有机物的组成结构研究讲课文档

有机物的组成结构研究第1页，共43页。一、有机化合物分子式的确定1．元素分析

(1)定性分析：用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，如燃烧后C→CO2，H→H2O，S→SO2，N→N2。在日常生活中，我们经常见到有机物燃烧。有机物燃烧的产物能给我们提供有机物组成方面的信息：得到有机物的组成元素某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和H2O，其组成元素肯定有C、H可能有O。欲判断该有机物中是否含氧元素：设有机物燃烧后CO2中碳元素的质量为m(C)，H2O中氢元素质量为m(H)。若

m(有机物)＞m(C)＋m(H)→有机物中含有氧元素

m(有机物)＝m(C)＋m(H)→有机物中不含氧元素第2页，共43页。(2)定量分析：将一定量有机物燃烧后分解为简单无机物，并测定各产物的量从而推算出有机物分子中所含元素原子最简单的整数比，即实验式。李比希氧化产物吸收法：用CuO将仅含C、H、O元素的有机物氧化后，产物H2O用无水CaCl2吸收，CO2用KOH浓溶液吸收，计算出分子中碳氢原子的含量，其余的为氧原子的含量。第3页，共43页。100806040200203040502729314546CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+CH3CH2OH+质荷比相对丰度/%某有机物A的质谱图:乙醇的质谱图最大分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。2．相对分子质量的测定——质谱法第4页，共43页。有机物相对分子质量的确定方法：1.标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：M＝22.4×ρ

2.相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度，求算该气体的相对分子质量：MA＝D×MB

3.混合物的平均相对分子质量：

＝第5页，共43页。第6页，共43页。例1、实验测得某碳氢化合物中，含碳85.7%，求该化合物的最简式。又测得该化合物在标准状态下密度是1.25g/L，求该化合物的分子式。(一)元素的质量比、百分含量分子式相对分子质量原子个数比最简式（实验式）M=ρVm=

ρ·22.4(SPT)第7页，共43页。例2：环保局测得当空气中某有机物含量超标，人类患白血病是几率会大大提高。现有这种有机物3.0g完全燃烧后，生成0.1molCO2和1.8gH2O，测得该化合物的蒸气标准状况下的密度为1.34g/L，求该化合物的分子式。最简式(二)燃烧产物中CO2与H2O的物质的量分子式相对分子质量质量守恒比较m(c)+m(H)与m(有机物)关系第8页，共43页。分子中各元素的原子个数相对分子质量通式分子式例4：0.46g某饱和一元醇A，与足量的金属钠反应，生成氢气112mL（标准状况）。求该一元醇的分子式。例3：已知某饱和一元醇的相对分子质量为60，求分子式。第9页，共43页。第10页，共43页。例5：某烃与4倍于其体积的氧气混合，完全燃烧后恢复到原来的温度和压强(101kPa、120℃)，气体的体积不变。该烃是（）

A.CH4B.C2H4 C.C4H8 D.C3H6①y=4时，气体体积

（或密闭容器内压强

）；②y>4时，气体体积

（或密闭容器内压强

）；③y<4时，气体体积

（或密闭容器内压强

）。若水为液态，则△V

0，反应前后气体体积

。AB

烃完全燃烧后气体体积的变化：（设反应前后均为气态物质）

CxHy+(x+y/4)O2

xCO2+y/2H2O△V1(x+y/4)xy/2y/4-1不变增大减小不变增大减小<减小第11页，共43页。（5）直接法：直接求算1mol物质中各元素原子的物质的量，即可推出分子式。第12页，共43页。例6：写出相对分子质量为42的烃的分子式例7：某芳香烃相对分子质量为106，写出可能的结构简式。第13页，共43页。例8．某混合气体由两种气态烃组成，取0.1mol该混合气体完全燃烧后得到4.48ＬCO2（标况）和3.6ｇH2O，则这两种气体可能是（）。

Ａ.CH4和C3H8Ｂ.CH4和C3H4

Ｃ.C2H4和C3H4

Ｄ.C2H2和C2H6（7）、平均值法（8）、讨论法BD第14页，共43页。例9、常温下，一种烷烃A和一种单烯烃B组成混合气体。B分子的碳原子数比A分子的多。(1)将1L该混合气体充分燃烧，在同温、同压下得到2.5LCO2气体，试推断原混合气体中A和B所有可能的组合及其体积比，并将讨论结果填入下表。组合编号A的化学式B的化学式V(A):V(B)1234

(2)120℃时取1L该混合气体与9LO2混合，充分燃烧，当恢复到120℃和燃烧前的压强时，体积增大6.25%，试通过计算确定A和B的分子式。CH4CH4C2H6C2H6C3H61︰3C4H81︰1C3H6C4H81︰13︰1第15页，共43页。例10：在398K、101.3kPa下，某烃A完全燃烧后得到CO240mL，H2O（g）50mL，则该烃的分子式为（）A.C2H5 B.C4H6 C.C4H8 D.C4H10注意：(1)某些特殊组成的最简式，在不知物相对分子质量时，也可根据组成特点确定其分子式。如最简式为CH3的有机物，其分子式可表示为(CH3)n，当n=2时，H已达饱和，故其分子式为C2H6

。同理，最简式为CH3O的有机物，当n=2时，其分子式为C2H6O2

(2)部分有机物的最简式中，H已达饱和，则该有机物的最简式即为分子式。例如最简式为CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O3等有机物，其最简式即为分子式。D第16页，共43页。例11.某同学为测定维生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氢的质量分数，取维生素C样品研碎，称取该样品0.352g，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流。用酒精喷灯持续加热样品，将生成物先后通过无水硫酸铜和碱石灰，两者分别增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。试回答以下问题：（1）维生素C中碳的质量分数是

，氢的质量分数是

。（2）维生素C中是否含有氧元素？为什么？（3）试求维生素C的实验式：

（3）若维生素C的相对分子质量为176，请写出它的分子式C3H4O3

40.9%4.5%有,因为两者的质量分数相加不等于100%(或氢碳元素的质量总和不等于样品质量其分子式为C6H8O6第17页，共43页。a、分析对象：1、核磁共振氢谱（1H-NMR）氢原子核b、原理：不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收的频率不同，在谱图上出现的位置也不同，几种氢就有几个峰c、某种环境中的氢越多峰越高二、有机化合物结构式的确定(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、核磁共振氢谱等。d、作用：可用于测定氢原子的种类和个数比。第18页，共43页。例1、下图是某有机物的1H核磁共振谱图，则该有机物可能是()A.CH3CH2OHB.CH3CH2CH2OHC.CH3—O—CH3D.CH3CHOC例2.下列有机物在H’-NMR上只给出一组峰的是()A、HCHOB、CH3OHC、HCOOHD、CH3COOCH3A第19页，共43页。例3.分子式为C3H6O2的二元混合物，若在1H-NMR谱上观察到氢原子峰的有两种情况,一种情况的强度为3:3，另一种情况给出峰的强度为3:2:1,由此推断混合物的组成可能是(结构简式)a、CH3COOCH3与CH3CH2COOH、与HCOOCH2CH3与CH3COCH2OHb、CH3COOCH3c、CH3COOCH3第20页，共43页。a、原理：2、红外光谱法b、作用：不同的键的连接或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同位置可用于测定化学键或官能团。第21页，共43页。C=O对称-CH2-对称-CH3例4.通过红外光谱图得该物质的结构简式是:.CH3CH2-C-CH2CH3=O第22页，共43页。3、质谱法 有机物分子高能电子束轰击带电的”碎片”确定结构碎片的质荷比质谱法通常是使气态的物质在真空中受到高能电子束的作用，从分子中轰出一个电子成为带正电的离子，这种离子还可以按照不同的方式裂解成更小的原分子的碎片，由于碎片质量（m）和所带电荷（e）不同，到达检测器的时间也不同，由此可以从质谱图中峰的位置进行定性分析，从峰的强度进行定量分析。荷质比：碎片的相对质量（m）和所带电荷（e）的比值第23页，共43页。例5.某有机物中含碳的质量分数为64.86%，氢的质量分数为13.5%，该有机物的实验式是

，结合该有机物的质谱图该有机物的相对分子质量为：

分子式为：

。

74C4H10OC4H10O第24页，共43页。一、定性分析确定有机物的组成元素二、定量计算确定有机物的分子式

1、先求各元素的原子个数比（物质的量之比）2、再结合相对分子质量，确定有机物的分子式

思路方法：化学性质结构简式第25页，共43页。你能行！练习1、［2012·海南化学卷18-I］下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰．且其峰面积之比为3：1的有（）A．乙酸异丙酯B．乙酸正丁酯C．对二甲苯D．间三甲苯D第26页，共43页。2.[双选题](2011·海南高考)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(

)BD第27页，共43页。3.某一元醇C3H8O中氧为18O，它与乙酸反应生成的酯的相对分子质量为（）A.100B.102C.104D.1064.下列最简式中，不用相对分子质量就可以确定分子式的是（）

A、CH3B.CH2C.CHD.C2H5CAD第28页，共43页。5.(2011·福建高考)化合物丁仅含碳、氢、氧三种元素，相对分子质量为110。丁与FeCl3溶液作用显现特征颜色，且丁分子中烃基上的一氯取代物只有一种。则丁的结构简式为_______________

。第29页，共43页。6．某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，则其实验式_________，通过质谱仪测定其相对分子质量为74，则其分子式为___________，其核磁共振氢谱有两个峰，峰面积之比为9∶1，则其结构简式为______________。C4H10OC4H10O(CH3)3COH第30页，共43页。实验式（最简式）产物的量元素的质量相对分子质量分子式相对密度元素的质量比元素的质量分数标况下密度结构简式核磁共振氢谱（1H-NMR）红外光谱法质谱法小结第31页，共43页。第32页，共43页。第33页，共43页。第34页，共43页。第35页，共43页。第36页，共43页。2025/7/2737

5、最简式相同的有机物,以任意比例混合总质量一定时,生成的CO2是一定值,生成水的量也是定值,消耗氧的量也是定值。

6、混合物总质量不变,以任意比例混合时,生成CO2相等,即含碳量相等（质量分数）,生成H2O相等,即含氢量相等（质量分数）

7、具有相同碳原子数的有机物,无论以任意比例混合,只要总物质的量一定,生成的CO2为一定值。

8、最简式相同,无论有多少种有机物,也无论以何种比例混合,混合物中元素质量比为定值。第37页，共43页。2025/7/2738②、某些具有相同相对分子质量的机物有9.记忆常见烃及烃的衍生物的内在联系:①常见最简式相同的物质有：单烯烃.环烷烃；乙炔和苯；甲醛和乙酸.葡萄糖等。甲苯和甘油CnH2n+2O与CmH2mO2(m=n-1)第38页，共43页。2025/7/2739

例1：等物质的量的下列物质完全燃烧时，耗氧量相同的是＿＿＿＿，生成CO2的量相同的是＿＿＿，生成水的量相同的是＿＿＿＿。A．乙烯、乙醇B．乙炔、乙酸C．乙炔、苯D．甲酸、氢气E．葡萄糖、甲醛F．甲苯、甘油G．甲烷、甲酸甲酯例2．把例1中的等物质的量换成等质量，结论又如何？A、D、GA、BD、F、G（C、E；C、E；C、E、F）第39页，共43页。2025/7/2740例3．下列物质均按等物质的量混合，在相同条件下，其密度与空气密度相同的是（)A、甲烷和