第1章 提升课1 有机化合物结构的确定-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修3（人教版2019，京津辽粤浙渝鄂苏云晋皖黑吉桂贵甘赣豫新青宁蒙藏陕川冀湘）

色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+敷辅专家 提升课1有机化合物结构的确定 [核心素养发展目标]1学会有机物中氢原子种类的判断与应用。2.掌握有机物分子式的确定 方法。3学会有机物结构简式的确定方法。 一、有机物中氢原子种类的判断与应用 1.等效氢原子 有机化合物中，处于相同化学环境中的氢原子，可认为是“等效氢原子”。 (1)同一个碳原子上的氢原子等效，如CH4中4个H等效。 CH H CC-CH (2)同一个碳原子上所连接的甲基(CH)上的H等效，如新戊烷( CH )中12个H 等效。 (③)处于对称位置上的氢原子是等效的，如CHCH中的6个氢原子等效，乙稀分子中的4个 氢原子等效，苯分子中的6个氢原子等效。 2.等效氢原子的应用 (1)一元取代物同分异构体的种类数 单官能团有机物可看作烃分子中一个氢原子被其他原子或原子团（官能团）取代的产物，即烃 分子中等效氢原子有几种，则该烃一元取代产物就有几种同分异构体。 (②)二元取代物同分异构体的种类数 二元取代物可在一元取代物的基础上继续分析等效氢原子的种类，剔除重复结构后，即为二 元取代物的种类数。 「深度思考」 试分析以下3种有机物分别有几种等效氢原子？ a.CHC(CH)2C(CH3)CH; Br H.C- CH Br OH HO 答案a.1种b.2种c.4种 ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+敷辅专家 「应用体验」 1.(2022广州有才中学期中)下列芳香烃苯环上的一氯代物只有一种的是() CH,CH CH CH CH C CH D.HC CH 答案D CHCH CH CH 解析 的苯环上有3种氢原子，故其苯环上的一氯代物有3种： 的苯 CH 环上有2种氢原子，故其苯环上的一氯代物有2种： CH的苯环上有3种氢原子，故 其苯环上的一氯代物有3种：CH CH的苯环上只有1种氢原子，故其苯环上 的一氯代物只有1种。 2.回答下列问题（不考虑立体异构）： (1)丙烷的二氯代物的同分异构体有 种。 (2)已知化合物BNH。(硼氮苯)与CH6(苯)的分子结构相似（如图），则硼氨苯的二氯代物的同 分异构体的数目为种。 (③)“立方烷”是人工合成的一种烃，其分子为正方体结构，其碳骨架结构如图所示： 立方烷的二氯代物有 种同分异构体。 答案(1)4(2)4(3)3 独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 二、有机物分子式的确定 1.不饱和度(2) 不饱和度(2是有机物分子不饱和程度的量化标志。有机物分子与碳原子数相等的链状烷烃 (CH2+2)比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度增加1。 C-C 如/ :2=1,C=C-:2=2, 2=1, -:2=1,苯环：2=4。 2.确定有机物分子式的方法 (1)单位物质的量法 根据有机物的摩尔质量（或相对分子质量）和有机物中各元素的质量分数，推算出1mol有机物 中各元素原子的物质的量，从而确定分子中各原子的个数，最后确定有机物的分子式。 已知求算 n(有机化合物)： n C)n(H): 得出分子式 条件) n(O）=l:x;y:z… C.H,O (2)最简式法 根据有机物中各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数之比（最简式），分子式为 最简式的整数倍，利用物质的相对分子质量可确定其分子式。 NC):NH:N(O)=w口C口12：w口H口1：w口O口16=a:b:c(最简整数比)，最简式为 CHO。,则分子式为(CHO),得n=Mr12a十b+16c(4为有机物的相对分子质量)。 (3)商余法（适用于烃类分子式的求法） 用烃(C,H,)的相对分子质量除以12，看商和余数，即12=xy,则分子式为CH,。在此 基础上，由一种烃的分子式求另一可能烃的分子式可采用增减法推断，其规律如下： CH,留留细留留超留留超留画孩1个碳原子必增加12个氢原子加1个碳原子花减少12个氢原子 Cx-1y+12可能分子式 注意氢原子数最多不能超过饱和。 【例1相对分子质量为128的烃，其可能的分子式为 答案C1Hg或C,H20 (4)化学方程式法 利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。在有机化学中，常利用 有机物燃烧的化学方程式对分子式进行求解。常用的化学方程式： 点燃 CH,+x+y4)OzxCOz+y2H2O 点燃 CH,O+(c+y4-2z2)02 CO2+y2H2O 「深度思考」 ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 己知有机物的最简式，必须要知道其相对分子质量才能确定其分子式吗？ 提示不一定。根据有些特殊的实验式，可直接确定分子式。碳氢原子个数符合CH2m+2的 组成，或实验式中原子个数扩大2倍后符合CH2+2的组成关系，可直接确定分子式。如实 验式为CH,O、CH,O,则分子式为C2H,O2和C4H1O2。 「应用体验」 完全燃烧某液态烃10.25g,产生16.8LCO2(标准状况)和1125g水。此烃蒸气对氢气的相对 密度为41，则该烃的分子式为 答案C6H0 解析方法一单位物质的量法 烃的摩尔质量M=2gmol-1×41=82gmo-1,即1mol烃的质量为82g。1mol烃分子中， mC)=16.8L22.4Lmol-1×82g1025g=6mol,nH)=11.25g18gmol-1×82g10.25g×2 =10mol,该烃的分子式为C6Ho 方法二最简式法 (C)=n(C02)=16.8L22.4Lmol-1=0.75mol,mH)=2n(H2O)=11.25g18gmol-1×2= 1.25mol,所以n(C):HD=0,75:125=3:5,该烃的最简式为CH5,设其分子式为(CH) n,则41n=82,n=2,所以该烃的分子式为CH1o 方法三商余法 8212=6…10,则该烃的分子式为CH10 方法四化学方程式法 设该烃的分子式为CH,则 点燃 CH,+(x+y4)O2 xCO2+y2H2O 12x+y 9y 10.25g 11.25g f12x+y9y11.2512x+y=82 解得x=6,y=10,所以该烃分子式为C6H0 ■归纳总结 确定有机物分子式的思路与方法 ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ①质量和物质的量 ②相对密度 ③标准状况下密度 ④化学反应 ⑤质谱图 通式 相对分子质量 分子式 ①各元素的质量比 ②各元素的质量分数 实验式 3产物的量 三、有机物结构简式的确定 1.图谱法 红外光谱、核磁共振氢谱分别获取官能团或化学键、氢原子种类等信息。 2.价键规律法 可根据不饱和度，判断可能含有的化学键或结构。如：CHO中的碳原子己饱和，其结构简 式只能是CHOH:CHs的2=1，可能为烯烃或环烷烃。 3.化学方法 方法 依据 结论或实例 实验中有机化合物表现出的 ① 定性实验 确定官能团 性质 确定有机化合物的官能团 如乙醇结构简式的确定 如1mol某醇与足量钠反应可 ② 定量实验 确定官能团的数 得到1mol氢气，则说明1个 该醇分子中含2个OH 根据实验测得的官能团种类、 ③ 进行“组装”确定 数目，联系价键规律等进行 确定有机化合物的结构简式 “组装”和“拼凑” 「应用体验」 1.已知某有机物X有如下性质： ①X不和Na2CO3反应： ②X的蒸气相对于H2的相对密度为46.0： ③取1.84gX与过量的金属钠完全反应后，生成672mL(标准状况)气体： ④一定质量的X完全燃烧后，产生的气体依次通过浓疏酸和碱石灰，二者的质量分别增加36.0 g和66.0g。 则X的结构简式为 ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+敷辅专家 CH,一CHCH 答案OHOHOH 解析由②可得X的相对分子质量为46.0×2=92.0。 由①③中X的化学性质可知X含有的官能团为羟基。 n(X)=mM=1.84 g92.0 g mol-1=0.02 mol nH2)=V0H20Vm=672×10-3L22.4Lmol-1=0.03mol 故1个X分子中含有3个OH。 由④得，一定质量的X完全燃烧生成CO2的物质的量为66.0g44gmol-1=1.5mol,生成 H20的物质的量为36.0gl8gmol-1=2mol,其中含有4mol氢原子。国此碳原子和氢原子 的个数比为3：8，由于X中H原子已经达到饱和，所以该有机物中只能含有3个C、8个H, 可设X的分子式为CHgO。由X的相对分子质量为92.0得n=3,故X的分子式为CHgO3, CH:-CH-CH, 结构简式为OHOHOH。 2.为了测定某仅含碳、氢、氧三种元素的有机化合物的结构，同学们进行了如下实验。首先 取该有机化合物样品4.6g,在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别 增重5.4g和88g;然后用质谱仪测定其相对分子质量，经测定得到如图1所示的质谱图； 最后用核磁共振仪处理该有机物，得到如图2所示的核磁共振氢谱图。 100+ 相80 度/% 60. 40 20 1652053035404550 质荷比 图1 吸 收强度 11098765432108 图2 试回答下列问题： (1)该有机化合物的相对分子质量为 (2)该有机物的实验式为 ◆独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXK.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 (③)能否根据该有机物的实验式确定其分子式（填“能”或“不能”），原因是 该有机化合物的分子式为 (4)请写出该有机化合物的结构简式： 答案(1)46(2)CH。0(3)能因为实验式为CHO,碳原子已经饱和，所以实验式即为分 子式C2HO(4)CH;OCH 解析本题考查有机物分子式及结构简式的确定。 质谱相对分 未知有机分析子质量 物4.6g n=0.1 mol 为46 核磁 素 燃烧法 结构 一共源 分析 分析 氢诗 浓硫酸增重 硫石灰增重 计算 m(H.O) m(CO.) 拭O) 分子中只有 =5.4g =8.8g 一种类型的 意原子 H用= d O)= 0.6 mol 0.2 mol 0.1 mol 实验式CHO 有机物结构简式为CH OCH 课时对点练 「对点训练 题组一有机物分子中氢原子种类的判断与应用 HC CH CH C-CH 1.有机化合物HC CH 的一氯代物共有（不考虑立体异构(） A.3种B.4种C.5种D.7种 答案C 2.下列有机物一氯代物的同分异构体数目与其他三种不同的是（不考虑立体异构）(） CH 。独家授权侵权必究。 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 D. 答案D CH 2 解析A项， 有4种等效氢原子，其一氯代物有4种：B项， 4有4种等效氢 32 原子，其一氯代物有4种：C项， 4○○有4种等数复原子，其一痕代物有4种：D项， 有3种等效氢原子，其一氯代物有3种。 3.由E(金属铁)制备的E(CHh的结构如图甲所示，其中氢原子的化学环境完全相同。但早 期人们却错误地认为它的结构如图乙所示。核磁共振氢谱能够区分这两种结构。甲和乙的核 磁共振氢谱图中，分别有几组吸收峰( 甲 乙 A.11 B.12 C.13 D.23 答案C 解析甲中氢原子的化学环境完全相同，其核磁共振氢谱图中只有1组吸收峰：乙中与铁相 连的2个五元环结构完全相同，每个五元环中有3种不同化学环境的氢原子，则其核磁共振 氢谱图中有3组吸收峰。 题组二有机物分子式的确定 4.验证某有机物属于烃的含氧衍生物，应完成的实验内容是() A.只需验证它完全燃烧后产物只有HO和CO2 B.只需测定其燃烧产物中HzO和CO2物质的量的比值 C.测定完全燃烧时消耗的有机物与生成的CO2、HO的物质的量之比 D.测定该试祥的质量及其完全燃烧后生成CO2和H2O的质量 答案D 解析烃的含氧衍生物或烃燃烧均生成H2O和CO2,不能通过燃烧法进行确定：测定该试样 的质量及其完全燃烧后生成CO2和HO的质量，可以确定一定质量的有机物中含有C、H元 素的质量，根据质量守恒可确定是否含有O元素。 5.下列实验式中，不用相对分子质量就可以确定分子式的是() ①CH②CH③CH2④CH ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+敷辅专家 A.①②B.③④C.②③D.①④ 答案D 解析实验式乘以整数倍，即可得到有机物的分子式。根据链状烷烃通式，当碳原子数为n 时，则氢原子数最多为2n十2。符合实验式为CH3的只有CH6:符合实脸式为CH的有CH2 CH6等；符合实验式为CH2的有CH4、CH6等：符合实验式为CH,的只有CH。 6.己知某有机物92g与足量氧气在密闭容器中完全燃烧后，将反应生成的气体依次通过浓 硫酸和碱石灰。浓硫酸增重10.8g,碱石灰增重17.6g,该有机物的分子式是() A.C2HO B.C2HjO C.CHO D.C2H.Oz 答案A 解析将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重的10.8g为水的质量，碱石 灰增重的17.6g为二氧化碳的质量。生成水的物质的量为10.8g18gmol-1=0.6mol,H原 子的物质的量为0.6mol×2=12mol:生成二氧化碳的物质的量为17.6g44gmol-1=0.4 mol,C原子的物质的量为0.4mol:9.2g该有机物分子中含有氧原子的物质的量为92g一12 gmol一1×0.4mol-1gmol-1×1.2mo16gmol-1=02mol。该有机物分子中含有C、H、0 原子的物质的量之比为0.4mol:1.2mol:0.2mol=2:6:1,该有机物的最简式为CH,O, 由于H原子已经饱和，故该有机物的分子式为CH,O,故A正确。 题组三有机物结构简式的确定 7.(2022辽宁朝阳高二期中)A、B两种有机物都属于烃类，都含有6个氢原子，它们的核磁 共振氢谐如图。下列说法一定错误的是( 收 收 度 度 A的核磁共振氢谱 B的核磁共振氢谱 A.A是C2H6,B是 B.A是CH6,B是CHCH一CH2 C.A是△，B是CHCH-CH2 D.A是△，B是HC=CCH2C=CCH3 答案A 解析A是CH6,只有1种氢原子，B是 ,只有1种氢原子，A符合题意：A是CH6, 只有1种氢原子，B是CHCH一CH2,含有3种氢原子，且3种氢原子数之比为1：2：3，B 不特合题意：A是△，只有1种氢原子，B是CHCH一CH2,含有3种氦原子，且3种氢原 ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 子数之比为1：2：3，C不符合题意：A是△，只有1种氢原子，B是HC=CCH2C=CCH, 含有3种氢原子，且3种氢原子数之比为1：2：3，D不符合题意。 8.(2023·苏州高二检测)2015年10月，中国科学家屠呦呦因为发现了新型抗疟药一青蒿素， 获得诺贝尔生理学或医学奖。下列关于青蒿素分子结构的研究中说法不正确的是() 青蒿素 A,通过核磁共振氢谱能确定青嵩素分子中有三种氢原子 B.通过质谱法能确定青蒿素的相对分子质量 C.通过红外光谱能确定青蒿素分子中含有酯基 D.通过化学反应证明分子中含有过氧基(OO一) 答案A 解析青蒿素分子结构不对称，除了甲基上的氢原子，还有其他类型的氢原子，不止三种， A项错误：质谱仪通过质荷比确定相对分子质量，通过质谱法能确定青蒿素的相对分子质量， 故B正确：依据红外光谱的特征频率可以鉴别有机物中含有哪些官能团，故C正确：含有过 氧基的物质在高温下易分解，通过检验青高素的热稳定性可以证明其中含有过氧基，故D正 确。 9.化合物A经质谱法和燃烧实验分析得知其相对分子质量为136，分子式为CHO2。A分 子中含有一个苯环且苯环上只有一个取代基，其红外光谱图与核磁共振氢谱图如图所示。下 列关于A的说法错误的是() 透100 率50 400030002000i5001000300波数cem- C-Hc0苯环C-0CCC》 红外光谱图 吸 109876543210 核磁共振氢谱图 A.A属于酯 B.A在一定条件下可与3molH2发生加成反应 C.符合题中A分子结构特征的有机物只有1种 ·独家授权侵权必究