第一章 第二节 第2课时 有机化合物分子式和分子结构的确定（讲义及解析）-2023-2024学年高二化学选择性必修3（人教版2019）

周星星·化学 第2课时 有机化合物分子式和分子结构的确定 知识点一 确定实验式和分子式 1．确定实验式 (1)原理：将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物(如C→CO2，H→H2O)，并通过测定无机物的质量，推算出该有机化合物所含各元素的 ，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的 ，确定其实验式(也称最简式)。 (2)元素分析方法 ①李比希法 分析思路：C、H、O的质量分数C、H、O的原子个数比实验式 ②现代化的元素分析仪 分析的精确度和分析速度都达到很高的水平。 2．确定分子式 (1)质谱法 质谱法是快速、精确测定相对分子质量的重要方法。 ①原理 质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的 和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其进行分析后，得到它们的 的比值，即 。 ②质谱图：以 为横坐标，以 为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。如图为某有机化合物的质谱图： 从图中可知，该有机物的相对分子质量为 ，即 的数据就是样品分子的相对分子质量。 (2)其他方法 相对分子质量数值上等于摩尔质量(以g·mol-1为单位时)的值。 ①标况密度法：已知标准状况下气体的密度ρ，求算摩尔质量。 M=ρ×22.4L·mol-1 ②相对密度法：根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d。 MA=d×MB。 ③混合气体平均摩尔质量：。 【预习自测】 3．验证有机物属于烃时只需测定产物中的CO2和H2O的物质的量之比。( ) 4．有机物燃烧后只生成CO2和H2O的物质不一定只含有碳、氢两种元素。( ) 5．有机物的实验式、分子式一定不同。( ) 6．元素分析法和质谱法能分别确定有机物的实验式和相对分子质量。( ) 7．质谱图中最右边的谱线表示的数值为该有机物的相对分子质量。( ) 8．根据某有机物的结构： （1）测定实验式：某含碳、氢、氧三种元素的有机物，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 。 9．某烃A蒸汽的密度是相同状况下氢气密度的36倍，已知该烃中碳、氢元素的质量比为5:1，回答下列问题： （1）该烃的相对分子质量为 。 （2）该烃的分子式为 。 （3）该烃有 种结构。 知识点二 确定分子结构 有机化合物中普遍存在同分异构现象，需要借助现代分析仪器确定分子结构。 10．红外光谱 (1)原理：不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。 (2)红外光谱图 分析红外光谱图，可判断分子中含有的 或 的信息。如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种可能的结构： 或 ，利用红外光谱来测定，分子中有O—H(或—OH)可确定A的结构简式为 。 11．核磁共振氢谱 (1)原理 处于不同 中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图中出现的位置不同，具有不同的 ，而且吸收峰的面积与 成正比，吸收峰的数目等于 。 (2)核磁共振氢谱图 如分子式为C2H6O的有机物A的核磁共振氢谱如图，可知A中有 种不同化学环境的氢原子且个数比为 ，可推知该有机物的结构简式应为 。 12．X射线衍射 (1)原理 X射线是一种波长很短的 ，它和晶体中的原子相互作用可以产生 。 (2)X射线衍射图 经过计算可获得分子结构的有关数据，如 、 等，用于有机化合物 的测定。目前，X射线衍射已成为物质结构测定的一种重要技术。 【预习自测】 13．核磁共振氢谱中有几个吸收峰就有几个氢原子。( ) 14．质谱法、红外光谱法和核磁共振氢谱法均能确定有机化合物的分子结构。( )