2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章有機(jī)合成及其應(yīng)用合成高分子化合物第2節(jié)第2課時(shí)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定學(xué)案魯科版選修5VIP

PAGEPAGE20有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振氫譜等現(xiàn)代儀器測(cè)定、探析有機(jī)物的分子組成、結(jié)構(gòu)，揭示有機(jī)物結(jié)構(gòu)的異同；能相識(shí)儀器分析對(duì)確定物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的作用。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：從官能團(tuán)的鑒別，構(gòu)建不同有機(jī)物的結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合官能團(tuán)的性質(zhì)，推理出各類(lèi)有機(jī)物的特性。一、有機(jī)化合物分子不飽和度的計(jì)算1．不飽和度的計(jì)算公式不飽和度＝n(C)＋1－eq\f(nH,2)。說(shuō)明：n(C)表示碳原子數(shù)，n(H)表示氫原子數(shù)。(1)若有機(jī)化合物分子中含有鹵素原子，則將其視為氫原子。(2)若含有氧原子，則不予考慮。(3)若含有氮原子，則用氫原子總數(shù)減去氮原子數(shù)。2．幾種官能團(tuán)的不飽和度化學(xué)鍵不飽和度化學(xué)鍵不飽和度一個(gè)碳碳雙鍵1一個(gè)碳碳叁鍵2一個(gè)羰基1一個(gè)苯環(huán)4一個(gè)脂環(huán)1一個(gè)氰基(—CN)2不飽和度的應(yīng)用(1)依據(jù)不飽和度求物質(zhì)的分子式如的分子式：由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式知，C原子數(shù)為14，O原子數(shù)為6，而分子的Ω＝雙鍵數(shù)＋苯環(huán)數(shù)×4＝2＋2×4＝10。則分子中H原子數(shù)為2×14＋2－10×2＝10，故分子式為C14H10O6。(2)依據(jù)不飽和度推想物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。例1有機(jī)物的不飽和度為()A．8B．7C．6D．5【考點(diǎn)】有機(jī)物的不飽和度及其應(yīng)用【題點(diǎn)】有機(jī)物不飽和度的計(jì)算答案C解析該有機(jī)化合物的分子式為C14H18，由計(jì)算公式：不飽和度＝n(C)＋1－eq\f(nH,2)＝14＋1－eq\f(18,2)＝6。方法規(guī)律——有機(jī)物不飽和度的計(jì)算方法(1)依據(jù)有機(jī)物的分子式計(jì)算：①烴CnHm：Ω＝eq\f(2n＋2－m,2)；②CnHmOz：Ω＝eq\f(2n＋2－m,2)(與O無(wú)關(guān))；③CnHmXp(X為F、Cl、Br、I)：Ω＝eq\f(2n＋2－m－p,2)(X當(dāng)作H)。(2)依據(jù)分子結(jié)構(gòu)計(jì)算①Ω＝雙鍵數(shù)＋叁鍵數(shù)×2＋苯環(huán)數(shù)×4＋脂環(huán)數(shù)如：Ω＝1＋1×2＋1＝4。Ω＝4＋3＝7。②立體封閉有機(jī)物(多面體等)：Ω＝立風(fēng)光 數(shù)－1。如：立方烷()的面數(shù)為6，其不飽和度Ω＝6－1＝5；棱晶烷()的面數(shù)為5，其不飽和度Ω＝5－1＝4。例2某芳香族有機(jī)化合物的分子式為C8H6O2，它的分子(除苯環(huán)外不含其他環(huán))中不行能有()A．兩個(gè)羥基 B．一個(gè)醛基C．兩個(gè)醛基 D．一個(gè)羧基【考點(diǎn)】有機(jī)物的不飽和度及其應(yīng)用【題點(diǎn)】有機(jī)物不飽和度及其應(yīng)用(分析分子結(jié)構(gòu))答案D解析由該有機(jī)化合物的分子式可求出不飽和度Ω＝6，分子中有一個(gè)苯環(huán)，其不飽和度Ω＝4，余下2個(gè)不飽和度、2個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子。具有2個(gè)不飽和度的基團(tuán)組合可能有三種狀況：①兩個(gè)碳原子形成1個(gè)—C≡C—、兩個(gè)氧原子形成2個(gè)羥基，均分別連在苯環(huán)上；②兩個(gè)碳原子形成1個(gè)羰基、1個(gè)醛基，相互連接；③兩個(gè)碳原子形成2個(gè)醛基，分別連在苯環(huán)上。C8H6O2分子拆除一個(gè)苯環(huán)和一個(gè)羧基后，還余一個(gè)C，它不行能再形成1個(gè)不飽和度，故D項(xiàng)不行能。方法規(guī)律——有機(jī)物的不飽和度與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)Ω＝0，有機(jī)物分子是飽和鏈狀結(jié)構(gòu)。(2)Ω＝1，有機(jī)物分子中有一個(gè)雙鍵或一個(gè)環(huán)。(3)Ω＝2，有機(jī)物分子中有兩個(gè)雙鍵或一個(gè)叁鍵，或一個(gè)雙鍵和一個(gè)環(huán)，或兩個(gè)環(huán)等。(4)Ω≥4，分子中有可能有苯環(huán)。二、確定有機(jī)化合物的官能團(tuán)1．化學(xué)試驗(yàn)方法官能團(tuán)種類(lèi)檢測(cè)試劑推斷依據(jù)碳碳雙鍵或碳碳叁鍵溴的四氯化碳溶液或溴水紅棕色溶液退色酸性KMnO4溶液紫色溶液退色鹵素原子NaOH溶液(加熱)，稀硝酸、AgNO3溶液有沉淀生成，依據(jù)沉淀的顏色推斷鹵素的種類(lèi)醇羥基鈉有氫氣放出酚羥基FeCl3溶液顯紫色溴水(足量)有白色沉淀生成醛基銀氨溶液(水浴)有銀鏡生成新制氫氧化銅懸濁液(加熱)有磚紅色沉淀生成羧基NaHCO3溶液或Na2CO3溶液有CO2氣體放出2.物理測(cè)試方法(1)紅外光譜①原理：不同官能團(tuán)或化學(xué)鍵汲取頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置。②作用：初步推斷有機(jī)物中含有的官能團(tuán)或化學(xué)鍵。如分子式為C2H6O的有機(jī)物A有如下兩種可能的結(jié)構(gòu)：Ⅰ(CH3CH2OH)或Ⅱ(CH3OCH3)，利用紅外光譜來(lái)測(cè)定分子中有O—H鍵或—OH，可確定A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為Ⅰ(CH3CH2OH)。(2)核磁共振氫譜①原理：處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)汲取電磁波的頻率不同，在譜圖上出現(xiàn)的位置不同，而且汲取峰的面積與氫原子數(shù)目成正比。②作用：測(cè)定有機(jī)物分子中氫原子的類(lèi)型和數(shù)目。③分析：汲取峰數(shù)目＝氫原子的類(lèi)型，汲取峰面積比＝氫原子個(gè)數(shù)比。如CH3CH2OH的汲取峰面積比＝3∶2∶1。譜圖法在確定有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用(1)核磁共振氫譜圖中，峰的個(gè)數(shù)即氫原子的種類(lèi)數(shù)，而峰面積之比為各類(lèi)氫原子個(gè)數(shù)之比。(2)不同化學(xué)鍵、官能團(tuán)汲取頻率不同，在紅外光譜圖中所處位置不同。因此，可依據(jù)紅外光譜圖，推知有機(jī)物分子中含有哪些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，從而確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。(3)質(zhì)譜圖中，質(zhì)荷比最大值即為有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量。例3已知某有機(jī)物A的紅外光譜和核磁共振氫譜如圖所示，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．由紅外光譜可知，該有機(jī)物中至少有三種不同的化學(xué)鍵B．由核磁共振氫譜可知，該有機(jī)物分子中有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子C．僅由A的核磁共振氫譜無(wú)法得知其分子中的氫原子總數(shù)D．若A的化學(xué)式為C2H6O，則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3—O—CH3【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】依據(jù)核磁共振氫譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式答案D解析紅外光譜圖中給出的化學(xué)鍵有C—H鍵、O—H鍵和C—O鍵三種，A正確；核磁共振氫譜圖中峰的個(gè)數(shù)即代表氫的種類(lèi)，B正確；核磁共振氫譜峰的面積表示氫的數(shù)目比，在沒(méi)有明確化學(xué)式的狀況下，無(wú)法得知?dú)湓涌倲?shù)，C正確；若A為CH3—O—CH3，則無(wú)O—H鍵，與所給紅外光譜圖不符，且其核磁共振氫譜圖應(yīng)只有1個(gè)峰，與核磁共振氫譜圖不符，D錯(cuò)誤。方法規(guī)律(1)質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的峰的數(shù)值就是該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量。(2)核磁共振氫譜中峰的個(gè)數(shù)＝分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目，峰面積之比＝不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目之比。(3)紅外光譜圖中可以獲得有機(jī)物分子中含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán)。三、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的確定1．確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的流程2．醫(yī)用膠單體的結(jié)構(gòu)確定(1)測(cè)定試驗(yàn)式燃燒30.6g醫(yī)用膠的單體樣品，試驗(yàn)測(cè)得生成70.4gCO2、19.8gH2O、2.24LN2(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，確定其試驗(yàn)式的計(jì)算步驟如下：①計(jì)算各元素的物質(zhì)的量n(CO2)＝eq\f(70.4g,44g·mol－1)＝1.6mol，n(C)＝1.6mol；n(H2O)＝eq\f(19.8g,18g·mol－1)＝1.1mol，n(H)＝2.2mol；n(N2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，n(N)＝0.2mol；n(O)＝eq\f(30.6－1.6×12－2.2×1－0.2×14g,16g·mol－1)＝0．4mol。②確定試驗(yàn)式試驗(yàn)式為C8H11NO2。(2)確定分子式已知：由質(zhì)譜分析法測(cè)定出該樣品的相對(duì)分子質(zhì)量為153.0。設(shè)該化合物的分子式(C8H11NO2)n，則n＝eq\f(153.0,153.0)＝1，則該化合物的分子式為C8H11NO2。(3)推導(dǎo)結(jié)構(gòu)式①計(jì)算不飽和度不飽和度＝n(C)＋1－eq\f(nH－nN,2)＝8＋1－eq\f(11－1,2)＝4。②用化學(xué)方法推想分子中的官能團(tuán)a．加入溴的四氯化碳溶液，紅棕色退去，說(shuō)明可能含有或—C≡C—。b．加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸及KOH的甲醇溶液，無(wú)明顯改變，說(shuō)明不含有—NO2。c．加入稀堿水溶液并加熱，有氨氣放出，說(shuō)明含有—CN。③推想樣品分子的碳骨架結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)在碳鏈上的位置。樣品分子核磁共振氫譜圖和核磁共振碳譜圖提示：該化合物分子中含有和—O—CH2—CH2—CH2—CH3基團(tuán)。④確定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式綜上所述，醫(yī)用膠單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定方法(1)依據(jù)價(jià)鍵規(guī)律確定某些有機(jī)物依據(jù)價(jià)鍵規(guī)律只存在一種結(jié)構(gòu)，則干脆依據(jù)分子式確定其結(jié)構(gòu)式。例如：C2H6，只能是CH3CH3，CH4O只能是CH3OH。(2)通過(guò)定性試驗(yàn)確定試驗(yàn)→有機(jī)物表現(xiàn)的性質(zhì)及相關(guān)結(jié)論→確定官能團(tuán)→確定結(jié)構(gòu)式。例如：能使溴的四氯化碳溶液退色的有機(jī)物分子中可能含有不能使溴的四氯化碳溶液退色卻能使酸性高錳酸鉀溶液退色的可能是苯的同系物等。例4(2024·鄭州高二期中)某探討性學(xué)習(xí)小組為確定某蠟狀有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，他們擬用傳統(tǒng)試驗(yàn)的手段與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行探究。請(qǐng)你參加過(guò)程探究。Ⅰ.試驗(yàn)式的確定(1)取樣品A進(jìn)行燃燒法測(cè)定，發(fā)覺(jué)燃燒后只生成CO2和H2O，某次燃燒后，經(jīng)換算得到了0.125molCO2和0.15molH2O。據(jù)此得出的結(jié)論是____________________________________________________________________________________________________。(2)另一試驗(yàn)中，取3.4g蠟狀有機(jī)物A在3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下同)氧氣中完全燃燒，兩者均恰好完全反應(yīng)，生成2.8LCO2和液態(tài)水。由此得出A的試驗(yàn)式是__________________。Ⅱ.結(jié)構(gòu)式的確定(經(jīng)測(cè)定A的相對(duì)分子質(zhì)量為136)(3)取少量樣品熔化，加入鈉有氫氣放出，說(shuō)明A分子中含有________。(4)進(jìn)行核磁共振，發(fā)覺(jué)只有兩組特征峰，且峰面積比為2∶1，再做紅外光譜，發(fā)覺(jué)與乙醇一樣透過(guò)率在同一處波數(shù)被汲取。圖譜如下：則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______?！究键c(diǎn)】有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的確定步驟【題點(diǎn)】確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用答案(1)分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，分子式為C5H12Ox(x＝0,1,2……)(2)C5H12O4(3)羥基(4)C(CH2OH)4解析(1)取樣品A進(jìn)行燃燒法測(cè)定，發(fā)覺(jué)燃燒后只生成CO2和H2O，某次燃燒后，經(jīng)換算得到了0.125molCO2和0.15molH2O，說(shuō)明該有機(jī)物中含有C、H元素，可能含有O元素，分子中C、H元素的物質(zhì)的量之比為n(C)∶n(H)＝0.125mol∶(2×0.15)mol＝5∶12，分子式為C5H12Ox(x＝0,1,2……)。(2)生成CO2的物質(zhì)的量為eq\f(2.8L,22.4L·mol－1)＝0.125mol，則生成水的物質(zhì)的量為0.15mol,3.4g有機(jī)物中氧元素的質(zhì)量為3.4g－0.125mol×12g·mol－1－0.15mol×2×1g·mol－1＝1.6g，則氧元素的物質(zhì)的量為0.1mol，分子中n(C)∶n(H)∶n(O)＝5∶12∶4，故最簡(jiǎn)式為C5H12O4。(3)取少量樣品熔化，加入鈉有氫氣放出，A分子中不含有不飽和鍵，說(shuō)明A分子中含有羥基。(4)進(jìn)行核磁共振，發(fā)覺(jué)只有兩組特征峰，且面積比為2∶1，說(shuō)明結(jié)構(gòu)中含有兩種氫原子，數(shù)目分別為4和8，再做紅外光譜，發(fā)覺(jué)與乙醇一樣透過(guò)率在同一處波數(shù)被汲取，說(shuō)明結(jié)構(gòu)中含有醇羥基，從紅外光譜圖可以看出分子中含有O—H、C—O、C—H鍵，該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C(CH2OH)4。思維啟迪依據(jù)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的確定過(guò)程，學(xué)會(huì)有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的方法及證據(jù)的獲得，促進(jìn)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。相關(guān)鏈接確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式的其他方法確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式除借用物理方法外，還可以用以下方法：(1)依據(jù)價(jià)鍵規(guī)律確定依據(jù)價(jià)鍵規(guī)律可以推斷出某些有機(jī)物只存在一種結(jié)構(gòu)，則可干脆依據(jù)分子式確定其結(jié)構(gòu)式。如C2H6的結(jié)構(gòu)只能是CH3CH3；CH4O的結(jié)構(gòu)只能是CH3OH。(2)通過(guò)化學(xué)方法確定①進(jìn)行定性試驗(yàn)試驗(yàn)中有機(jī)物表現(xiàn)出的性質(zhì)→官能團(tuán)。②進(jìn)行定量試驗(yàn)通過(guò)定量試驗(yàn)確定官能團(tuán)的數(shù)目，如測(cè)得1mol某醇與足量鈉反應(yīng)可得到1mol氣體，則可說(shuō)明1mol醇分子中含2mol—OH。③進(jìn)行“組裝”確定依據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的官能團(tuán)種類(lèi)、數(shù)目，聯(lián)系價(jià)鍵規(guī)律等進(jìn)行“組裝”和“拼湊”來(lái)確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式。1．據(jù)報(bào)道，化學(xué)家合成了一種分子式為C200H200、含多個(gè)的鏈狀烴，該分子含有的個(gè)數(shù)最多可以有()A．98個(gè) B．102個(gè)C．50個(gè) D．101個(gè)【考點(diǎn)】有機(jī)物的不飽和度及其應(yīng)用【題點(diǎn)】有機(jī)物的不飽和度及其應(yīng)用(分析分子結(jié)構(gòu))答案D解析飽和鏈烴通式為CnH2n＋2，分子中每增加1個(gè)碳碳雙鍵則削減2個(gè)氫原子，C200H200分子中比200個(gè)碳原子的飽和烴少202個(gè)氫原子，所以分子中最多可能有101個(gè)。2．(2024·石家莊市高二下學(xué)期期末)下列能夠獲得有機(jī)物所含官能團(tuán)信息的方法是()A．紅外光譜 B．質(zhì)譜法C．色譜法 D．核磁共振氫譜【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】譜圖法應(yīng)用答案A解析紅外光譜可測(cè)定有機(jī)物的化學(xué)鍵以及官能團(tuán)。3．(2024·南京高二期中)在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，其峰面積之比為3∶2的化合物為()【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】依據(jù)核磁共振氫譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式答案D解析A項(xiàng)，處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子有2種，其個(gè)數(shù)比為6∶2，不合題意；B項(xiàng)，，氫原子有3種，其個(gè)數(shù)比為3∶1∶1，不合題意；C項(xiàng)，，氫原子有3種，其個(gè)數(shù)比為6∶2∶8，不合題意；D項(xiàng)，，氫原子有2種，其個(gè)數(shù)比為3∶2，符合題意。4．現(xiàn)有一物質(zhì)的核磁共振氫譜如圖所示：則可能是下列物質(zhì)中的()A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2OHC．CH3CH2CH2CH3 D．CH3CH2CHO【考點(diǎn)】官能團(tuán)與有機(jī)物的確定【題點(diǎn)】依據(jù)核磁共振氫譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式答案B解析由核磁共振氫譜圖知該有機(jī)物分子中含有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，A物質(zhì)分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，B物質(zhì)分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，C物質(zhì)分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，D物質(zhì)分子中有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，故選B。5．(2024·東營(yíng)高二檢測(cè))人在做猛烈運(yùn)動(dòng)后，有一段時(shí)間腿和胳膊會(huì)有酸脹和難受的感覺(jué)，緣由之一是C6H12O6(葡萄糖)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)化為C3H6O3(乳酸)。4.5g乳酸與足量的鈉反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下得氣體1120mL。9g乳酸與相同質(zhì)量的甲醇反應(yīng)，生成0.1mol乳酸甲酯和1.8g水。乳酸可被氧化為則乳酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是()A．HOCH2CH2COOH B．HOCH2CH(OH)COOHC．CH3OCH2COOH D．CH3CH(OH)COOH【考點(diǎn)】官能團(tuán)與有機(jī)物的確定【題點(diǎn)】化學(xué)法確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式答案D解析乳酸(C3H6O3)的相對(duì)分子質(zhì)量為90。4.5g乳酸(0.05mol)與Na反應(yīng)得到0.05molH2，說(shuō)明1分子乳酸中有2個(gè)H原子被Na原子所替代；0.1mol乳酸與甲醇反應(yīng)生成0.1mol乳酸甲酯和0.1molH2O，說(shuō)明乳酸分子中只有1個(gè)羧基。乳酸氧化后的物質(zhì)為則另一個(gè)官能團(tuán)必定是羥基，所以乳酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為6．(2024·武漢高二段考)有機(jī)物A常用于食品德業(yè)。已知9.0gA在足量O2中充分燃燒，將生成的混合氣體依次通過(guò)足量的濃硫酸和堿石灰，分別增重5.4g和13.2g，經(jīng)檢驗(yàn)剩余氣體為O2。(1)A分子的質(zhì)譜圖如圖所示，從圖中可知其相對(duì)分子質(zhì)量是________，則A的分子式是________。(2)A能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)，A肯定含有的官能團(tuán)的名稱是________。(3)A分子的核磁共振氫譜有4組汲取峰，峰面積之比是1∶1∶1∶3，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________________________________________________________________________。(4)請(qǐng)寫(xiě)出官能團(tuán)與A相同的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：________________?！究键c(diǎn)】有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的確定步驟【題點(diǎn)】確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用答案(1)90C3H6O3(2)羧基(3)CH3CH(OH)COOH(4)HOCH2CH2COOH解析(1)由A分子的質(zhì)譜圖可知，A的相對(duì)分子質(zhì)量為90,9.0gA的物質(zhì)的量為eq\f(9.0g,90g·mol－1)＝0.1mol，燃燒生成二氧化碳的物質(zhì)的量為eq\f(13.2g,44g·mol－1)＝0.3mol，生成水的物質(zhì)的量為eq\f(5.4g,18g·mol－1)＝0.3mol，則有機(jī)物分子中N(C)＝eq\f(0.3mol,0.1mol)＝3、N(H)＝eq\f(0.3mol×2,0.1mol)＝6，則N(O)＝eq\f(90－12×3－6,16)＝3，故有機(jī)物A的分子式為C3H6O3。(2)A能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)，A肯定含有羧基。(3)有機(jī)物A的分子式為C3H6O3，含有羧基，A分子的核磁共振氫譜有4組汲取峰，說(shuō)明含有4種H原子，峰面積之比是1∶1∶1∶3，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH(OH)COOH。題組一不飽和度的計(jì)算及應(yīng)用1．下列說(shuō)法不正確的是()A．有機(jī)分子中插入O原子對(duì)不飽和度沒(méi)有影響B(tài)．有機(jī)分子中去掉H原子對(duì)不飽和度沒(méi)有影響C．用CH原子團(tuán)代替有機(jī)分子中的N原子對(duì)有機(jī)分子的不飽和度沒(méi)有影響D．烷烴和飽和一元醇的不飽和度都為0【考點(diǎn)】不飽和度及其應(yīng)用【題點(diǎn)】不飽和度的計(jì)算答案B解析分子的不飽和度為n(C)＋1－eq\f(nH,2)，可知去掉H原子不飽和度增大，B不正確；分子中含有氧原子時(shí)不予考慮，A、D正確；分子中含有氮原子時(shí)，在氫原子總數(shù)中減去氮原子數(shù)：不飽和度＝n(C)＋1－eq\f(nH－nN,2)，若用CH代替N原子則多1個(gè)C和1個(gè)H，少一個(gè)N，不飽和度不變，C正確。2．某鏈烴的化學(xué)式為C200H202，已知該分子中叁鍵數(shù)與雙鍵數(shù)之比為2∶1，則其雙鍵數(shù)目為()A．50B．40C．30D．20【考點(diǎn)】不飽和度及其應(yīng)用【題點(diǎn)】不飽和度及其應(yīng)用(分析分子結(jié)構(gòu))答案D解析可利用鏈烴的不飽和度等于叁鍵和雙鍵的不飽和度之和來(lái)計(jì)算，設(shè)雙鍵數(shù)目為x，則叁鍵數(shù)目為2x，依不飽和度計(jì)算公式有：200＋1－eq\f(202,2)＝1×x＋2×2x，解得x＝20。題組二化學(xué)法確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)3．有機(jī)物甲能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，甲催化加氫還原為乙，1mol乙與足量金屬鈉反應(yīng)放出22.4LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，據(jù)此推斷乙肯定不是()A．CH2OH—CH2OH B．CH2OH—CHOH—CH3C．HOOC—COOH D．HOOCCH2CH2OH【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】化學(xué)法確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)答案C解析1mol乙能跟Na反應(yīng)放出1molH2，證明乙中含有兩個(gè)與Na反應(yīng)的官能團(tuán)，甲能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，證明有醛基，則加氫反應(yīng)后，產(chǎn)物中應(yīng)有醇羥基，且被還原得來(lái)的羥基應(yīng)在鏈端，C錯(cuò)誤。4．化學(xué)式為C4H8O3的有機(jī)物在濃硫酸存在下加熱時(shí)有如下性質(zhì)：①能分別與CH3CH2OH和CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)；②能脫水生成一種能使溴水退色的物質(zhì)，此物質(zhì)只存在一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；③分子內(nèi)能脫水生成一種分子式為C4H6O2的五元環(huán)狀化合物。則C4H8O3的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為()A．HOCH2COOCH2CH3 B．CH3CH(OH)CH2COOHC．HOCH2CH2CH2COOH D．CH3CH2CH(OH)COOH【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】化學(xué)法確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)答案C解析該有機(jī)物能夠和CH3CH2OH及CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)，說(shuō)明其分子內(nèi)含有—COOH和—OH。能夠脫水生成使溴水退色的物質(zhì)，再結(jié)合C4H8O3的不飽和度，說(shuō)明此生成物中含有即和—OH相連的碳原子的鄰位碳原子上必定有H原子。該有機(jī)物能夠發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)生成分子式為C4H6O2的五元環(huán)狀化合物，則生成的五元環(huán)的結(jié)點(diǎn)為四個(gè)C原子和一個(gè)O原子，所以該有機(jī)物應(yīng)為直鏈狀，即HOCH2CH2CH2COOH。題組三光譜法確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)5．(2024·天津市高二下學(xué)期期末)乙酸和甲酸甲酯互為同分異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)式分別如下：和在下列哪種檢測(cè)儀上顯示出的信號(hào)是完全相同的()A．元素分析儀 B．紅外光譜儀C．核磁共振儀 D．質(zhì)譜儀【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】譜圖法應(yīng)用答案A解析元素分析儀檢測(cè)的是元素的種類(lèi)，乙酸和甲酸甲酯的元素種類(lèi)相同，都含有C、H、O三種元素，A正確；紅外光譜儀檢測(cè)的是化學(xué)鍵和官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征，乙酸中含有羧基、甲酸甲酯中含有酯基，信號(hào)不完全相同，B錯(cuò)誤；核磁共振儀檢測(cè)的是氫原子的種類(lèi)，乙酸中含有2種氫原子，有2個(gè)峰且峰面積之比為3∶1，甲酸甲酯中含有2種氫原子，有2個(gè)峰且峰面積之比為1∶3，峰的位置不完全相同，C錯(cuò)誤；質(zhì)譜儀檢測(cè)的是分子的相對(duì)分子質(zhì)量，二者的相對(duì)分子質(zhì)量相同，但分子碎片的相對(duì)質(zhì)量不完全相同，D錯(cuò)誤。6．(2024·成都高二月考)二甲醚和乙醇互為同分異構(gòu)體，其鑒別可采納化學(xué)方法及物理方法，下列鑒別方法中不能對(duì)二者進(jìn)行鑒別的是()A．利用金屬鈉或者金屬鉀 B．利用質(zhì)譜法C．利用紅外光譜法 D．利用核磁共振氫譜【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】譜圖法應(yīng)用答案B解析乙醇中含有—OH，可與金屬鉀或鈉反應(yīng)生成氫氣，但二甲醚不反應(yīng)，可鑒別；質(zhì)譜法可確定分子的相對(duì)分子質(zhì)量，因二者的相對(duì)分子質(zhì)量相等，故不能鑒別；二者含有的官能團(tuán)和共價(jià)鍵的種類(lèi)不同，紅外光譜法可鑒別；二者含有氫原子的種類(lèi)不同，核磁共振氫譜可鑒別。7．(2024·安慶市一中高二下學(xué)期期中)為測(cè)定某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，用核磁共振儀處理后得到如圖所示的核磁共振氫譜，則該有機(jī)物可能是()A．C2H5OH B．C． D．【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】依據(jù)核磁共振氫譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式答案A解析依據(jù)有機(jī)物的核磁共振氫譜知該有機(jī)物中含有3種氫原子，且峰面積之比為3∶2∶1，依據(jù)等效氫的概念推斷。乙醇分子中含有3種氫原子，峰面積之比為3∶2∶1，故A正確；2-甲基丙烯中含有2種氫原子，故B錯(cuò)誤；對(duì)氨基苯酚中含有4種氫原子，故C錯(cuò)誤；對(duì)二甲苯中含有2種氫原子，故D錯(cuò)誤。8．(2024·博興縣高二下學(xué)期期中)下列有機(jī)物分子中，在核磁共振氫譜中信號(hào)強(qiáng)度(個(gè)數(shù)比)是1∶3的是()A．丙烷 B．1,2,3-三甲基苯C．異丙醇 D．【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】有機(jī)物分子中氫原子類(lèi)型的推斷答案A解析丙烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2CH3，在核磁共振氫譜中信號(hào)強(qiáng)度(個(gè)數(shù)比)是2∶6＝1∶3，A正確；1,2,3-三甲基苯分子中在核磁共振氫譜中信號(hào)強(qiáng)度(個(gè)數(shù)比)是6∶3∶2∶1，B錯(cuò)誤；異丙醇分子中在核磁共振氫譜中信號(hào)強(qiáng)度(個(gè)數(shù)比)是6∶1∶1，C錯(cuò)誤；分子在核磁共振氫譜中信號(hào)強(qiáng)度(個(gè)數(shù)比)是9∶1，D錯(cuò)誤。9．某有機(jī)物A的分子式為C4H10O，紅外光譜圖如圖所示，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為()A．CH3CH2OCH2CH3 B．CH3OCH2CH2CH3C．CH3CH2CH2OCH3 D．(CH3)2CHOCH3【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】依據(jù)紅外光譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式答案A解析紅外光譜圖中顯示存在對(duì)稱的甲基、對(duì)稱的亞甲基和醚鍵可得分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2OCH2CH3。10．某化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖有C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵的振動(dòng)汲取，該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是60，其核磁共振氫譜只有3組峰，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是()A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2CHO【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】依據(jù)紅外光譜圖推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式答案B解析由紅外光譜圖知該有機(jī)物的分子中含C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵，A項(xiàng)中無(wú)O—H鍵，D項(xiàng)中無(wú)O—H鍵、C—O鍵，B、C項(xiàng)含有三種化學(xué)鍵且相對(duì)分子質(zhì)量都是60，但B項(xiàng)核磁共振氫譜有3組峰，C項(xiàng)有4組峰，故B項(xiàng)正確。11．某化合物的結(jié)構(gòu)(鍵線式)及球棍模型如下：該有機(jī)分子的核磁共振氫譜圖如下(單位是ppm)：下列關(guān)于該有機(jī)物的敘述正確的是()A．該有機(jī)物不同化學(xué)環(huán)境的氫原子有6種B．該有機(jī)物屬于芳香化合物C．鍵線式中的Et代表的基團(tuán)為—CH3D．該有機(jī)物在肯定條件下能完全燃燒生成CO2和H2O【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定【題點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)式確定的綜合應(yīng)用答案D解析A項(xiàng)，由核磁共振氫譜圖可知有8種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由鍵線式可看出，該物質(zhì)中無(wú)苯環(huán)，不屬于芳香化合物，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由鍵線式和球棍模型比照可知Et為—CH2CH3，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該化合物分子中含有碳、氫、氧三種元素，可完全燃燒生成CO2和H2O，正確。12．試驗(yàn)室通過(guò)如下步驟，測(cè)定某有機(jī)化合物A的結(jié)構(gòu)：(1)將肯定量的有機(jī)物A置于氧氣流中充分燃燒，試驗(yàn)測(cè)得：生成5.4gH2O和8.8gCO2，消耗O26.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則該物質(zhì)的試驗(yàn)式是________。(2)試驗(yàn)室可以用________(填儀器名稱)測(cè)定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量。已知A的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定結(jié)果如圖1所示，依據(jù)圖示結(jié)果，推想A的分子式是________。(3)依據(jù)價(jià)鍵理論，A可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式有________。(4)利用核磁共振氫譜的峰值可以確定有機(jī)物分子中氫原子的種類(lèi)和數(shù)目。經(jīng)測(cè)定，A的核磁共振氫譜圖如圖2所示，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______?！究键c(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)的確定步驟【題點(diǎn)】確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用答案(1)C2H6O(2)質(zhì)譜儀C2H6O(3)CH3CH2OH、CH3—O—CH3(4)CH3CH2OH解析(1)5.4g水的物質(zhì)的量為eq\f(5.4g,18g·mol－1)＝0.3mol，則氫原子物質(zhì)的量為0.6mol,8.8g二氧化碳的物質(zhì)的量為eq\f(8.8g,44g·mol－1)＝0.2mol，則碳原子物質(zhì)的量為0.2mol,6.72L氧氣的物質(zhì)的量為eq\f(6.72L,22.4L·mol－1)＝0.3mol，由氧元素守恒可知該有機(jī)物中含氧原子物質(zhì)的量為(0.3＋0.2×2－0.3×2)mol＝0.1mol，則分子中碳、氫、氧原子物質(zhì)的量比為0.2∶0.6∶0.1＝2∶6∶1，該物質(zhì)的試驗(yàn)式為C2H6O。(2)試驗(yàn)室可以用質(zhì)譜儀測(cè)定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，依據(jù)質(zhì)荷比可知相對(duì)分子質(zhì)量為46，試驗(yàn)式的相對(duì)分子質(zhì)量也為46，所以分子式為C2H6O。(4)有機(jī)物A的核磁共振氫譜有3個(gè)汲取峰，說(shuō)明有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子，則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2OH。13．(2024·天津市高二下學(xué)期期末)下列裝置中有機(jī)物樣品在電爐中充分燃燒，通過(guò)測(cè)定生成的CO2和H2O的質(zhì)量，來(lái)確定有機(jī)物的分子式。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)B裝置中試劑X可選用________。(2)D裝置中無(wú)水氯化鈣的作用是______________________________________；E裝置中堿石灰的作用是________________。(3)若試驗(yàn)中所取樣品只含C、H、O三種元素中的兩種或三種，精確稱取0.44g樣品，經(jīng)充分反應(yīng)后，D裝置質(zhì)量增加0.36g，E裝置質(zhì)量增加0.88g，已知該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為44，則該樣品的化學(xué)式為_(kāi)_______。(4)若該有機(jī)物的核磁共振氫譜如下圖所示，峰面積之比為1∶3。則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______。(5)某同學(xué)認(rèn)為E和空氣相通，會(huì)影響測(cè)定結(jié)果精確性，應(yīng)在E后再增加一個(gè)E裝置，其主要目的是________________________________________________________________________。【考點(diǎn)】有機(jī)物結(jié)構(gòu)的確定步驟【題點(diǎn)】確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)方法的綜合應(yīng)用答案(1)濃硫酸(2)汲取生成的水蒸氣汲取生成的二氧化碳(3)C2H4O(4)CH3CHO(5)汲取空氣中的二氧化碳和水蒸氣解析(1)B裝置用于干燥通入C中的氧氣，試劑X可選用濃硫酸。(2)D裝置中無(wú)水氯化鈣的作用是汲取生成的水蒸氣；E裝置中堿石灰的作用是汲取生成的二氧化碳。(3)E裝置質(zhì)量增加0.88g為二氧化碳的質(zhì)量，可得碳元素的質(zhì)量：0.88g×eq\f(12,44)＝0.24g，D裝置質(zhì)量增加0.36g是水的質(zhì)量，可得氫元素的質(zhì)量：0.36g×eq\f(2,18)＝0.04g，從而可推出含氧元素的質(zhì)量為：(0.44－0.24－0.04)g＝0.16g，設(shè)最簡(jiǎn)式為CxHyOz，則x∶y∶z＝eq\f(0.24,12)∶eq\f(0.04,1)∶eq\f(0.16,16)＝2∶4∶1，即最簡(jiǎn)式為C2H4O。(4)依據(jù)該有機(jī)物的核磁共振氫譜圖，峰面積之比為1∶3，則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CHO。14．(2024·臨沂市高二下學(xué)期期中)化合物I(C11H12O3)是制備液晶材料的中間體之一，其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在肯定條件下合成：已知以下信息：①A的核磁共振氫譜表明其只有一種化學(xué)環(huán)境的氫；②R—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(①B2H6),\s\do5(②H2O2/OH－))R—CH2CH2OH；③化合物F苯環(huán)上的一氯代物只有兩種；④通常在同一個(gè)碳原子上連有兩個(gè)羥基不穩(wěn)定，易脫水形成羰基?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)C的化學(xué)名稱為_(kāi)__________________________________________________。(2)D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___________________________________________________。(3)E的分子式為_(kāi)____________________________________________________。(4)F生成G的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________，該反應(yīng)類(lèi)型為_(kāi)_____________________。(5)I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)____________________________________________________。(6)I的同系物J比I相對(duì)分子質(zhì)量小14，J的同分異構(gòu)體中能同時(shí)滿意如下條件：①苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基，②既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2，共有________種(不考慮立體異構(gòu))。J的一個(gè)同分異構(gòu)體發(fā)生銀鏡反應(yīng)并酸化后核磁共振氫譜為三組峰，且峰面積比為2∶2∶1，寫(xiě)出J的這種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式___________________。答案(1)2-甲基-1-丙醇(2)(CH3)2CHCHO(3)C4H8O2(4)＋2Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))＋2HCl取代反應(yīng)(5)(6)18解析A為飽和氯代烴，A的核磁共振氫譜表明其只有一種化學(xué)環(huán)境的氫，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(CH3)3CCl，在氫氧化鈉醇溶液、加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)，生成B為CH2=C(CH3)2，B發(fā)生信息②中的反應(yīng)生成C為(CH3)2CHCH2OH，C發(fā)生催化氧化生成D為(CH3)2CHCHO，D再與氫氧化銅反應(yīng)，酸化得到E為(CH3)2CHCOOH，F(xiàn)的分子式為C7H8O，苯環(huán)上的一氯代物只有兩種，應(yīng)含有2個(gè)不同的側(cè)鏈，且處于對(duì)位，則F為與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成G為G在氫氧化鈉水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，酸化得到H，由于同一個(gè)碳原子上連有兩個(gè)羥基不穩(wěn)定，易脫水形成羰基，故H為H與E發(fā)生酯化反應(yīng)生成I，其分子中含有醛基和酯基，故I為I的同系物J比I相對(duì)分子質(zhì)量小14，則J比I少一個(gè)CH2原子團(tuán)，J的同分異構(gòu)體中能同時(shí)滿意如下條件：①苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基，②既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2，說(shuō)明J的同分異構(gòu)體含有—CH