Question

利用核磁共振技术测定有机物分子的三维结构的研究获得了2002年诺贝尔化学奖。在有机物分子中，不同氢原子的核磁共振谱中给出的峰值（信号）也不同，根据峰值（信号）可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如二乙醚的结构简式为：CH₃—CH₂—O—CH₂—CH₃

其核磁共振谱中给出的峰值（信号）有两个，如下图（一）所示：

（一）                                      （二）

（1）下列物质中，其核磁共振氢谱中给出的峰值（信号）只有一个的是             。

A．CH₃CH₃              B．CH₃COOH

C． CH₃COOCH₃          D．CH₃OCH₃

（2）化合物A和B的分子式都是C₂H₄Br₂, A的核磁共振氢谱图如上图（二）所示，则A的结构简式为：                    ，请预测B的核磁共振氢谱上有         个峰（信号），其峰面积之比为                    。

（3）①某有机物含有碳、氢、氧三种元素,其中含碳40%,含氢6.67%,则该有机物的实验式为                 ，若该有机物的蒸气密度是相同状况下氢气气体密度的30倍,试确定该有机物分子式                ，若该有机物既能与金属钠反应又能与碳酸氢钠反应，试推测该有机物的结构简式                   。

②同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因之一，丁烯有多种同分异构体，其中存在顺反异构的结构命名为                     。

③有机物CH₃OH是CH₃CH₂OH的一种同系物，CH₃OH可用于设计碱性燃料电池（电解质为KOH溶液），写出该电池的正极电极反应式                 ，若反应过程中有3mol 电子转移，则反应掉CH₃OH的质量为            g

Answer

（1）AD（2）（4分）BrCH2CH2Br；2；3：1（或1：3）

（3）①CH2O；C2H4O2；CH3COOH②2-丁烯；③（4分）O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ；16

【解析】

试题分析：（1）考查有机物中氢原子种类的判断。一般同一个碳原子上的氢原子是相同的，同一个碳原子所连接的甲基上的氢原子是相同的，具有对称性结构（1）A．CH3CH3中只有一种H原子，A正确；B．CH3COOH中有两种H原子，B错误；C．CH3COOCH3中有两种H原子，C错误；D．CH3OCH3中只有一种H原子，D正确；

（2）核磁共振氢谱中只给出一种峰，说明该分子中只有1种H原子，则A的结构简式为BrCH2CH2Br，B的结构简式为CH3CHBr2，有两种H原子，所以核磁共振氢谱上有2个峰，所以为BrCH2CH2Br；B的结构简式为CH3CHBr2含有的峰为2个，其峰面积之比为3：1；

（3）N（C）：N（H）：N（O）＝40%/12:6.67%/1:（1-40%-6.67%）/16==1:2:1,实验式：CH2O；若该有机物的蒸气密度是相同状况下氢气气体密度的30倍,则有机物的摩尔质量为30×2=60．若该有机物既能与金属钠反应又能与碳酸氢钠反应，说明该有机物含有羟基，又含有羧基，有机物的结构简式：CH3COOH

②丁烯结构有：1-丁烯结构简式CH3-CH2-CH=CH2；2-丁烯结构简式CH3-CH=CH-CH3，其中-丁烯结构存在顺反异构。

③CH3OH在碱性环境下与氧气反应生成碳酸钾和水；这是一个碱性燃料电池，负极发生氧化反应：CH3OH- 6eˉ+8OH-=CO32-+6H2O; 正极发生还原反应：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ；根据关系式计算转移3摩尔电子，消耗甲醇0.5摩尔，质量为16克。

考点：有机物分子结构中氢谱的应用，实验式、分子式的计算，根据性质推断结构，有机物的命名，原电池极反应式的书写。