元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定.docx

元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定.docx

《元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定

元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定

见先生用书P018

学习目的

练法指点

1.了解现代物理方法在测定无机物的元素组成、相对分子质量和分子结构中的重要作用。

2．了解确定无机物实验式、分子式的方法。

3．掌握某些物理方法是如何确定无机化合物的相对分子质量和分子结构的。

1.了解元素剖析及相对分子质量的测定方法；掌握由无机化合物元素含量及相对分子质量确定分子式的普通方法和步骤。

2．了解红外光谱、核磁共振氢谱的原理，掌握无机化合物分子结构鉴定的方法。

———　　课/　前/　预/　习·轻/　松/　搞/　定　　———

1．可以快速、微量、准确地测定相对分子质量的物理方法是（　　）

A．质谱B．红外光谱

C．紫外光谱D．核磁共振氢谱

答案　A

解析　质谱用于测定相对分子质量，红外光谱用于测定分子中含有何种化学键或官能团，紫外光谱主要用于确定无机物中能否存在双键，或能否为共轭体系，核磁共振氢谱用于测定无机物有几种不异化学环境的氢原子及它们的数目。

2．可以测定分子结构和化学键的方法是（　　）

A．质谱B．红外光谱

C．紫外光谱D．核磁共振氢谱

答案　B

解析　质谱法是近代开展起来的快速、微量、准确测定相对分子质量的方法；紫外光谱法是用紫外分光光度法测定试样中某一组分的含量的方法；红外光谱是测定分子结构和化学键的方法；核磁共振氢谱是测定无机物分子中不同类型氢原子及其数目的一种方法。

3．在核磁共振氢谱中，只要一个吸收峰的物质是（　　）

A．CH3CH2OHB．HCOOCH3

C．CH3COCH3D．CH2===CH—CH3

答案　C

解析　核磁共振氢谱中只要一个吸收峰，说明该分子中的H原子都是等效的，只要1种H原子。

CH3CH2OH的核磁共振氢谱中有3个峰，故A项错误；HCOOCH3的核磁共振氢谱中有2个峰，故B项错误；CH3COCH3的核磁共振氢谱中有1个峰，故C项正确；CH2===CH—CH3的核磁共振氢谱中有3个峰，故D项错误。

4．二氟甲烷是功用优秀的环保产品，它可替代某些会破坏臭氧层的〝氟利昂〞产品，用作空调、冰箱和冷冻库等中的制冷剂。

试判别二氟甲烷的核磁共振氢谱共有多少个峰（　　）

A．4　　　B．3C．2　　　D．1

答案　D

解析　二氟甲烷的结构中只要一种氢原子，故其核磁共振氢谱只要1个峰。

5．完全熄灭某可燃物2.3g，只生成4.4g二氧化碳和2.7g水，那么该可燃物的组成为（　　）

A．一定属于烃

B．一定含碳、氢元素，能够含氧元素

C．一定含碳、氢、氧三种元素

D．所含元素大于三种

答案　C

解析　生成的4.4g二氧化碳中C元素的质量＝4.4g×12/44＝1.2g，生成的H元素的质量＝2.7g×2/18＝0.3g；C、H两种元素的质量之和＝1.2g＋0.3g＝1.5g；因1.5g＜2.3g，且生成物中只要CO2与H2O，故可燃物中除含C、H元素外一定还含O元素。

6．如图是一个核磁共振氢谱，请你观察图谱，剖析其能够是以下物质中的（　　）

A．CH3CH2CH2CH3B．（CH3）2CHCH3

C．CH3CH2CH2OHD．CH3CH2COOH

答案　C

解析　依据核磁共振氢谱的定义，从图中可知有4种化学环境不同的氢原子。

剖析选项，A项中物质有2种化学环境不同的氢原子，B项中物质有2种化学环境不同的氢原子，C项中物质有4种化学环境不同的氢原子，D项中物质有3种化学环境不同的氢原子。

7．充沛熄灭0.1mol气态烃A，在规范状况下生成4.48LCO2和5.4gH2O，那么烃A是（　　）

A．C2H6B．C2H4

C．C2H2D．C4H6

答案　A

解析　n（CO2）＝

＝0.2mol，

n（H2O）＝

＝0.3mol，

n（烃A）∶n（C）∶n（H）＝0.1mol∶0.2mol∶0.6mol＝1∶2∶6。

———　　课/　堂/　效/　果·题/　组/　检/　测　　———

题组一元素剖析

1.验证某无机物属于烃，应完成的实验内容是（　　）

A．只测定它的C、H比

B．只需证明它完全熄灭后产物只要H2O和CO2

C．只测定其熄灭产物中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熄灭后生成CO2和H2O的质量

答案　D

解析　当CO2和H2O中m（C）＋m（H）＝m（无机物）时，说明无机物中不含氧元素。

题组二分子式确实定

2.某烃中碳和氢的质量比是24∶5，该烃在规范状况下的密度为2.59g/L，其分子式为（　　）

A．C2H6B．C4H10

C．C5H8D．C7H8

答案　B

解析　先求最简式，N（C）∶N（H）＝

∶

＝2∶5，所以该烃的最简式为C2H5；再求摩尔质量，22.4L/mol×2.59g/L≈58g/mol，故该无机物的分子式为C4H10。

3．某无机物完全熄灭，生成CO2和H2O。

将12g该无机物完全熄灭的产物经过浓硫酸，浓硫酸质量添加14.4g，再经过碱石灰，碱石灰质量添加26.4g。

那么该无机物的分子式为（　　）

A．C4H10B．C2H6O

C．C3H8OD．C2H4O2

答案　C

解析　由题意知，该无机物完全熄灭生成14.4gH2O、26.4gCO2，那么n（H2O）＝

＝0.8mol，n（H）＝2n（H2O）＝2×0.8mol＝1.6mol，n（C）＝n（CO2）＝

＝0.6mol，那么该无机物中n（O）＝

＝0.2mol。

故n（C）∶n（H）∶n（O）＝0.6mol∶1.6mol∶0.2mol＝3∶8∶1，只要C项契合题意。

4．（双选）某无机物的蒸气完全熄灭时，需求三倍于其体积的O2，发生二倍于其体积的CO2，那么该无机物能够是（体积在同温同压下测定）（　　）

A．C2H4B．C2H5OH

C．CH3CHOD．CH3COOH

答案　AB

解析　发生的CO2与耗氧量的体积比为2∶3，设该无机物为1mol，那么含2mol的C原子，完全熄灭时只能消耗2mol的氧气，剩余的1mol氧气必需由氢原子消耗，所以氢原子为4mol，即该无机物可以是A，从耗氧量相当的原那么可知B也正确。

题组三研讨无机物的普通步骤

5.研讨无机物普通经过以下几个基本步骤：

分别、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式。

以下用于研讨无机物的方法错误的选项是（　　）

A．蒸馏常用于分别提纯液态无机混合物

B．核磁共振氢谱通常用于剖析无机物的相对分子质量

C．熄灭法是研讨确定无机物元素组成的有效方法之一

D．对无机物分子红外光谱图的研讨有助于确定无机物分子中的官能团

答案　B

解析　核磁共振氢谱主要用于剖析无机物中不异化学环境的氢原子及它们的数目。

用于剖析相对分子质量的是质谱，故B项错误。

题组四红外光谱

6.应用红外光谱对无机化合物分子停止测试并记载，可以初步判别该无机物的分子拥有的（　　）

A．同分异构体数B．原子个数

C．基团种类D．共价键种类

答案　C

解析　红外光谱主要用于判别分子结构中的化学键或官能团的信息，即答案是C。

7．（双选）以下关于红外光谱的说法中正确的选项是（　　）

A．在无机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不时振动的形状，其振动频率与红外光的振动频率相当

B．不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以取得分子中含有何种化学键或官能团信息

C．经过红外光谱图的剖析可以知道无机物的相对分子质量

D．经过红外光谱图的剖析可以知道无机物中氢原子所处的化学环境

答案　AB

解析　依据红外光谱只能知道含有的官能团，依据质谱仪可以知道相对分子质量，依据核磁共振氢谱可以知道无机物中氢原子所处的环境。

题组五核磁共振氢谱

8.经过核磁共振氢谱可以推知（CH3）2CHCH2CH2OH中不异化学环境的氢原子有（　　）

A．6种　　B．5种C．4种　　D．3种

答案　B

解析　两个—CH3上的氢原子化学环境相反。

9．以下化合物中，在核磁共振氢谱中能给出三种信号的是（　　）

答案　B

解析　B项的分子中有三种不异化学环境的氢原子，A项中有2种，C项中有1种，D项中有2种。

———　　课/　后/　巩/　固·快/　速/　提/　能　　———

1．以下说法正确的选项是（　　）

A．经过核磁共振氢谱可以推知无机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目

B．红外光谱是用高能电子流等轰击样品分子，使分子失掉电子变成分子离子或碎片离子

C．质谱法具有慢速、微量、准确的特点

D．应用紫外光谱可以确定无机物中的化学键和官能团

答案　A

解析　B项应是质谱法的特点；C项，质谱法具有快速、微量、准确的特点；D项，应用紫外光谱可以测知无机物所含的共轭结构，但不能确定无机物的化学键和官能团。

2．（双选）某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图中有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，该无机物的相对分子质量是60，那么该无机物的结构简式是（　　）

A．CH3CH2OCH3

B．CH3CH（OH）CH3

C．CH3CH2CH2OH

D．CH3CH2CHO

答案　BC

解析　A项，分子中不含O—H键；D项，相对分子质量是58。

3．1L（规范状况下）某烃，完全熄灭生成的CO2和水蒸气在273℃、1.01×105Pa下，混合气体体积为yL，当冷却至规范状况时气体体积为xL，以下用x、y表示的该烃的化学式中正确的选项是（　　）

A．CxHyB．CxHy－x

C．CxH2y－2xD．CxHy－2x

答案　D

解析　此题考察的是烃的熄灭计算。

273℃、1.01×105Pa下体积yL相当于规范状况下y/2L。

那么V（CO2）＝xL，V（H2O）＝

L，该烃分子组成为CxH

×2，即CxHy－2x。

4．某气态无机物X只含C、H、O三种元素，以下条件，现欲确定X的分子式，所需的最少条件是（　　）

①X中含碳质量分数　②X中含氢质量分数　③X在规范状况下的体积　④质谱确定X的相对分子质量　⑤X的质量

A．①②B．①②④

C．①②⑤D．③④⑤

答案　B

解析　由C、H质量分数可推知O的质量分数，由各元素的质量分数可确定X的实验式，由相对分子质量和实验式可确定X的分子式。

5．A是一种含碳、氢、氧三种元素的无机化合物。

：

A中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为8.82%。

那么A的实验式是（　　）

A．C5H12O4B．C5H12O3

C．C4H10O4D．C5H10O4

答案　A

解析　n（C）∶n（H）∶n（O）＝

∶

∶

≈5∶12∶4。

6．设H＋的质荷比为β，其无机物样品的质荷比如以下图所示（假定离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），那么该无机物能够是（　　）

A．甲醇（CH3OH）B．甲烷

C．丙烷D．乙烯

答案　B

解析　从题图中可看出其左边最高峰质荷比为16，是H＋质荷比的16倍，即该无机物的相对分子质量为16，为甲烷。

7．某无机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图，以下说法不正确的选项是（　　）

A．由红外光谱可知，该无机物中至少有三种不同的化学键

B．由核磁共振氢谱可知，该无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．假定A的化学式为C2H6O，那么其结构简式为CH3—O—CH3

答案　D

解析　依据红外光谱图可以看出，该无机物分子中含有C—H、—C—O、—O—H等化学键，A正确；依据核磁共振氢谱只能判别出无机物分子中氢原子类型而无法知道氢原子总数，B、C正确；由于A有三种类型氢原子，且个数比为2∶1∶3，故其结构简式应为CH3CH2OH，D错误。

8．在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为3∶2的化合物是（　　）

答案　D

解析　由于在核磁共振氢谱中出现两组峰，说明该无机物分子中处在不异化学环境中的氢原子有两种，且依据题意这两种氢原子个数之比为3∶2，剖析四个选项：

A项中处在不异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，

，氢原子有3种，其个数比为3∶1∶1，不合题意；C项，

氢原子有3种，其个数比为6∶2∶8，不合题意；D项，

氢原子有2种，其个数比为3∶2，契合题意。

9．以下四幅谱图是结构简式为CH3CH2OH、CH3OCH3、CH3CH2CH2OH和CH3CHOHCH3的四种无机物的核磁共振氢谱（1H—NMR）。

其中属于CH3CH2CH2OH的1H—NMR谱图的是（　　）

答案　A

解析　CH3CH2CH2OH分子中含有四种类型的氢原子，应该有4个吸收峰。

10．无机物分子式确实定常采用熄灭法，其操作如下：

在电炉加热下用纯氧气氧化管内样品，依据产物的质量确定无机物的组成。

如下图是用熄灭法测定无机物分子式常用的装置，其中A管装碱石灰，B管装无水CaCl2。

现准确称取1.80g无机物样品（含C、H元素，还能够含有O元素），经熄灭被吸收后A管质量添加1.76g，B管质量添加0.36g。

请按要求填空：

（1）此法适宜于测定固体无机物的分子式，此无机物的组成元素能够是________。

（2）发生的气体按从左到右的流向，所选各装置导管口的衔接顺序是________。

（3）E和D中应区分装有何种药品？

________。

（4）假设将CuO网去掉，A管添加的质量将________（填〝增大〞〝减小〞或〝不变〞）。

（5）该无机物的最简式是________。

（6）要确定该无机物的分子式，还必需知道的数据是________。

A．消耗E中液体的质量

B．样品的摩尔质量

C．CuO固体增加的质量

D．C装置添加的质量

E．熄灭消耗氧气的物质的量

（7）在整个实验末尾之前，需先让D发生的气体经过整套装置一段时间，其目的是__________________________________________。

答案　

（1）C、H、O　

（2）gefhicd（或dc）ab（或ba）

（3）H2O2（或H2O）、MnO2（或Na2O2）　（4）减小

（5）CHO2　（6）B　（7）除去装置中的空气

解析　

（1）B管质量添加为所吸收的水的质量，A管质量添加为所吸收CO2的质量，那么m（H2O）＝0.36g，m（H）＝0.36g×2/18＝0.04g，m（CO2）＝1.76g，m（C）＝1.76g×12/44＝0.48g,1.80g－0.04g－0.48g＝1.28g，故无机物中除C、H两种元素外，还有O元素。

（2）要确定无机物的分子式，首先要确定无机物的组成元素。

由题中信息可知，B管吸收水分，A管吸收CO2，所以B管应在A管前面，否那么A管会将CO2、H2O一同吸收。

无机物在电炉中熄灭需求O2，这就需求将D装置与电炉相连，D装置提供的氧气中有水分，其后应衔接C装置除去水分，故导管的接口顺序为g—e—f—h—i—c—d—a—b（其中a与b、c与d的顺序可交流）。

（3）E、D中的药品显然是用来制O2的，E中为液体，D中为固体。

显然液体是H2O2（或H2O），固体为MnO2（或Na2O2）。

（4）假定将氧化铜网去掉，那么无机物熄灭发生的CO不能被A管吸收，A管添加的质量减小。

（5）由

（1）可知，n（H）＝0.04mol，n（C）＝

＝0.04mol，n（O）＝

＝0.08mol，该无机物的最简式为CHO2。

（6）最简式为CHO2，只需再知道无机物的相对分子质量，即可求出其分子式。

设其分子式为（CHO2）n，那么n＝相对分子质量/最简式的式量＝相对分子质量/45。

（7）通O2赶尽装置中的CO2和水，否那么所求无机物中C、H含量偏高。

11．无机物A可由葡萄糖发酵失掉，也可从酸牛奶中提取。

纯真的A为无色黏稠液体，易溶于水。

为研讨A的组成与结构，停止了如下实验：

实验步骤

解释或实验结论

（1）称取A9.0g，升温使其汽化，测其密度是相反条件下H2的45倍

试经过计算填空：

（1）A的相对分子质量为________

（2）将此9.0gA在足量纯O2中充沛熄灭，并使其产物依次渐渐经过浓硫酸、碱石灰，发现二者质量区分添加5.4g和13.2g

（2）A的分子式为________

（3）另取A9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反响，生成2.24LCO2（规范状况），假定与足量金属钠反响那么生成2.24LH2（规范状况）

（3）用结构简式表示A中含有的官能团是________

（4）A的核磁共振氢谱如以下图：

（4）A中含有________种氢原子

（5）综上所述，A的结构简式为________

答案　

（1）90　

（2）C3H6O3　（3）—COOH、—OH　（4）4

（5）

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中还应有O，m（O）＝9.0g－0.6g－3.6g＝4.8g。

那么A中n（C）∶n（H）∶n（O）＝

∶

∶

＝0.3mol∶0.6mol∶0.3mol＝1∶2∶1，故A的实验式应为CH2O。

又因A的相对分子质量为90，故A的分子式为C3H6O3。

（3）A能与NaHCO3反响放出0.1molCO2，与Na反响放出0.1molH2，故0.1molA中有0.1mol—COOH和0.1mol—OH。

（4）由核磁共振氢谱可知，A有4种氢原子。

（5）A的结构简式应为

。

12．为测定某无机化合物A的结构，停止如下实验：

（1）将一定量的无机物A置于氧气流中充沛熄灭，实验测得：

生成5.4gH2O和8.8gCO2，消耗氧气6.72L（规范状况下）。

那么该物质的实验式是________。

（2）用质谱仪测定该无机化合物的相对分子质量，失掉如下图的质谱图，那么其相对分子质量为________，该物质的分子式是________。

（3）依据价键实际，预测A的能够结构并写出结构简式：

________________________。

（4）核磁共振氢谱能对无机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值（信号），依据峰值（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2种氢原子）的核磁共振氢谱如图甲所示：

经测定，无机物A的核磁共振氢谱如图乙所示，那么A的结构简式为________。

答案　

（1）C2H6O　

（2）46　C2H6O

（3）CH3CH2OH、CH3—O—CH3　（4）CH3CH2OH

解析　

（1）依据题意有n（H2O）＝0.3mol，那么有n（H）＝0.6mol；n（CO2）＝0.2mol,那么有n（C）＝0.2mol。

依据氧原子守恒有n（O）＝n（H2O）＋2n（CO2）－2n（O2）＝0.3mol＋2×0.2mol－2×

＝0.1mol，那么N（C）∶N（H）∶N（O）＝n（C）∶n（H）∶n（O）＝2∶6∶1，其实验式为C2H6O。

（2）假定该无机物的分子式为（C2H6O）m，由质谱图知其相对分子质量为46，那么46m＝46，即m＝1，故其分子式为C2H6O。

（3）由A的分子式C2H6O可知A为饱和化合物，推测其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3。

（4）剖析A的核磁共振氢谱可知，A有3种不同类型的H原子，而CH3OCH3只要1种类型的H原子，故A的结构简式为CH3CH2OH。

13．有A、B两种无机物，按要求回答以下效果：

（1）取无机物A3.0g，完全熄灭后生成3.6g水和3.36LCO2（规范状况），该无机物的蒸气对氢气的相对密度为30，那么该无机物的分子式为________。

（2）无机物B的分子式为C4H8O2，其红外光谱图如下：

试推测该无机物的能够结构：

_____________________________。

答案　

（1）C3H8O

（2）CH3COCH2OCH3、CH3CH2COOCH3、

CH3COOCH2CH3

解析　

（1）

→

实验式为C3H8O。

Mr（A）＝30×2＝60，Mr[（C3H8O）n]＝60，n＝1，故分子式为C3H8O。

（2）依据谱图所示，该无机物有以下特征基团：

不对称—CH3、C===O、C—O—C，结合分子式C4H8O2可知，该无机物能够为酯或含羰基的醚。

有如下几种结构：

CH3CH2COOCH3、

CH3COOCH2CH3。