有机物结构题一般解题程序和方法.ppt

有机物的结构题一般解题程序 方法 英德中学张泽松 纵观近几年来的高考有机化学试题中有关有机物组成和结构部分的题型 其共同特点是 通过题给某一有机物的化学式 或式量 结合该有机物性质 对该有机物的结构进行发散性的思维和推理 从而考查 对微观结构的一定想象力 为此 必须对有机物的化学式 或式量 具有一定的结构化处理的本领 才能从根本上提高自身的 空间想象能力 并且应掌握计算程序和基本的解题方法 高考分析 一 计算程序 程序一 有机物的分子式 已知基团的化学式 剩余部的化学式 结合其它已知条件 该有机物的结构简式 程序二 有机物的分子量 已知基团的式量 剩余部分的式量 剩余部分的化学式 推断该有机物的结构简式 二 具体操作 有机物分子式和结构式的确定 1 利用上述关系解题的主要思路是 首先要判断有机物中所含元素的种类 然后依据题目所给条件确定有机物分子中各元素的原子数目 从而得到分子式 最后由有机物的性质分析判断其结构式 2 实验式是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子 求化合物的实验式即是求该化合物分子中各元素原子的数目 n 之比 3 烃的含氧衍生物完全燃烧的化学方程式为 三 解题方法 1 规律法 化学反应过程中各物质的物理量往往是符合一定的数量关系的 这些数量关系就是通常所说的反应规律 表现为通式或公式 包括有机物分子通式 燃烧耗氧通式 化学反应通式 化学方程式 各物理量定义式 各物理量相互转化关系式等 甚至于从实践中自己总结的通式也可充分利用 熟练利用各种通式和公式 可大幅度减低运算时间和运算量 达到事半功倍的效果 例1 1200c时 1体积某烃和4体积o2混和 完全燃烧后恢复到原来的温度和压强 体积不变 该烃分子式中所含的碳原子数不可能是a 1b 2c 3d 4 解题分析 本题是有机物燃烧规律应用的典型 由于烃的类别不确定 氧是否过量又未知 如果单纯将含碳由1至4的各种烃的分子式代入燃烧方程 运算量大而且未必将所有可能性都找得出 应用有机物的燃烧通式 设该烃为cxhy 其完全燃烧方程为 cxhy 4x y 4 o2 xco2 y 2h2o 因为反应前后温度都是1200c 所以h2o为气态 要计体积 在相同状况下气体的体积比就相当于物质的量之比 则无论o2是否过量 每1体积cxhy只与 4x y 4体积o2反应 生成x体积co2和y 2体积水蒸气 体积变量肯定为1 y 4 只与分子式中氢原子数量有关 按题意 由于反应前后体积不变 即1 y 4 0 立刻得到分子式为cxh4 此时再将四个选项中的碳原子数目代入 ch4为甲烷 c2h4为乙烯 c3h4为丙炔 只有c4h4不可能 例2 某0 16g饱和一元醇与足量的金属钠充分反应 产生56ml氢气 标准状况 则该饱和一元醇的分子式为 昆明市调研题 解析 饱和一元醇的通式为 蛇该一元醇的摩尔质量为m a 22 4l0 16g0 056l 解得 该一元醇的相对分子质量为32 根据该一元醇的通式为 有下列等式 故分子式为 2 由实验式确定分子式的方法 1 通常方法 必须已知化合物的相对分子质量 根据实验式的相对分子质量 求得含n个实验式 即得分子式 2 特殊方法一 某些特殊组成的实验式 在不知化合物相对分子质量时 也可根据组成特点确定其分子式 例如实验式为ch3的有机物 其分子式可表示为 仅当n 2时 氢原子已达饱和 故其分子式为c2h6 同理 实验式为ch3o的有机物 当n 2时 其分子式为c2h6o2 3 特殊方法二 部分有机物的实验式中 氢原子已达到饱和 则该有机物的实验式即为分子式 例如实验式为ch4 ch3cl c2h6o c4h10o3等有机物 其实验式即为分子式 例3 1924年我国药物学家从中药麻黄中提取出了麻黄素 并证明麻黄素具有平喘作用 将10 0g麻黄素完全燃烧可得26 67gco2和8 18h2og 测得麻黄素中氮8 48 它的实验式为cxhyoznw 已知其实验式即为分子式 则麻黄素的分子式为 上海市测试题 解析 先求c h o的质量分数 故麻黄素的分子式为 3 由分子式确定结构式的方法 1 通过价键规律确定 某些有机物根据价键规律只存在一种结构 则直接可由分子式确定其结构式 例如c2h6 根据价键规律 只有一种结构 ch3 ch3 又如ch4o 根据价键规律 只有一种结构 ch3oh 2 通过定性或定量实验确定 当一个分子式可能代表两种或两种以上具有不同结构的物质时 可利用该物质的特殊性质 通过定性或定量实验来确定其结构式 大多数有机试题都是这种类型 例4 a和b两种物质的分子式都是c7h8o 它们都能跟金属钠反应放出氢气 a不溶于naoh溶液 而b能溶于naoh溶液 b能使适量溴水褪色 并产生白色沉淀 a不能 b的一溴代物有两种结构 写出a b的结构简式和所属类别 广州市测试题 解析 从分子式为c7h8o看 只能知道a和b不是饱和化合物 但结合具体性质联系起来综合考虑就可以推断出a和b 由于a和b都能与金属钠反应放出氢气 且这两种物质中每个分子都只含一个氧原子 所以它们的结构中有羟基 即它们为醇和酚 a不溶于naoh溶液 说明a为醇 a不能使溴水褪色 则a中一定含有苯环 推测a只能是一种芳香醇 苯甲醇 b能使溴水褪色 并生成白色沉淀 进一步证明它是酚类 甲基苯酚 但甲基苯酚有邻 间 对三种同分异构体 其中对一甲基苯酚的溴代物含有两种结构 答 a b 4 商余法 这种方法主要是应用于解答有机物 尤其是烃类 知道分子量后求出其分子式的一类题目 对于烃类 由于烷烃通式为cnh2n 2 分子量为14n 2 对应的烷烃基通式为cnh2n 1 分子量为14n 1 烯烃及环烷烃通式为cnh2n 分子量为14n 对应的烃基通式为cnh2n 1 分子量为14n 1 炔烃及二烯烃通式为cnh2n 2 分子量为14n 2 对应的烃基通式为cnh2n 3 分子量为14n 3 所以可以将已知有机物的分子量减去含氧官能团的式量后 差值除以14 烃类直接除14 则最大的商为含碳的原子数 即n值 余数代入上述分子量通式 符合的就是其所属的类别 有时也可以用分子量除以12的方法 例5 某直链一元醇14克能与金属钠完全反应 生成0 2克氢气 则此醇的同分异构体数目为a 6个b 7个c 8个d 9个 解析 由于一元醇只含一个 oh 每mol醇只能转换出1 2molh2 由生成0 2克h2推断出14克醇应有0 2mol 所以其摩尔质量为72克 摩 分子量为72 扣除羟基式量17后 剩余55 除以14 最大商为3 余为13 不合理 应取商为4 余为 1 代入分子量通式 应为4个碳的烯烃基或环烷基 结合 直链 从而推断其同分异构体数目为6个 5 比较法 已知一个有机物的分子式 根据题目的要求去计算相关的量例如同分异构体 反应物或生成物的结构 反应方程式的系数比等 经常要用到结构比较法 其关键是要对有机物的结构特点了解透彻 将相关的官能团的位置 性质熟练掌握 代入对应的条件中进行确定 6 残基法 这是求解有机物分子结构简式或结构式中最常用的方法 一个有机物的分子式算出后 可以有很多种不同的结构 要最后确定其结构 可先将已知的官能团包括烃基的式量或所含原子数扣除 剩下的式量或原子数就是属于残余的基团 再讨论其可能构成便快捷得多 例7 某有机物5 6克完全燃烧后生成6 72l s t p下 二氧化碳和3 6克水 该有机物的蒸气对一氧化碳的相对密度是2 试求该有机物的分子式 如果该有机物能使溴水褪色 并且此有机物和新制的氢氧化铜混合后加热产生红色沉淀 试推断该有机物的结构简式 解析 因为该有机物的蒸气对一氧化碳的相对密度为2 所以其分子量是co的2倍 即56 而5 6克有机物就是0 1摩 完全燃烧生成6 72l s t p co2为0 3摩 3 6克水为0 2摩 故分子式中含3个碳 4个氢 则每摩分子中含氧为56 3 12 4 1 16克 分子式中只有1个氧 从而确定分子式是c3h4o 根据该有机物能发生斐林反应 证明其中有 cho 从c3h4o中扣除 cho 残基为 c2h3 能使溴水褪色 则有不饱和键 按其组成 只可能为 ch ch2 所以该有机物结构就为h2c ch cho 例3 96年全国高考题 已知 现有只含c h o的化合物a f 有关它们的某些信息 已注明在下面的方框内 1 在化合物a f中有酯的结构的化合物是 填字母代号 2 把化合物a和f的结构简式分别填入下列方框中 乙酸 分析 本题所给的信息 是乙醇和乙酸起酯化反应 特别表明了其分子量的变化 一个醇羟基转变成乙酸酯 分子量增加了42 分子量的变化可以提供推测结构的补充信息 利用题目的框图 将有的信息转变成结构 a b有银