有机化合物分子式的确定

1、有机物分子式、结构式的确定有机物分子式、结构式的确定有机物分子结构的确定有机物分子结构的确定物理方法物理方法(波谱法波谱法)n化学方法以官能团的特征反映为基础，鉴定出官能团，化学方法以官能团的特征反映为基础，鉴定出官能团，还要制备它的衍生物以进一步确认其结构。当化合物还要制备它的衍生物以进一步确认其结构。当化合物结构比较复杂时，往往要耗费大量时间。物理方法结构比较复杂时，往往要耗费大量时间。物理方法（波谱法）具有微量、快速、准确、信息量大等特点。（波谱法）具有微量、快速、准确、信息量大等特点。n(1)质谱质谱可快速、准确测定有机物的相对分子质量。可快速、准确测定有机物的相对分子质量。n(2)红

2、外光谱红外光谱可以获得分子中含有何种化学键或官可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。能团的信息。n核磁共振氢谱核磁共振氢谱可推知有机物分子中有几种不同可推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目之比。类型的氢原子及它们的数目之比。一、有机物组成元素的判断一、有机物组成元素的判断n一般来说，有机物完全燃烧后，各元素一般来说，有机物完全燃烧后，各元素对应的产物为对应的产物为CCO2，HH2O，某有机物，某有机物完全燃烧后，若产物只有完全燃烧后，若产物只有CO2和和H2O ，其组，其组成元素肯定有成元素肯定有C、H可能有可能有O。n欲判断该有机物中是否含氧元素，首先欲判断该有机物中是否

3、含氧元素，首先应求出产物应求出产物CO2中碳元素的质量及中碳元素的质量及H2O中的中的氢元素的质量，然后将氢元素的质量，然后将C、H质量之和与原质量之和与原有机物相比，若两者的质量相等，则组成中有机物相比，若两者的质量相等，则组成中不含氧，否则含有氧。不含氧，否则含有氧。二、有机物分子式的确定二、有机物分子式的确定1.实验式（最简式）法实验式（最简式）法由元素的由元素的种类和含种类和含量量相对原子质量相对原子质量实验式实验式相对分子质量相对分子质量分子式分子式相对分子质量的基本求法：相对分子质量的基本求法： 定义法：定义法：M=b.标况下气体密度标况下气体密度：M=22.4*c.相对密度法相对

4、密度法(d)：M=d*M另另mn注意：注意：(1)某些特殊组成的最简式某些特殊组成的最简式,在不知化合物的相对在不知化合物的相对分子质量时分子质量时,也可根据组成特点确定其分子式。也可根据组成特点确定其分子式。例如：最简式为例如：最简式为CH3的烃，其分子式可表示为的烃，其分子式可表示为(CH3)n 当当n=2时时,氢原子已达饱和氢原子已达饱和,故其分子式为故其分子式为C2H6。(2)若最简式中的氢原子已达饱和若最简式中的氢原子已达饱和,则最简式即为则最简式即为分子式。分子式。例如：实验式为例如：实验式为CH4、CH3Cl、C2H6 O、C4H10O3等有机物，其实验式即为分子式等有机物，其实

5、验式即为分子式。例例1：有机物：有机物A中含中含C、H、O, w(C)=44.1% ,w(H)=8.82%, (1)求求A的最简的最简式式;(2)求求A的分子式。的分子式。 解析：解析： w(O)=47.08%n(C)：n(H)：n(O)= ： ： 44.1128.82147.0816最简式为最简式为C5H12O4;氢原子已经饱和，故分子式为氢原子已经饱和，故分子式为C5H12O4= 5 ：12 ：4【考考题精练题精练】1.97 (全国化学全国化学)34题题 A、B都是芳香族化合物，都是芳香族化合物，1molA水解得到水解得到1molB和和1mol醋酸。醋酸。A、B的相对的相对分子质量都不超过

6、分子质量都不超过200，完全燃烧都只生成，完全燃烧都只生成CO2和和H2O。且。且B分子中碳和氢元素总的质量分数为分子中碳和氢元素总的质量分数为65.2%。A溶液具有酸性，不能使溶液具有酸性，不能使FeCl3溶液现色。溶液现色。（1）A、B的相对分子质量之差为的相对分子质量之差为 。（2）1个个B分子中应该有分子中应该有 个氧原子。个氧原子。（3）A的分子式是的分子式是 。（4）B可能的三种结构简式是：可能的三种结构简式是： 。423C9H8O4OHCOOHOHOHCOOHCOOH（4）答案：答案：2.2.通式法通式法常见有机物的通式常见有机物的通式(注意注意n范围范围)：烷烷 烃：烃：CnH

7、2n+2烯烃烯烃 或或 环烷烃：环烷烃：CnH2n炔烃炔烃 或或 二烯烃：二烯烃：CnH2n-2苯或苯的同系物：苯或苯的同系物：CnH2n-6饱和一元醇或醚：饱和一元醇或醚：CnH2n+2O饱和一元醛或酮：饱和一元醛或酮：CnH2nO饱和一元羧酸或酯：饱和一元羧酸或酯：CnH2nO2从通式对应关系可得出如下规律：从通式对应关系可得出如下规律：n有机物分子里的氢原子以烷烃有机物分子里的氢原子以烷烃(或饱和醇或饱和醇)为充为充分饱和结构分饱和结构(只含只含CC、CH、CO等单键等单键)的参照体。的参照体。每少每少2个个H，就可以有一个，就可以有一个“C=C”或或“C=O” 或形成一个单键碳环；或形

8、成一个单键碳环；每少每少4个个H，就可以有一个，就可以有一个“CC”或两个或两个“C=C” ；每少每少8个个H，就可以有一个，就可以有一个“苯环苯环”。n烃的含氧衍生物中，氧原子数的多少并不影烃的含氧衍生物中，氧原子数的多少并不影响以氢原子数为依据来判断有机结构特征。响以氢原子数为依据来判断有机结构特征。例如饱和多元醇例如饱和多元醇(像乙二醇、丙三醇像乙二醇、丙三醇)都可以用都可以用通式通式CnH2n+2Ox来表示，分子中只含各种单键。来表示，分子中只含各种单键。例例2 某烃含某烃含H 17.2%，求分子式。，求分子式。解析：解析： w(C)=82.8%85.7% ，符合烷烃。，符合烷烃。设碳

9、原子数为设碳原子数为n，则，则2n+214n+2= 0.172n= 4该烃分子式为该烃分子式为C4H103.燃烧方程式法燃烧方程式法烃的含氧衍生物完全燃烧的化学方烃的含氧衍生物完全燃烧的化学方程式为：程式为：CxHyOz + (x+ )O2 xCO2+ H2O 上式中若上式中若z0，即为烃燃烧的规律。，即为烃燃烧的规律。y4-z22y例例3 10ml某气态烃在某气态烃在50ml氧气中充分燃烧氧气中充分燃烧 ,得到得到液态水和液态水和35ml混合气（所有气体体积在同温混合气（所有气体体积在同温同压下测定）同压下测定）,该烃可能是（该烃可能是（ ）A. CH4 B. C2H6 C. C3H6 D.

10、 C4H6 解析解析: CxHy+ (x+ )O2 xCO2+ H2O(l) V 1 x+ x 1+ 10 10(x+ ) 60-35y42yy4y4y2y4y4y4110=1+60-35y=610(x+ ) 50 x3.5选选 B C4.商余法商余法例例4 某有机物某有机物A的相对分子质量为的相对分子质量为128,若若A是烃是烃,则它的分子式可能是则它的分子式可能是 或或 。 若若A为烃的含氧衍生物为烃的含氧衍生物(分子中含分子中含2个氧原子）个氧原子）,分子分子式可为式可为 。 C9H20C10H8C8H16O 、C6H8O3 、C5H4O4C7H12O2如果不规定如果不规定O氧原氧原子个

11、数呢？子个数呢？5.假设法假设法例例5 某一元羧酸某一元羧酸A，含碳的质量分数为，含碳的质量分数为50%，氢气、溴、溴化氢都可与，氢气、溴、溴化氢都可与A发发生加成反应，试确定生加成反应，试确定A的分子式。的分子式。12n14n-2x+32= 0.5 ，5n=16-x讨论：只有讨论：只有n=3时，时，x=1符合符合所以分子式为所以分子式为C3H4O2 。解析：分子中含一个解析：分子中含一个-COOH，且含不饱和键。，且含不饱和键。设烃基中不饱和度为设烃基中不饱和度为x，则分子式为，则分子式为CnH2n-2xO2 （n3）三、判断结构简式三、判断结构简式（ 1） 官能团法官能团法 根据有机物的结

12、构特征以及相关反根据有机物的结构特征以及相关反应性质的描述或相关转化衍生的关系网应性质的描述或相关转化衍生的关系网络，先确定官能团的种类和数目，再结络，先确定官能团的种类和数目，再结合分子式及价键规律，从而确定其结构。合分子式及价键规律，从而确定其结构。例例7 某芳香族化合物的分子式为某芳香族化合物的分子式为C8H8O4 ，它，它与与Na、NaOH、 NaHCO3反应的物质的量之比反应的物质的量之比依次为依次为1 3，1 2，1 1，且苯环上的一溴代，且苯环上的一溴代物有物有4种，写出它可能的一种结构简式。种，写出它可能的一种结构简式。解析解析 首先应从分子式入手，该化合物分子式离充分首先应从

13、分子式入手，该化合物分子式离充分饱和结构还差饱和结构还差10个个H原子，每少原子，每少8个个H有一个苯环，该有一个苯环，该化合物应只有一个苯环，苯环的支链上还有一个化合物应只有一个苯环，苯环的支链上还有一个“CC或一个或一个CO”。再由它与。再由它与Na、NaOH、NaHCO3反应的关系可推出它的分子结构特征：一个苯环、一反应的关系可推出它的分子结构特征：一个苯环、一个羧基、一个醇羟基、一个酚羟基，而且苯环上应有个羧基、一个醇羟基、一个酚羟基，而且苯环上应有4个氢原子可供溴原子取代，所以应为个氢原子可供溴原子取代，所以应为（2） 现代化学分析的方法现代化学分析的方法. 质子核磁共振谱质子核磁共

14、振谱(PMR): 化合物分子中化合物分子中 的氢原子核的氢原子核,所处的化学环所处的化学环境境(即其附近的基团即其附近的基团)不同不同,表现出的核磁性就表现出的核磁性就不同不同,代表它的峰在共振谱图中的横坐标位置代表它的峰在共振谱图中的横坐标位置就不同就不同,峰的强度与结构中氢原子数成正比。峰的强度与结构中氢原子数成正比。例例8 分子式为分子式为C3H6O2的有机物，若在的有机物，若在PMR谱上观察到氢原子峰的强度为谱上观察到氢原子峰的强度为3:3,则结构简式则结构简式可能为可能为? 若给出峰的强度为若给出峰的强度为3:2:1,则可能为则可能为?CH3COOCH3CH3CH2COOH、 HCO

15、OCH2CH3、CH3COCH2OH 红外光谱红外光谱(IR):确证两个化合物是确证两个化合物是否相同，也可确定有机化合物中某否相同，也可确定有机化合物中某一特殊键或官能团是否存在。一特殊键或官能团是否存在。 此外还有质谱法和紫外光谱法等。此外还有质谱法和紫外光谱法等。拓展与提高拓展与提高烃的含氧衍生物完全燃烧耗氧量与产物烃的含氧衍生物完全燃烧耗氧量与产物CO2、H2O 量的关系：量的关系：有机物耗氧量只与生成有机物耗氧量只与生成CO2的量有关的量有关若若n(O2)/n(CO2)=1,有机物可写成有机物可写成Cx(H2O)y若若n(O2)/n(CO2)1,有机物可写成有机物可写成(CxHy)m

16、(H2O)n有机物耗氧量只与生成有机物耗氧量只与生成H2O的量有关的量有关,同理可将有机物写成同理可将有机物写成(HxOy)m(CO2)n 或或(CxHy)m(CO2)n有机物的命名有机物的命名n一、一、IUPAC命名法命名法(系统命名法系统命名法)n基本原则：结构与名称一一对应基本原则：结构与名称一一对应n有机化合物的构造名称：取代基的位次有机化合物的构造名称：取代基的位次-取代基取代基的名称的名称+母体名称母体名称COOCH32,4,6-三甲基三甲基-2-庚烯酸甲酯庚烯酸甲酯原则：原则：(1)最长：母体名称对应的主链最长：母体名称对应的主链(2)最小：最小：“首位最小首位最小”、“位次之和

17、最小位次之和最小”(3)“-”与与“,”等符号的正确使用！等符号的正确使用！(4)取代基在母体名称之前的排列次序：按取代基在母体名称之前的排列次序：按“次序规则次序规则”从小到大排列！从小到大排列！（07全国全国1理综第理综第12题）某有机化合物仅由碳、题）某有机化合物仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于150，若已知其中氧的质量分数为，若已知其中氧的质量分数为50%，则分，则分子中碳原子的个数最多为子中碳原子的个数最多为 A 4 B 5 C 6 D 7B（07海南化学第海南化学第15题）通过粮食发酵可获得某题）通过粮食发酵可获得某含氧有机化合物

18、含氧有机化合物X，其相对分子质量为，其相对分子质量为46，其，其中碳的质量分数为中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为，氢的质量分数为13.0%。（1）X的分子式是的分子式是 ； C2H6O （04广东）化合物广东）化合物B含有含有C、H、O三种元素，三种元素，分子量为分子量为60，其中碳的质量分数为，其中碳的质量分数为60%，氢的，氢的质量分数为质量分数为13.3%。，则。，则B的分子式的分子式是是 。 C3H8O（04湖南）科学家发现某药物湖南）科学家发现某药物M能治疗心血管疾能治疗心血管疾病是因为它在人体内能释放出一种病是因为它在人体内能释放出一种“信使分信使分子子”D，并阐明了，并

19、阐明了D在人体内的作用原理。为此在人体内的作用原理。为此他们荣获了他们荣获了1998年诺贝尔生理学或医学奖。年诺贝尔生理学或医学奖。 请回答下列问题：请回答下列问题：（1）已知）已知M的分子量为的分子量为227，由，由C、H、O、N四四种元素组成，种元素组成，C、H、N的质量分数依次为的质量分数依次为15.86%、2.20%和和18.50%。则。则M的分子式的分子式是是 。D是双原子分子，分子量为是双原子分子，分子量为30，则则D的分子式为的分子式为 。C3H5O9N3 NO（03广东）广东）A是一种含碳、氢、氧三种元素的是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知：有机化合物。已知：A中碳的

20、质量分数为中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为，氢的质量分数为8.82%；请填空：；请填空：（1）A的分子式是的分子式是 ， C5H12O4 A中碳中碳:氢氢:氧氧=(44.1%12):(8.82%1):(47.08%16)=5:12:4；故；故A最简式为最简式为C5H12O4 ，二二.物质的性质物质的性质:官能团的性质官能团的性质 分子式结构式分子式结构式 性质性质实验实验 n例：为了确定乙醇分子的结构简例：为了确定乙醇分子的结构简式是式是CH3OCH3还是还是CH3CH2OH，实验室利用如图所，实验室利用如图所示的实验装置，测定乙醇与钠反示的实验装置，测定乙醇与钠反应（该反应为放热反

21、应）生成氢应（该反应为放热反应）生成氢气的体积，并据此计算乙醇分子气的体积，并据此计算乙醇分子中能与金属钠反应的氢原子的数中能与金属钠反应的氢原子的数目。试回答下列问题：无水乙醇目。试回答下列问题：无水乙醇钠水广口瓶量筒钠水广口瓶量筒无水乙醇无水乙醇钠钠水水广口瓶广口瓶量筒量筒1、指出实验装置中的错误、指出实验装置中的错误_。2、若实验中用含有少量水的乙醇代替相同质、若实验中用含有少量水的乙醇代替相同质量的无水乙醇，相同条件下，测得的氢气体积量的无水乙醇，相同条件下，测得的氢气体积将将_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“不不变变”)。广口瓶中进气导管不应插入水中，排水导管应插到广口瓶底部广

22、口瓶中进气导管不应插入水中，排水导管应插到广口瓶底部偏大偏大n例：为了确定乙醇分子的结构简例：为了确定乙醇分子的结构简式是式是CH3OCH3还是还是CH3CH2OH，实验室利用如图所，实验室利用如图所示的实验装置，测定乙醇与钠反示的实验装置，测定乙醇与钠反应（该反应为放热反应）生成氢应（该反应为放热反应）生成氢气的体积，并据此计算乙醇分子气的体积，并据此计算乙醇分子中能与金属钠反应的氢原子的数中能与金属钠反应的氢原子的数目。试回答下列问题：无水乙醇目。试回答下列问题：无水乙醇钠水广口瓶量筒钠水广口瓶量筒无水乙醇无水乙醇钠钠水水广口瓶广口瓶量筒量筒3、请指出能使该实验安全、顺利进行的、请指出能使该实验安全、顺利进行的关键实验步骤（至少指出两个关键步骤）关键实验步骤（至少指出两个关键步骤）_。 检查实验装置的气密性；加入稍过量的金属检查实验装置的气密性；加入稍过量的金属钠；从漏斗中缓慢滴加无水乙醇。钠；从漏斗中缓慢滴加无水乙醇。 无水乙醇无水乙醇钠钠水水广口瓶广口瓶量筒量筒n4、进行实验时的操作如下（每项进、进行实验时的操作如下（每项进行一次）行一次）n从分液漏斗中逐滴把无水乙醇加从分液漏斗中逐滴把无水乙醇加入烧瓶中，并控制反应速率，酒精入烧瓶中，并控制反应速率，酒精加完后关闭活塞；加完后关闭活塞；n在广口瓶中注入