高中化学定量研究的方法试题

阿司匹林可由水杨酸与乙酸酐作用制得。其制备原理如下：
主反应：+化合物A
水杨酸         乙酸酐          阿司匹林(乙酰水杨酸)
副反应：
聚水杨酸
已知：① 水杨酸可溶于水，乙酰水杨酸的钠盐易溶于水，聚水杨酸（固体）难溶于水；
② 阿司匹林，白色针状或板状结晶或粉末，微溶于水；阿司匹林可按如下步骤制取和纯化：
步骤1：在干燥的50 mL圆底烧瓶中加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡使水杨酸全部溶解；
步骤2：按图所示装置装配好仪器，通水，在水浴上加热5～10min，用电炉控制温度在85～90℃；

步骤3：反应结束后，取下反应瓶，冷却，再放入冰水中冷却、结晶、过滤、冷水洗涤2～3次，继续过滤得粗产物；
步骤4：将粗产物转移至150 mL烧杯中，在搅拌下加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，充分搅拌，然后过滤；
步骤5：将滤液倒入10 mL 4 mol/L盐酸溶液，搅拌，将烧杯置于冰浴中冷却，使结晶完全。过滤，再用冷水洗涤2～3次。
(1) 主反应中，生成物中化合物A是____________；
(2) 步骤2组装仪器还需要一种玻璃仪器，名称是________，该仪器的位置如何摆放？____________________________；冷凝管的作用是_________，冷凝管通水，水应从______(填“a”或“b”)口进。
(3) 步骤4过滤得到的固体为________；
(4) 经过步骤5得到产物，发生反应的化学方程式为______________________；
(5) 最后得到的阿司匹林可能会有少量未反应的水杨酸。如何用实验的方法检验步骤5中得到的晶体是否含有水杨酸？___________________________________。若阿司匹林晶体含有水杨酸，还需要采用________方法，进一步纯化晶体。

醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如下：

可能用到的有关数据如下：

合成反应：在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸，b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃。
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙，最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。
回答下列问题：
（1）装置b的名称是                 。
（2）加入碎瓷片的作用是            ；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是           （填正确答案标号）。
A．立即补加     B. 重新配料 C.不需补加 D.冷却后补加
（3）分液漏斗在使用前须清洗干净并        ；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的
        （填“上口倒出”或“下口倒出”）。
（4）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是             。
（5）在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有           （填正确答案标号）。
A．圆底烧瓶     B.温度计        C.吸滤瓶        D.冷凝管        E.接收器
（6）本实验所得到的环己烯产率是         _（填正确答案标号）。
A.41%       B.50%   C.61%   D.70%

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。

(12分)为了测定某有机物A的结构，做如下实验：
①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO₂和2.7 g水；
②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图一所示的质谱图；
③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图二所示图谱，图中三个峰的面积之比是1:2:3。
④用红外光谱仪处理该化合物，得到如图三所示图谱。

试回答下列问题：
（1）有机物A的相对分子质量是__________。
（2）有机物A的实验式是____________________。
（3）能否根据A的实验式确定A的分子式______(填“能”或“不能”)，若能，则A的分子式是__________(若不能，则此空不填)。
（4）写出有机物A的结构简式______________。

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                     。

 

某研究性学习小组做了以下实验：向溴水中加入足量乙醛溶液，观察到溴水褪色的现象。
[提出问题]
产生上述现象的原因是什么？
[提出猜想]
①溴水与乙醛发生取代反应。
②___________________________________________________。
③___________________________________________________。
[设计方案]
方案一：检验褪色后溶液的酸碱性。
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后Br^－离子的物质的量。
[实验探究]
取含0.005mol Br₂的溶液10mL，加入足量乙醛溶液使其褪色，再加入过量AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称重固体质量为1.88g。
[解释与结论]
假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为a mol，
若测得反应后n(Br^－)＝0mol，则说明溴水与乙醛发生了____________反应。
若测得反应后n(Br^－)＝amol，则说明溴水与乙醛发生了____________反应。
若测得反应后n(Br^－)＝2amol，则说明溴水与乙醛发生了____________反应。
若已知CH₃COOAg易溶解于水，试通过计算判断溴水与乙醛发生反应的类型为___________。
理由是_________________________________________ _________________。
其反应方程式为_______________________________________________________。
[反思与评价]
方案一是否可行？__________。理由是_______________________________________。

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化学环境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(ClCH₂OCH₃)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__________。

（1）二甲苯苯环上的一溴代物有六种同分异构体，这些一溴代物与生成它的对应二甲苯的熔点分别为：

一溴代二甲苯	234℃	206℃	213.8℃	204℃	214.5℃	205
对应的二甲苯	-13℃	-54℃	-27℃	-54℃	-27℃	-54℃

熔点为234℃分子的结构简式为____________
（2）完全燃烧下列烃①丙烷（C₃H₈）、②丁烯（C₄H₈）、③乙烯（C₂H₄）、④己烷（C₆H₁₄），等物质的量的上述四种烃，耗氧量最小的为        （填写序号）；等质量时，则耗氧量最大的为        （填写序号）。
（3）0.2 mol某烃A在氧气中完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各1.2 mol。试回答：
① 若烃A不能使溴水褪色，但在一定条件下能与氯气发生取代反应，其一氯取代物只有一种，则烃A的结构简式为__________________。
② 若烃A能使溴水褪色，在催化剂作用下，与H₂加成反应后生成2,2-二甲基丁烷，则烃A的名称是________________。
（4）组成符合C_nH_2n－2的某种烃，分子结构中没有支链或侧链。它完全燃烧时所消耗O₂的体积是同状况下该烃蒸气体积的8.5倍，由此分析回答：
①若该烃为链状二烯烃，并且与等物质的量的Br₂加成后只能得到单一产物，则该烃的结构简式为______________________________________
②若该烃只能与等物质的量的Br₂发生加成反应，则其结构简式为______________(填任一种)。

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___________。

某两种气态烃的1 L混合气体，完全燃烧生成1.4 L CO₂和2.0 L水蒸气（体积均在相同状况下测得），该混合物可能是

A．乙烷、乙烯

B．甲烷、乙烯

C．甲烷、丙烯

D．乙烷、丙烯

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)

下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。
I．课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里，反复操作几次。注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化。
（1）小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是              （用所学的知识回答）。
（2）小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象，提出三种猜想：
①溴与乙醛发生取代反应；
②                    ；
③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。
为探究哪种猜想正确，小李同学提出了如下两种实验方案：
方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后溶液中Br^— 的物质的量。
（3）方案一是否可行            （填“是”或“否”），理由是               。
（4）小李同学认为：假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为amol，若测得反应后n(Br^— )=          mol，则说明溴与乙醛发生取代反应。
（5）小吴同学设计如下实验方案：
①按物质的量之比为1：5配制KBrO₃—KBr溶液，加合适的适量的酸，完全反应并稀至1L，生成0.5molBr₂。
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后将所得溶液稀释为100mL，准确量取其中10mL。
③加入过量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0.188g。
试通过计算判断：溴与乙醛发生反应的化学方程式为              。
Ⅱ．小刘同学在查阅资料时得知，乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下，可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液（如图所示：试管A中装有40％的乙醛水溶液、氧化铜粉末；试管C中装有适量蒸馏水；烧杯B中装有某液体）。已知在60℃～80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应，连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表：

物质	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸点	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）            。
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置，在实验开始时温度计水银球的位置应在       ；目的是        ；当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在          ，目的是            。
（3）烧杯B内盛装的液体可以是         （写出一种即可，在题给物质中找）。

用l－丁醇、溴化钠和过量较浓H₂SO₄混合物为原料，在实验室制备1－溴丁烷，并检验反应的部分副产物。现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请根据实验步骤，回答下列问题：

⑴关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1－溴丁烷。竖直冷凝管的作用是                                         ，写出该反应的化学方程式                                                  。
⑵理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1－丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等。熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物。B、C中应盛放的试剂分别是          、         。
（3）相关有机物的数据如下：

为了进一步精制1－溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从     （填c或d）处流入，迅速升高温度至       ℃，收集所得馏分。
（4）若实验中所取1－丁醇、NaBr分别为7.4 g、13.0 g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6 g 1－溴丁烷，则1－溴丁烷的产率是            。

．某兴趣小组在实验室用加热乙醇、浓H₂SO₄、溴化钠和少量水的混合物来制备溴乙烷，检验反应的部分副产物，并探究溴乙烷的性质。

（一）溴乙烷的制备及产物的检验：设计了如上图装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。请根据实验步骤，回答下列问题：
（1）仪器A的名称是         
（2）制备操作中，加入的少量的水，其目的是       。（填字母）
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 
（3）加热片刻后，A中的混合物出现橙红色，该橙红色物质可能是____________
（4）理论上，上述反应的副产物还可能有：乙醚（CH₃CH₂－O－CH₂CH₃）、乙烯、溴化氢等
① 检验副产物中是否含有溴化氢：熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验。B、C中应盛放的试剂分别是       、         
② 检验副产物中是否含有乙醚：通过红外光谱仪鉴定所得产物中含有“－CH₂CH₃”基团，来确定副产物中存在乙醚。请你对该同学的观点进行评价：                
（5）欲除去溴乙烷中的少量杂质Br₂，下列物质中最适合的是        。（填字母）
a．NaI           b．NaOH            c．NaHSO₃           d．KCl
（二）溴乙烷性质的探究：
用右图实验装置(铁架台、酒精灯略) 验证溴乙烷的性质：

Ⅰ：在试管中加入10 mL6mol/L NaOH溶液和2 mL 溴乙烷，振荡。
II：将试管如图固定后，水浴加热。

(1)观察到___________现象时，表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应。
(2)为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应，将生成的气体通入如图装置。A试管中的水的作用是                              ，若无A试管，B试管中的试剂应为             。