第1章 4 第二节 第2课时 有机化合物实验式、分子式、分子结构的确定 课后达标 素养提升（课件PPT）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（人教版）

该高中化学课件聚焦有机化合物结构测定，涵盖质谱法、核磁共振氢谱、元素分析及X射线衍射等核心方法，通过元素组成计算过渡到结构分析，搭建从组成到结构的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过燃烧法计算分子式、核磁共振氢谱推断结构等实例，强化结构决定性质的化学观念。学生在分析推理中提升问题解决能力，教师可借助分层训练实现高效教学。

第二节　第2课时　 课后达标 素养提升 1 √ 1．(2025·厦门高二测试)下列说法错误的是(　　) A．质谱法可以测定有机化合物的相对分子质量 B．核磁共振氢谱图有助于确定有机化合物分子中氢原子的种类与相对数目 C．将有机化合物进行元素质量分数测定实验可以直接确定该有机化合物的分子式 D．X射线衍射技术可用于纯净的有机化合物晶体结构的测定 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 课后达标 素养提升 解析：质谱法可以测定有机化合物的相对分子质量，故A正确； 核磁共振氢谱图可显示有机化合物分子中不同化学环境的H原子的种类及相对数目，故B正确； 利用元素质量分数测定实验可以测定有机化合物中碳、氢元素的质量分数，不能直接确定有机化合物的分子式，故C错误； X射线衍射技术可用于有机化合物，特别是复杂的生物大分子晶体结构的测定，故D正确。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 课后达标 素养提升 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 B项，C2H6分子中只有1种化学环境的氢原子，CH3CH===CH2分子中有3种处于不同化学环境的氢原子，且个数之比为1∶2∶3； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 √ 3．(2025·梅州高二月考)某有机化合物的相对分子质量为58，含氧元素的质量分数约为0.552，该有机化合物的结构简式为(　　) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 √ 4．科学技术在物质结构的研究中具有非常重要的作用。下列说法正确的是(　　) A．HCHO的核磁共振氢谱图中有2组吸收峰 B．可通过X射线衍射实验测得共价键的键长和键角 C．某有机化合物X的红外光谱图如下图所示，X可能是丙酮(CH3COCH3) D．C2H5OH和CH3OCH3的质谱图完全相同 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：HCHO分子中的2个H是等效氢，故HCHO的核磁共振氢谱图中只有1组吸收峰，A错误； 通过X射线衍射实验可获得分子结构的有关数据，包括键长、键角等分子结构信息，B正确； 丙酮分子中6个C—H是完全相同的，而题图中有2种不同的C—H，因此X不可能是丙酮，C错误； CH3CH2OH与CH3OCH3的相对分子质量相同，最大质荷比相同，但分子离子和碎片离子不同，二者的质谱图不完全相同，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 √ 5．6.4 g某有机化合物在氧气中完全燃烧，只生成8.8 g CO2和7.2 g H2O。下列说法正确的是(　　) A．该有机化合物中仅含碳、氢两种元素 B．该有机化合物中碳、氢原子个数比为1∶8 C．无法确定该有机化合物中是否含有氧元素 D．该有机化合物的实验式为CH4O 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 6.4 g该有机化合物中含有0.2 mol C、0.8 mol H，碳、氢原子个数比为1∶4，故B错误； 6.4 g该有机化合物中含有0.2 mol C、0.8 mol H、0.2 mol O，该有机化合物的实验式为CH4O，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 √ 6．某气态有机化合物X含C、H、O三种元素。现欲确定X的分子式，下列条件中所需的最少条件是(　　) ①X中碳的质量分数　②X中氢的质量分数 ③X在标准状况下的体积　④质谱图确定X的相对分子质量　⑤X的质量 A．①② B．①②④ C．①②⑤ D．③④⑤ 解析：由①②可得有机化合物的实验式，由①②④可得有机化合物的分子式。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 √ 7．有机化合物X经质谱检测其相对分子质量为100，将10.0 g X在足量O2中充分燃烧，并将燃烧产物依次通过足量的无水CaCl2和KOH浓溶液，发现无水CaCl2增重7.2 g，KOH浓溶液增重22.0 g。X能发生银镜反应，且X的核磁共振氢谱图中有3组吸收峰，峰面积之比是6∶1∶1。根据以上信息推测X的结构简式为(　　) A．CH3COCH(CH3)OCHO B．(CH3)2CHCOCHO C．(CH3)2C(OH)CHO D．(CH3)2CHCH2OCHO 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 8．下列装置中有机化合物样品在电炉中充分燃烧，通过测定生成的CO2和H2O的质量，来确定有机化合物的分子式。请回答下列问题： (1)B装置中试剂X可选用________。 解析：B装置用于干燥通入C装置中的氧气，试剂X可选用浓硫酸。 浓硫酸 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 (2)D装置中无水氯化钙的作用是_____________________，E装置中碱石灰的作用是________________________________。 解析：D装置中无水氯化钙的作用是吸收生成的水，E装置中碱石灰的作用是吸收生成的二氧化碳。 吸收生成的水　 吸收生成的二氧化碳 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 (3)若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取0.44 g样品，经充分反应后，D装置质量增加0.36 g，E装置质量增加0.88 g，已知该有机化合物的相对分子质量为44，该有机化合物的分子式为________。 C2H4O 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 (4)若该有机化合物的核磁共振氢谱如右图所示，则其 结构简式为________。 CH3CHO　 解析：该有机化合物的核磁共振氢谱图中有2组峰，且峰面积之比为1∶3，故该有机化合物的结构简式为CH3CHO。 (5)某同学认为E装置和空气相通，会影响测定结果的准确性，应在E装置后再增加一个E装置，主要目的是_______________________________。 吸收空气中的二氧化碳和水蒸气 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 √ 9．(2025·廊坊高二联考)质谱图显示某有机化合物(只含C、H、O元素)的相对分子质量为70，红外光谱图显示该有机化合物含有C===C和C===O，核磁共振氢谱图显示该有机化合物有4组峰，且峰面积之比为1∶1∶1∶3。已知酮羰基不与Br2发生加成反应，下列有关该有机化合物的说法错误的是(　　) A．分子中有4种处于不同化学环境的氢原子 B．分子式为C4H6O C．结构简式为CH3CH===CHCHO D．1 mol该有机化合物能与2 mol Br2发生加成反应 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：核磁共振氢谱图中有4组峰，说明分子中有4种处于不同化学环境的氢原子，A项正确； 由题给信息可确定该有机化合物的分子式为C4H6O，又因红外光谱图显示含有C===C和C===O，且核磁共振氢谱图中峰面积之比为1∶1∶1∶3，故该有机化合物的结构简式为CH3CH===CHCHO，B、C项正确； 1 mol CH3CH===CHCHO最多能与1 mol Br2发生加成反应，D项错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 √ 10．(2025·焦作高二期末)测得某有机化合物中碳元素的质量分数为60%，氢元素的质量分数为13.33%。0.2 mol该有机化合物的质量为12 g，其红外光谱图中有C—H、O—H、C—O的吸收峰。下列有关该有机化合物的叙述不正确的是(　　) A．该有机化合物属于烃的含氧衍生物 B．该有机化合物的质谱图中最大质荷比是60 C．该有机化合物能与金属Na反应 D．该有机化合物的核磁共振氢谱图中有4组吸收峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 该有机化合物的相对分子质量为60，则质谱图中最大质荷比是60，B正确； 该有机化合物为醇，能与金属Na反应，C正确； 因无法确定该有机化合物的结构，故其核磁共振氢谱图中吸收峰的数目及峰面积之比无法确定，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 11．将6.8 g有机化合物X完全燃烧，生成3.6 g H2O和8.96 L(标准状况)CO2。X的核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为 3∶2∶2∶1。X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，对应的质谱图、红外光谱图如下图所示。下列关于X的叙述正确的是(　　)   A．有机化合物 X的相对分子质量为106 B．有机化合物 X分子中含有官能团的名称为酯基 C．符合题中X分子结构特征的有机化合物有2种 D．X分子中所有的原子可能在同一平面上 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 解析：根据质谱图可知，X的相对分子质量为136，A错误； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 有机化合物X中含有饱和碳原子，与饱和碳原子相连的4个原子形成四面体结构，故X分子中所有原子不可能共面，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 12．(2025·淮南高二联考)有机化合物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)具有令人愉悦的牛奶香气，主要用于配制奶油、乳品、酸奶和草莓等类型香精，其沸点为148 ℃。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机化合物M，然后借助现代科学仪器测定有机化合物M的分子组成和结构，具体实验过程如下： 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 步骤一：将粗品用蒸馏法进行纯化。 (1)蒸馏装置如图1所示，图中虚线框内应选用右侧的________(填“仪器x”或“仪器y”)。 仪器y 解析：蒸馏装置中应该使用直形冷凝管，故选用仪器y。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 步骤二：确定M的实验式和分子式。 (2)利用元素分析仪测得有机化合物M中碳元素的质量分数为54.5%，氢元素的质量分数为9.1%。 ①M的实验式为________。 ②已知M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，则M的相对分子质量为_________，分子式为________。 C2H4O 88　 C4H8O2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 步骤三：确定M的结构简式。 (3)用核磁共振仪测出M的核磁共振氢谱如图2所示，图中峰面积之比为1∶3∶1∶3；利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图3所示。  M中官能团的名称为____________________，M的键线式为___________。 羟基、酮羰基(羰基)　 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标 素养提升 2．甲、乙两种有机化合物都属于烃类，都含有6个氢原子，它们的核磁共振氢谱如下图所示。下列说法一定错误的是(　　) A．甲是C2H6，乙是 B．甲是C2H6，乙是CH3CH===CH2 C．甲是 ，乙是CH3CH===CH2 D．甲是 ，乙是HC≡C—CH2—C≡CCH3 解析：由题图可知，甲分子中含有1种化学环境的氢原子，乙分子中含有3种处于不同化学环境的氢原子，且个数之比为1∶2∶3。A项，C2H6、分子中均只有1种化学环境的氢原子； C项， D项， 解析：根据氧元素的质量分数可得58×0.552＝32.016，则该有机化合物中一定含有2个氧原子，再结合相对分子质量为58，还剩余26，则还有2个碳原子和2个氢原子，故该有机化合物的结构简式为，C项符合题意。 解析：6.4 g某有机化合物在氧气中完全燃烧，只生成8.8 g CO2和7.2 g H2O，n(CO2)＝0.2 mol，n(H2O)＝0.4 mol，根据元素守恒，6.4 g该有机化合物中含有0.2 mol C、0.8 mol H，根据质量守恒定律，该有机化合物中含有O的物质的量为 eq \f(6.4 g－0.2 mol×12 g/mol－0.8 mol×1 g/mol,16 g/mol)＝0.2 mol。根据以上分析可知，该有机化合物中含碳、氢、氧三种元素，故A、C错误； 解析： CaCl2吸收产生的H2O，KOH浓溶液吸收产生的CO2，即m(H2O)＝7.2 g，n(H)＝2n(H2O)＝ eq \f(7.2 g,18 g/mol)×2＝0.8 mol；m(CO2)＝22.0 g，n(C)＝n(CO2)＝ eq \f(22.0 g,44 g/mol)＝0.5 mol。10.0 g X中H的质量为0.8 g、C的质量为0.5 mol ×12 g/mol ＝6.0 g、O的质量为10.0 g－0.8 g－6.0 g＝3.2 g，则n(O)＝ 0.2 mol，X的实验式为C5H8O2，该物质的相对分子质量为100，故分子式为C5H8O2。X能发生银镜反应，说明含有醛基的结构，且X的核磁共振氢谱图中有3组吸收峰，峰面积之比是6∶1∶1，即该有机化合物中含有2个—CH3，X的结构简式为(CH3)2CHCOCHO。 解析：D装置质量增加0.36 g，为水的质量，可得氢元素的质量为0.36 g× eq \f(2,18)＝0.04 g；E装置质量增加0.88 g，为二氧化碳的质量，可得碳元素的质量为0.88 g× eq \f(12,44)＝0.24 g，从而可推出含氧元素的质量为0.44 g－0.24 g－0.04 g＝0.16 g，设该有机化合物的最简式为CxHyOz，则x∶y∶z＝ eq \f(0.24,12)∶ eq \f(0.04,1)∶ eq \f(0.16,16)＝2∶4∶1，即最简式为C2H4O，又由该有机化合物的相对分子质量为44，可得该有机化合物的分子式为C2H4O。 解析：M＝ eq \f(12 g,0.2 mol)＝60 g/mol，碳原子数为 eq \f(60 g/mol×60%,12 g/mol)＝3，氢原子数为 eq \f(60 g/mol×13.33%,1 g/mol)≈8，氧元素的质量分数为1－13.33%－60%＝26.67%，氧原子数为 eq \f(60 g/mol×26.67%,16 g/mol)≈1，故该有机化合物的分子式为C3H8O。该有机化合物的红外光谱图中有C—H、O—H、C—O的吸收峰，故该有机化合物的结构简式为CH3CH2CH2OH或。由分析可知，该有机化合物为醇，属于烃的含氧衍生物，A正确； 6.8 g X的物质的量为 eq \f(6.8 g,136 g/mol)＝0.05 mol，完全燃烧生成 eq \f(3.6 g,18 g/mol)＝0.2 mol H2O和 eq \f(8.96 L,22.4 L/mol)＝0.4 mol CO2，氢原子的物质的量为0.4 mol，碳原子的物质的量为0.4 mol，氧原子的物质的量为 eq \f(6.8 g－0.4 mol×1 g/mol－0.4 mol×12 g/mol,16 g/mol)＝0.1 mol，故n(X)∶n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.05 mol∶0.4 mol∶0.4 mol∶0.1 mol＝1∶8∶8∶2，X的分子式为C8H8O2，结合题给信息与红外光谱图可知，X的结构简式为，B正确，C错误； 解析：①利用元素分析仪测得有机化合物M中碳元素的质量分数为54.5%，氢元素的质量分数为9.1%，故氧元素的质量分数为1－54.5%－9.1%＝36.4%，M分子中N(C)∶N(H)∶N(O)＝ eq \f(54.5%,12)∶ eq \f(9.1%,1)∶ eq \f(36.4%,16)≈2∶4∶1，故M的实验式为C2H4O。②同温同压下，气体的密度与相对分子质量成正比，M的密度是同温同压下二氧化碳密度的2倍，故M的相对分子质量为88，分子式为C4H8O2。 解析：M的分子式为C4H8O2，根据M的红外光谱图，M中官能团的名称为羟基、酮羰基(羰基)，核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为1∶3∶1∶3，故M的键线式为 。 $