4节第2课时元素分析与相对分子质量的测定

第1章第4节第2课时元素分析与相对分子质量的测定一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，下列说法正确的是()A．分子中C、H、O个数之比为1∶2∶3B．分子中C、H个数之比为1∶4C．分子中可能含有氧原子D．此有机物的最简式为CH4【解析】有机物在氧气中充分燃烧，只生成CO2和H2O时，说明该有机物中一定含有C、H两种元素，可能含氧元素。【答案】BC2．有机物A、B只可能是烃或烃的含氧衍生物，等物质的量的A和B完全燃烧时，消耗氧气的量相等，则A和B的分子量相差不可能为(n为正整数)()A．8nB．14nC．18nD．44n【解析】A中的一个碳原子被B中的四个氢原子代替时，耗氧量不变，A和B的分子量相差8的倍数，即答案为A项。如果A和B的分子组成相差若干个H2O或CO2，耗氧量也不变，即分别对应答案C项和D项。【答案】B3．120°C时，某混合烃和过量氧气在一密闭容器中完全反应，测得反应前后的压强没有变化，则该混合烃可能是()A．CH4和C2H4B．C2H6和C3H6C．C2H4和C2H6D．C2H2和C2H4【解析】据题知混合烃中的平均氢原子数为4，可知只有A符合。【答案】A4．A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知：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．C5H12O3C．C4H10O4D．C5H10O4【解析】n(C)∶n(H)∶n(O)＝44.1%12∶8.82%1∶1－44.1%－8.82%16≈5∶12∶4。【答案】A5．验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是()A．只测定它的C、H比B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2C．只测定其燃烧产物中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燃烧后生成CO2和H2O的质量【解析】当CO2和H2O中m(C)＋m(H)＝m(有机物)时，说明有机物中没有氧。【答案】D6．某烃完全燃烧后，生成的CO2和H2O的物质的量之比为n∶(n－1)，此烃应属于()A．烷烃B．芳香烃C．烯烃D．炔烃【解析】由燃烧产物推知最简式为CnH2n－2，属于炔烃。【答案】D7．两种烃A、B取等质量完全燃烧，生成CO2与消耗O2的量相同，这两种烃之间的关系正确的是()A．一定互为同分异构体B．一定是同系物，有相同通式C．实验式相同D．只能是同种物质【解析】等质量的烃A、B耗O2量与生成的CO2均相同，说明两者的最简式(实验式)相同，可能是同系物，也可能是同分异构体，但不能是同种物质。【答案】C8．2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的(10－9g)化合物通过质谱仪的离子化室，样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……然后测定其质荷比。设H＋的质荷比为β，其有机物样品的质荷比如下图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关)，该有机物可能是()A．甲醇(CH3OH)B．甲烷C．丙烷D．乙烯【解析】从图中看出其右边最高峰质荷比为16，是H＋质荷比的16倍，即其相对分子质量为16，为甲烷。【答案】B9．某气态烃10mL与50mL氧气在一定条件下作用，刚好耗尽反应物，生成水蒸气40mL，一氧化碳和二氧化碳各20mL(各气体体积均在同温同压下测定)，该烃的分子式为()A．C3H8B．C4H6C．C3H6D．C4H8【答案】D10．某有机物CxHyOz完全燃烧时需O2的物质的量是该有机物的x倍，生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1。该有机物分子中x、y、z的关系是()A．x＝2y＝zB．x＝0.5y＝zC．x＝y＝2zD．x＝y＝z【答案】B11．在一密闭容器中，120℃时通入amolCxH4(烃)和bmolO2点燃后，生成二氧化碳和水蒸气。待反应完成后，恢复至原来温度和压强，则反应前后气体体积之比为()A．(a＋b)∶(2a＋b)B．(a＋b)∶(a＋2b)C．1∶1D．不能确定【答案】C12．已知某些气态烃可以在氯气中燃烧，如：CH4＋2Cl2――→点燃C＋4HCl。现将一定量的某烃分成两等份，分别在氯气和氧气中燃烧，测得消耗的氯气和氧气在同温同压下的体积比为3∶3.5，则该烃的分子式为()A．C2H4B．C2H6C．C3H6D．C4H8【答案】B13．8gA与17gB混合，在某温度下汽化，气体体积为672mL；若在相同条件下2gA和7gB混合，汽化后体积为224mL，那么A、B可能是()A．乙烯乙炔B．甲烷甲醇C．乙炔苯D．乙烷乙烯【答案】B14．将1mol饱和脂肪醇分成两等份，其中1份燃烧生成1.5molCO2；另一份与足量金属钠作用生成5.6LH2(标准状况下)。这种醇分子里除羟基外，有两种不同的氢原子，则这种醇是()A．(CH3)2CHOHB．CH3CH2OHC．CH3CH2CH2OHD．HOCH2CH2OH【答案】A二、非选择题15．某有机物的结构确定：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________。②确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为________；分子式为________。质荷比(m/z)【答案】①C4H10O②74C4H10O16．某有机物的蒸气密度是空气的3.04倍，该有机物2.2g充分燃烧后产生的CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，通过碱石灰干燥管后，干燥管增重6.2g，求该有机物的分子式。【答案】C4H8O217．实验测得某烃A中含碳85.7%，含氢14.3%。在标准状况下11.2L此化合物气体的质量为14g。求此烃的分子式。【答案】C2H418．某烃中碳和氢的质量比是24∶5，该烃在标准状况下的密度是2.59g·L－1。求该烃的分子式。【答案】C4H1019．取8g某有机物A(相对分子质量为32)在氧气中完全燃烧，生成物中只有11gCO2和9gH2O，则A中一定含有________元素，其分子式是________；误服A会使人双目失明甚至死亡，其化学名称为________，写出此物质在空气中燃烧的化学方程式________________________。【解析】该有机物8g中含碳、氢元素的质量：m(C)＝m(CO2)×ArCMrCO2＝11g×1244＝3gm(C)＝m(H2O)×2×ArHMrH2O＝9g×2×118＝1gm(C)＋m(H)＝3g＋1g＝4g8g。A中还含有氧元素。8gA中含有氧元素的质量为m(O)＝m(有机物)－m(C)－m(H)＝8g－3g－1g＝4gA中各元素原子数目之比为：N(C)∶N(H)∶N(O)＝312∶11∶416＝1∶4∶1A的实验式是CH4O。设A分子中含有n个CH4O，则n＝Mr有机物MrA＝3232＝1A的分子式为CH4O，名称是甲醇。甲醇在空气中燃烧的化学方程式为：2CH3OH＋3O2――→点燃2CO2＋4H2O。【答案】C、H、OCH4O甲醇2CH3OH＋3O2――→点燃2CO2＋4H2O20．常温下，10mL某烃A和80mL氧气(过量)混合，点燃，使其充分燃烧后恢复到原状况，残留气体体积为65mL。(1)若A为烷烃，则A的分子式为________________。(2)若A为烯烃，则A的分子式为________________。(3)若A为炔烃，则A的分子式为________________。【解析】CxHy(g)＋(x＋y4)O2(g)――→点燃xCO2(g)＋y2H2O(l)ΔV1x＋y4x1＋y410mL80mL25mL110mL＝1＋y425mLy＝6(1)若A为烷烃，分子式为C2H6；(2)若A为烯烃，分子式为C3H6；(3)若A为炔烃，分子式为C4H6。【答案】(1)C2H6(2)C3H6(3)C4H621．20mL由两种气态烃组成的混合物，与过量的氧气混合后完全燃烧，当产物通过浓硫酸时，体积减小30mL，然后通过碱石灰，体积减小40mL。(气体体积均在同温同压下测得)(1)这种混合物的组成可能有几种？(2)在各种可能的组成中，每种烃的体积分数是多少？【解析】烃在足量氧气中燃烧得到CO2和水蒸气，其中水蒸气可被浓硫酸吸收，因此V(H2O)＝30mL；CO2可被碱石灰吸收，因此V(CO2)＝40mL，而烃燃烧的通式：CxHy＋(x＋y4)O2――→点燃xCO2＋y2H2O20mL40mL30mL1xy2则x＝2，y＝3，因此平均分子式为C2H3，可能的组合有C2H2和C2H4或C2H2和C2H6。设C2H2的体积分数为x，则C2H4或C2H6的体积分数为(1－x)，由平均化学式可知，对组合C2H2和C2H4：2x＋4(1－x)＝3得C2H2和C2H4的体积分数各为50%。对组合C2H2和C2H6：2x＋6(1－x)＝3得C2H2的体积分数为75%，C2H6的体积分数为25%。【答案】(1)可能有两种组合：C2H2和C2H4或C2H2和C2H6。(2)对组合C2H2和C2H4，它们的体积分数都为50%。对组合C2H2和C2H6，C2H2的体积分数为75%，C2H6的体积分数为25%。22．实验室用燃烧法测定某氨基酸(CxHyOzNp)的分子组成，取mg该氨基酸放在纯氧中充分燃烧，生成CO2、H2O和N2。现用如图所示装置进行实验，请回答有关问题：(1)实验开始时，D和E先不连接，首先要通入一段时间的氧气，其理由是________________________。(2)以上装置中需要加热的有________(填字母)，操作时应先点燃________处的酒精灯。(3)A装置中发生反应的化学方程式为________________________。(4)装置D的作用是________________________。(5)实验中测得N2的体积为VmL(已换算为标准状况)，为确定此氨基酸的分子式，还需要得到的数据有(填字母)________。A．生成二氧化碳气体的质量B．生成水的质量C．通入氧气的体积D．该氨基酸的相对分子质量【解析】本题侧重考查用燃烧法测定氨基酸的分子组成的方法。在实验中浓硫酸的作用是吸收H2O，盛浓硫酸的洗气瓶增加的质量即为H2O的质量；碱石灰增加的质量即为CO2的质量；通过铜网完全吸收O2后，利用排水法测得N2的体积。再根据质量守恒求出氧原子质量，这样便可求出氨基酸样品的实验式，如果再知道氨基酸的相对分子质量，便可求出其分子式。为了保证实验测定的准确性，需采取一系列的措施，如实验前先通入一段时间的纯氧，把体系中的空气排尽，以免空气中的氮气对氨基酸燃烧所生成的N2的体积产生影响。【答案】(1)排除体系中的空气(主要是N2)(2)A、DD(3)CxHyOzNp＋(x＋y4－z2)O2――→点燃xCO2＋y2H2O＋p2N2(4)吸收未反应的O2，保证最终收集到的气体是N2(5)A、B、D