2018-2019版高中化學(xué) 第三章 有機合成及其應(yīng)用 合成高分子化合物第2節(jié) 有機化合物結(jié)構(gòu)的測定 第2課時學(xué)案 魯科版選修5.doc

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第2課時　有機化合物結(jié)構(gòu)式的確定 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.能利用官能團的化學(xué)檢驗方法鑒定單官能團化合物分子中是否存在碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、鹵素原子、醇羥基、酚羥基、醛基、羧基等，初步了解測定有機物結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代方法。2.能根據(jù)有機化合物官能團的定性鑒定結(jié)果及相關(guān)圖譜提供的分析結(jié)果判斷和確定某種有機化合物樣品的組成和結(jié)構(gòu)。 一、不飽和度的計算 1．有機化合物分子不飽和度的計算 (1)公式：分子的不飽和度＝n(C)＋1－。 (2)說明：n(C)表示碳原子數(shù)，n(H)表示氫原子數(shù)。 ①若有機化合物分子中含有鹵素原子，則將其視為氫原子； ②若含有氧原子，則不予考慮； ③若含有氮原子，則用氫原子總數(shù)減去氮原子數(shù)。 2．幾種官能團的不飽和度 化學(xué)鍵 不飽和度 化學(xué)鍵 不飽和度 一個碳碳雙鍵 1 一個碳碳叁鍵 2 一個羰基 1 一個苯環(huán) 4 一個脂環(huán) 1 一個氰基(—CN) 2 不飽和度的應(yīng)用 (1)根據(jù)不飽和度求物質(zhì)的分子式 如的分子式： 由結(jié)構(gòu)簡式知，C原子數(shù)為14，O原子數(shù)為6，而分子的Ω＝雙鍵數(shù)＋苯環(huán)數(shù)4＝2＋24＝10。則分子中H原子數(shù)為214＋2－102＝10，故分子式為C14H10O6。 (2)根據(jù)不飽和度推測物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 例1　下表列出幾種烴的不飽和度。據(jù)此下列說法不正確的是(　　) 有機物 乙烯 乙炔 環(huán)己烷 苯 Ω 1 2 1 4 A.1 mol Ω＝3的不飽和鏈烴再結(jié)合6 mol H即達到飽和 B．C10H8的Ω＝7 C．C4H8的不飽和度與C3H6、C2H4的不飽和度不相同 D．CH3CH===CHCH3與環(huán)丁烷的不飽和度相同 答案　C 解析　有機物分子中增加1個不飽和度，要減少2個氫原子，所以1 mol Ω為3的不飽和鏈烴再結(jié)合6 mol H原子達到飽和，故A項正確；C10H8比相同碳原子的烷烴少了14個碳氫鍵，所以不飽和度為7，故B項正確；C4H8與C3H6、C2H4的Ω都為1，不飽和度相同，故C項錯誤；CH3CH===CHCH3與環(huán)丁烷的Ω都為1，故D項正確。 【考點】　不飽和度的計算及應(yīng)用 【題點】　不飽和度的計算 方法規(guī)律　有機物不飽和度的計算方法 (1)根據(jù)有機物的分子式計算：①烴CnHm：Ω＝；②CnHmOz：Ω＝(與O無關(guān))；③CnHmXp(X為F、Cl、Br、I)：Ω＝(X當(dāng)作H)。 (2)根據(jù)分子結(jié)構(gòu)計算 ①Ω＝雙鍵數(shù)＋叁鍵數(shù)2＋苯環(huán)數(shù)4＋脂環(huán)數(shù) 如：：Ω＝1＋12＋1＝4。 ：Ω＝4＋3＝7。 ②立體封閉有機物(多面體等)：Ω＝立體面數(shù)－1。 如：立方烷()的面數(shù)為6，其不飽和度Ω＝6－1＝5；棱晶烷()的面數(shù)為5，其不飽和度Ω＝5－1＝4。 例2　某芳香族有機化合物的分子式為C8H6O2，它的分子(除苯環(huán)外不含其他環(huán))中不可能有(　　) A．兩個羥基 B．一個醛基 C．兩個醛基 D．一個羧基 答案　D 解析　由該有機化合物的分子式可求出不飽和度Ω＝6，分子中有一個苯環(huán)，其不飽和度Ω＝4，余下2個不飽和度、2個碳原子和2個氧原子。具有2個不飽和度的基團組合可能有三種情況：①兩個碳原子形成1個—C≡C—、兩個氧原子形成2個羥基，均分別連在苯環(huán)上；②兩個碳原子形成1個羰基、1個醛基，相互連接；③兩個碳原子形成2個醛基，分別連在苯環(huán)上。C8H6O2分子拆除一個苯環(huán)和一個羧基后，還余一個C，它不可能再形成1個不飽和度，故D項不可能。 【考點】　不飽和度的計算及應(yīng)用 【題點】　不飽和度的計算及應(yīng)用(推測)有機物結(jié)構(gòu) 方法規(guī)律　有機物的不飽和度與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 (1)Ω＝0，有機物分子是飽和鏈狀結(jié)構(gòu)。 (2)Ω＝1，有機物分子中有一個雙鍵或一個環(huán)。 (3)Ω＝2，有機物分子中有兩個雙鍵或一個叁鍵，或一個雙鍵和一個環(huán)，或兩個環(huán)等。Ω≥4，分子中有可能有苯環(huán)。 例3　有機物的同分異構(gòu)體有多種，請寫出符合下列要求的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。 (1)具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)且苯環(huán)上只有一個鏈狀取代基；(2)已知碳碳雙鍵及碳碳叁鍵上不能連有—OH。 答案　 解析　的不飽和度Ω＝6，其同分異構(gòu)體的不飽和度為6，苯環(huán)的不飽和度為4，故苯環(huán)上的鏈狀取代基應(yīng)含有3個碳原子、1個O原子、且含有2個雙鍵或一個叁鍵。符合要求的結(jié)構(gòu)有： 【考點】　不飽和度的計算及應(yīng)用 【題點】　不飽和度的計算及應(yīng)用(書寫同分異構(gòu)體) 二、有機物官能團的確定 1．化學(xué)實驗方法 官能團種類 檢測試劑 判斷依據(jù) 碳碳雙鍵或碳碳叁鍵 溴的四氯化碳溶液或溴水 紅棕色溶液退色 酸性KMnO4溶液 紫色溶液退色 鹵素原子 NaOH溶液(加熱)，稀硝酸、AgNO3溶液 有沉淀生成，根據(jù)沉淀的顏色判斷鹵素的種類 醇羥基 鈉 有氫氣放出 酚羥基 FeCl3溶液 顯紫色 溴水(足量) 有白色沉淀生成 醛基 銀氨溶液(水浴) 有銀鏡生成 新制氫氧化銅懸濁液(加熱) 有磚紅色沉淀生成 羧基 NaHCO3溶液或Na2CO3溶液 有CO2氣體放出 2.物理測試方法 (1)紅外光譜 紅外光譜(infrared spectroscopy)中不同頻率的吸收峰反映的是有機物分子中不同的化學(xué)鍵或官能團的吸收頻率，因此從紅外光譜可以獲得有機物分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團的信息。 (2)核磁共振氫譜 核磁共振氫譜(nuclear magnetic resonance spectra)中有多少個峰，有機物分子中就有多少種處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子；峰的面積比就是對應(yīng)的處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的數(shù)目比。 例如：分子式為C2H6O的有機物的核磁共振氫譜如下 乙醇 甲醚 核磁共振氫譜 吸收峰數(shù)目 3 1 不同吸收峰面積比 2∶1∶3 結(jié)構(gòu)簡式 CH3CH2OH CH3—O+CH3 (3)通過定性實驗確定官能團的位置 ①若由醇氧化得醛或羧酸，可推知—OH一定連接在至少有2個氫原子的碳原子上，即存在—CH2OH或CH3OH；由醇氧化為酮，推知—OH一定連在有1個氫原子的碳原子上，即存在；若醇不能在催化劑作用下被氧化，則—OH所連的碳原子上無氫原子。 ②由消去反應(yīng)的產(chǎn)物，可確定—OH或—X的位置。 ③由取代反應(yīng)產(chǎn)物的種數(shù)，可確定碳鏈結(jié)構(gòu)。如烷烴，已知其分子式和一氯代物的種數(shù)時，可推斷其可能的結(jié)構(gòu)。有時甚至可以在不知其分子式的情況下，判斷其可能的結(jié)構(gòu)簡式。 ④由加氫后碳鏈的結(jié)構(gòu)，可確定原物質(zhì)分子中或—C≡C—的位置。 ⑤由有機物發(fā)生酯化反應(yīng)能生成環(huán)酯或聚酯，可確定有機物是羥基酸，并根據(jù)環(huán)的大小，可確定“—OH”與“—COOH”的相對位置。 (4)通過定量實驗確定 ①通過定量實驗確定有機物的官能團，如乙醇結(jié)構(gòu)式的確定；②通過定量實驗確定官能團的數(shù)目，如測得1 mol某醇與足量鈉反應(yīng)可得到1 mol氣體，則可說明該醇分子中含2個—OH。 (5)可用紅外光譜、核磁共振氫譜確定有機物中的官能團和各類氫原子數(shù)目，確定結(jié)構(gòu)式。 例4　化學(xué)式為C4H8O3的有機物在濃硫酸存在下加熱時有如下性質(zhì)： ①能分別與CH3CH2OH和CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)； ②能脫水生成一種能使溴水退色的物質(zhì)，此物質(zhì)只存在一種結(jié)構(gòu)簡式； ③分子內(nèi)能脫水生成一種分子式為C4H6O2的五元環(huán)狀化合物。 則C4H8O3的結(jié)構(gòu)簡式為(　　) A．HOCH2COOCH2CH3 B．CH3CH(OH)CH2COOH C．HOCH2CH2CH2COOH D．CH3CH2CH(OH)COOH 答案　C 解析　該有機物能夠和CH3CH2OH及CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)，說明其分子內(nèi)含有—COOH和—OH。能夠脫水生成使溴水退色的物質(zhì)，再結(jié)合C4H8O3的不飽和度，說明此生成物中含有，即和—OH相連的碳原子的鄰位碳原子上必定有H原子。該有機物能夠發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)生成分子式為C4H6O2的五元環(huán)狀化合物，則生成的五元環(huán)的結(jié)點為四個C原子和一個O原子，所以該有機物應(yīng)為直鏈狀，即HOCH2CH2CH2COOH。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　化學(xué)法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 例5　為測定某有機物A的結(jié)構(gòu)，設(shè)計了如下實驗：①將2.3 g該有機物完全燃燒，生成了0.1 mol CO2和2.7 g H2O；②用質(zhì)譜儀實驗得質(zhì)譜圖；③用核磁共振儀處理該化合物得核磁共振氫譜圖，圖中三個峰的面積比為1∶2∶3。試回答下列問題： (1)有機物A的相對分子質(zhì)量為__________。 (2)有機物A的實驗式為____________。 (3)根據(jù)A的實驗式________(填“能”或“不能”)確定A的分子式。 (4)A的分子式為________，結(jié)構(gòu)簡式為________。 答案　(1)46　(2)C2H6O　(3)能 (4)C2H6O　CH3CH2OH 解析　一般質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比即為有機物的相對分子質(zhì)量，所以根據(jù)質(zhì)譜圖可知A的相對分子質(zhì)量為46。2.3 g A完全燃燒生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O，則可計算出A的分子式為(C2H6O)n，即A的實驗式為C2H6O。由于H原子已經(jīng)飽和，所以該實驗式就是其分子式。根據(jù)核磁共振氫譜圖可知，A中有三種化學(xué)環(huán)境不同的H原子且數(shù)目之比為1∶2∶3，又因為A的通式符合飽和一元醇的通式，所以A的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2OH。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　確定分子結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用 方法規(guī)律　(1)質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的峰的數(shù)值就是該有機物的相對分子質(zhì)量。 (2)核磁共振氫譜中峰的個數(shù)＝分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目，峰面積之比＝不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目之比。 (3)紅外光譜圖中可以獲得有機物分子中含有的化學(xué)鍵或官能團。 三、有機化合物結(jié)構(gòu)的確定 1．確定有機化合物結(jié)構(gòu)式的流程 2．醫(yī)用膠單體的結(jié)構(gòu)確定 (1)測定實驗式 燃燒30.6 g醫(yī)用膠的單體樣品，實驗測得生成70.4 g CO2、19.8 g H2O、2.24 L N2(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，確定其實驗式的計算步驟如下： ①計算各元素的物質(zhì)的量 n(CO2)＝＝1.6 mol， n(C)＝1.6 mol； n(H2O)＝＝1.1 mol， n(H)＝2.2 mol； n(N2)＝＝0.1 mol， n(N)＝0.2 mol； n(O)＝＝0.4 mol。 ②確定實驗式 n(C)∶n(H)∶n(N)∶n(O)＝8∶11∶1∶2，則實驗式為C8H11NO2。 (2)確定分子式 已知：由質(zhì)譜分析法測定出該樣品的相對分子質(zhì)量為153.0。 設(shè)該化合物的分子式(C8H11NO2)n，則n＝＝1，則該化合物的分子式為C8H11NO2。 (3)推導(dǎo)結(jié)構(gòu)式 ①計算不飽和度。不飽和度＝n(C)＋1－＝8＋1－＝4。 ②用化學(xué)方法推測分子中的官能團 a．加入溴的四氯化碳溶液，紅棕色退去，說明可能含有或—C≡C—。 b．加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸及KOH的甲醇溶液，無明顯變化，說明不含有—NO2。 c．加入稀堿水溶液并加熱，有氨氣放出，說明含有—CN。 ③推測樣品分子的碳骨架結(jié)構(gòu)和官能團在碳鏈上的位置。樣品分子核磁共振氫譜圖和核磁共振碳譜圖提示：該化合物分子中含有和 —O—CH2—CH2—CH2—CH3基團。 ④確定結(jié)構(gòu)簡式。 綜上所述，醫(yī)用膠單體的結(jié)構(gòu)簡式為。 有機化合物結(jié)構(gòu)式的確定方法 (1)根據(jù)價鍵規(guī)律確定 某些有機物根據(jù)價鍵規(guī)律只存在一種結(jié)構(gòu)，則直接根據(jù)分子式確定其結(jié)構(gòu)式。例如：C2H6，只能是CH3CH3，CH4O只能是CH3OH。 (2)通過定性實驗確定 實驗→有機物表現(xiàn)的性質(zhì)及相關(guān)結(jié)論→確定官能團→確定結(jié)構(gòu)式。例如：能使溴的四氯化碳溶液退色的有機物分子中可能含有，不能使溴的四氯化碳溶液退色卻能使酸性高錳酸鉀溶液退色的可能是苯的同系物等。 例6　(2017杭州七校高二期中)某研究性學(xué)習(xí)小組為確定某蠟狀有機物A的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，他們擬用傳統(tǒng)實驗的手段與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的方法進行探究。請你參與過程探究。 Ⅰ.實驗式的確定 (1)取樣品A進行燃燒法測定，發(fā)現(xiàn)燃燒后只生成CO2和H2O，某次燃燒后，經(jīng)換算得到了0.125 mol CO2和0.15 mol H2O。據(jù)此得出的結(jié)論是________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)另一實驗中，取3.4 g蠟狀有機物A在3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下同)氧氣中完全燃燒，兩者均恰好完全反應(yīng)，生成2.8 L CO2和液態(tài)水。由此得出A的實驗式是__________________。 Ⅱ.結(jié)構(gòu)式的確定(經(jīng)測定A的相對分子質(zhì)量為136) (3)取少量樣品熔化，加入鈉有氫氣放出，說明A分子中含有________。 (4)進行核磁共振，發(fā)現(xiàn)只有兩組特征峰，且峰面積比為2∶1，再做紅外光譜，發(fā)現(xiàn)與乙醇一樣透過率在同一處波數(shù)被吸收。圖譜如下： 則A的結(jié)構(gòu)簡式為________。 答案　(1)分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，分子式為C5H12Ox(x＝0,1,2……)　(2)C5H12O4　(3)羥基　(4)C(CH2OH)4 解析　(1)取樣品A進行燃燒法測定，發(fā)現(xiàn)燃燒后只生成CO2和H2O，某次燃燒后，經(jīng)換算得到了0.125 mol CO2和0.15 mol H2O，說明該有機物中含有C、H元素，可能含有O元素，分子中C、H元素的物質(zhì)的量比為n(C)∶n(H)＝0.125 mol∶(20.15) mol＝5∶12，分子式為C5H12Ox(x＝0,1,2……)。 (2)生成CO2的物質(zhì)的量為＝0.125 mol，則生成水的物質(zhì)的量為0.15 mol,3.4 g有機物中氧元素的質(zhì)量為3.4 g－0.125 mol12 gmol－1－0.15 mol21 gmol－1＝1.6 g，則氧元素的物質(zhì)的量為0.1 mol，分子中n(C)∶n(H)∶n(O)＝5∶12∶4，故最簡式為C5H12O4。 (3)取少量樣品熔化，加入鈉有氫氣放出，A分子中不含有不飽和鍵，說明 A分子中含有羥基。 (4)進行核磁共振，發(fā)現(xiàn)只有兩組特征峰，且面積比為2∶1，說明結(jié)構(gòu)中含有兩種氫原子，數(shù)目分別為4和8，再做紅外光譜，發(fā)現(xiàn)與乙醇一樣透過率在同一處波數(shù)被吸收，說明結(jié)構(gòu)中含有醇羥基，從紅外光譜圖可以看出分子中含有O—H、C—O、C—H鍵，該有機物的結(jié)構(gòu)簡式為C(CH2OH)4。 1．據(jù)報道，化學(xué)家合成了一種分子式為C200H200、含多個的鏈狀烴，該分子含有的個數(shù)最多可以有(　　) A．98個 B．102個 C．50個 D．101個 答案　D 解析　飽和鏈烴通式為CnH2n＋2，分子中每增加1個碳碳雙鍵則減少2個氫原子，C200H200分子中比200個碳原子的飽和烴少202個氫原子，所以分子中最多可能有101個。 【考點】　不飽和度的計算及應(yīng)用 【題點】　不飽和度的計算及應(yīng)用(推測有機物結(jié)構(gòu)) 2．(2017濟南一中高二期中)在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，其峰面積之比為3∶2的化合物為(　　) A． B． C． D． 答案　D 解析　因為在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，說明該有機物分子中處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子有兩種，且根據(jù)題意這兩種氫原子個數(shù)之比為3∶2，分析四個選項：A項中處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子有2種，其個數(shù)比為6∶2，不合題意；B項如圖所示：，氫原子有3種，其個數(shù)比為3∶1∶1，不合題意；C項如圖所示：，氫原子有3種，其個數(shù)比為6∶2∶8，不合題意；D項如圖所示：，氫原子有2種，其個數(shù)比為3∶2，符合題意。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　核磁共振氫譜有機物中氫原子類型的判斷 3．核磁共振氫譜是指有機物分子中的氫原子所處的化學(xué)環(huán)境(即其附近的基團)不同，表現(xiàn)出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振氫譜圖中坐標(biāo)的位置(化學(xué)位移，符號為δ)也就不同?，F(xiàn)有一物質(zhì)的核磁共振氫譜如圖所示： 則可能是下列物質(zhì)中的(　　) A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2OH C．CH3CH2CH2CH3 D．CH3CH2CHO 答案　B 解析　由核磁共振氫譜圖知該有機物分子中含有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，A物質(zhì)分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，B物質(zhì)分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，C物質(zhì)分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，D物質(zhì)分子中有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，故選B。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　根據(jù)核磁共振氫譜圖確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 4．某有機物X由C、H、O三種元素組成，它的紅外吸收光譜表明有羥基O—H鍵、C—O鍵、烴基上C—H鍵的紅外吸收峰。X的核磁共振氫譜有四個峰，峰面積之比是4∶1∶1∶2(其中羥基氫原子數(shù)為3)，X的相對分子質(zhì)量為92，試寫出X的結(jié)構(gòu)簡式： ________________________________________________________________________。 答案　 解析　由紅外吸收光譜判斷X應(yīng)屬于含有羥基的化合物。由核磁共振氫譜判斷X分子中有四種不同類型的氫原子，若羥基氫原子數(shù)為3(兩種類型氫原子)，則烴基氫原子數(shù)為5且有兩種類型。由相對分子質(zhì)量減去已知原子的相對原子質(zhì)量就可求出碳原子的個數(shù)：＝3，故分子式為C3H8O3。羥基氫原子有兩種類型，判斷三個羥基應(yīng)分別連在三個碳原子上，推知結(jié)構(gòu)簡式為。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　確定分子結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用 5．已知某有機物A的實驗式為C2H4O，其質(zhì)譜圖如圖所示： (1)該有機物的相對分子質(zhì)量是__________。 (2)該有機物的分子式為__________。 (3)若該有機物的紅外光譜分析含有酯基，寫出滿足(2)中分子式的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。 答案　(1)88　(2)C4H8O2 (3)HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3 解析　(1)質(zhì)譜圖最右邊的E峰是分子離子產(chǎn)生的，所以其相對分子質(zhì)量為88。 (2)實驗式是C2H4O，可推出其分子式為C4H8O2。 (3)類別為酯，分子式為C4H8O2的同分異構(gòu)體有四種。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　紅外光譜法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 6．(2017佳木斯一中高二期中)某有機化合物A的相對分子質(zhì)量(分子量)大于100，小于110。經(jīng)分析得知，其中C和H的質(zhì)量分數(shù)之和為53.8%，其余為氧。請回答： (1)1個A分子中含有________個氧原子。 (2)已知A分子中C、H原子個數(shù)比為1∶2，則該化合物的質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比為________。 (3)已知A可與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成二氧化碳，A的核磁共振氫譜為3組峰，且面積比為6∶1∶1，則A的結(jié)構(gòu)簡式為________。 答案　(1)3　(2)104　(3) 解析　(1)C和H的質(zhì)量分數(shù)之和為53.8%，則O的質(zhì)量分數(shù)為46.2%，當(dāng)A相對分子質(zhì)量為110時，O原子個數(shù)為3.2，當(dāng)A的相對分子質(zhì)量為100時，O原子個數(shù)為2.9，因此，1個A分子中含有3個氧原子。 (2)已知A分子中C、H原子個數(shù)比為1∶2，由(1)知A分子中O原子的個數(shù)為3，A的相對分子質(zhì)量為≈104，A的分子式為C4H8O3，該化合物的質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比為104。 (3)已知A可與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成二氧化碳，證明含有羧基，A的核磁共振氫譜為3組峰，且面積比為6∶1∶1，推出A分子中含有2個甲基，結(jié)構(gòu)簡式應(yīng)為。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　紅外光譜法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 7．(2017臨川一中月考)化合物A經(jīng)李比希法測得其中含C 72.0%、H 6.67%，其余為氧，質(zhì)譜法分析得知A的相對分子質(zhì)量為150?，F(xiàn)測出A的核磁共振氫譜有5個峰，其面積之比為1∶2∶2∶2∶3。 利用紅外光譜儀可初步檢測有機化合物中的某些基團，現(xiàn)測得A分子的紅外光譜如圖所示。 已知：A分子中只含一個苯環(huán)，且苯環(huán)上只有一個取代基。試回答下列問題： (1)A的分子式為________。 (2)A的結(jié)構(gòu)簡式為____________(寫出一種即可)。 (3)A的芳香類同分異構(gòu)體有多種，請按要求寫出所有符合條件的結(jié)構(gòu)簡式： ①分子中不含甲基的芳香酸：___________________________________________； ②遇FeCl3溶液顯紫色且苯環(huán)上只有兩個對位取代基的芳香醛：_______________。 答案　(1)C9H10O2 (2) (或或 ) (3)① ② 解析　(1)C、H、O的個數(shù)之比為∶∶≈9∶10∶2，根據(jù)相對分子質(zhì)量為150，可求得其分子式為C9H10O2。 (2)通過紅外光譜圖可知：A分子中除含一個苯環(huán)外，還含有、C—O—C和C—C，所以A的結(jié)構(gòu)簡式為 (合理即可)。(3)①A的芳香類同分異構(gòu)體中不含甲基的芳香酸是；②遇FeCl3顯紫色，說明含酚羥基，又因為含醛基，且只有兩個取代基，所以遇FeCl3溶液顯紫色且苯環(huán)上只有兩個對位取代基的芳香醛是和 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　確定分子結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用 [對點訓(xùn)練] 題組1　不飽和度的計算及應(yīng)用 1．下列說法不正確的是(　　) A．有機分子中插入O原子對不飽和度沒有影響 B．有機分子中去掉H原子對不飽和度沒有影響 C．用CH原子團代替有機分子中的N原子對有機分子的不飽和度沒有影響 D．烷烴和飽和一元醇的不飽和度都為0 答案　B 解析　分子的不飽和度為n(C)＋1－，可知去掉H原子不飽和度增大，B不正確；分子中含有氧原子時不予考慮，A、D正確；分子中含有氮原子時，在氫原子總數(shù)中減去氮原子數(shù)：不飽和度＝n(C)＋1－，若用CH代替N原子則多1個C和1個H，少一個N，不飽和度不變，C正確。 【考點】　不飽和度的計算及應(yīng)用 【題點】　不飽和度的計算 2．有機物的不飽和度為(　　) A．8 B．7 C．6 D．5 答案　C 解析　該有機化合物的分子式為C14H18，由計算公式： 不飽和度＝n(C)＋1－＝14＋1－＝6。 【考點】　不飽和度的計算及應(yīng)用 【題點】　不飽和度的計算 3．某鏈烴的化學(xué)式為C200H202，已知該分子中叁鍵數(shù)與雙鍵數(shù)之比為2∶1，則其雙鍵數(shù)目為(　　) A．50 B．40 C．30 D．20 答案　D 解析　可利用鏈烴的不飽和度等于叁鍵和雙鍵的不飽和度之和來計算，設(shè)雙鍵數(shù)目為x，則叁鍵數(shù)目為2x，依不飽和度計算公式有：200＋1－＝1x＋22x， 解得x＝20。 【考點】　不飽和度的計算及應(yīng)用 【題點】　不飽和度的計算及應(yīng)用(推測有機物結(jié)構(gòu)) 題組2　化學(xué)法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 4．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol某烴完全燃燒生成89.6 L CO2，又知0.1 mol該烴能與標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L H2完全加成，則該烴的結(jié)構(gòu)簡式是(　　) A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3—C≡C—CH3 C．CH3CH2CH===CH2 D．CH2===CH—C≡CH 答案　B 解析　由題意知，1 mol某烴完全燃燒生成4 mol CO2，即1個烴分子中含4個C原子；又因0.1 mol 該烴可與0.2 mol H2完全加成，故該烴分子中應(yīng)含2個或1個—C≡C—；綜上所述只有B項符合題意。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　化學(xué)法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 5．把1 mol飽和醇分成兩等份，其中一份充分燃燒生成1.5 mol CO2，另一份與金屬鈉充分作用，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成11.2 L H2，該醇可能是(　　) A．CH3CH2OH B． C．(CH3)2CHOH D．CH3OH 答案　B 解析　由生成的CO2的物質(zhì)的量可推知醇分子中含三個碳原子，由生成的氫氣的體積可推算出醇分子中含兩個—OH。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　化學(xué)法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 6．有機物甲能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，甲催化加氫還原為乙，1 mol乙與足量金屬鈉反應(yīng)放出22.4 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，據(jù)此推斷乙一定不是(　　) A．CH2OH—CH2OH B．CH2OH—CHOH—CH3 C．HOOC—COOH D．HOOCCH2CH2OH 答案　C 解析　1 mol乙能跟Na反應(yīng)放出1 mol H2，證明乙中含有兩個與Na反應(yīng)的官能團，甲能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，證明有醛基，則加氫反應(yīng)后，產(chǎn)物中應(yīng)有醇羥基，且被還原得來的羥基應(yīng)在鏈端，C錯誤。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　化學(xué)法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 7．人在做劇烈運動后，有一段時間腿和胳膊會有酸脹和疼痛的感覺，原因之一是C6H12O6(葡萄糖)在運動過程中轉(zhuǎn)化為C3H6O3(乳酸)。4.5 g乳酸與足量的鈉反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下得氣體1 120 mL。9 g乳酸與相同質(zhì)量的甲醇反應(yīng)，生成0.1 mol乳酸甲酯和1.8 g水。乳酸可被氧化為。則乳酸的結(jié)構(gòu)簡式是(　　) A．HOCH2CH2COOH B．HOCH2CH(OH)COOH C．CH3OCH2COOH D．CH3CH(OH)COOH 答案　D 解析　乳酸(C3H6O3)的相對分子質(zhì)量為90。4.5 g乳酸(0.05 mol)與Na反應(yīng)得到0.05 mol H2，說明1分子乳酸中有2個H原子被Na原子所替代；0.1 mol乳酸與甲醇反應(yīng)生成0.1 mol乳酸甲酯和0.1 mol H2O，說明乳酸分子中只有1個羧基。乳酸氧化后的物質(zhì)為，則另一個官能團必定是羥基，所以乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　化學(xué)法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 題組3　物理法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 8．下列不是用來確定有機物結(jié)構(gòu)或官能團的是(　　) A．紅外光譜 B．核磁共振氫譜 C．質(zhì)譜 D．銀鏡反應(yīng) 答案　C 解析　紅外光譜法可確定有機物分子中含有的官能團，故A不符合題意；核磁共振氫譜法可確定分子中不同位置的H的數(shù)目，故B不符合題意；質(zhì)譜法可確定分子的相對分子質(zhì)量，故C符合題意；銀鏡反應(yīng)可以確定分子中是否含有醛基，故D不符合題意。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　確定有機物分子結(jié)構(gòu)的物理方法 9．(2017寧夏育才中學(xué)高二月考)二甲醚和乙醇是同分異構(gòu)體，其鑒別可采用化學(xué)方法及物理方法，下列鑒別方法中不能對二者進行鑒別的是(　　) A．利用金屬鈉或者金屬鉀 B．利用質(zhì)譜法 C．利用紅外光譜法 D．利用核磁共振氫譜 答案　B 解析　乙醇中含有—OH，可與金屬鉀或鈉反應(yīng)生成氫氣，但二甲醚不反應(yīng)，可鑒別，故A正確；質(zhì)譜法可確定分子的相對分子質(zhì)量，因二者的相對分子質(zhì)量相等，則不能鑒別，故B錯誤；二者含有的官能團和共價鍵的種類不同，紅外光譜法可鑒別，故C正確；二者含有氫原子的種類不同，核磁共振氫譜可鑒別，故D正確。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　確定有機物分子結(jié)構(gòu)的物理方法 10．(2017福建華安一中高三期初考)下列有機物在核磁共振氫譜圖上只有一組峰的是(　　) A．CH3COOCH3 B．HCHO C．HCOOH D．CH3OH 答案　B 解析　核磁共振氫譜中只有一組峰，說明該分子中的氫原子都是等效的，只有1種氫原子。CH3COOCH3中甲基連接的原子不同，所處化學(xué)環(huán)境不同，2個甲基中的氫原子不同，有機物中有2種氫原子，核磁共振氫譜中有2組峰，故A錯誤；HCHO中2個氫原子都連接C===O鍵，所處化學(xué)環(huán)境相同，有機物中只有1種氫原子，核磁共振氫譜中有1組峰，故B正確；HCOOH中2個氫原子連接不同的原子，所處化學(xué)環(huán)境不同，有機物中有2種氫原子，核磁共振氫譜中有2組峰，故C錯誤；CH3OH中氫原子連接不同的原子，所處化學(xué)環(huán)境不同，有機物中有2種氫原子，核磁共振氫譜中有2組峰，故D錯誤。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　核磁共振氫譜有機物中氫原子類型的判斷 [綜合強化] 11．(2017湖南師大附中高二段考)有機物A常用于食品行業(yè)。已知9.0 g A在足量O2中充分燃燒，將生成的混合氣體依次通過足量的濃硫酸和堿石灰，分別增重5.4 g和13.2 g，經(jīng)檢驗剩余氣體為O2。 (1)A分子的質(zhì)譜圖如圖所示，從圖中可知其相對分子質(zhì)量是________，則A的分子式是________。 (2)A能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)，A一定含有的官能團的名稱是________。 (3)A分子的核磁共振氫譜有4組吸收峰，峰面積之比是1∶1∶1∶3，則A的結(jié)構(gòu)簡式是________________________________________________________________________。 (4)請寫出官能團與A相同的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：________________。 答案　(1)90　C3H6O3　(2)羧基 (3)CH3CH(OH)COOH　(4)HOCH2CH2COOH 解析　(1)由A分子的質(zhì)譜圖可知，A的相對分子質(zhì)量為90,9.0 g A的物質(zhì)的量為＝0.1 mol，燃燒生成二氧化碳的物質(zhì)的量為＝0.3 mol、生成水的物質(zhì)的量為＝0.3 mol，則有機物分子中N(C)＝＝3、N(H)＝＝6，則N(O)＝＝3，故有機物A的分子式為C3H6O3。 (2)A能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)，A一定含有羧基。 (3)有機物A的分子式為C3H6O3，含有羧基，A分子的核磁共振氫譜有4組吸收峰，說明含有4種H原子，峰面積之比是1∶1∶1∶3，則A的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH(OH)COOH。 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定法 【題點】　確定有機物分子結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用 12．某烴的含氧衍生物A的相對分子質(zhì)量為240，其中碳元素的質(zhì)量分數(shù)為80.0%，氧元素的質(zhì)量分數(shù)是氫元素的2倍，分子中含有2個苯環(huán)，每個苯環(huán)上都只有一個取代基，且取代基上無支鏈。A在稀酸中加熱時發(fā)生水解反應(yīng)得到B和C，C的相對分子質(zhì)量為108。 (1)A的分子式為______________________________________________________。 (2)C的結(jié)構(gòu)簡式為____________________________________________________。 (3)B的結(jié)構(gòu)簡式為_______________________________________________________。 (4)B的同分異構(gòu)體中，有一類屬于酯，且苯環(huán)上的一氯取代物只有2種，則其可能的結(jié)構(gòu)簡式有________________________________________________________________________ ______________________________________________________________(請寫4種)。 答案　(1)C16H16O2 (2)　(3) (4) (任寫4種) 解析　A分子中N(C)＝＝16，N(O)＝＝2，N(H)＝＝16，所以A的分子式為C16H16O2。因為A在稀酸中加熱發(fā)生水解，故A是酯類，C的結(jié)構(gòu)中有苯環(huán)且相對分子質(zhì)量為108，則C必不含羧基，結(jié)合A的結(jié)構(gòu)特點，則可推出C為則B為B的同分異構(gòu)體中屬于酯，且苯環(huán)上的一氯代物只有2種的結(jié)構(gòu)簡式有 【考點】　有機物分子結(jié)構(gòu)的確定 【題點】　化學(xué)法確定有機物的分子結(jié)構(gòu) 13．對羥基苯甲酸丁酯(俗稱尼泊金丁酯)可用作防腐劑，對酵母和霉菌有很強的抑制作用，工業(yè)上常用對羥基苯甲酸與丁醇在濃硫酸催化下進行酯化反應(yīng)而制得。以下是某課題組開發(fā)的從廉價、易得的化工原料出發(fā)制備對羥基苯甲酸丁酯的合成路線： 已知以下信息： ①通常在同一個碳原子上連有兩個羥基不穩(wěn)定，易脫水形成羰基； ②D可與銀氨溶液反應(yīng)生成銀鏡； ③F的核磁共振氫譜表明其有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫，且峰面積比為1∶1。 回答下列問題： (1)A的化學(xué)名稱為__________。 (2)由B生成C的化學(xué)方程式為_____________________________________________， 該反應(yīng)的類型為____________。 (3)D的結(jié)構(gòu)簡式為__________________________________________________。 (4)F的分子式為____________。 (5)G的結(jié)構(gòu)簡式為________________。 (6)E的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的共有________種，其中核磁共振氫譜有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫，且峰面積比為2∶2∶1的是________________(寫結(jié)構(gòu)簡式)。 答案　(1)甲苯　(2) 2HCl　取代反應(yīng) (3)　(4)C7H4O3Na2 (5) (6)13　 解析　(1)由題意知A為甲苯，根據(jù)反應(yīng)的條件和流程分別確定B、C、D、E、F、G的結(jié)構(gòu)。 (2)由光照條件知B生成C的反應(yīng)為甲基的取代反應(yīng)。 (3)由信息①知發(fā)生取代反應(yīng)，然后失水生成 (4)E為，在堿性條件下反應(yīng)生成。 (5)F在酸性條件下反應(yīng)生成對羥基苯甲酸。 (6)限定條件的同分異構(gòu)體的書寫：①有醛基；②有苯環(huán)；③注意苯環(huán)的鄰、間、對位置。 【考點】　有機合成和推斷 【題點】　有機合成和推斷的綜合 14．兩種有機物A、B分子式均為C11H12O5，A或B在稀H2SO4中加熱均能生成C和D。 已知：①A、B、C、D能與NaHCO3反應(yīng)。 ②只有A、C能與FeCl3溶液發(fā)生顯色發(fā)應(yīng)，且核磁共振氫譜顯示苯環(huán)上有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。 ③H能使溴水退色且不含有甲基。 ④F能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。 D能發(fā)生如下變化： (1)H→I的反應(yīng)類型為______________；D中官能團名稱為__________。 (2)C的分子式為_____________________________________________________。 (3)G的結(jié)構(gòu)簡式為______________________________________________________。 (4)B在NaOH溶液中共熱，1 mol B可以消耗NaOH________mol。 (5)寫出D→F的化學(xué)方程式：_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)加聚反應(yīng)　羥基、羧基 (2)C7H6O3 (3) (4)3 (5)2HOCH2CH2CH2COOH＋O22OHCCH2CH2COOH＋2H2O 解析　D能與NaHCO3反應(yīng)，含有—COOH，H能使溴水退色且不含有甲基，由D、H分子式可知D分子內(nèi)脫去1分子水生成H，則H為CH2===CHCH2COOH，D為HOCH2CH2CH2COOH，H發(fā)生加聚反應(yīng)生成I為。由D與F的分子式可知D分子去掉2個氫原子生成F，F(xiàn)能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，應(yīng)含有醛基，則F為OHCCH2CH2COOH。由D、G的分子式可知，2分子D發(fā)生酯化反應(yīng)，脫去2分子水形成環(huán)酯，則G為。A或B在稀硫酸中加熱均能生成C和D，因為A的分子式為C11H12O5，D的分子式為C4H8O3，故C中含有苯環(huán)，且有7個碳原子，由C能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)可知C中苯環(huán)上有羥基，能與NaHCO3反應(yīng)可知C中含有羧基，由苯環(huán)上有兩種氫原子可知羧基在苯環(huán)上位于羥基的對位，故C為，則A為。由C、D的結(jié)構(gòu)簡式及B不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)但能與NaHCO3反應(yīng)，可得出B的結(jié)構(gòu)簡式為 (4)B在NaOH溶液中共熱的反應(yīng)方程式為 ＋3NaOHHOCH2CH2CH2COONa＋＋2H2O，可知1 mol B需要消耗3 mol NaOH。 【考點】　有機合成和推斷 【題點】　有機合成和推斷的綜合