高中化学定量研究的方法试题

(12分)某实验小组用下图所示的装置制备一硝基甲苯（含邻硝基甲苯和对硝基甲苯）：

反应原理：

实验步骤：
①配制浓硫酸与浓硝酸（体积比按1:3）的混合物（即混酸）40 mL；
②在三颈瓶中加入15 mL甲苯；
③按图所示装好药品，并装好其他仪器；
④向三颈瓶里加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；
⑤控制温度约为50℃，反应大约l0min，三颈瓶有大量淡黄色油状液体出现；
⑥分离出一硝基甲苯。
可能用到的有关数据如下：

	密度/g·cm^-3	沸点/℃	溶解性
甲苯	0．866	110．6	不溶于水，易溶于硝基甲苯
产品1	1．286	237．7	不溶于水，易溶于液态烃
产品2	1．162	222	不溶于水，易溶于液态烃

请回答下列问题：
（1）配制40mL混酸的操作是                                                    。
（2）冷却水应该从冷凝管      （填“a”或“b”）处流入。
（3）如果加热一段时间后发现装置漏气，应该采取的正确操作是                                。
（4）分离产品的方案如下：

操作1的名称是                ；操作2必需的玻璃仪器共有     种。
（5）若最终得到产品1和产品2的总质量为17．42 g，则一硝基甲苯的总产率是         （保留到小数点后两位）。

Ⅰ．某烃A的质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱表明分子中含有碳碳双键，核磁共振谱表明分子中只有一种类型的氢。
（1）写出A的结构简式                          。
（2）A中的碳原子是否都处于同一平面？           （填“是”或者“不是”）。
Ⅱ．2006年5月，齐齐哈尔第二制药厂生产的假药“亮菌甲素注射液”导致多名患者肾功能衰竭。“亮菌甲素”的结构简式为: 。它配以辅料丙二醇溶成针剂用于临床。假药中使用廉价的二甘醇作为辅料，二甘醇为工业溶剂，有很强的毒性。请回答下列问题：
（3）下列有关“亮菌甲素”的叙述正确的是         (填字母)。

A．“亮菌甲素”能与H2发生加成反应

B．不能使酸性KMnO4溶液褪色

C．“亮菌甲素” 的分子式是C12H10O5

D．“亮菌甲素”分子中含氧官能团只有2种

（4）丙二醇的分子式是C₃H₈O₂，已知两个羟基连在同一个碳原子上的物质不存在。写出其所有属于醇类的同分异构体的结构简式                      。
（5）依据核磁共振氢谱分析，二甘醇分子中有3个吸收峰，其峰面积之比为2∶2∶1。又知二甘醇中含碳、氧元素的质量分数相同，且氢元素的质量分数为9.4%，1 mol二甘醇与足量金属钠反应生成1 mol H₂。写出二甘醇的结构简式                        。

碳、氢、氧3种元素组成的有机物A，相对分子质量为102，含氢的质量分数为9.8%，分子中氢原子个数为氧的5倍。一定条件下，A与氢气反应生成B，B分子的结构可视为1个碳原子上连接2个甲基和另外2个结构相同的基团。且B的核磁共振氢谱显示有3组不同的峰。
（1）A的分子式是        。
（2）下列物质与A以任意比例混合，若总物质的量一定，充分燃烧消耗氧气的量相等且生成水的量也相等的是（填序号）        。
A．C₅H₁₂O₃          B．C₄H₁₀          C．C₆H₁₀O₄         D．C₅H₁₀O
（3）①B的结构简式是            。
②A不能发生的反应是（填序号）          。
A．取代反应        B．消去反应        C．酯化反应       D．还原反应
（4）与A互为同分异构体的羧酸有         种。
（5）A还有另一类酯类同分异构体，该异构体在酸性条件下水解，生成两种相对分子质量相同的化合物，其中一种的分子中有2个甲基，该异构体的结构简式是：           。

[化学一选修5：有机化学基础]
已知：①在稀碱溶液中，溴苯难发生水解
②
现有分子式为C₁₀H₁₀O₂Br₂的芳香族化合物X，其苯环上的一溴代物只有一种，其核磁共振氢谱图中有四个吸收峰，吸收峰的面积比为1:2：6：1，在一定条件下可发生下述一系列反应，红外光谱表明B分子中只含有C=O键和C-H键，C可以发生银镜反应；E遇FeCl₃溶液显紫色且能与浓溴水反应。

请回答下列问题：
（1）下列关于B的结构和性质的描述正确的是         （选填序号）
a．B与D都含有醛基
b．B与葡萄糖、蔗糖的最简式均相同
c．B可以发生加成反应生成羧酸
d．B中所有原子均在同一平面上
e.lmol B与银氨溶液反应最多能生成2 mol Ag
（2）F→H的反应类型是__________。
（3）I的结构简式为_________。
（4）写出下列反应的化学方程式：
①X与足量稀NaOH溶液共热：              。
②F→G的化学方程式：          。
（5）同时符合下列条件的E的同分异构体共有     种，请写出其中任意一种的结构简式         。
a．苯环上核磁共振氢谱有两种氢
b．不发生水解反应
c．遇FeCl₃溶液不显色
d．1mol E最多能分别与Imol NaOH和2mol Na反应

(共8分)
（1）标准状况下，1．68L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧，若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9．3g．
①燃烧产物中水的质量为_________ g
②若原气体是单一气体，它的分子式为____________
（2）在100℃时，某有机物蒸汽20ml与60ml氧气混合，点燃后恰好完全反应，生成CO₂与水蒸气体积为1：1．5 若将混合气体通过盛浓硫酸的洗气瓶后，气体变为40ml｡有机物的分子式为___________

将0.1mol有机化合物A与标准状况下5.6L氧气混合，一定条件下两者完全反应，只有CO、CO₂和H₂O三种产物，将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰中，浓硫酸增重5.4克，碱石灰增重4.4克，还有标准状况下2.24L气体的剩余，求：
（1）有机化合物A的分子式（要求写出推理过程）；
（2）若有机化合物A能与钠反应放出氢气，请写出A的结构简式；
（3）写出所有比A多一个—CH₂—原子团的同系物的结构简式。

(7分) 某有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。现将8.4 g该有机物在14.56L（标况下）O₂经充分燃烧后将产生的热气体（无有机物）先通过足量的无水CaCl₂固体，发现该固体增重7.2g，然后再将该剩余气体通入足量的澄清石灰水，石灰水增重22.0g；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为6:1:1。（注：—OH接在不饱和碳上为不稳定结构）
（1）通过计算确定该有机物A的分子式为                 ，A的结构简式为                   。
（2）有机物B是A的同分异构体，1 mol B可与1mol Br₂加成。该有机物所有碳原子在同一个平面，没有顺反异构现象。请写出B的结构简式是                            。

某饱和有机物A由碳、氢、氧三种元素组成，现取3g A与4.48L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3.6g，碱石灰增重4.4g。回答下列问题：
（1）3gA中所含氢元素和碳元素的物质的量各是多少？
（2）通过计算确定该有机物的分子式。
（3）若核磁共振氢谱中出现三个信号峰，且强度之比为3:3:2，请写出该有机物的结构简式。

氢气是清洁的能源，也是重要的化工原料。
（1）以H₂为原料制取氨气进而合成CO(NH₂)₂的反应如下：
N₂(g)＋3H₂(g)＝2NH₃(g)              △H＝―92.40 kJ·mol^－1
2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)      △H＝―159.47 kJ·mol^－1
NH₂CO₂NH₄(s)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(l)   △H＝＋72.49 kJ·mol^－1
则N₂(g)、H₂(g)与CO₂(g)反应生成CO(NH₂)₂(s)和H₂O(l)的热化学方程式为   。
（2）用丙烷和水为原料在电催化下制氢气，同时得到一种含有三元环的环氧化合物A，该反应的化学方程式为   。该反应也可生成A的同分异构体——另一种环氧化合物B，B的核磁共振氢谱为下图中的   （填“a”或“b”）。

（3）已知叠氮酸（HN₃）不稳定，同时也能与活泼金属反应，反应方程式为：
2HN₃＝3N₂↑＋H₂↑
2HN₃＋Zn＝Zn(N₃)₂＋H₂↑
2 mol HN₃与一定量Zn完全反应，在标准状况下生成67.2 L气体，其中N₂的物质的量为   。
（4）已知H₂S高温热分解制H₂的反应为：H₂S(g)H₂(g)＋1/2S₂(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H₂S的分解实验：以H₂S的起始浓度均为c mol·L^－1测定H₂S的转化率，结果如右下图所示。图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率。若985℃时，反应经t min达到平衡，此时H₂S的转化率为40%，则反应速率v(H₂)＝   （用含c、t的代数式表示）。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：   。

（5）用惰性电极电解煤浆液的方法制H₂的反应为：C(s)＋2H₂O(l)＝CO₂(g)＋2H₂(g)现将一定量的1 mol·L^－1 H₂SO₄溶液和适量煤粉充分混合，制成含碳量为0.02 g·mL^－1～0.12g·mL^－1的煤浆液，置于右图所示装置中进行电解（两电极均为惰性电极）。则A极的电极反应式为   。

（1）经元素分析后，发现某烃的含碳量为82.76%，氢的质量分数则为17.24%，且相对分子质量为58，该烃的分子式         。
（2）某种苯的同系物0.1mol在足量的氧气中完全燃烧，将产生的高温气体依次通过浓硫酸和氢氧化钠溶液，使浓硫酸增重7.2g，氢氧化钠溶液增重30.8g。推测它的分子式        和结构简式         。
（3）某含氧有机物，它的相对分子质量为46.O，碳的质量分数为52.2％，氢的质量分数为33.0％，NMR中只有一个信号，请写出其结构简式             。
（4）某有机化合物仅由碳、氢、氧三种元素组成 ，经测定其相对分子质量为90 。称取该有机物样品1.8 g ，在足量纯氧中完全燃烧 ，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰 ，两者分别增重1.08 g和2.64 g 。该有机物的分子式         。

A和B两种有机物可以互溶，有关性质如下：

	相对密度(20℃)	熔点	沸点	溶解性
A	0．7137	-116．6°C	34．5°C	不溶于水
B	0．7893	-117．3°C	78．5°C	与水以任意比混溶

（1）要除去A和B的混合物中的少量A，可采用_______________方法即可得到B。
A．蒸馏          B．重结晶        C．萃取         D．加水充分振荡，分液
（2）若B的分子式为C₂H₆O，核磁共振氢谱表明其分子中有三种化学环境不同的氯原子，强度之比为3︰2︰1。则B的结构简式为__________。
（3）若质谱图显示A的相对分子质量为74，红外光谱如图所示，则A的结构简式为_________________。

（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14．4g和26．4g。计算混合物中A和B的物质的量之比______________。

某化合物的结构式(键线式)及球棍模型如下：

该有机分子的核磁共振氢谱图如下(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8种

B．该有机物属于芳香族化合物

C．键线式中的Et代表的基团为—CH3

D．该有机物的分子式为C9H12O4

Ⅰ.有机物X是一种重要的有机合成中间体，用于制造塑料、涂料和粘合剂等高聚物。为研究X的组成与结构，进行了如下实验：

（1）有机物X 的质谱图为：	（1）有机物X的相对分子质量是__________________。
（2）将10.0 g X在足量O2中充分燃烧，并使其产物依次通过足量的无水CaCl2和KOH浓溶液，发现无水CaCl2增重7.2 g，KOH浓溶液增重22.0 g。	（2）有机物X的分子式是 __________________。
（3）经红外光谱测定，有机物X中含有醛基；有机物X的核磁共振氢谱图上有2个吸收峰，峰面积之比是3︰1。	（3）有机物X的结构简式是 __________________。

Ⅱ.Diels-Alder反应为共轭双烯与含有烯键或炔键的化合物相互作用生成六元环状化合物的反应，最简单的反应是：，是由A（C₅H₆）和B经Diels-Alder反应制得。
（1）Diels-Alder反应属于           反应（填反应类型）：A的结构简式为           。
（2）写出与互为同分异构体，且一溴代物只有两种的芳香烃的名称：           ；写出生成这两种一溴代物所需要的反应试剂和反应条件：                    。

(6分)由一种气态烷烃和一种气态单烯烃组成的混合气体，它对H₂的相对密度是13.2，将1L的混合气体和4LO₂在容积固定的密闭容器中完全燃烧并保持原来的温度（120℃），测得密闭容器内压强比反应前增加了4%，试确定混合气体的成分及体积比。

通过粮食发酵可获得某含氧有机化合物X,其相对分子质量为46,其中碳的质量分数为52.2%,氢的质量分数为13.0%。
（1）X的分子式是（写出计算过程）     。
（2）X与金属钠反应放出氢气，反应的化学方程式是     。
（3）X与空气中的氧气在铜或银催化下反应生成Y，Y的结构简式是      。
（4）X与酸性高锰酸钾溶液反应可生成Z，在加热和浓硫酸作用下，X与Z反应可生成一种有香味的物质W。若184 g X和120 g Z反应能生成106 g W，计算该反应的产率（实际产量与理论产量之比）     。