2022届高考化学（苏教版）全程复习《有机物的组成结构研究》

1.要知道有机化合物的最简式，需知道该化合物

及

。2．科学家认识有机物组成的方法科学家主要通过实验或元素分析仪确定化合物的组成元素和各元素的质量分数。(1)有机物组成元素的判断方法一般是燃烧法，各元素对应的燃烧产物为：C→

，H→

，N→

，Cl→

。若燃烧只生成CO2和H2O，则有机物中一定含有C、H元素，要判断是否含有氧元素，可首先求出CO2和H2O中C、H两元素的质量之和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则原有机物中不含氧元素，否则有机物组成中含有氧元素。由哪些元素组成各元素的质量分数是多少CO2H2ON2Cl2(2)除燃烧法外，还可以采用

法、

法定性分析有机物中存在的元素。现在人们采用

来确定有机物的组成。钠融铜丝燃烧元素分析仪1.鉴定结构的方法有

方法和

方法。2．化学方法主要是鉴别

，物理方法主要有

等方法。3．核磁共振氢谱有机物分子中的氢原子核，所处的

不同，表现出的核磁性不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置也就不同，如乙醇在核磁共振谱中共有

组峰，乙醚则只有

组峰。化学物理官能团紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱化学环境三一4．红外光谱红外光谱是利用有机物分子中不同基团的特征吸收频率不同，测定并记录有机物对一定波长的红外光吸收情况。根据光谱分析，初步判断该有机物中具有哪些

。基团1．元素分析与相对分子质量测定(1)元素分析。有机物的元素定量分析最早是由德国人李比希提出的。他用CuO作氧化剂将仅含C、H、O元素的有机物氧化，产生的H2O用无水CaCl2吸收，CO2用KOH浓溶液吸收。分别称出吸收前后吸收剂的质量，计算出碳、氢原子在分子中的含量，剩余的就是氧原子的含量。李比希还建立了含氮、硫、卤素等有机物的元素定量分析方法，这些方法为现代元素定量分析奠定了基础。现在，元素定量分析采用的是现代化的元素分析仪，由计算机控制，无论是分析的精确度，还是分析速度都已达到很高的水平。②数据处理——求出最简式。科学的元素分析法可简示为：(2)相对分子质量测定——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碎片离子。分子离子、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的不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。②质荷比：分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。由图可看出，质荷比最大的数据是，这就表示了未知物质A的相对分子质量。③质谱法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。2．分子结构的鉴定(1)红外光谱在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当。所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。(2)核磁共振氢谱。氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在谱图上出现的位置也不同，且吸收峰的面积与氢原子数成正比。因此，从核磁共振氢谱图上可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数目。未知物A(C2H5—OH)的核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比是1∶2∶3，它们分别为羟基的一个氢原子，亚甲基()上的两个氢原子和甲基上的三个氢原子的吸收峰。而二甲醚(CH3OCH3)中的六个氢原子均处于相同的化学环境中，只有一种氢原子，应只有一个吸收峰。[例1]化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。下图所列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。回答下列问题：(1)产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是________。(2)C装置中浓H2SO4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)若准确称取0.90g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，经充分燃烧后，A管质量增加1.32g，B管质量增加0.54g，则该有机物的最简式为____________。(6)要确定该有机物的分子式，还要____________。[解析]该实验的目的是用燃烧法确定有机物的组成，观察实验装置就能明确实验原理：D是氧气发生装置，C是氧气干燥装置，E是氧气与样品充分反应的装置，B是水蒸气吸收装置，A是CO2是吸收装置。[答案](1)g、f、e、h、i、c(或d)、d(或c)、a(或b)、b(或a)(2)除去氧气中的水蒸气(3)作催化剂，加快产生氧气的速率(4)确保有机物充分氧化，最终生成CO2和H2O(5)CH2O(6)测出该有机物的相对分子质量[方法点拨]有机化合物分子式的确定1．2g某有机物A完全燃烧后，得到2.016LCO2气体(标准状况)和1.08gH2O，该有机物对氢气的相对密度是60。(1)该有机物的相对分子质量为________，分子式为________；(2)已知：①A不能与溴的四氯化碳溶液发生反应；②A能使KMnO4酸性溶液褪色；③A能发生硝化反应，当引入1个硝基时，只能得到1种硝基化合物。根据上述实验现象及结论，确定该有机物A的结构简式为________。[解析]该有机物的相对分子质量为60×2＝120因A不能使溴的CCl4溶液褪色，A能使KMnO4酸性溶液褪色，故A为苯的同系物，又因A苯环上的一硝基取代物只有一种，则A的结构简式为[答案](1)120

C9H12

(2)[例2]已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中错误的 (

)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．仅由其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

[解析]红外光谱给出的是化学键和官能团，从图上看出，已给出C—H、O—H和C—O三种化学键，A项正确；核磁共振氢谱图中，峰的个数即代表不同环境氢原子的种类，故B正确；峰的面积表示氢的数目比，在没有交代化学式的情况下，是无法得知其H原子总数的，C项正确。A的结构简式为CH3—O—CH3，因为其中不含有O—H键，另外其氢谱图应只有一个峰，因为分子中两个甲基上氢的类别是相同的，故错。[答案]D[方法点拨]有机物分子结构的测定测定有机物的结构，关键步骤是判定分子的不饱和度及典型的化学性质，进而确定分子中所含的官能团及其所处的位置，从而推知有机物的分子结构。确定有机物分子结构的流程示意图如下：

有机物分子不饱和度的计算：其中n(C)为碳原子数；n(H)为氢原子数。在计算不饱和度时，若含卤素原子，可将其视作氢原子；若含氧原子，可不予考虑；若含氮原子，则从氢原子总数中减去氮原子数。②不饱和度(也称缺氢指数)可以为测定有机物分子结构提供其是否含有双键、三键或碳环等不饱和结构的信息。③几种官能团的不饱和度化学键一个碳碳双键一个羰基一个酯基一个碳碳三键一个苯环不饱和度11124(2009·江苏宿迁高三二模，11)某化合物的结构式(键线式)及球棍模型如下，该有机分子的核磁共振波谱图如下(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8种B．该有机物属于芳香族化合物C．键线式中的Et代表的基团为—CH3D．该有机物在一定条件下能够发生消去反应[解析]有机分子的核磁共振波谱上有几个峰，就说明该有机物分子中的H原子有几种，A正确；根据已知的结构简式，判断共有6种H原子，则键线式中的Et代表的基团中有2种H原子，C错误；有机物中含有醇羟基，能发生消去反应生成烯烃。[答案]AD某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱表明分子中含有碳碳双键，核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。(1)A的结构简式为____________；(2)A中的碳原子是否都处于同一平面？________(填“是”或“否”)。[解析]相对分子质量为84的烃的分子式为C6H12，红外光谱表明分子中含有碳碳双键，说明该烃为烯烃，核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢，则A的结构简式为：

；根据乙烯的分子结构判断该烯烃分子中所有碳原子处于同一平面上。[答案](1)

(2)是1．(2009·浙江杭州高三一检，5)借助先进的实验仪器和方法，可用于测定有机化学分子结构和有机化学反应历程。下列实验方法主要用于测定有机化学反应历程的是(

)A．同位素示踪法 B．核磁共振法C．红外光谱法 D．质谱法[解析]测定有机化学反应历程，一般用同位素示踪法，通过测定同位素存在的物质来确定反应的中间产物；核磁共振法、红外光谱法和质谱法用于测定有机物的结构式和分子式。[答案]A2．(2008·高考海南卷)在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为3∶2的化合物是 (

)[解析]选项A中有2种氢，个数比为6∶2＝3∶1；选项B中有3种氢，个数比为6∶2∶2＝3∶1∶1；选项C中2种氢，个数比为6∶8＝3∶4；选项D中有2种氢，个数比为6∶4＝3∶2。[答案]D3．2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子进行结构分析的质谱法，其方法是让极少量的(10－9g)化合物通过质谱仪的离子化室，样品分子大量离子化，少量分子破裂成更小的离子。如C2H6离子化可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……然后测定其质荷比。设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如下图所示(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 (

)A．甲醇 B．甲烷C．丙烷 D．乙烯[解析]从质谱图上可以看出，质荷比最大的是16，该有机物的相对分子质量为16，即为甲烷。[答案]B4．某气态化合物X含C、H、O三种元素，现已知下列条件：①X中C的质量分数；②X中H的质量分数；③X在标准状况下的体积；④X对氢气的相对密度；⑤X的质量，欲确定X的分子式，所需的最少条件是 (

)A．①②④B．②③④C．①③⑤D．①②[解析]由①②可确定该气态化合物的最简式，若要确定X的分子式，还需要知道X的相对分子质量，即需要知道X对H2的相对密度。[答案]A5．(2010年北京市海淀区高三期末练习)有机物A只含有C、H、O三种元素，常用作有机合成的中间体。16.8g该有机物经燃烧生成44.0gCO2和14.4gH2O；质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱分析表明A分子中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱上有三个峰，峰面积之比为6∶1∶1。(1)A的分子式是________。(2)下列物质中，一定条件下能与A发生反应的是________。A．H2

B．NaC．酸性KMnO4溶液 D．Br2(3)A的结构简式是____________________________。(4)有机物B是A的同分异构体，1molB可与1molBr2加成。该有机物中所有碳原子在同一个平面上，没有顺反异构现象。B的结构简式是________。再结合A中含有O—H键和位于分子端的C≡C键，则其结构简式为

。(4)根据1molB可与1molBr2加成，可以推断B中含有1个C===C键，再结合B没有顺反异构体，则其结构简式为

，注意不