3.2.2 有机化合物结构式的确定 学案 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修3

第2课时　有机化合物结构式的确定 ［核心素养发展目标］　1.通过质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等现代仪器分析方法测定、探析有机物的分子组成、结构，揭示有机物结构的异同；能认识仪器分析对确定物质微观结构的作用。2.从官能团的鉴别，构建不同有机物的结构模型，结合官能团的性质，推理出各类有机物的特性。 一、有机化合物分子不饱和度的计算 1.不饱和度的计算公式 不饱和度=　　　　　　　　。  说明：x表示碳原子数，y表示氢原子数。 (1)若有机化合物分子中含有卤素原子，则将其视为氢原子。 (2)若含有氧原子，则不予考虑。 (3)若含有氮原子，则用氢原子总数减去氮原子数。 例如：分子式为C6H5NO2的分子的不饱和度为6+1-=5。 2.几种基团的不饱和度 基团 不饱和度 基团 不饱和度 一个碳碳双键 一个碳碳三键 一个酮羰基 一个苯环 一个脂环 一个氰基(—CN) 计算下列有机物的不饱和度。 (1)　Ω=　　。  (2)　Ω=　　。  (3)分子式为C8H6O2的不饱和度为　　。  (4)分子式为C8H11O2N的不饱和度为　　　。  (5)立方烷()的不饱和度为　　　　。  二、有机化合物结构式的确定 1.测定有机化合物结构的流程 测定有机化合物结构的核心步骤是　　　　　　　　　，检测分子中所含的　　　　及其在碳骨架上的位置。  2.确定有机化合物的官能团 (1)化学实验推断方法 试剂 判断依据 可能的官能团 溴的四氯化碳溶液 碳碳双键或碳碳三键 酸性KMnO4溶液 NaOH溶液(加热)、稀硝酸、AgNO3溶液 有沉淀生成，根据沉淀的颜色判断卤素的种类 卤素原子 钠 有氢气放出 醇羟基 　　　　溶液  显色 酚羟基 有白色沉淀生成 银氨溶液(水浴) 有　　　　生成  醛基 新制氢氧化铜悬浊液(加热) 有　　　　沉 淀生成 NaHCO3溶液 有　　　气体放出  羧基 (2)物理方法 ①红外光谱：可以获得有机物分子中含有　　　　　　　　的信息。  例如，CH3CH2OH的红外光谱图(省略相关数据)如下： ②核磁共振氢谱：处于不同化学环境中的氢原子　　　　等于核磁共振氢谱中的峰的　　　　；处于不同化学环境的氢原子的数目比等于峰的面积比。  例如，分子式为C2H6O的有机物的核磁共振氢谱如下： 乙醇 甲醚 核磁共振氢谱 吸收峰数目 不同吸收峰面积比 2∶1∶3 — 结构简式 3.试设计方案通过官能团检验鉴别乙醇、乙醛、乙酸、苯酚溶液 (1)四种物质中的官能团与鉴别特征试剂 物质 官能团 特征试剂 乙醇 乙醛 　　　　　　　　或　　　　  乙酸 苯酚 —OH 　　　　溶液或足量的浓溴水  (2)鉴别方案设计 4.医用胶单体的结构确定 (1)测定实验式 燃烧30.6 g某医用胶样品，实验测得生成70.4 g CO2、19.8 g H2O、2.24 L N2(已换算成标准状况)，确定其实验式的计算步骤如下： ①计算各元素的物质的量 n(CO2)==　　 mol，n(C)=　　 mol；n(H2O)==　　 mol，n(H)=　　 mol；n(N2)==　　 mol，n(N)=　　 mol；n(O)=　　　　　　　　　=　　 mol。  ②确定实验式 n(C)∶n(H)∶n(N)∶n(O)=　　　　，则实验式为　　　　　　　　。  (2)确定分子式 已知：由质谱分析法测定出该样品的相对分子质量为153.0。 设该化合物的分子式为(C8H11NO2)n，则n==　　，则该化合物的分子式为　　　　　　　　。  (3)推导结构式 ①计算不饱和度 不饱和度=N(C)+1-=8+1-=4。 ②用化学方法推测分子中的官能团 a.加入溴的四氯化碳溶液，橙红色褪去，说明可能含有　　　　　　或　　　　　　。  b.加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸及KOH的甲醇溶液，无明显变化，说明不含有　　　　。  c.加入NaOH溶液并加热，有氨气放出，说明含有　　　　。  ③波谱分析 a.测得医用胶样品的红外光谱图如下： 该有机化合物分子中存在：　　　　　　、　　　　、　　　　(酯羰基)、。  b.测得医用胶样品的核磁共振氢谱图如下： 该有机化合物分子含有　　种不同化学环境的H原子，其个数比为1∶1∶2∶1∶6。  中d、e代表除氢原子以外的不同原子或基团，Ha与Hb两个氢原子在该分子的核磁共振氢谱图中会显示出两组峰，其峰面积之比为1∶1。 样品的核磁共振氢谱图和核磁共振碳谱图提示：该有机化合物分子含有、等基团。据此可以推测出样品分子的官能团在碳链上的位置。 ④确定结构简式 综上所述，该样品分子的结构简式为__________________________________________________ _________________________________________________________________________________。  (1)根据有机物的实验式CH4O可以确定分子式为CH4O (　　) (2)核磁共振氢谱中，有几组吸收峰就说明有几个氢原子(　　) (3)在有机物样品中加入酸性KMnO4溶液，紫色褪去，说明有机物中一定含有碳碳双键或碳碳三键(　　) (4)红外光谱可以确定有机物的官能团(　　) 1.下列有关“有机物官能团的检验”描述正确的是(　　) A.可用湿润的紫色石蕊试纸检验出苯酚含有酚羟基 B.直接向淀粉水解液中滴入银氨溶液，微热后可观察到银镜 C.可直接向氯乙烷和氢氧化钾溶液共热后的溶液中加入AgNO3溶液检测氯离子 D.向新制氢氧化铜悬浊液中滴入乙酸，蓝色絮状沉淀消失，溶液变为蓝色，可用此方法检测乙酸中含羧基 2.有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A 的组成与结构，进行了如下实验： 实验步骤 解释或实验结论 (1)称取9.0 g A，升温使其气化，测其密度是相同条件下H2的45倍 A的相对分子质量为 　 (2)将9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g A的分子式为   (3)另取9.0 g A，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况) 用结构简式表示A中含有的官能团：　　、　　　　  (4)A的核磁共振氢谱如图： A中含有　　种不同化学环境的氢原子  (5)综上所述，A的结构简式为 　 答案精析 一、 1.x+1-　 2.1　1　1　2　4　2 深度思考 (1)6　(2)10　(3)6　(4)4　(5)5 解析　(2)Ω=双键数+苯环数×4=2+2×4=10。 (3)Ω=N(C)+1-=8+1-=6。 (4)Ω=N(C)+1-=8+1-=4。 (5)立方烷的分子式为C8H8，则其Ω=8+1-=5。 二、 1.确定其分子式　官能团　 2.(1)橙红色溶液褪色　紫色溶液褪色　FeCl3　溴水　银镜　砖红色　CO2　 (2)①何种化学键或官能团　②种类　个数　3　1　CH3CH2OH　CH3—O—CH3　 3.(1)—OH　金属钠　—CHO　新制氢氧化铜悬浊液　银氨溶液　—COOH　碳酸氢钠溶液　氯化铁 4.(1)①1.6　1.6　1.1　2.2　0.1　0.2　　0.4 ②8∶11∶1∶2　C8H11NO2 (2)1　C8H11NO2　 (3)②a.　—C≡C—　b.—NO2　c.—CN　③a.—C≡N　　　b.5　④ 正误判断 (1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 应用体验 1.D　[苯酚的酸性很弱，不能使酸碱指示剂变色，故A错误；淀粉水解液显酸性，酸能与银氨溶液反应，会干扰葡萄糖的检验，所以应该先加过量的碱，再用银氨溶液检验，故B错误；氢氧化钾能与AgNO3溶液反应生成沉淀，干扰氯离子的检验，应该先加过量硝酸酸化，然后再用AgNO3溶液检验氯离子，故C错误；向新制氢氧化铜悬浊液中滴入乙酸，蓝色絮状沉淀消失，溶液变为蓝色，说明发生了酸碱中和反应，即说明乙酸显酸性，含有羧基，故D正确。] 2.(1)90　(2)C3H6O3　(3)—COOH　—OH　(4)4　(5) 学科网（北京）股份有限公司 $$