专题1 第2单元 第4课时 有机物结构确定提升课(课件PPT+Word教案)-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修第三册教师用书（苏教版2019）

有机物结构确定提升课 专题1　第二单元 <<< 第4课时 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。 2 内容索引 一、有机物中氢原子种类的判断及应用 二、有机物分子式及结构简式的确定 课时对点练 3 有机物中氢原子种类的判断及应用 > < 一 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____个H等效。 (2)同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效，如新戊烷 ( )中____个H等效。 (3)处于对称位置上的氢原子等效，如CH3CH3中的____个氢原子等效，乙烯分子中的____个氢原子等效，苯分子中的___个氢原子等效。 一、有机物中氢原子种类的判断及应用 4 12 6 4 6 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。 1.试分析以下3种有机物分别有几种等效氢原子？ a.CH3C(CH3)2C(CH3)2CH3 答案　1种 思考交流 b. 答案　2种 思考交流 c. 答案　4种 思考交流 2.有机化合物 的一氯代物(不考虑立体异构)有 A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 √ 思考交流 如图 ，可知该有机物有4种等效氢原子，故其一氯代 物有4种。 思考交流 3.有机化合物 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 √ 思考交流 该有机化合物具有一定的对称性，其“等效氢原子”的种类如图，故其一氯代物共有5种。 思考交流 4.丙烷的二氯代物的同分异构体(不考虑立体异构)数目为 A.2种　 B.3种　 C.4种　 D.5种 √ 思考交流 等效氢法CH3CH2CH3中有2种等效氢，故一氯取代物为2种，分别为 a. b. ；a中有3种等效氢： ，b中有2种等 效氢： ，又因④与②重复，故丙烷的二氯代物有4种。 返回 思考交流 有机物分子式及结构简式的确定 > < 二 1.有机物分子式的确定方法 (1)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。 N(C)∶N(H)∶N(O)=∶∶=a∶b∶c(最简整数比)，最简式为CaHbOc，则分子式为(CaHbOc)n，得n=(Mr为有机物的相对分子 质量)。 二、有机物分子式及结构简式的确定 (2)商余法(适用于烃类分子式的求法) 用烃(CxHy)的相对分子质量除以12，看商和余数，即=x……y，则分子式为CxHy。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： 注意　氢原子数最多不能超过2x+2个。 2.有机物结构式、结构简式的确定 (1)图谱法 红外光谱、1H核磁共振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—不饱和度的应用 ①概念：不饱和度(Ω)是有机物分子不饱和程度的量化标志。 ②计算：有机物分子与碳原子数相等的链状烷烃(CnH2n+2)比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度增加1。 如 ：Ω=___，—C≡C—：Ω=___， ：Ω=___， ：Ω=__， 苯环：Ω=___。 ③应用：可根据不饱和度，判断可能含有的化学键或结构。 如：CH4O中的碳原子已饱和，其结构简式只能是_______；C4H8的Ω=1，可能为_____或_______。 1 2 1 1 4 CH3OH 烯烃 环烷烃 (3)化学方法 方法 依据 结论或实例 ① 定性实验 实验中有机化合物表现出的性质 确定官能团 ② 定量实验 确定有机化合物的官能团 如乙醇结构简式的确定 确定官能团的数目 如1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol氢气，则说明1个该醇分子中含2个—OH 方法 依据 结论或实例 ③ 进行“组装”确定 根据实验测得的官能团种类、数目，联系价键规律等进行“组装”和“拼凑” 确定有机化合物的结构简式 1.已知有机物的最简式，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CnH2n+2的组成，或实验式中原子个数扩大2倍后符合CnH2n+2的组成关系，可直接确定分子式。如实验式为CH3O、C2H5O，则分子式为C2H6O2、C4H10O2。 思考交流 2.已知某有机物9.2 g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10.8 g，碱石灰增重17.6 g，该有机物的分子式是 A.C2H6O B.C2H4O C.CH4O D.C2H6O2 √ 思考交流 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10.8 g为水的质量，碱石灰增重的17.6 g为二氧化碳的质量。生成水的物质的量为 =0.6 mol，H原子的物质的量为0.6 mol×2=1.2 mol；生成二氧 化碳的物质的量为=0.4 mol，C原子的物质的量为0.4 mol； 9.2 g该有机物分子中含有氧原子的物质的量为 =0.2 mol。 思考交流 该有机物分子中含有C、H、O原子的物质的量之比为0.4 mol∶1.2 mol ∶0.2 mol=2∶6∶1，该有机物的最简式为C2H6O，由于H原子已经饱和，故该有机物的分子式为C2H6O，故A正确。 思考交流 3.A、B两种有机物都属于烃类，都含有6个氢原子，它们的1H核磁共振谱如图。下列说法一定错误的是 A.A是C2H6，B是 B.A是C2H6，B是 CH3CH==CH2 C.A是 ，B是CH3CH==CH2 D.A是 ，B是HC≡C—CH2—C≡CCH3 √ 思考交流 A是C2H6，只有1种氢原子，B是 ，只有1种氢原子，A符合题意； A是C2H6，只有1种氢原子，B是CH3CH==CH2，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； 思考交流 A是 ，只有1种氢原子，B是CH3CH==CH2，含有3种氢原子，且3种氢原子数之比为1∶2∶3，C不符合题意； A是 ，只有1种氢原子，B是HC≡C—CH2—C≡CCH3，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。 思考交流 4.(2024·西安高二检测)2015年10月，中国科学家屠呦呦因为发现了新型抗疟药——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 A.通过1H核磁共振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酯基 D.通过化学反应证明分子中含有过氧基(—O—O—) √ 思考交流 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； 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。 思考交流 5.完成下列问题。 (1)研究有机物的方法有很多，常用的有①1H核磁共振谱　②蒸馏　③重结晶　④萃取　⑤红外光谱　⑥过滤，其中用于分子结构确定的有　　　(填序号)。  ①⑤ 在题述各种研究方法中，蒸馏、重结晶、萃取、过滤是有机物分离或提纯的方法，1H核磁共振谱、红外光谱常用于分子结构确定。 思考交流 (2)下列物质中，其1H核磁共振谱中只有一个吸收峰的是　　(填字母)。 A.CH3CH3 B.CH3COOH C.CH3COOCH3 D.CH3OCH3 AD 思考交流 其1H核磁共振谱中只有一个吸收峰，说明有机物分子中只有一类氢原子， CH3CH3分子中只有一类氢原子，A正确； CH3COOH分子中含有两类氢原子，B错误； CH3COOCH3分子中含有两类氢原子，C错误； CH3OCH3分子中只有一类氢原子，D正确。 思考交流 (3)某含碳、氢、氧三种元素的有机物甲，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%，则甲的实验式(最简式)是　　　　。  ①如图是有机物甲的质谱图，则其相对 分子质量为　　，分子式为　　　　。 C4H10O 74 C4H10O 思考交流 碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，因此氧的质量分数是21.63%，则该物质中碳、氢、氧原子个数之比为∶∶ ≈4∶10∶1，所以其实验式为 C4H10O。根据质谱图知，其相对分 子质量是74，结合其实验式知其分 子式为C4H10O。 思考交流 ②确定甲的官能团：通过实验可知甲中一定含有羟基，写出羟基的符号　　　；甲可能的结构有　　种。  —OH 4 由题意知，甲为一元饱和醇，可能结构有4种，结构简式为HOCH2CH2CH2CH3、CH3CH(OH)CH2CH3、(CH3)2CHCH2OH、C(CH3)3OH。 思考交流 ③确定甲的结构简式： 经测定有机物甲的1H核磁共振谱如图所示，则甲的结构简式为　　　　　　。  C(CH3)3OH 甲的1H核磁共振谱图中出现2组峰，说明该结构中有2种氢原子，则结构简式为C(CH3)3OH。 返回 思考交流 课时对点练 对点训练 题组一　有机物中氢原子种类的判断与应用 1.下列有机物分子中，在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)为1∶3的是 A.丙烷 B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是2∶6=1∶3，A正确； 分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是6∶3∶2∶1，B错误； 分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是6∶1∶1，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是9∶1，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 2.(2024·杭州高二期中)某有机化合物的核磁共振氢谱图如图所示，该物质可能是 A. B.CH3CH2CHO C.HCOOCH2COOH D.CH2==CHCH==CH2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 分子中含有3种氢原子，且原子 个数比为1∶1∶3，A不符合题意； CH3CH2CHO分子中含有3种氢原子，且原子个数比为1∶2∶3，B符合题意； HCOOCH2COOH分子中含有3种氢原子，且原子个数比为1∶2∶1，C不符合题意； CH2==CH—CH==CH2分子中含有2种氢原子，且原子个数比为2∶1，D不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 3.下列芳香烃苯环上的一氯代物只有一种的是 A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 苯环上有3种氢原子，故其苯环上的一氯代物有3种； 苯环上有2种氢原子，故其苯环上的一氯代物有2种； 苯环上 有3种氢原子，故其苯环上的一氯代物有3种； 苯环上只有1种氢原子，故其苯环上的一氯代物只有1种。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A. B. C. D. 4.下列有机物的一氯代物数目与其他三种不同的是(不考虑立体异构) √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A项， 有4种等效氢原子，其一氯代物有4种； B项， 有4种等效氢原子，其一氯代物有4种； C项， 有4种等效氢原子，其一氯代物有4种； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 D项， 有3种等效氢原子，其一氯代物有3种。 对点训练 题组二　有机物分子式及分子结构的确定 5.如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是 A.29 B.43 C.57 D.72 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 质谱图中最大质荷比就是该物质的相对分子质量，根据图示可知A的最大质荷比是72。 对点训练 6.下列实验式中，不用相对分子质量就可以确定分子式的是 ①CH3　②CH　③CH2　④C2H5 A.①②　 B.③④　 C.②③　 D.①④ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 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+2。符合实验式为CH3的只有C2H6；符合实验式为CH的有C2H2、C6H6等；符合实验式为CH2的有C2H4、C3H6等；符合实验式为C2H5的只有C4H10。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 7.(2023·南昌高二检测)有机物A的1H核磁共振谱图和红外光谱图如图所示，下列说法不正确的是 A.由1H核磁共振谱图可知，该有机物分子中有 两种不同化学环境的氢原子 B.由红外光谱图可知，该有机物中只有两种不 同的共价键 C.若A的化学式为C2H6O2，则其结构简式为 HOCH2CH2OH D.由其1H核磁共振谱图不能确定分子中氢原子总数 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由红外光谱图可知，该有机物中含碳碳单键和氢氧键，但不符合碳四价键原则，所以不止2种共价键，B错误； 若A的化学式为C2H6O2，则根据红外光谱图和1H核磁共振谱图可确定，该有机物为乙二醇，其结构简式为HOCH2CH2OH，C正确。 对点训练 8.某有机物8.80 g，完全燃烧后只生成CO2 22.0 g，H2O 10.8 g，则该化合物的实验式为 A.C5H6O　 B.C6H12　 C.C5H12O2　 D.C5H12O √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 由题干信息知该化合物中一定含有H和C两种元素，可能含有O元素。22.0 g CO2和10.8 g H2O的物质的量分别为0.5 mol和0.6 mol，则该化合物中含O元素的质量为8.80 g-0.5 mol×12 g·mol-1-0.6 mol×2×1 g·mol-1 =1.6 g，O元素的物质的量为0.1 mol，则C、H、O三种元素的原子个数之比为0.5 mol∶1.2 mol∶0.1 mol=5∶12∶1，故其实验式为C5H12O。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9.已知某有机物A的红外光谱和1H核磁共振谱如图所示，下列叙述错误的是 A.由红外光谱可知，该有机物中含有 C—O键 B.由1H核磁共振谱可知，该有机物分 子中有三种不同化学环境的氢原子 C.若A的分子式为C2H6O，则可能为二甲醚 D.由1H核磁共振谱可得知其分子中不同类 型的氢原子个数比 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由1H核磁共振谱可知，其分子中含有三种不同化学环境的氢原子，峰面积之比等于氢原子个数之比，但不能确定其具体个数，B、D正确； 二甲醚分子中只有一种氢原子，C错误。 10.(2023·河南许昌高二期中)烃的含氧衍生物X在足量的O2中燃烧，将燃烧的产物依次通过图中的甲、乙、丙装置，反应结束后，测得装置甲增重7.2 g，装置乙中无水硫酸铜不变色，装置丙增重13.2 g。下列说法正确的是 A.装置乙中的固体质量增大 B.X的实验式一定为C3H8O C.X可能是C2H5COOH D.结合质谱图可确定X的分子式 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 装置乙中无水硫酸铜不变色，说明无水硫酸铜固体没有吸水，质量不变，故A错误； X的实验式可能为C3H8O或C3H8O2或C3H8O3等，故B错误； X中n(C)∶n(H)=0.3∶0.8=3∶8，X不可能是C2H5COOH，故C错误； 结合质谱图可确定X的相对分子质量，可以确定X的分子式，故D正确。 对点训练 综合强化 11.利托那韦可用于艾滋病的治疗，如图所示物质为合成利托那韦的原料之一。下列有关该物质的说法正确的是 A.与苯甲酸甲酯( )互为同系物 B.分子中含有羰基 C.核磁共振氢谱图有5组峰 D.苯环上的二溴代物有4种(不考虑立体异构) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 综合强化 12.(2023·大连高二检测)某化学学习小组研究某烃的含氧衍生物A的组成和结构，研究过程如下：称取9 g A在足量氧气中充分燃烧，并使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，对A进行波谱分析结果如图。下列说法错误的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 A.由质谱图可知A的实验式为C3H6O3 B.结合红外光谱和1H核磁共振谱可知A 的结构简式为CH3CH(OH)COOH C.B是A的同分异构体，则B在1H核磁共 振谱中峰面积之比可能为2∶2∶1∶1 D.取1 mol A、C2H6O、C2H4的混合物， 三者无论以何种比例混合，完全燃烧 消耗氧气的物质的量均为3 mol √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 由题意知，9 g A完全燃烧生成水的物质 的量是=0.3 mol，生成二氧化碳 的物质的量是=0.3 mol，n(O)= =0.3 mol， 所以A的实验式为CH2O，通过质谱法测得A的相对分子质量为90，故A的分子式为C3H6O3，A错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 根据红外光谱知A中含有—OH和 —COOH，由1H核磁共振谱知A中含有4种不同化学环境的氢原子，其数目之比为1∶1∶1∶3，故A的结构简式为CH3CH(OH)COOH，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 根据1 mol CxHyOz完全燃烧消耗氧气 的量为(x+-) mol知，1 mol C3H6O3 完全燃烧消耗O2为(3+-) mol=3 mol， 同理，1 mol C2H6O和1 mol C2H4完全燃烧消耗O2均为3 mol，所以三者无论以何种比例混合，完全燃烧消耗氧气的物质的量均为3 mol，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 13.(1)将有机物A置于氧气流中充分燃烧，A和氧气恰好完全反应且消耗6.72 L(标准状况)氧气，生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，则该物质的实验式是　　　　；质谱图显示，A的相对分子质量为46，又已知有机物A的1H核磁共振谱如图所示，则A的结构简式为　　　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 C2H6O CH3CH2OH 综合强化 根据质量守恒定律可知，化合物中 所含C元素质量为8.8 g×=2.4 g， 所含H元素质量为5.4 g×=0.6 g，二氧化碳和水中的氧元素质量之和 为(8.8 g-2.4 g)+(5.4 g-0.6 g)=11.2 g，而消耗氧气的质量为× 32 g·mol-1=9.6 g，所以有机物A中氧元素质量为11.2 g-9.6 g=1.6 g，n(C)∶n(H)∶n(O)= ∶∶=2∶6∶1， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 所以该物质的最简式是C2H6O；因其相对分子质量为46，则分子式为C2H6O，该有机物可能为乙醇，也 可能为二甲醚，而1H核磁共振谱图表明其分子中有三种不同化学环境的氢原子，且数量之比为3∶2∶1，则该化合物为乙醇，结构简式为CH3CH2OH。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (2)B的质谱图如图，则其相对分子质量为　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 74 综合强化 (3)B的红外光谱如图所示，则B的结构简式为　　　 　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CH3CH2—O—CH2CH3 由物质B的红外光谱可知，物质B存在对称的甲基、对称的亚甲基和醚键，故B的结构简式为CH3CH2OCH2CH3。 综合强化 14.为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验： (1)将15 g有机物A置于足量氧气流中充分燃烧，生成物只有CO2和H2O。将燃烧产物依次通过无水CaCl2和浓KOH溶液使其充分被吸收。实验测得无水CaCl2增重9 g，浓KOH溶液增重39.6 g。由此确定A的实验式是 　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 C9H10O2 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 无水CaCl2增重的9 g为生成的水的质量，浓KOH溶液增重的39.6 g为生 成的二氧化碳的质量，n(H2O)==0.5 mol，n(H)=0.5 mol×2=1 mol， n(CO2)==0.9 mol，n(C)=0.9 mol，15 g有机物A中n(O)= =0.2 mol，故A分子中C、H、O原子 数目之比为0.9 mol∶1 mol∶0.2 mol=9∶10∶2，即A的实验式为C9H10O2。 综合强化 (2)测得相同条件下A的蒸气相对于氢气的密度为75，则A的分子式是 　　　　。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 C9H10O2 A的实验式为C9H10O2，相同条件下A的蒸气相对于氢气的密度为75，则A的相对分子质量为75×2=150，故A的分子式为C9H10O2。 综合强化 (3)红外光谱表明A中含有苯环、羧基，核磁共振氢谱表明A有4组峰且峰 面积之比为6∶2∶1∶1，写出有机物A的所有可能结构：________________ ___________(用结构简式表示)。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 、 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 红外光谱表明A中含有苯环、羧基，A的核磁共振氢谱有4组峰且峰面 积之比为6∶2∶1∶1，则有机物A所有可能的结构为 、 。 返回 $$ 第4课时　有机物结构确定提升课 [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及应用 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。 (2)同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效，如新戊烷()中12个H等效。 (3)处于对称位置上的氢原子等效，如CH3CH3中的6个氢原子等效，乙烯分子中的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。 1.试分析以下3种有机物分别有几种等效氢原子？ a.CH3C(CH3)2C(CH3)2CH3 b. c. 答案　a.1种　b.2种　c.4种 2.有机化合物的一氯代物(不考虑立体异构)有(　　) A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 答案　B 解析　如图，可知该有机物有4种等效氢原子，故其一氯代物有4种。 3.有机化合物的一氯代物共有(不考虑立体异构)(　　) A.3种　B.4种　C.5种　D.7种 答案　C 解析　该有机化合物具有一定的对称性，其“等效氢原子”的种类如图，故其一氯代物共有5种。 4.丙烷的二氯代物的同分异构体(不考虑立体异构)数目为(　　) A.2种　B.3种　C.4种　D.5种 答案　C 解析　等效氢法CH3CH2CH3中有2种等效氢，故一氯取代物为2种，分别为a.b.；a中有3种等效氢：，b中有2种等效氢：，又因④与②重复，故丙烷的二氯代物有4种。 二、有机物分子式及结构简式的确定 1.有机物分子式的确定方法 (1)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。 N(C)∶N(H)∶N(O)=∶∶=a∶b∶c(最简整数比)，最简式为CaHbOc，则分子式为(CaHbOc)n，得n=(Mr为有机物的相对分子质量)。 (2)商余法(适用于烃类分子式的求法) 用烃(CxHy)的相对分子质量除以12，看商和余数，即=x……y，则分子式为CxHy。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： 注意　氢原子数最多不能超过2x+2个。 2.有机物结构式、结构简式的确定 (1)图谱法 红外光谱、1H核磁共振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—不饱和度的应用 ①概念：不饱和度(Ω)是有机物分子不饱和程度的量化标志。 ②计算：有机物分子与碳原子数相等的链状烷烃(CnH2n+2)比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度增加1。 如：Ω=1，—C≡C—：Ω=2，：Ω=1，：Ω=1，苯环：Ω=4。 ③应用：可根据不饱和度，判断可能含有的化学键或结构。 如：CH4O中的碳原子已饱和，其结构简式只能是CH3OH；C4H8的Ω=1，可能为烯烃或环烷烃。 (3)化学方法 方法 依据 结论或实例 ① 定性实验 实验中有机化合物表现出的性质 确定官能团 ② 定量实验 确定有机化合物的官能团 如乙醇结构简式的确定 确定官能团的数目 如1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol氢气，则说明1个该醇分子中含2个—OH ③ 进行“组装”确定 根据实验测得的官能团种类、数目，联系价键规律等进行“组装”和“拼凑” 确定有机化合物的结构简式 1.已知有机物的最简式，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CnH2n+2的组成，或实验式中原子个数扩大2倍后符合CnH2n+2的组成关系，可直接确定分子式。如实验式为CH3O、C2H5O，则分子式为C2H6O2、C4H10O2。 2.已知某有机物9.2 g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10.8 g，碱石灰增重17.6 g，该有机物的分子式是(　　) A.C2H6O B.C2H4O C.CH4O D.C2H6O2 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10.8 g为水的质量，碱石灰增重的17.6 g为二氧化碳的质量。生成水的物质的量为=0.6 mol，H原子的物质的量为0.6 mol×2=1.2 mol；生成二氧化碳的物质的量为=0.4 mol，C原子的物质的量为0.4 mol；9.2 g该有机物分子中含有氧原子的物质的量为=0.2 mol。该有机物分子中含有C、H、O原子的物质的量之比为0.4 mol∶1.2 mol∶0.2 mol=2∶6∶1，该有机物的最简式为C2H6O，由于H原子已经饱和，故该有机物的分子式为C2H6O，故A正确。 3.A、B两种有机物都属于烃类，都含有6个氢原子，它们的1H核磁共振谱如图。下列说法一定错误的是(　　) A.A是C2H6，B是 B.A是C2H6，B是CH3CH==CH2 C.A是，B是CH3CH==CH2 D.A是，B是HC≡C—CH2—C≡CCH3 答案　A 解析　A是C2H6，只有1种氢原子，B是，只有1种氢原子，A符合题意；A是C2H6，只有1种氢原子，B是CH3CH==CH2，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CH3CH==CH2，含有3种氢原子，且3种氢原子数之比为1∶2∶3，C不符合题意；A是，只有1种氢原子，B是HC≡C—CH2—C≡CCH3，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。 4.(2024·西安高二检测)2015年10月，中国科学家屠呦呦因为发现了新型抗疟药——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(　　) A.通过1H核磁共振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酯基 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；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。 5.完成下列问题。 (1)研究有机物的方法有很多，常用的有①1H核磁共振谱　②蒸馏　③重结晶　④萃取　⑤红外光谱　⑥过滤，其中用于分子结构确定的有　　　　　　　　(填序号)。  (2)下列物质中，其1H核磁共振谱中只有一个吸收峰的是　　　　　　　　(填字母)。  A.CH3CH3 B.CH3COOH C.CH3COOCH3 D.CH3OCH3 (3)某含碳、氢、氧三种元素的有机物甲，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%，则甲的实验式(最简式)是　　　　　　　　　　。  ①如图是有机物甲的质谱图，则其相对分子质量为　　　　　，分子式为　　　　　　　　。 ②确定甲的官能团：通过实验可知甲中一定含有羟基，写出羟基的符号　　　　　　　　；甲可能的结构有　　　　　　　　种。  ③确定甲的结构简式： 经测定有机物甲的1H核磁共振谱如图所示，则甲的结构简式为　　　　　　　　。  答案　(1)①⑤　(2)AD　(3)C4H10O　①74　C4H10O　②—OH　4　③C(CH3)3OH 解析　(1)在题述各种研究方法中，蒸馏、重结晶、萃取、过滤是有机物分离或提纯的方法，1H核磁共振谱、红外光谱常用于分子结构确定。(2)其1H核磁共振谱中只有一个吸收峰，说明有机物分子中只有一类氢原子， CH3CH3分子中只有一类氢原子，A正确；CH3COOH分子中含有两类氢原子，B错误；CH3COOCH3分子中含有两类氢原子，C错误；CH3OCH3分子中只有一类氢原子，D正确。(3)碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，因此氧的质量分数是21.63%，则该物质中碳、氢、氧原子个数之比为∶∶≈4∶10∶1，所以其实验式为C4H10O。①根据质谱图知，其相对分子质量是74，结合其实验式知其分子式为C4H10O。②由题意知，甲为一元饱和醇，可能结构有4种，结构简式为HOCH2CH2CH2CH3、CH3CH(OH)CH2CH3、(CH3)2CHCH2OH、C(CH3)3OH。③甲的1H核磁共振谱图中出现2组峰，说明该结构中有2种氢原子，则结构简式为C(CH3)3OH。 课时对点练　[分值：100分] (选择题1~12题，每小题7分，共84分) 题组一　有机物中氢原子种类的判断与应用 1.下列有机物分子中，在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)为1∶3的是(　　) A.丙烷 B. C. D. 答案　A 解析　丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是2∶6=1∶3，A正确；分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是6∶3∶2∶1，B错误；分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是6∶1∶1，C错误；分子在1H核磁共振谱中信号强度(个数比)是9∶1，D错误。 2.(2024·杭州高二期中)某有机化合物的核磁共振氢谱图如图所示，该物质可能是(　　) A. B.CH3CH2CHO C.HCOOCH2COOH D.CH2==CHCH==CH2 答案　B 解析　分子中含有3种氢原子，且原子个数比为1∶1∶3，A不符合题意；CH3CH2CHO分子中含有3种氢原子，且原子个数比为1∶2∶3，B符合题意；HCOOCH2COOH分子中含有3种氢原子，且原子个数比为1∶2∶1，C不符合题意；CH2==CH—CH==CH2分子中含有2种氢原子，且原子个数比为2∶1，D不符合题意。 3.下列芳香烃苯环上的一氯代物只有一种的是(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　苯环上有3种氢原子，故其苯环上的一氯代物有3种；苯环上有2种氢原子，故其苯环上的一氯代物有2种；苯环上有3种氢原子，故其苯环上的一氯代物有3种；苯环上只有1种氢原子，故其苯环上的一氯代物只有1种。 4.下列有机物的一氯代物数目与其他三种不同的是(不考虑立体异构)(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　A项，有4种等效氢原子，其一氯代物有4种；B项， 有4种等效氢原子，其一氯代物有4种；C项，有4种等效氢原子，其一氯代物有4种；D项，有3种等效氢原子，其一氯代物有3种。 题组二　有机物分子式及分子结构的确定 5.如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是(　　) A.29 B.43 C.57 D.72 答案　D 解析　质谱图中最大质荷比就是该物质的相对分子质量，根据图示可知A的最大质荷比是72。 6.下列实验式中，不用相对分子质量就可以确定分子式的是(　　) ①CH3　②CH　③CH2　④C2H5 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。根据链状烷烃通式，当碳原子数为n时，则氢原子数最多为2n+2。符合实验式为CH3的只有C2H6；符合实验式为CH的有C2H2、C6H6等；符合实验式为CH2的有C2H4、C3H6等；符合实验式为C2H5的只有C4H10。 7.(2023·南昌高二检测)有机物A的1H核磁共振谱图和红外光谱图如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.由1H核磁共振谱图可知，该有机物分子中有两种不同化学环境的氢原子 B.由红外光谱图可知，该有机物中只有两种不同的共价键 C.若A的化学式为C2H6O2，则其结构简式为HOCH2CH2OH D.由其1H核磁共振谱图不能确定分子中氢原子总数 答案　B 解析　由红外光谱图可知，该有机物中含碳碳单键和氢氧键，但不符合碳四价键原则，所以不止2种共价键，B错误；若A的化学式为C2H6O2，则根据红外光谱图和1H核磁共振谱图可确定，该有机物为乙二醇，其结构简式为HOCH2CH2OH，C正确。 8.某有机物8.80 g，完全燃烧后只生成CO2 22.0 g，H2O 10.8 g，则该化合物的实验式为(　　) A.C5H6O　B.C6H12　C.C5H12O2　D.C5H12O 答案　D 解析　由题干信息知该化合物中一定含有H和C两种元素，可能含有O元素。22.0 g CO2和10.8 g H2O的物质的量分别为0.5 mol和0.6 mol，则该化合物中含O元素的质量为8.80 g-0.5 mol×12 g·mol-1-0.6 mol×2×1 g·mol-1=1.6 g，O元素的物质的量为0.1 mol，则C、H、O三种元素的原子个数之比为0.5 mol∶1.2 mol∶0.1 mol=5∶12∶1，故其实验式为C5H12O。 9.已知某有机物A的红外光谱和1H核磁共振谱如图所示，下列叙述错误的是(　　) A.由红外光谱可知，该有机物中含有C—O键 B.由1H核磁共振谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子 C.若A的分子式为C2H6O，则可能为二甲醚 D.由1H核磁共振谱可得知其分子中不同类型的氢原子个数比 答案　C 解析　由1H核磁共振谱可知，其分子中含有三种不同化学环境的氢原子，峰面积之比等于氢原子个数之比，但不能确定其具体个数，B、D正确；二甲醚分子中只有一种氢原子，C错误。 10.(2023·河南许昌高二期中)烃的含氧衍生物X在足量的O2中燃烧，将燃烧的产物依次通过图中的甲、乙、丙装置，反应结束后，测得装置甲增重7.2 g，装置乙中无水硫酸铜不变色，装置丙增重13.2 g。下列说法正确的是(　　) A.装置乙中的固体质量增大 B.X的实验式一定为C3H8O C.X可能是C2H5COOH D.结合质谱图可确定X的分子式 答案　D 解析　装置乙中无水硫酸铜不变色，说明无水硫酸铜固体没有吸水，质量不变，故A错误；X的实验式可能为C3H8O或C3H8O2或C3H8O3等，故B错误；X中n(C)∶n(H)=0.3∶0.8=3∶8，X不可能是C2H5COOH，故C错误；结合质谱图可确定X的相对分子质量，可以确定X的分子式，故D正确。 11.利托那韦可用于艾滋病的治疗，如图所示物质为合成利托那韦的原料之一。下列有关该物质的说法正确的是(　　) A.与苯甲酸甲酯()互为同系物 B.分子中含有羰基 C.核磁共振氢谱图有5组峰 D.苯环上的二溴代物有4种(不考虑立体异构) 答案　D 12.(2023·大连高二检测)某化学学习小组研究某烃的含氧衍生物A的组成和结构，研究过程如下：称取9 g A在足量氧气中充分燃烧，并使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，对A进行波谱分析结果如图。下列说法错误的是(　　) A.由质谱图可知A的实验式为C3H6O3 B.结合红外光谱和1H核磁共振谱可知A的结构简式为CH3CH(OH)COOH C.B是A的同分异构体，则B在1H核磁共振谱中峰面积之比可能为2∶2∶1∶1 D.取1 mol A、C2H6O、C2H4的混合物，三者无论以何种比例混合，完全燃烧消耗氧气的物质的量均为3 mol 答案　A 解析　由题意知，9 g A完全燃烧生成水的物质的量是=0.3 mol，生成二氧化碳的物质的量是=0.3 mol，n(O)==0.3 mol，所以A的实验式为CH2O，通过质谱法测得A的相对分子质量为90，故A的分子式为C3H6O3，A错误；根据红外光谱知A中含有—OH和—COOH，由1H核磁共振谱知A中含有4种不同化学环境的氢原子，其数目之比为1∶1∶1∶3，故A的结构简式为CH3CH(OH)COOH，B正确；根据1 mol CxHyOz完全燃烧消耗氧气的量为(x+-) mol知，1 mol C3H6O3完全燃烧消耗O2为(3+-) mol=3 mol，同理，1 mol C2H6O和1 mol C2H4完全燃烧消耗O2均为3 mol，所以三者无论以何种比例混合，完全燃烧消耗氧气的物质的量均为3 mol，D正确。 13.(8分)(1)将有机物A置于氧气流中充分燃烧，A和氧气恰好完全反应且消耗6.72 L(标准状况)氧气，生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，则该物质的实验式是　　　　；质谱图显示，A的相对分子质量为46，又已知有机物A的1H核磁共振谱如图所示，则A的结构简式为　　　　　　。  (2)B的质谱图如图，则其相对分子质量为　　　　。  (3)B的红外光谱如图所示，则B的结构简式为　　　　　　。  答案　(1)C2H6O　CH3CH2OH　(2)74 (3)CH3CH2—O—CH2CH3 解析　(1)根据质量守恒定律可知，化合物中所含C元素质量为8.8 g×=2.4 g，所含H元素质量为5.4 g×=0.6 g，二氧化碳和水中的氧元素质量之和为(8.8 g-2.4 g)+(5.4 g-0.6 g)=11.2 g，而消耗氧气的质量为×32 g·mol-1=9.6 g，所以有机物A中氧元素质量为11.2 g-9.6 g=1.6 g，n(C)∶n(H)∶n(O)= ∶∶=2∶6∶1，所以该物质的最简式是C2H6O；因其相对分子质量为46，则分子式为C2H6O，该有机物可能为乙醇，也可能为二甲醚，而1H核磁共振谱图表明其分子中有三种不同化学环境的氢原子，且数量之比为3∶2∶1，则该化合物为乙醇，结构简式为CH3CH2OH。(3)由物质B的红外光谱可知，物质B存在对称的甲基、对称的亚甲基和醚键，故B的结构简式为CH3CH2OCH2CH3。 14.(8分)为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验： (1)将15 g有机物A置于足量氧气流中充分燃烧，生成物只有CO2和H2O。将燃烧产物依次通过无水CaCl2和浓KOH溶液使其充分被吸收。实验测得无水CaCl2增重9 g，浓KOH溶液增重39.6 g。由此确定A的实验式是　　　　　　。  (2)测得相同条件下A的蒸气相对于氢气的密度为75，则A的分子式是　　　　　　。  (3)红外光谱表明A中含有苯环、羧基，核磁共振氢谱表明A有4组峰且峰面积之比为6∶2∶1∶1，写出有机物A的所有可能结构：　　　　　　　　　　　　(用结构简式表示)。  答案　(1)C9H10O2　(2)C9H10O2 (3)、 解析　(1)无水CaCl2增重的9 g为生成的水的质量，浓KOH溶液增重的39.6 g为生成的二氧化碳的质量，n(H2O)==0.5 mol，n(H)=0.5 mol×2=1 mol，n(CO2)==0.9 mol，n(C)=0.9 mol，15 g有机物A中n(O)==0.2 mol，故A分子中C、H、O原子数目之比为0.9 mol∶1 mol∶0.2 mol=9∶10∶2，即A的实验式为C9H10O2。(2)A的实验式为C9H10O2，相同条件下A的蒸气相对于氢气的密度为75，则A的相对分子质量为75×2=150，故A的分子式为C9H10O2。(3)红外光谱表明A中含有苯环、羧基，A的核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为6∶2∶1∶1，则有机物A所有可能的结构为、。 学科网（北京）股份有限公司 $$