专题1 微专题1 有机物的组成和结构的确定（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第三册（苏教版）

本讲义聚焦有机物结构分析核心知识点，系统梳理氢原子类型判断（核磁共振氢谱应用）、分子式确定（燃烧法、相对密度等）、结构式确定（结合光谱分析）的递进脉络，搭建从基础判断到综合应用的学习支架。 资料通过例题解析、方法总结（如对称法、实验式法）及变式训练，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力。课中辅助教师清晰授课，课后学生可通过练习题查漏补缺，提升有机物结构分析的综合应用能力。

一、有机物中氢原子类型的判断与应用 　下列化合物中，核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是(　　) A．　　 B． C． D． [解析]　对各选项中氢原子所处的不同化学环境进行分析判断，得到下表： 选项 氢谱中峰的组数 峰面积之比 A 3 3∶2∶2 B 2 3∶1 C 2 3∶1 D 2 3∶2 [答案]　D 有机物分子中氢原子类型的判断——对称法 (1)同一碳原子上氢原子类型相同。 (2)连在同一碳原子上甲基的氢原子类型相同。 (3)处于对称位置的碳原子上的氢原子类型相同。　 [变式训练] 1．下列化合物分子在核磁共振氢谱图中能给出三种吸收峰的是(　　) A．CH3CH2CH3　　 B． C．CH3—O—CH3 D． 解析　有机物中含有几种不同化学环境的氢原子，在核磁共振氢谱图上就出现几种吸收峰。现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种吸收峰，这表明该分子中含有三种不同化学环境的氢原子。分析各选项可知A、D中物质各有两种氢原子，B中物质有三种氢原子，C中物质只有一种氢原子。 答案　B 二、有机物分子式的确定 　某有机化合物在相同状况下对氢气的相对密度为45。取该有机物样品3.6 g在纯氧中充分燃烧得到2种产物，将产物先后通过过量浓硫酸和碱石灰，两者分别增重2.16 g和5.28 g，则该有机物的分子式为(　　) A．CH2O B．C3H6O3 C．C3H6O2 D．C3H8O3 [解析]　已知m(H)＝×2×1 g·mol－1＝0.24 g，m(C)＝×12 g·mol－1＝1.44 g，则m(O)＝3.6 g－0.24 g－1.44 g＝1.92 g，故N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶＝1∶2∶1，所以该有机物的实验式为CH2O。根据相对密度可求出该有机物的相对分子质量Mr＝45×2＝90，可设其分子式为(CH2O)n，则有30n＝90，解得：n＝3，故分子式为C3H6O3。 [答案]　B 有机物分子式的确定方法 (1)直接法：有机物的密度(相对密度)→摩尔质量→1 mol有机物中各原子的物质的量→分子式。 (2)实验式法：各元素的质量分数→实验式分子式。 (3)余数法：用烃的相对分子质量除以14，看商和余数。＝商(碳原子数)…… (4)平均值法 根据有机混合物中各元素原子的平均原子数确定混合物的组成。常用十字交叉法使计算简化。平均值的特征：C小≤≤C大，H小≤≤H大等。如测得两种烃的混合物的平均分子式是C1.7H4，则两种烃的组合有CH4和C2H4、CH4和C3H4等。 (5)化学方程式法：用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系，利用有机物燃烧的化学方程式求分子式的方法。 常用的化学方程式有： CxHy＋O2xCO2＋H2O CxHyOz＋O2xCO2＋H2O　 [变式训练] 2．化合物X是一种有机溶剂。使用现代分析仪器对有机化合物X的分子结构进行测定，相关结果如图甲、乙、丙所示： 有关X的说法不正确的是(　　) A．X的相对分子质量为74 B．X的分子式是C4H10O C．0.3 mol X中含有C—H的数目为3 mol D．有机化合物M是X的同分异构体，M的结构有4种(不包括X本身，且不考虑立体异构) 解析　质谱图中质荷比最大的值为X的相对分子质量，X的相对分子质量为74，A正确；由图乙、图丙可知，X分子中含有烷基和醚键，有两种不同化学环境的氢原子，个数比为2∶3，故化合物X为CH3CH2OCH2CH3，分子式为C4H10O，B正确；X为CH3CH2OCH2CH3,1个X分子中含有10个C—H,0.3 mol X中含有C—H数目为3 mol，C正确；有机化合物M为X的同分异构体，若M为醇类，碳链为C—C—C—C时，羟基有2个位置，碳链为时，羟基有2个位置；若M为醚类，有CH3OCH2CH2CH3、，因此M的结构有6种，D错误。 答案　D 三、有机物结构式的确定 　有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机物合成的中间体。8.4 g该有机物经充分燃烧生成22.0 g CO2和7.2 g H2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中只有O—H和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。 (1)A的化学式为________。 (2)A的结构简式为________。 [解析]　m(C)＋m(H)＝×12 g·mol－1＋×2 g·mol－1＝6.8 g，则m(O)＝8.4 g－6.8 g＝1.6 g，N(C)∶N(H)∶N(O)＝5∶8∶1，则实验式为C5H8O，其分子式为(C5H8O)n。由其相对分子质量为84，得n＝1，该有机物的分子式为C5H8O，结合红外光谱图知含有—OH和位于分子端的—C≡C—，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1，得A的结构简式为。 [答案]　(1)C5H8O　(2) 确定有机物结构简式的一般思路 烃分子的不饱和度＝N(C)＋1－，其中N(C)为碳原子数，N(H)为氢原子数。即在烷烃基础上缺2个氢原子就多出一个不饱和度，多出的可能形成环或双键等，如乙烯的不饱和度为1。　 [变式训练] 3．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4.6 g，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5.4 g和8.8 g；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。 试回答下列问题： (1)该有机化合物的相对分子质量为________。 (2)该有机化合物的实验式为________。 (3)能否根据该有机化合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：________________________________。 解析　 答案　(1)46　(2)C2H6O　(3)能　因为实验式为C2H6O，碳原子已经饱和，所以实验式即为分子式　C2H6O　(4)CH3OCH3 1．A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知A中碳元素的质量分数为44.1%，氢元素的质量分数为8.82%，那么A的实验式是(　　) A．C5H12O4 B．C5H12O3 C．C4H10O4 D．C5H10O4 解析　N(C)∶N(H)∶N(O)＝∶∶≈5∶12∶4。 答案　A 2．通过核磁共振氢谱可以推知(CH3)2CHCH2CH2OH有多少种不同化学环境的氢原子(　　) A．6 B．5 C．3 D．4 解析　根据有机物的结构简式可知(CH3)2CHCH2CH2OH中有—CH3、、CH、—OH，其中2个—CH3中6个H原子等效，2个—CH2—中的H原子不等效，故分子中含有5种不同化学环境的H原子。 答案　B 3．根据质谱图分析可知某烷烃的相对分子质量为86，其核磁共振氢谱图有4组峰，峰面积比为6∶4∶3∶1，则其结构简式为(　　) A．CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 B．(CH3)2CHCH2CH3 C．(CH3)2CHCH2CH(CH3)2 D．(CH3)2CHCH(CH3)2 解析　某烷烃的相对分子质量为86，则其分子式为C6H14，核磁共振氢谱图有4组峰，峰面积比为6∶4∶3∶1，说明有4种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶4∶3∶1，则其结构简式为CH3CH2CH(CH3)CH2CH3，选A。 答案　A 4．完成下列问题： (1)取3.0 g有机物A，完全燃烧后生成3.6 g水和3.36 L CO2(标准状况)，已知该有机物的蒸气对氢气的相对密度为30，则该有机物的分子式为________。 (2)下列实验式中，没有相对分子质量就可以确定分子式的是________(填序号)。 ①CH3　②CH　③CH2　④C2H5 解析　(1)m(C)＝×12 g·mol－1＝1.8 g，m(H)＝×2×1 g·mol－1＝0.4 g，则m(O)＝3.0 g－1.8 g－0.4 g＝0.8 g， 所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶＝3∶8∶1，又因为该有机物的蒸气对氢气的相对密度为30，所以A的分子式为C3H8O。 (2)如果分子中只含有碳碳单键和碳氢键，含有的氢原子数目是量多的；在分子中若含有碳碳双键或苯环等，分子结构中含有的氢原子数目会减少，CH3对应的有机物只能是C2H6，C2H5对应有机物只能是C4H10，而CH、CH2对应的有机物可能有多种。 答案　(1)C3H8O　(2)①④ 5．为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验： 【分子式的确定】 (1)将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该物质中各元素的原子个数比是__________________。 (2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量为46，则该物质的分子式是____________。 (3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式：______________ __________________________________________________________。 【结构式的确定】 (4)1H核磁共振谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值(信号)，根据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如：甲基氯甲基醚(Cl—CH2—O—CH3)有两种氢原子(如图1)。经测定，有机物A的1H核磁共振谱示意图如图2所示，则A的结构简式为________________。 【性质实验】 (5)A在一定条件下脱水可生成B，B可合成塑料C，请写出B转化为C的化学方程式：___________________________________________________________。 (6)体育比赛中当运动员肌肉扭伤时，队医随即用氯乙烷(沸点为12.27 ℃)对受伤部位进行局部冷冻麻醉。请用B选择合适的方法制备氯乙烷，要求原子利用率为100%，请写出制备反应的化学方程式：___________________________ _________________________________________________________。 解析　n(CO2)＝＝0.2 mol，n(H2O)＝＝0.3 mol，n(O2)＝＝0.3 mol。(1)则该物质中各元素的原子个数比是N(C)∶N(H)∶N(O)＝N(CO2)∶2N(H2O)∶[N(H2O)＋2N(CO2)－2N(O2)]＝2∶6∶1。(2)相对分子质量为46，N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1，则分子式为C2H6O。(3)一个碳原子形成4个键、一个氧原子形成2个键、一个氢原子形成1个键，A的可能结构简式为CH3CH2OH或CH3—O—CH3。(4)根据有机物A的1H核磁共振谱示意图知有机物A有3组峰值，比例为3∶1∶2，所以A的结构简式为CH3CH2OH。(5)CH3CH2OH脱水生成乙烯，乙烯发生加聚反应生成聚乙烯，化学方程式为nCH2===CH2CH2—CH2。(6)乙烯和氯化氢加成生成氯乙烷，化学方程式为CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl。 答案　(1)N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1 (2)C2H6O　(3)CH3CH2OH、CH3—O—CH3 (4)CH3CH2OH (5)nCH2===CH2CH2—CH2 (6)CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl 学科网（北京）股份有限公司 $