高中化学选修5有机化学基础第一章第四节第2课时

1、第2课时 元素分析与相对分子质量的测定分子结构的鉴定学习目标定位1.通过对典型实例的分析，初步学会测定有机化合物元素含量、相对分子质 量的一般方法，并能据此确定有机化合物的分子式。2.能够根据实验和某些物理方法确定有机 化合物的结构。一、有机物分子式的确定1.鉴定有机物分子的元素组成（定性分析）（1）将某有机物在 O2中充分燃烧后，各元素对应的上期烧产物：CfCO2; H-H2O; N f m；S 一 SO2。（2）若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O（使无水CuSO4变蓝）和CO2（使澄清石灰水变浑浊）, 则该有机物中一定含有的元素是C、H,可能含有的元素是 0。2 .测定有机物中各元素的质

2、量分数（定量分析）（1）有机物中元素定量分析原理 （李比希法）先用CuO作氧化剂将仅含 C、H、0元素的有机物氧化，然后分别用无水 CaCl2和KOH浓 溶液吸收生成的水和二氧化碳；根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的水和二氧化碳的质量,从而确定有机物中氢原子和碳原子的质量，剩余则为氧原子的质量;最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数，从而确定有机物的最简式，即化合物分子中所含元素的原子数目最简整数比的式子。（2）实验式（最简式）与分子式的关系：分子式=（最简式）n3 .有机物相对分子质量的测定一一质谱法(1)原理用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和

3、碎片离子。分 子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间将因质量不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。(2)质荷比：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量。例如，由上图可知，样品分子的相对分子质量为46。有机物分子式的确定方法(1)实验式法各元素的质量分数一各元素原子的个数比(实验式)相对分子质量,分子式(2)直接法根据有机物各元素的质量分数和有机物的摩尔质量（相对分子质量）直接求出1 mol有机物中各元素原子的物质的量。（3）方程式法根据有机物的燃烧通式及消耗。2的量（或生成产物的量）,通过计算确定

4、出有机物的分子式。（4）通式法物质的性质等 一类别及组成通式（如 CnH2n）相对分子质量>n值一分子式。1某化合物6.2 g在氧气中完全燃烧，只生成8.8 g CO2和5.4 g H2Oo下列说法正确的是（）A.该化合物仅含碳、氢两种元素B.该化合物中碳、氢原子个数比为1 ： 2C.该有机物的分子式为C2H6D.该化合物中一定含有氧元素答案 D解析 n(CO2)= 0.2 mol, n(C) = n(CO2)= 0.2 mol, m(C) = 0.2 mol x 12 g mol 1 = 2.4 g ; n(H2O) = 0.3 mol,n(H) = 2n(H2O)=0.6 mol,m

5、(H) = 0.6 g; n(C) : n(H) = 0.2 mol : 0.6 mol = 1 ： 3; m(C) + m(H) = 2.4 g + 0.6 g = 3.0 g< 6.2 g,所以该化合物中一定含有氧元素 ，其质量为6.2 g-3.0 g3 2= 3.2 g,其物质的量 n(O) = i6 g mol 1 = 0.2 mol°n(C) : n(H) : n(O)= 1 : 3 ： 1,实验式为 CH3O, 无法确定其分子式。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物组成元素的分析及应用、有机物分子式的确定方法2有机物A是燃的含氧衍生物，在同温同压下,A蒸气的质量

6、是同体积乙醇蒸气的 2倍。1.38 g A完全燃烧后，将燃烧产物通过碱石灰，碱 石灰的质量增加3.06 go若将燃烧后的产物通过浓硫酸 ，浓硫酸的质量增加1.08 go试通过计 算确定A的分子式。答案 A蒸气的质量是同体积乙醇蒸气的2彳H,即：相同条件下A的密度是乙醇密度的 2倍,则A的相对分子质量为 46X 2=92。1. 38 g A完全燃烧后，生成水的质量=1.08 g,物质的量=1.08 g18 gmol 1=0.06 mol ;生成 CO2 的质量=3.06 g-1.08 g=1.98 g,物质的量=1.98 g 1 =0.04544 g mol 1mol; 1.38 g A的物质的

7、量为1.38 g 1 = 0.015 mol;则有机物 A分子中：C原子数目=92 g mol 10.045 mol=3、H 原子数目=0.015 mol0.06 mol X2 0 - 的口0.015 mol = 8、O 原子数目=92 12X 3816=3,故有机物A的分子式为C3H 8。3。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物分子式的确定方法 二、有机物结构式的确定1 .物理方法已知分子式为C2H6O的有机物A可能有如下两种可能的结构：I(CH3CH2OH)或n (CH 3OCH3),我们可借助如下两种方法来确定有机物A的结构简式是I还是n ：(1)红外光谱法利用红外光谱来测定，分子中

8、有o H键或一OH可确定A的结构简式为I (CH3CH2OH)。(2)核磁共振氢谱利用核磁共振仪，测定A,若得到A的核磁共振氢谱为则A的结构简式为CH3CH2OH。2 .化学方法(1)煌A分子式为C3H6且能使澳的四氯化碳溶液褪色 ，其结构简式为CH3CH=CH?。(2)实验测得某醇1 mol与足量钠反应可得1 mol气体，该醇分子中含羟基的个数是2。3 .根据有机物的结构特点判断LH ch3I ICH3Tc -ch3I I(1)煌B的分子式为C8H18,其一氯代煌只有一种，其结构简式是UIL CH. 。(2)实验式分别为 CH3、CH3O的有机物的结构简式分别为CHgCH3、HOCH?CH?

9、OH、CH3OCH2OH。有机物分子结构的确定方法(1)根据价键规律确定某些有机物只存在一种结构，可直接由分子式确定结构。(2)通过定性实验确定根据分子式写出其可能的同分异构体一根据定性实验确定其可能存在的官能团一确定结 构式(3)通过定量实验确定通过定量实验，确定有机物中的官能团。通过定量实验，确定有机物中官能团的数目。(4)物理方法红外光谱法：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。核磁共振氢谱法：测定有机物分子中氢原子的类型和数目，氢原子的类型=吸收峰数目,不同氢原子个数比=不同吸收峰面积比。3氢谱如图所示,下列说法中错误的是()A 的红外光谱和核磁共振A 由红外光谱可知 ,该有机物中至少

10、有三种不同的化学键B 由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子C.仅由A的核磁共振氢谱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CH3-O-CH3答案 D解析 红外光谱图中给出的化学键有C H 键、 O H 键和C O 键三种 ,A 正确；核磁共振氢谱图中峰的个数即代表氢的种类,B 正确；核磁共振氢谱峰的面积表示氢的数目比,在没有明确化学式的情况下,无法得知氢原子总数,C 正确；若 A 为 CH3 O CH 3,则无O H 键 ,与所给红外光谱图不符,且其核磁共振氢谱图应只有1 个峰 ,与核磁共振氢谱图不符,D 错误。【考点】有机物结构式的鉴

11、定【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式4符合下面核磁共振氢谱图的有机物是（）CH3COOCH2CH3B . CH2=CHCH2CH3A.OHOH解析分析选项中各有机物不同化学环境的氢原子的种数及原子个数（吸收强度）之比，再与已知核磁共振氢谱对照即可找出答案。A中物质有3种不同化学环境的氢原子，个数之比为2 ： 3 ： 3; B中物质有4种不同化学环境的氢原子，个数比为2 ： 1 ： 2 ： 3; C中物质有4种不 同化学环境的氢原子，个数比为3 ： 2 ： 2 ： 1 ; D中物质有3种不同化学环境的氢原子，个数比 为3 ： 1 ： 1。核磁共振氢谱图中有 3种不同化学环境的氢原子，

12、再由原子个数（吸收强度）之比可知 A 项符合 。【考点】有机物结构式的鉴定【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式有机物结构确定的方法思路1 .设h +的质荷比为8某有机物样品的质荷比如图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关）,则该有机物可能是（）B 甲烷D 乙烯A 甲醇(CH 3OH)C.丙烷答案 B解析从题图中可看出其右边最高质荷比为16,是H+质荷比的16倍,即其相对分子质量为16,为甲烷。【考点】有机物结构式的鉴定【题点】根据质荷比判断有机物的结构简式2 .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（）答案 D解析对各选项中氢原子所处环

13、境进行分析判断，得到下表:选项不同化学环境的氢原子种数氢谱中峰的组数峰面积之比A333 :2 : 2B223：1C223：1D223:2【考点】有机物结构式的鉴定【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式3 .某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有 CH键、OH键、C-O键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60,其核磁共振氢谱只有 3组峰，则该有机物的结构简式是（）A. CH3CH2OCH3B. CH3CH（OH）CH 3C. CH3CH2CH20HD. CH3CH2CHO答案 B解析 由红外光谱图知该有机物的分子中含 C-H键、0 H键、C-0键,A项中无0 H 键,D项中无

14、0H键、C-0键,B、C项含有三种化学键且相对分子质量都是 60,但B项核 磁共振氢谱有3组峰,C项有4组峰，故B项正确。【考点】研究有机化合物的基本步骤【题点】确定结构方法的综合应用4.某气态有机物 X含C、H、。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（）X中碳的质量分数X中氢的质量分数X在标准状况下的体积质谱确定X的相对分子质量X的质量A.B.C.D.答案 B解析 由可得有机物的实验式，由可知有机物的分子式。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物分子式的确定方法5.根据研究有机物的步骤和方法，填满下列空格:实验步骤解释实验结论测得A的蒸气密度是同状况下甲烷的 4.3

15、75倍(1)A的相对分子质里为将5.6 g A在足量氧气中燃烧，并将产物依次通过浓 硫酸和碱石灰，分别增重7.2 g和17.6 g(2)A的实验式为;A的分子式为将A通入滨水，滨水褪色(3)说明A属于(若不褪色，贝U A属于)A的核磁共振氢谱如下：(4)综上所述，A的结构简式为答案 (1)70 (2)CH2 C5H10 (3)烯煌 环烷煌CHlCHCH=CH2 I(4) L %解析 (1)根据公式M=D M(CH4)计算该有机物的相对分子质量等于16X4.375 = 70。122(2)由 A 的燃烧反应知,5.6 g A 含 m(C) = 17.6 g ><44=4.8 g,m(H

16、)=7.2 gX=0.8 g,确 te 该有 机物只含碳、氢两种元素 ，实验式为 CH2,设分子式为(CH2)n,则12n +2n =70,n=5,分子式为 C5H10。(3)符合分子式为 C5H10的有烯煌和环烷烧，若能使滨水褪色，则为烯烧，若不能，则为环 烷烧。(4)读取该核磁共振氢谱共有4个吸收峰，吸收峰面积之比为1 ： 1 ： 2： 6,则ClljCH-CH=CH2CH符合题意。【考点】研究有机化合物的基本步骤【题点】确定结构方法的综合应用 对点训练题组一 元素分析与相对原子质量的测定1 下列有关说法错误的是()A 李比希法是定量研究有机物中元素组成的方法B 元素分析仪可用于分析有机物

17、中的元素组成C.利用李比希法可以确定有机物分子的最简式D 元素分析可以确定未知物的分子式答案D解析元素分析只能确定组成分子的各原子最简单的整数比,不能确定未知物的分子式。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物分子式的确定方法2 验证某有机物属于烃的含氧衍生物,应完成的实验内容是()A .只需验证它完全燃烧后产物只有H2O和CO2B 只需测定其燃烧产物中H2O 和 CO2 物质的量的比值C.测定完全燃烧时消耗有机物与生成的CO2、H2O的物质的量之比D 测定该试样的质量及其完全燃烧后生成CO2 和 H2O 的质量答案 D解析烧的含氧衍生物或烧燃烧均生成H2O和CO2,不能通过燃烧法进行确定；测

18、定该试样的质量及其完全燃烧后生成CO2和H2O的质量，可以确定一定质量的有机物中含有C、H元素的质量,根据质量守恒可确定是否含有O 元素。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物组成元素的分析及其应用3.某有机化合物3.2 g在氧气中充分燃烧，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g,盛有碱石灰的干燥管增重 4.4 g。则下列判断正确的是（）A.肯定含有碳、氢、氧三种元素B.肯定含有碳、氢元素，可能含有氧元素C.肯定含有碳、氢元素，不含氧元素D.不可能同时含有碳、氢、氧三种元素答案 A解析浓硫酸增重的质量为水的质量，碱石灰增重的质量为二氧

19、化碳的质量； 3.2 g该有机物 中含有0.1 mol碳原子和0.4 mol氢原子，根据质量守恒，参加反应的氧气的质量是 4.8 g,即物 质的量是0.15 mol,即0.3 mol的氧原子，根据氧原子守恒，有机物中含有氧原子 0.1 mol。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物组成元素的分析及其应用题组二有机物分子结构的确定4 .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.CH3CH2CH3O II CH3-CCH2CH3C.（）IICITsco-CIIs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

20、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。【考点】有机物结构式的鉴定【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式I七一crHxI pri.5 .下列四幅谱图是结构简式为CH3CH2OH、CH3OCH3、CH3CH2CH 20H和的核磁共振氢谱，其中属于CH3CH2CH20H的谱图是（）答案 A解析 CH3CH2CH20H分子中有4种不同化学环境的氢原子，在其核磁共振氢谱中应有 4个 吸收峰。【考点】有机物结构式的鉴定【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式6 .下列化合物在核磁共振氢谱中

21、能出现两组峰，且其峰面积之比为 3： 1的是（oCII3IIA. CII C。门1门1C.对二甲苯D.均三甲苯答案 DO CHiII I解析 A项，1 H. 一1 m 11 <分子中有3种不同化学环境的氢原子，其个数比为。CHsLI3： 1 ： (3X2)=3 ： 1 ： 6;B项,此一匚一H-CHa分子中有3种不同化学环境的氢原子 其个数比为 3 ： 3 ： 2; C项，对二甲苯分子中有2种不同化学环境的氢原子，其个数比为(3X2) ： (1X4) = 3： 2; D项，均三甲苯分子中有2种不同化学环境的氢原子，其个数比为(3X 3) ： (1 X 3)=3 ： 1。【考点】有机物结构

22、式的鉴定【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式7.下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是()A. 2,2,3,3-四甲基丁烷B. 2,3,4-三甲基戊烷C. 3,4-二甲基己烷D. 2,5-二甲基己烷答案 D解析 先根据名称写出四种烷煌的结构简式：ClhCthI IA, CHsC-CCHaI IB, CH CHt'HCHCHaI I ICH3 CHj ch3I I( HjD, CHIHCH，一C&CH I cihCII3分析各项分子中有几种不同化学环境的氢原子，就有几组峰。A中只有1种化学环境的氢原子,B中有4种,C中有4种,D中有3种。【考点】有机物结构式的鉴定【题

23、点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式8 .某有机物A的分子式为C4H10O,红外光谱图如图所示，则A的结构简式为()A. CH 3CH2OCH2CH3B. CH 3OCH2CH2CH3C. CH3CH2CH2OCH3D ( CH3)2CHOCH3答案A解析红外光谱图中显示存在对称的甲基、对称的亚甲基和醚键可得分子的结构简式为CH 3CH 2OCH 2CH 3 。【考点】有机物结构式的鉴定【题点】根据质荷比判断有机物的结构简式题组三 有机物鉴定的综合应用9 二甲醚和乙醇是同分异构体,其鉴别可采用化学方法及物理方法,下列鉴别方法中不能对二者进行鉴别的是()A 利用质谱法B 利用金属钠C.利用

24、红外光谱法D.利用核磁共振氢谱答案 A解析二者相对分子质量相同用质谱法不能鉴别；乙醇中含有一OH,可与金属钠反应生成氢气,可鉴别；二甲醛和乙醇中分别含有一O一和一OH,官能团不同，可用红外光谱法鉴别;者含有的 H 原子的种类和性质不同 ,可用核磁共振氢谱鉴别。【考点】研究有机化合物的基本步骤【题点】确定结构方法的综合应用10 . (2017河北邯郸一中高二月考)某有机物A用质谱仪测定如图，核磁共振氢谱示意图如图 ,则 A 的结构简式可能为 ()A HCOOHB CH3CHOC CH 3CH 2OHD CH 3CH 2CH 2COOH答案C解析根据图示可知,该有机物的最大质荷比为46,则 A 的

25、相对分子质量为46,则分子式为C2H6O或CH2O2，故B、D错误；根据图示核磁共振氢谱可知，A分子的核磁共振氢谱有 3组吸收峰,则其分子中3 种 H 原子 ,HCOOH 分子中含有2 种 H 原子 ,CH3CH2OH 分子中含有3种等效H,故C正确。【考点】研究有机化合物的基本步骤【题点】确定结构方法的综合应用11某化合物的结构（键线式）及球棍模型如下：该有机分子的核磁共振氢谱图如下（单位是 ppm） ：下列关于该有机物的叙述正确的是()A.该有机物不同化学环境的氢原子有6种B.该有机物属于芳香化合物C.键线式中的Et代表的基团为 一CH3D.该有机物在一定条件下能完全燃烧生成CO2和H2O

26、答案 D解析 A项,由谱图可知有8种不同化学环境的氢原子，错误；B项，由键线式可看出，该物质中 无苯环，不属于芳香化合物,错误；C项，由键线式和球棍模型对照可知 Et为一CH2CH3,错误； D项，该化合物分子中含有碳、氢、氧三种元素 ，可完全燃烧生成 CO2和H2O,正确。【考点】有机物结构式的鉴定【题点】根据核磁共振氢谱图判断有机物的结构简式12.有机物A完全燃烧只生成 CO2和H2O,将12 g该有机物完全燃烧的产物通过足量浓硫酸 浓硫酸增重14.4 g,再通过足量碱石灰，碱石灰增重26.4 g,该有机物的分子式是()A. C4HioB. C2H6OD. C2H4O2C. C3H8O答案

27、 C解析该有机物中n(C) = n(CO2)= 26.4 g 1 = 0.6 mol,n(H) = 2n(HQ) = 2114.4 g 1 =1.644 g mol18 g molmol,n(O)=0.2 mol,所以该有机物12 g 0.6 mol x 12 g mol 11.6 mol x 1 g mol116 g mol 1n(C) : n(H) : n(O) = 0.6 ： 1.6： 0.2=3： 8 ： 1，得实验式为 C3H8O,只有 C 符合。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物分子式的确定方法综合强化13. (1)取3.0 g有机物A,完全燃烧后生成 3.6 g水和3.36

28、 L CO 2(标准犬况，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(填序号)。(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CH3CH CH2C2H5答案(1)C3H80 (2)解析 m(C) = -3.36 L1 X 12 g mol 1= 1.8 g,22.4 L mol 'm(H) 3.6 g 1 * 2X 1 g mol 1 = 0.4 g,18 g mol则 m(O) = 3.0 g-1.8 g-0.4 g= 0.8 g,所以 n(C) : n(H) : n(O)=-1.8 g 1 :0.4 g1 : 一0.8 g 1 =3 : 8 ： 1,又

29、因为该有机物的蒸12 g mol 1 g mol 16 g mol气对氢气的相对密度为 30,所以A的分子式为C3H80。(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最多的；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对应的有机物只能是 C4H10,而CH、CH2对应的有机物可能有多种。【考点】有机物分子式的确定【题点】有机物分子式的确定方法14.按要求回答下列问题：(1)有机物X的分子式为C4H802，其红外光谱如图所示：则该有机物可能的结构为 (填字母)。A. CH3COOCH2CH3B. CH3CH2COOCH3C. HCOOCH 2C