《2025年高中总复习优化设计高中化学》

应用示例
某有机物分子式的确定：
(1) 测定实验式：某含 C、H、O 三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是 64.86%，氢的质量分数是 13.51%，则其实验式是C₄H₁₀OC₄H₁₀O。
(2) 确定分子式：该有机物的蒸气的密度是同温同压下 H₂ 密度的 37 倍，则其相对分子质量为7474，分子式为C₄H₁₀OC₄H₁₀O。

答案： 应用示例:
(1)$\mathrm{C_2H_6O}$
(2)74 $\mathrm{C_2H_6O}$
提示:
(1)有机物中碳的质量分数是64.86%,氢的质量分数是13.51%,则氧的质量分数为1−64.86%−13.51% = 21.63%,n(C)∶n(H)∶n(O)=(64.86%÷12)∶(13.51%÷1)∶(21.63%÷16)≈4∶10∶1,所以该有机物的实验式为$\mathrm{C_2H_{10}O}$。
(2)该有机物的相对分子质量为37×2 = 74。该有机物的实验式的相对分子质量也为74，则实验式即为分子式。

例1(2024·浙江浙南名校联考)实验室提纯乙酸乙酯的流程如图所示：

 v
下列说法不正确的是(C)

A.为保证反应回流效果，可以使用球形冷凝管
B.饱和 Na₂CO₃ 溶液和饱和 NaCl 溶液既能除杂又能降低酯的溶解度
C.试剂 1 的作用是将乙醇氧化成乙酸溶于水而除去
D.操作 1 为蒸馏

答案： 例1C　解析回流产物蒸馏,蒸馏产物加入饱和碳酸钠溶液调节pH、饱和氯化钠溶液洗涤分液，分液分离出有机相,加入饱和氯化钙溶液除去乙醇,分液分离出有机相,加入无水硫酸镁干燥，蒸馏分离得到乙酸乙酯。为保证反应回流效果,可以使用球形冷凝管,增加气体在冷凝管中的时间,达到更好的冷凝效果,A正确;饱和$\mathrm{Na_2CO_3}$溶液和饱和$\mathrm{NaCl}$溶液既能除杂又能降低酯的溶解度,利于除杂和酯的析出,B正确;试剂1是饱和氯化钙溶液,作用是除去乙醇,C错误;操作1为分离出乙酸乙酯的操作，为蒸馏,D正确。

对点训练1
下列关于有机物的分离、提纯方法，正确的是(D)

A.直接蒸馏乙醇和水的混合物，可以获得无水酒精
B.甲烷中混有乙炔时，可用酸性高锰酸钾溶液洗气
C.用饱和氢氧化钠溶液来除去乙酸乙酯中混有的乙醇和乙酸
D.苯甲酸中混有 NaCl 时，可用重结晶的方法提纯苯甲酸

答案： 对点训练1D　解析酒精与水的沸点相差少,部分水蒸气也会蒸发进入蒸馏液中,故A错误;酸性高锰酸钾溶液与乙炔反应生成二氧化碳,会引入新的杂质,故B错误;乙酸乙酯在$\mathrm{NaOH}$溶液里会发生水解,故C错误;苯甲酸是固体,在水中的溶解度受温度影响较大而氯化钠较易溶于水,所以可利用重结晶的方法将两者分离,故D正确。

例2 将有机物完全燃烧，生成 CO₂ 和 H₂O。将 12.4 g 该有机物的完全燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸增重 10.8 g，再通过碱石灰，碱石灰增重 17.6 g。下列说法不正确的是(C)

A.该有机物一定含有 C、H、O 三种元素
B.该有机物的实验式为 CH₃O
C.该有机物的分子式可能为 CH₃O
D.该有机物的分子式一定为 C₂H₆O₂

答案： 例2C　解析有机物的完全燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸增重10.8g,则有m($\mathrm{H_2O}$)=10.8g,n($\mathrm{H_2O}$)=$\frac{10.8g}{18g·mol^{-1}}$ = 0.6mol,n(H)=0.6mol×2 = 1.2mol。通过碱石灰,碱石灰增重17.6g,则有m($\mathrm{CO_2}$)=$\frac{17.6g}{44g·mol^{-1}}$ = 0.4mol,n(C)=0.4mol。根据质量守恒关系,可得:m(O)= m(有机物)−m(C)−m(H)=12.4g−0.4mol×12g·mol⁻¹−1.2mol×1g·mol⁻¹ = 6.4g,n(O)=$\frac{6.4g}{16g·mol^{-1}}$ = 0.4mol,故C、H、O原子个数比为n(C)∶n(H)∶n(O)=0.4mol∶1.2mol∶0.4mol = 1∶3∶1,该有机物的实验式为$\mathrm{CH_3O}$,A、B 均正确。若分子式为($\mathrm{CH_3O}$)ₙ，当n = 2时,得到的分子式为$\mathrm{C_2H_6O_2}$,其中C原子已经达到饱和,故该有机物分子式为$\mathrm{C_2H_6O_2}$,D正确。

对点训练2
有机物 A 完全燃烧只生成 CO₂ 和 H₂O，将 12 g 该有机物完全燃烧，所得的产物依次通过足量浓硫酸和足量碱石灰，浓硫酸增重 14.4 g，碱石灰增重 26.4 g，该有机物的分子式是(B)

A.C₄H₁₀
B.C₃H₈O
C.C₂H₆O
D.C₂H₄O₂

答案： 对点训练2B　解析浓硫酸增重14.4g,n($\mathrm{H_2O}$)=$\frac{14.4g}{18g·mol^{-1}}$ = 0.8mol,n(H)=2n($\mathrm{H_2O}$)=1.6mol,m(H)=1.6mol×1g·mol⁻¹ = 1.6g。碱石灰增重26.4g,n($\mathrm{CO_2}$)=$\frac{26.4g}{44g·mol^{-1}}$ = 0.6mol,则n(C)=0.6mol,m(C)=0.6mol×12g·mol⁻¹ = 7.2g。根据质量守恒知,12g有机物A中氧的质量为m(O)=12g−8.8g = 3.2g,n(O)=$\frac{3.2g}{16g·mol^{-1}}$ = 0.2mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=0.6mol∶1.6mol∶0.2mol = 3∶8∶1,即该有机物的实验式为$\mathrm{C_3H_8O}$。由于$\mathrm{C_3H_8O}$中碳原子已经饱和,所以该有机物的分子式为$\mathrm{C_3H_8O}$。

例3 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 组峰且面积之比为 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图所示。关于 A 的下列说法正确的是(D)

 

A.A 分子中含有酯基和苯环两种官能团

B.在一定条件下，A 可发生取代反应，但不能发生加成反应
C.A 属于环状化合物、芳香烃
D.符合题中 A 分子结构特征的有机物只有 1 种

答案：
例3D　解析有机物A的分子式为$\mathrm{C_9H_8O_2}$,不饱和度为5,A分子中只含一个苯环且苯环上只有1个取代基，其核磁共振氢谱有4组吸收峰,说明分子中含有4种H原子,峰面积之比为1∶2∶2∶3,则4种氢原子个数之比 = 1∶2∶2∶3,结合红外光谱可知,分子中存在酯基等基团,且苯环与C原子相连,故A的结构简式为 。苯环不是官能团,A错误;A分子中含有苯环,存在π键,则A能发生加成反应,B错误;A分子中含有O原子,不属于烃类化合物,C错误;符合题中A分子结构特征的有机物只有1种,即 ，D正确。