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，鲁琼）

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 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CH中4个H等效。 CH H.C-C-CH (2)同一个碳原子上所连接的甲基(-CHo)上的H等效,如新戍煸( CH )中12个H 等效。 (3)处于对称位置上的氢原子是等效的,如CH.CH。中的6个氢原子等效,乙炀分子中的4个 氛原子等效,笨分子中的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怪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, 即怪 分子中等效氢原子有几种,则该经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,别除重复结构后,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. CH.C(CH;)C(CH)CH Br HC- -CH b. . O 0 c. H 答案 a.1种 b.2种 c.4种 独家授权侵权必究 。 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 [应用体验] 1.(2022广州育才中学期中)下列芳香经笨环上的一氢代物只有一种的是 CH.CH. CH CH A. B. CH HC CH -CH C. D. 答案 D CHCH CH CH 解析 的笨环上有3种氢原子,故其笨环上的一氢代物有3种 的萃 CH 环上有2种氢原子,故其笨环上的一氧代物有2种; CH的笨环上有3种氢原子,故 CH -CH 其笨环上的一氧代物有3种: 3的笨环上只有1种氢原子,故其笨环上 的一氧代物只有1种。 2. 回答下列问题(不考虑立体异构): (1)丙院的二氢代物的同分异构体有 种。 (2)已知化合物BNH(明氮本)与CH(本)的分子结构相似(如图),则明氮笨的二氢代物的同 分异构体的数目为 种。 H-N B-H , (3)“立方院”是人工合成的一种经,其分子为正方体结构,其碳骨架结构如图所示 立方院的二氛代物有 种同分异构体 答案(1)4(2)4(3)3 独家授权侵权必究 。 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烧怪 (C.H2+2)比较,每减少2个氢原子,则有机物的不饱和度增加1。 :Q-1,-C=C-:0-2. / :2-1,-C-:2-1,笨环: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。 已知算()H) n(有机化合物): 得出分子式 条件 n(o).=lxiyiz. ,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 MC):M(H):N(O)=wC口12:w□H1:wO16=a:b:c(最简整数比),最简式为 C.HgO,则分子式为(CHO),得n=Mrl2a+b+16c(M.为有机物的相对分子质量) (③商余法(适用于经类分子式的求法) 用经(CH)的相对分子质量除以12,看商和余数,即Mr12-x...y,则分子式为C.H。在此 基础上,由一种经的分子式求另一可能经的分子式可采用增减法推断,其规律如下; C.H.到到到到到到则到则到 1个晚原子必增加12个氢原子加1个碳原子必减少12个氧原子 Cx-1Hy+12 可能分子式 注意 氢原子数最多不能超过饱和。 【例】 相对分子质量为128的经,其可能的分子式为 答案 CoH或CH。 (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 C.H.+(o+y4)O2 xCO+y2HO 点燃 C.HO+(x+y4-z2)O xCO+y2HC [深度思考] 独家授权侵权必究 。 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 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CH+2的 组成,或实验式中原子个数扩大2倍后符合C.H+2的组成关系,可直接确定分子式。如实 验式为CHO、CHO,则分子式为CHO和CHoO。 [应用体验] 完全燃烧某液态经10.25g,产生168L.CO(标准状况)和11.25g水。此经蒸气对氢气的相对 密度为41,则该经的分子式为 答案CHo 解析 方法一 单位物质的量法 怪的摩尔质量M-2gmol-1x41-82gmol-1,即1mol怪的质量为82g。1mol 经分子中. n$C)=16.8L22.4Lmol-1x82g10.25g=6mol,n(H)-11.25g18gmol-1x82g10.25t2 一10mol.该怪的分子式为CH。 方法二 最简式法 n[C)=nCO)=168L224Lmol-1=0.75mol.n(H)=2n(H;O)=11.25g18gmol-12 1.25mol,所以n(C):n(H)=0.75:1.25-3:5.该经的最简式为CH.设其分子式为(CH) .则41n-82,n-2,所以该怪的分子式为CH1。 方法三 商余法 8212-6....10,则该怪的分子式为CH。。 方法四 化学方程式法 设该经的分子式为CH,则 CH.+(o+y4)O 点燃 xCO+y2HO 12x十y 0 10.25g 11.25g f(12x+911.2512x+y=82 解得x-6,y-10,所以该经分子式为CH。 "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 。 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 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:CHLO中的碳原子已饱和,其结构简 式只能是CH,OH:CH。的O一1,可能为经或环院怪。 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 ② 如1mol某醇与足量钟反应可 定量实验 确定官能团的数目 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Na.CO反应 ②X的蒸气相对于H;的相对密度为460; ③取1.84gX与过量的金属纳完全反应后,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梳酸和碱石灰,二者的质量分别增加360 g和66.0g。 则X的结构简式为 ,独家授权侵权必究。 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 CH-CH-CH 答案 OH OH OH 解析 由②可得X的相对分子质量为460×2一92.0。 由①③中X的化学性质可知X含有的官能团为轻基。 nX)=m口X□M□X□=1.84g92.0gmol-1=0.02mol nH)=VH2Vm=672x10-3L224Lmol-1=003mol 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CO.的物质的量为66.0g44gmol-1-1.5mol,生成 H.O的物质的量为360gl8gmol一1一2mol,其中含有4mol氢原子。因此碳原子和氢原子 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CHO。 CH-CH-CH 结构简式为OH TOHOH。 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46g,在纯氧中完全燃烧,将产物先后通过浓疏酸和减石灰,两者分别 增重5.4g和8.8g;然后用质谱仅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 过 % 20. 10120205404530 质荷比 图1 文 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 。 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 (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)CHO(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 CHO(4)CH;OCH; 解析 本题考查有机物分子式及结构简式的确定。 分-01 n0 物4.6g 为46 结构 元素 核础 -燃烧法 1分析 分析 一共振 语 浓硅增重 减石增重 计算 mtHO 分子中只有 =5.4g 一种类型的 _ 原子 n o.6mol 02mot 0.1mol 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 H.C CH. CH- -C-CH. 1. 有机化合物H.C CH 的一氧代物共有(不考虑立体异构) _ A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 7种 答案C 2. 下列有机物一氧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 B. __ 独家授权侵权必究。 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 ### 解析A项, 有4种等效氢原子,其一氢代物有4种;B项, 4有4种等效氢 原子,其一氢代物有4种;C项, 3 有3种等效氢原子,其一氢代物有3种。 3. 由E(金属铁)制备的E(CH)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( ) -E 甲 乙 A.11 B.1 2 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. 验证某有机物属于经的含氧衍生物,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CO B. 只需测定其燃烧产物中H,O和CO,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CO、H,O的物质的量之比 D. 测定该试样的质量及其完全燃烧后生成CO,和HO的质量 答案D 解析 经的含氧衍生物或经燃烧均生成HO和CO,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CO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( ①CH;②CH③CH ④CH 独家授权侵权必究· 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 A. ①② B. ③④ C. ②③ D. 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。根据链状炕经通式,当碳原子数为, 时,则氢原子数最多为2n+2。符合实验式为CH;的只有CH:符合实验式为CH的有CH2、 CH。等;符合实验式为CH的有CH、CH。等;符合实验式为CH;的只有CHo。 6. 已知某有机物9.2g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 疏酸和减石灰。浓 酸增重10.8g,减石灰增重176g,该有机物的分子式是( - A. CHO B. CHO C.CHO D. CHO2 答案A 解析;将反应生成的气体依次通过浓疏酸和碱石灰,浓疏酸增重的l08g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一1=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9.2g-12 gmol-1x0.4mol-1gmol-1x1.2moll6g:mol-1=0.2mol。该有机物分子中含有C、H、C 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CHO 由于H原子已经饱和,故该有机物的分子式为CHO,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两种有机物都属于经类,都含有6个氢原子,它们的核础 共振氢谱如图。下列说法一定错误的是( A的核磁共振氢谱 B的核磁共振氢谱 A.A是CH,B是 B. A是CH,B是CHCH-CH C. A是△,B是CHCH-CH D. A是△,B是HC=C-CH-C=CCH 答案A 解析A是C2H,只有1种氢原子,B是 ,只有1种氢原子,A符合题意;A是CH; 只有1种氢原子,B是CHCH-CH,含有3种氢原子,且3种氢原子数之比为1:2:3,B 不符合题意;A是△,只有1种氢原子,B是CH.CH一CH,含有3种氢原子,且3种氢原 独家授权侵权必究。 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=C-CHC=CCH 含有3种氛原子,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,中国科学家屠勋哟因为发现了新型抗疤药-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蒿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脂基 D. 通过化学反应证明分子中含有过氧基(-O-O-) 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:质谐仪通过质荷比确定相对分子质量,通过质谱法能确定青高素的相对分子质量, 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,通过检验青蒿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CsHO。A分 子中含有一个笨环且本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( ) 。 4000/3000200/15001000500波数/cm C-HC-o )环C-o-CC-C 红外光谱图 & 109876543210 8 核磁共振氢谱图 A. A属于脂 B. A在一定条件下可与3molH: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 。