临沂高二期末）A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。
已知A中碳元素的质量分数为44.1%，氢元素的质量分数为8.82%，那么A的实验式是（ ）
A．C5H12O4B．C5H12O3C．C4H10O4D．C5H10O4
答案 A
解析 N（C）∶N（H）∶N（O）＝
∶
∶
≈5∶12∶4。
【考点】 有机物分子式的确定
【题点】 有机物分子式的确定方法
4．（2018·四川成都期中）下列各组有机物中，无论以何种比例混合，只要二者的物质的量之和不变，完全燃烧时消耗的氧气及生成的水的物质的量也不变的是（ ）
A．C2H2和C6H6B．C2H6和C2H5OH
C．C2H4和C2H6OD．C6H6和C7H6O2
答案 D
解析 无论以何种比例混合，只要二者的物质的量之和不变，生成的水的物质的量不变，则二者含氢原子的个数相同，排除A、C两个选项；完全燃烧时耗氧量不变，则相等物质的量的两种物质耗氧量相等，B中C2H6和C2H5OH的耗氧量不同，不符合题意。
5．实验室通过如下步骤，测定某有机化合物A的结构：
（1）将一定量的有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：
生成5.4gH2O和8.8gCO2，消耗O26.72L（标准状况下），则该物质的实验式是________。
（2）实验室可以用________（填仪器名称）测定有机物的相对分子质量。
已知A的相对分子质量测定结果如图1所示，根据图示结果，推测A的分子式是________。
（3）根据价键理论，A可能的结构简式有________。
（4）利用核磁共振氢谱的峰值可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。
经测定，A的核磁共振氢谱图如图2所示，则A的结构简式为________。
答案
（1）C2H6O
（2）质谱仪 C2H6O
（3）CH3CH2OH、CH3—O—CH3 （4）CH3CH2OH
解析
（1）5.4g水的物质的量为
＝0.3mol，则氢原子物质的量为0.6mol,8.8g二氧化碳的物质的量为
＝0.2mol，则碳原子物质的量为0.2mol,6.72L氧气的物质的量为
＝0.3mol，由氧元素守恒可知该有机物中含氧原子物质的量为（0.3＋0.2×2－0.3×2）mol＝0.1mol，则分子中碳、氢、氧原子物质的量比为0.2∶0.6∶0.1＝2∶6∶1，该物质的实验式为C2H6O。
（2）实验室可以用质谱仪测定有机物的相对分子质量，根据质荷比可知相对分子质量为46，实验式的相对分子质量也为46，所以分子式为C2H6O。
（4）有机物A的核磁共振氢谱有3个吸收峰，说明有3种化学环境不同的氢原子，则结构简式为CH3CH2OH。
【考点】 研究有机化合物的基本步骤
【题点】 确定结构方法的综合应用
6．某烃A的相对分子质量为84。
回答下列问题：
（1）物质的量相同时，下列物质充分燃烧消耗氧气的量与A充分燃烧消耗氧气的量不相等的是______（填字母）。
A．C7H12O2B．C6H14
C．C6H14OD．C7H14O3
（2）若烃A为链烃，分子中所有的碳原子在同一平面上，该分子的一氯代物只有一种。
则A的结构简式为________。
（3）若核磁共振氢谱显示链烃A有三组不同的峰，且峰面积比为3∶2∶1，则A的名称为________________________________________________________________________。
（4）若A不能使溴水褪色，且其一氯代物只有一种，则A的结构简式为________。
答案
（1）B
（2）
（3）3己烯、2乙基 1丁烯 （4）
解析 由烃的相对分子质量为84可得烃A的化学式为C6H12。
（1）C7H12O2可改写为C6H12·CO2，则等物质的量的C7H12O2与C6H12的耗氧量相等；1分子C6H14与C6H12相差两个氢原子，耗氧量不相等；C6H14O可改写为C6H12·H2O，则等物质的量的C6H14O与C6H12的耗氧量相等；C7H14O3可改写为C6H12·H2O·CO2，则等物质的量的C7H14O3与C6H12的耗氧量相等。
（2）所有的碳原子在同一平面上，则相当于乙烯中四个氢原子被甲基取代。
（3）写出分子式为C6H12的烯烃的同分异构体，分析等效氢，进而命名。
（4）A不能使溴水褪色，根据不饱和度，可知A为环烷烃，一氯代物只有一种，则A为环己烷。
【考点】 研究有机化合物的基本步骤
【题点】 确定结构方法的综合应用
题组一 有机物分离提纯实验装置与操作
1．下列实验装置一般不用于分离物质的是（ ）
答案 D
【考点】 有机物分离、提纯的综合
【题点】 有机物分离、提纯装置的选择
2．要从乙酸的乙醇溶液中回收乙酸，合理的操作组合是（ ）
①蒸馏 ②过滤 ③静置分液 ④加足量钠 ⑤加入足量H2SO4 ⑥加入足量NaOH溶液 ⑦加入乙酸与浓H2SO4混合液后加热 ⑧加入浓溴水
A．⑦③B．⑧⑤②C．⑥①⑤②D．⑥①⑤①
答案 D
解析 先加入足量NaOH溶液，NaOH与乙酸反应生成乙酸钠，然后蒸馏除去乙醇；在乙酸钠溶液中加入足量硫酸，得到乙酸、硫酸钠与硫酸的混合溶液，再蒸馏即可得到乙酸。
【考点】 有机物分离、提纯的综合
【题点】 有机物分离、提纯的综合考查
题组二 有机物分子中氢原子类型的判断
3．下列四幅谱图是结构简式为CH3CH2OH、CH3OCH3、CH3CH2CH2OH和
的核磁共振氢谱，其中属于CH3CH2CH2OH的谱图是（ ）
答案 A
解析 CH3CH2CH2OH分子中有4种不同化学环境的氢原子，在其核磁共振氢谱中应有4个吸收峰。
【考点】 有机物结构式的鉴定
【题点】 有机物分子氢原子类型的判断及应用
4．下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为3∶1的是（ ）
C．对二甲苯
D．均三甲苯
答案 D
解析 A项，
分子中有3种不同化学环境的氢原子，其个数比为3∶1∶（3×2）＝3∶1∶6；B项，
分子中有3种不同化学环境的氢原子，其个数比为3∶3∶2；C项，对二甲苯分子中有2种不同化学环境的氢原子，其个数比为（3×2）∶（1×4）＝3∶2；D项，均三甲苯分子中有2种不同化学环境的氢原子，其个数比为（3×3）∶（1×3）＝3∶1。
【考点】 有机物结构式的鉴定
【题点】 有机物分子氢原子类型的判断及应用
5．由E（金属铁）制备的E（C5H5）2的结构如图甲所示，其中氢原子的化学环境完全相同。
但早期人们却错误地认为它的结构如图乙所示。
核磁共振氢谱能够区分这两种结构。
甲和乙的核磁共振氢谱中，分别有几种吸收峰（ ）
A．1种 1种B．1种 2种
C．1种 3种D．2种 3种
答案 C
解析 甲中氢原子的化学环境完全相同，其核磁共振氢谱中只有1个吸收峰；乙中与铁相连的2个五元环结构全等，每个五元环中有3种不同化学环境的氢原子，则其核磁共振氢谱中有3个吸收峰。
【考点】 有机物结构式的鉴定
【题点】 有机物分子氢原子类型的判断及应用
6．下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是（ ）
A．2,2,3,3四甲基丁烷B．2,3,4三甲基戊烷
C．3,4二甲基己烷D．2,5二甲基己烷
答案 D
解析 先根据名称写出四种烷烃的结构简式：
分析各项分子中有几种不同化学环境的氢原子，就有几组峰。
A中只有1种化学环境的氢原子，B中有4种，C中有4种，D中有3种。
【考点】 有机物结构式的鉴定
【题点】 有机物分子氢原子类型的判断及应用
7．（2018·惠州校级期中考试）只有一个乙基作支链且相对分子质量最小的烷烃，其核磁共振氢谱图上峰的个数为（ ）
A．3B．4C．5D．6
答案 A
解析 支链只有一个乙基，则该烷烃主链上至少含有5个C，故相对分子质量最小时，其含有7个C，该烷烃的结构简式为CH（C2H5）3，含有3种氢原子。
【考点】 有机物结构式的鉴定
【题点】 有机物分子氢原子类型的判断及应用
题组三 有机物分子式的确定
8．验证某有机物属于烃的含氧衍生物，应完成的实验内容是（ ）
A．只需验证它完全燃烧后产物只有H2O和CO2
B．只需测定其燃烧产物中H2O和CO2物质的量的比值
C．测定完全燃烧时消耗有机物与生成的CO2、H2O的物质的量之比
D．测定该试样的质量及其完全燃烧后生成CO2和H2O的质量
答案 D
解析 烃的含氧衍生物或烃燃烧均生成H2O和CO2，不能通过燃烧法进行确定；测定该试样的质量及其完全燃烧后生成CO2和H2O的质量，可以确定一定质量的有机物中含有C、H元素的质量，根据质量守恒可确定是否含有O元素。
【考点】 有机物分子式的确定
【题点】 有机物组成元素的分析及其应用
9．某有机化合物仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于150，若已知氧的质量分数为50%，则分子中碳原子的个数最多为（ ）
A．4B．5C．6D．7
答案 B
解析 因为150×50%＝75,75/16≈4.69，故氧原子最多为4个，该有机化合物的相对分子质量最大为128，然后依据商余法：
64/12＝5……4，故碳原子数最多为5个。
【考点】 有机物分子式的确定
【题点】 有机物分子式的确定方法
10．有机物A完全燃烧只生成CO2和H2O，将12g该有机物完全燃烧的产物通过足量浓硫酸，浓硫酸增重14.4g，再通过足量碱石灰，碱石灰增重26.4g，该有机物的分子式是（ ）
A．C4H10B．C2H6O
C．C3H8OD．C2H4O2
答案 C
解析 该有机物中n（C）＝n（CO2）＝
＝0.6mol，n（H）＝2n（H2O）＝2×
＝1.6mol，n（O）＝
＝0.2mol，所以该有机物中N（C）∶N（H）∶N（O）＝0.6∶1.6∶0.2＝3∶8∶1，得实验式为C3H8O，只有C符合。
【考点】 有机物分子式的确定
【题点】 有机物分子式的确定方法
11．某有机物分子仅由C、H、O三种元素的13个原子组成，其分子中的电子总数为42。
充分燃烧该有机物，所生成的CO2和水蒸气在相同状况下的体积之比为3∶4，则该有机物的分子式为（ ）
A．C6H6OB．C5H6O2C．C4H8OD．C3H8O2
答案 D
解析 因该有机物燃烧生成的CO2和水蒸气在相同状况下的体积之比为3∶4，所以可设该有机物的分子式为（C3H8）nOm，由题意得：
11n＋m＝13……①和26n＋8m＝42……②，①、②式联立成方程组，解得n＝1，m＝2，故该有机物的分子式为C3H8O2。
【考点】 有机物分子式的确定
【题点】 有机物分子式的确定方法
12．0.2mol有机物和0.4molO2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO和H2O（g）。
产物经过浓硫酸后，浓硫酸的质量增加10.8g；再通过灼热CuO充分反应后，固体质量减轻3.2g；最后气体再通过碱石灰被完全吸收，碱石灰质量增加17.6g。
0.1mol该有机物恰好与4.6g金属钠完全反应。
下列关于该有机物的说法不正确的是（ ）
A．该化合物的相对分子质量是62
B．该化合物的分子式为C2H6O2
C．1mol该化合物能与2molO2发生催化氧化反应
D．1mol该有机物最多能与2molNa反应
答案 C
解析 有机物燃烧生成水10.8g，物质的量为
＝0.6mol，CO与CuO反应后转化为CO2，与燃烧生成的CO2都被碱石灰吸收。
有机物含有碳原子物质的量为
＝0.4mol，根据碳元素守恒可知，1mol有机物含有碳原子物质的量为2mol，含有氢原子物质的量为6mol。
含有氧原子物质的量为
＝2mol，所以有机物的分子式为C2H6O2,0.1mol该有机物恰好与4.6g金属钠完全反应，4.6gNa的物质的量＝
＝0.2mol，有机物与Na按物质的量之比1∶2反应，有机物分子中含有2个—OH，该有机物的结构简式为HOCH2CH2OH，结合有机物的结构和性质分析答案即可。
【考点】 有机物分子式的确定
【题点】 有机物分子式的确定方法
题组四 图谱法在确定有机物分子结构中的综合应用
13．化合物A经李比希法和质谱法分析得知其相对分子质量为136，分子式为C8H8O2。
A的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1∶2∶2∶3，A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如下图。
关于A的下列说法中，不正确的是（ ）
A．A属于芳香化合物
B．A的结构简式为
C．A属于羧酸类化合物
D．在红外光谱图中可以获得分子中含有的化学键或官能团的信息
答案 C
【考点】 研究有机化合物的基本步骤
【题点】 确定有机物分子结构方法的综合应用
14．完成下列问题：
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