分子结构的鉴定

1、高中化学分子结构的鉴定编稿老师佘平平一校林卉二校黄楠审核王慧姝【考点精讲】1. 结构鉴定的常用方法化学方法：利用特征反应鉴定出官能团。 物理方法：红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱等。2. 红外光谱（IR）当用红外线照射有机物分子时，不同官能团或化学键的吸收频率不同，在红外光谱图中处于不同的位置。可以利用其来推知有机物含有哪些化学键、官能团。某未知物A的分子式为C2H6O。它的红外光谱图上发现有OH键、CH键和CO键的振动吸收，可以判断A是乙醇。3. 核磁共振氢谱有机物分子中的氢原子核，所处的化学环境（即其附近的基团）不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学

2、位移，符号为）也就不同。可以从核磁共振谱图上推知氢原子的类型及数目。不同化学环境中的氢原子在谱图上出现的位置不同；吸收峰的面积与氢原子数成正比。某未知物A的分子式为C2H6O。它的核磁共振氢谱有三种类型氢原子的吸收峰，峰面积之比为1：2：3，可以判断A是乙醇。【典例精析】例题1 分子式为C2H4O2的结构可能有和两种，为对其结构进行鉴定，可用的物理方法是_或_。（1）若为，则红外光谱中应该有_个振动吸收；核磁共振氢谱中应有_个峰。（2）若为，则红外光谱中有_个振动吸收；核磁共振氢谱中应有_个峰。思路导航：鉴定有机物的分子结构可用红外光谱法或核磁共振氢谱法。（1）中有CH键、CO键、CO键、OH

3、键四个振动吸收；有“CH3”、“OH”两类氢，应有两个峰。同理，（2）中有CH键、CO键、CO键三个振动吸收；有两个峰。答案：红外光谱法核磁共振氢谱法（1）42（2）32例题2 有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：实验步骤解释或实验结论（1）称取A 9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍。试通过计算填空：（1）A的相对分子质量为_。（2）将此9.0g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g。（2）A的分子式为_。（3）另取A 9.0

4、g，跟足量NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24L H2（标准状况）。（3）用结构简式表示A中含有的官能团_、_。（4）A的核磁共振氢谱如下图：（4）A中含有_种氢原子。（5）综上所述，A的结构简式为_。思路导航：（1）根据阿伏加德罗定律可知，气体的密度之比是摩尔质量之比，则该化合物的相对分子质量是45×290。（2）浓硫酸吸水，则水的物质的量是5.4g÷18g/mol0.3mol。碱石灰吸收CO2，则CO2的物质的量是13.2g÷44g/mol0.3mol。所以有机物中氧原子的物质的量是。又因为有机物的物质的

5、量是0.1mol，则根据原子守恒可知，有机物中C、H、O的个数之比是1：2：1，所以根据相对分子质量是90可知，其分子中碳原子的个数是，因此分子式是C3H6O3。（3）0.1molA与碳酸氢钠反应生成0.1molCO2，则A中含有1个羧基。而0.1molA与金属钠反应的生成的氢气也是0.1mol，这说明A中还含有1个羟基。（4）根据A的核磁共振氢谱图可知，A中氢原子分为4种，所以其结构简式是。答案：（1）90 （2）C3H6O3 （3）COOH OH （4）4 （5）【总结提升】研究有机化合物的一般步骤：例题1 研究有机物一般经过以下几个基本步骤：分离、提纯确定实验式确定分子式确定结构式，以下

6、用于研究有机物的方法错误的是（）A. 蒸馏常用于分离提纯液态有机混合物B. 燃烧法是研究确定有机物成分的有效方法C. 核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量D. 对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的官能团思路导航：核磁共振氢谱用于分析有机物分子中有几种类型的氢原子；质谱图可用于分析有机物的相对分子质量，所以选项C是错误的，其余选项都是正确的，答案选C。答案：C例题2 实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理是2C6H5CHOKOHC6H5CH2OHC6H5COOKC6H5COOKHClC6H5COOHKCl已知苯甲醛易被空气氧化，苯甲醇的沸点为205.3；苯甲酸的熔点为 121

7、.7，沸点为 249，溶解度为0.34 g；乙醚的沸点为34.8，难溶于水。制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如下所示：试根据上述信息回答下列问题：（1）操作的名称是_，乙醚溶液中所溶解的主要成分是_。（2）操作的名称是_，产品甲是_。（3）操作的名称是_，产品乙是_。（4）如图所示，操作中温度计水银球上沿放置的位置应是_（填“a”“b”“c”或“d”），该操作中，除需蒸馏烧瓶、温度计外，还需要的玻璃仪器是_，收集产品甲的适宜温度为_。（5）为了进一步确认产物，某同学对甲和乙进行了一些波谱分析。对甲进行核磁共振氢谱的检测，将观察到_个峰，面积比为_。在红外光谱检测中能检测到羧基的是_（填甲或乙）。思

8、路导航：（1）由题意可知，白色糊状物为苯甲醇和苯甲酸，加入水和乙醚后，根据相似相溶原理，乙醚中溶有苯甲醇，水中溶有苯甲酸，两种液体可用萃取法分离。（2）溶解在乙醚中的苯甲醇的沸点远高于乙醚，可蒸馏分离。（3）加入盐酸后生成的苯甲酸为微溶于水的晶体，可过滤分离。（5）鉴定有机物的分子结构可用红外光谱法或核磁共振氢谱法。答案：（1）萃取苯甲醇（2）蒸馏苯甲醇（3）过滤苯甲酸（4）b冷凝管、酒精灯、锥形瓶34.8 （5）5 1：2：2：2：1 乙（答题时间：20分钟）1. 下列化合物的分子中有三类氢原子的是（）A. 2，2，3，3­四甲基丁烷B. 2，3，4­三甲基戊烷C. 3，

9、4­二甲基己烷 D. 2，5­二甲基己烷2. 分子式为C5H7Cl的有机物，其结构不可能是（）A. 只含有1个双键的直链有机物B. 含2个双键的直链有机物C. 含1个双键的环状有机物D. 含1个三键的直链有机物3. 分子式为C7H16的烷烃中，含有3个甲基的同分异构体（不考虑立体异构）的数目是（）A. 2种 B. 3种C. 4种 D. 5种4. 下列分子的核磁共振氢谱中的谱线不是只有一种的是（） B. C2H6 C. CH3CHO D. HCHO5. 下列物质的核磁共振氢谱图中，有5个吸收峰的是（）6. 已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱图如图所示，下列说法中不正确的是

10、（）A. 由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键B. 由核磁共振氢谱图可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子C. 仅由其核磁共振氢谱图无法得知其分子中的氢原子总数D. 若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3OCH37. 在核磁共振氢谱中出现两组峰，其中信号强度之比为32的化合物是（）8. 为了提纯下表所列物质（括号内为杂质），有关除杂试剂和分离方法的选择，均正确的是（）编号被提纯的物质除杂试剂分离方法A己烷（己烯）溴水分液B淀粉溶液（NaCl）水过滤C苯（苯酚）NaOH溶液分液D甲烷（乙烯）KMnO4酸性溶液洗气9. 电炉加热时用纯O2氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的

11、组成。下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。（1）产生的O2按从左到右的流向，所选装置中各导管的正确连接顺序是_。（2）C装置中浓硫酸的作用是_。（3）D装置中MnO2的作用是_。（4）燃烧管中CuO的作用是_。（5）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0.92 g样品，经充分反应后，A管质量增加1.76 g，B管质量增加1.08 g，则该样品的实验式为_。（6）要确定该物质的分子式，还要知道该物质的_。经测定其蒸气密度为2.054g/L（已换算为标准状况下），则其分子式为_。（7）该物质的核磁共振氢谱如图所示，则其结构简式为_。 10. 某同学探究某有机物A

12、的结构，进行如下实验：取6.2克A在氧气中完全燃烧，将生成气体依次通过M（装有浓硫酸）和N（装有碱石灰）洗气瓶，M增重5.4克，N增重8.8克。测定相对分子质量为62。测定核磁共振氢谱，有两个强峰，比值为2：1据此回答下列问题：（1）中测定相对分子质量的方法为 。（2）12.4克A与足量钠反应生成的气体的体积为 升（标准状况）。（3）A与乙酸反应的化学方程式： 。1. D 【解析】A中只有1种氢，B中有4种氢，C中有4种氢，D中有3种氢。2. A 【解析】该有机物与饱和的有机物相比较少了四个氢原子，即不饱和度为2，故不可能是只含有一个双键的链状有机物。3. B 【解析】根据同分异构体有3个甲基

13、可知只能有一个取代基，若为甲基有两种结构（，），若为乙基只有一种结构，故选B。4. C 【解析】一般地，同一个碳原子上的氢原子是相同的，同一个碳原子所连接的甲基上的氢原子是相同的，具有对称性结构（类似于平面镜成像中物体和像的关系），据此可知、CH3CH3、三种有机物分子中均只有一种类型的氢原子，谱线均只有一种，CH3CHO分子中有两种类型的氢原子，谱线有两种，因此答案选C。5. B 【解析】一般地，同一个碳原子上的氢原子是相同的，同一个碳原子所连接的甲基上的氢原子是相同的，具有对称性结构（类似于平面镜成像中物体和像的关系），据此可知A中三个甲基相同，共有2种不同类型的氢原子；B中苯环上有3种不

14、同类型的氢原子，共有5种不同类型的氢原子，C、D中均有4种氢原子，因此答案选B。6. D 【解析】由图可知，红外光谱显示该有机物含有CH、OH和CO三种不同的化学键. 在核磁共振氢谱图中有三个峰，所以分子中有三种不同的氢原子，但是不知道三个峰的面积之比为多少，所以无法得知其分子中的氢原子总数. 若A为CH3OCH3，则在核磁共振氢谱图中应只有一个峰，所以A应为CH3CH2OH，因此答案选D。7. D 【解析】一般地，同一个碳原子上的氢原子是相同的，同一个碳原子所连接的甲基上的氢原子是相同的，具有对称性结构（类似于平面镜成像中物体和像的关系），据此可知在核磁共振氢谱中，有两组峰，信号强度之比为3

15、1；有三组峰，信号强度之比为311；CH3CH2COOCH2CH3有四组峰，信号强度之比为3322；有两组峰，信号强度之比为32，因此正确的答案选D。8. C 【解析】A中向试样中加入溴水，己烯与Br2反应的产物与己烷仍互溶，用分液法不能将己烷提纯；B中除去淀粉中的NaCl可用渗析的方法；D中用KMnO4酸性溶液除去甲烷中的乙烯，又引入杂质CO2气体。9. 【解析】据反应原理可知该实验要成功，必须：快速制备O2供燃烧用；O2要纯净干燥；保证C元素全部转化为CO2，H元素全部转化为H2O，并在后面的装置中被吸收。（5）由题意知m（C）×12 g·mol10.48 g；m（H）× 2g·mol10.12 g，故有机物样品中m（O）0.92 g0.48 g0.12 g0.32 g，则n（C）：n（H）：n（O）：，即实验式为C2H6O。（6）M22.422.4 L/mol×2.054 g/L46 g/mol，与实验式C2H6O的相对分子质量相等，故C2H6O即为样品的分子式。（7）从氢谱图可知该分子中的H原子分三种类型，故不是CH3OCH3，而只能是CH3CH2OH。 【答案】（1）gfehic（d）d（