12.2 仪器在确定有机物分子式和分子结构中的作用-【高考零起点】2026年新高考化学总复习学用Word（艺考）

该高中化学高考复习学案系统梳理了质谱仪、红外光谱仪、核磁共振仪在确定有机物分子式和结构中的核心考点，按“相对分子质量测定—官能团识别—氢原子类型分析”的逻辑构建知识链，通过原理解析、图谱示例和问题链设计，引导学生自主推导仪器作用规律，形成有机结构测定的系统认知框架。 亮点在于“诊断-梳理-应用”三阶自主学习设计，开篇设置8道综合练习题诊断学情，结合C₂H₆O等同分异构体案例进行图谱判读方法指导，培养学生科学思维与科学探究素养。每个模块配有判读步骤清单和错题归因表，助力学生自主提升，教师可通过学情数据精准辅导，实现因材施教。

第二节　仪器在确定有机物分子式和分子结构中的作用 一、质谱仪 1.原理 通过质谱仪用高能电子流轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电磁场中的运动行为不同，进而在计算机上显示的质谱图不同。 2.质谱图的判读 质谱图是以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标记录的测试结果。质谱图中最大质荷比的数值就是未知物的相对分子质量。如图甲、乙为所测有机物C2H6O和C4H10O的质谱图，测到的分子质量分别为46和76。 二、红外光谱仪 1.有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成红外光谱图。由于谱图中不同化学键或官能团的吸收频率不同，所以谱图能反映分子中所含化学键或官能团的信息。 2.红外光谱图的判读 如下光谱图中可以找到C—O，C—H和O—H的吸收峰(如图)，从而可以初步推测该化合物是含有羟基的化合物。如果事先确定该化合物分子式为C2H6O，则可进一步推测其为CH3CH2OH(乙醇)，而非CH3OCH3(甲醚)。 三、核磁共振仪 1.原理 氢原子核具有磁性，如果用电磁波照射含氢元素的化合物，其中的氢核会吸收特定频率电磁波的能量而产生核磁共振现象，用核磁共振仪可以记录这些信号。处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图中出现的位置也不同(用δ表示)，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。因此，由核磁共振氢谱图可以获得该有机物分子中有几种处于不同化学环境的氢原子及它们相对数目等信息。 2.氢谱图的判读 (1)吸收峰数目=氢原子类型； (2)不同吸收峰的面积之比(强度之比)=不同氢原子的个数之比。 如图甲，吸收峰的数目为3，说明H原子的连接方式(即等效氢的种数)有3种。三种峰的强度之比为6∶4∶2=3∶2∶1，说明3种H原子的数量比为3∶2∶1。如果该结果在上述C2H6O基础上测定，则可进一步说明其结构式为CH3CH2OH。 如图乙，吸收峰的数目为1，说明H原子的连接方式只有一种。如果该结果在上述C2H6O基础上测定，则可说明其结构式为CH3OCH3。 1.具有下列结构的化合物，其核磁共振氢谱中有2个峰的是(　) A.CH3CH2OH B.CH3CH3 C.CH3OCH3 D.HOCH2CH2OH 2.下列化合物分子在核磁共振氢谱中能给出三种峰信号的是(　　) A.CH3CH2CH3 B. C.CH3—O—CH3 D. 3.布洛芬、阿司匹林、乙酰氨基酚等解热镇痛药成为家中常备药物。下列说法正确的是(　　) A.阿司匹林分子中含有三种官能团 B.可以通过红外光谱来区分布洛芬和对乙酰氨基酚 C.布洛芬分子核磁共振氢谱图中有7个吸收峰 D.对乙酰氨基酚分子的质谱中最大质荷比为137 4.某有机物A的分子式为C4H10O，其红外光谱如图所示，则A的结构简式为(　　) A.CH3CH2OCH2CH3 B.CH3OCH2CH2CH3 C.CH3CH2CH2CH2OH D.CHOCH3 5.对含氧有机物A进行波谱分析：红外光谱显示有甲基、羟基等基团；质谱图显示相对分子质量为60；核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为6∶1∶1，则该化合物的结构简式为(　　) A.CH3CH2CH2OH B.(CH3)2CHCHO C.CH3COOH D.CH3CH(OH)CH3 6.现代分析仪器对有机物M的分子结构进行测定，相关结果如下： 有关M的说法不正确的是(　　) A.根据图1，M的相对分子质量应为74 B.根据图1、图2，推测M的分子式是C4H10O C.根据图1、图2、图3信息，可确定M是2-甲基-2-丙醇 D.根据图1、图2、图3信息，M分子内有三种不同化学环境的H，个数比为6∶3∶1 7.某有机物常用于生产聚酯纤维和树脂，是一种重要化工合成原料，使用现代仪器对该有机物的结构进行测定，相关谱图如下。下列有关说法错误的是(　　) A.由质谱图可知该有机物相对分子质量为106 B.由核磁共振氢谱可知该有机物中有3种不同化学环境的氢原子 C.由红外光谱可获得该有机物化学键或官能团信息 D.综合以上信息可知该有机物为间二甲苯 8.某含氧有机物中碳的质量分数为64.86%，氢的质量分数为13.5%，结合该有机物的质谱图，该有机物的相对分子质量为：　　　　，分子式为：　　　　。  第二节　仪器在确定有机物分子式和分子结构中的作用 1.D　[解析]乙醇分子中含有3类氢原子，核磁共振氢谱中有3个不同的吸收峰，故A不符合题意；B.乙烷分子中含有1类氢原子，核磁共振氢谱中有1个吸收峰，故B不符合题意；甲醚分子中含有1类氢原子，核磁共振氢谱中有1个吸收峰，故C不符合题意；乙二醇分子中含有2类氢原子，核磁共振氢谱中有2个不同的吸收峰，故D符合题意。 2.B　[解析]CH3CH2CH3结构对称，有2种H原子，核磁共振氢谱有2个吸收峰，故不选A；结构不对称，有3种H原子，核磁共振氢谱有3个吸收峰，故选B； CH3OCH3结构对称，有1种H原子，核磁共振氢谱有1个吸收峰，故不选C； 结构不对称，有2种H原子，核磁共振氢谱有2个吸收峰，故不选D。 3.B　[解析]根据阿司匹林的结构简式知，其含有两种官能团：羧基和酯基，故A错误；布洛芬和对乙酰氨基酚含有不同的官能团，可以通过红外光谱来区分，故B正确；布洛芬分子中含有8种等效氢，故核磁共振氢谱图中有8个吸收峰，故C错误；对乙酰氨基酚的相对分子质量为151，质谱中最大质荷比为151，故D错误。 4.A　[解析]CH3CH2OCH2CH3分子式为C4H10O，存在对称的甲基(—CH3)，对称的亚甲基(—CH2—)和醚键，可得出分子的结构为CH3CH2OCH2CH3，A符合题意；CH3OCH2CH2CH3分子式为C4H10O，两个亚甲基(—CH2—)不对称，没有对称的亚甲基(－CH2－)，B不合题意；CH3CH2CH2CH2OH分子式为C4H10O，三个亚甲基(—CH2—)不对称，一个甲基，且不含醚键，C不合题意；CHOCH3分子式为C4H10O，没有亚甲基(—CH2—)，有3个甲基(—CH3)，D错误。 5.D　[解析]CH3CH2CH2OH有四种等效氢，不合题意，A错误；(CH3)2CHCHO有甲基、醛基等基团，B错误；CH3COOH有两种等效氢，不合题意，C错误；CH3CH(OH)CH3有甲基、羟基等基团，质谱图显示相对分子质量为60，核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为6∶1∶1，符合题意，D正确。 6.C　[解析]质谱图中最后一条线对应的质荷比为该分子的相对分子质量，图中看出为74，A正确；图1知相对分子质量为74，图2知含醚键，该物质为醚，通式为CnH2n＋2O，故n=4，分子式为C4H10O，B正确；由图3知该分子中含三种不同化学环境的氢原子，而2－甲基－2－丙醇中只有2种不同化学环境的氢原子，C错误；M分子内有三种化学环境不同的H，结构简式为CH3CH(OCH3)CH3，氢原子个数比为6∶3∶1，D正确。 7.D　[解析]质谱图中质荷比最大值即为其相对分子质量，A正确；核磁共振氢谱有3组峰，代表该有机物中有3种不同类型的氢原子，B正确；红外光谱可测出有机物中所含的化学键或官能团，由谱图可知该有机物中含有碳氢键、苯环、苯环连碳等结构，C正确；间二甲苯有四种不同化学环境的氢原子，综合以上信息可知该有机物为邻二甲苯，D错误。 8.74　C4H10O [解析]由质谱图可知，该有机物的相对分子质量为74；碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.5%，则氧元素质量分数是1－64.86%－13.5%=21.64%，则该物质中碳、氢、氧原子个数之比=∶∶=4∶10∶1，所以其实验式为C4H10O，实验式的式量为12×4＋1×10＋16=74，故其分子式为C4H10O。 学科网（北京）股份有限公司 $