第2节有机化合物结构的测定

第2节有机化合物结构的测定（徐凌燕）【学习目标】（第一课时）1、了解有机化合物结构测定的一般步骤和程序，能否进行确定有机化合物分子式的简单计算。能利用官能团的化学检验方法鉴定单官能团化合物分子是否存在碳碳双键、碳碳叁键、卤原子、醇羟基、酚羟基、醛基或羧基等。能根据有机化合物官能团的定性鉴定结果及相关谱图提供的分析结果，判断和确定某种有机化合物样品的组成与结构。2、初步了解一些测定有机化合物结构的现代手段。3、懂得有机化合物结构测定是有机化合物合成的重要环节。【学习重、难点】有机化合物官能团种类及官能团在碳骨架中位置确定的方法【课前预习区】1要确定有机化合物的分子式需要具备哪些条件？知道该物质由哪些元素组成，各元素的质量分数是多少2、测定有机化合物元素含量的常用方法是什么？碳氢元素质量分数的测定方法：氧气流中燃烧，测二氧化碳和水的质量氮元素质量分数的测定方法：在二氧化碳气流及氧化铜的作用下，测氮气的总体积卤素质量分数的测定方法：样品与氢氧化钠溶液混合，加稀硝酸酸化，再加入硝酸银溶液测生成沉淀的质量3、测定有机物相对分子质量的常用方法有哪些？（1）通过实验，根据有关数据求算相对分子质量（2）使用质谱仪进行测定【课堂互动区】测定有机化合物结构流程图[阅读与思考]根据教材109到110页请填写1、测定有机化合物结构的核心步骤是确定其分子式，检测分子中的官能团，及其在碳骨架上的位置。2、确定有机化合物分子式的基本思路：确定该物质中的所含元素，各元素的百分含量，必要时要测定其化学性质。一、确定有机化合物的元素组成【小结】完成上述任务后，我们就得到有机物组成元素的最简整数比，即最简式。（二）、测定有机化合物的相对分子质量问题组：1、已知物质的质量和物质的量，如何求算该物质的相对分子质量？相对分子质量=质量÷物质的量2已知标准状况下气体的密度，如何求算该气体的相对分子质量？相对分子质量=22.4ρ3已知气体A相对于气体B的相对密度，如何求算该气体的相对分子质量？同温同压下，M1/M2=ρ1/ρ24、质谱法（阅读课本P110）2.测定有机化合物相对分子质量的方法①通过实验，根据有关数据求算相对分子质量②使用质谱仪进行测定3.有机化合物实验式的确定例题1：某有机物由碳、氢、氧三种元素组成，该有机物含碳的质量分数为54.5%，所含氢原子数是碳原子数的2倍；又知最简式即为分子式，则有机物的分子式为（）A、CH2OB、CH2O2C、C2H4O2D、C2H4O碳、氢元素质量分数的测定氮元素质量分数的测定卤元素质量分数的测定在氧气流中燃烧通入二氧化碳气流，与氧化铜反应加氢氧化钠溶液后稀硝酸酸化，最后加硝酸银溶液测二氧化碳和水的质量从而测定氮气的体积测定卤化银的质量4.有机化合物分子式的确定例题2：写出下列烃的分子式：（1）相对分子质量为142的烃的分子式为___C10H22______（2）相对分子质量为182的烃的分子式为_____C13H26_____（3）相对分子质量为246的烃的分子式为______C18H30____例题3：标准状况下1.68L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0g，若用碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3g计算燃烧产物中水的质量。(1)若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式。(2)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中只有一种是烃，请写出他们的分子式（只要求写出一组）m(H2O)=2.7g(1)C2H4(2)C2H4C2H4O例题4：0.16g某饱和一元醇与足量的金属钠充分反应，产生56ml氢气（标准状况下）。则饱和一元醇的分子式为__CH4O_______.【知识整合】有机物分子式的确定的基本方法1.直接求算出1mol有机物中各元素原子的物质的量，即可确定分子式。2.最简式法：最简式又称实验式，指有机物中所含元素原子个数的最简整数比。根据有机物中各元素的质量分数（或元素的质量比），求出该有机物的最简式，再结合其相对分子质量求n的值，即可确定分子式3.商余法（确定烃分子式）Mr:相对分子质量、n:分子式中C的下标最简式相对分子质量分子式1mol有机物中元素原子各多少摩尔标况密度（或相对密度）标况密度（或相对密度）相对分子质量分子式有机物中各元素原子的质量分数或质量比最简式的式量（1）=n……2，该烃为：CnH2n+2（2）=n……0，该烃为：CnH2n（3）=n……-2，该烃为：CnH2n-2（4）=n……－6，该烃为：CnH2n-64.平均分子式法：当烃为混合物时，可先求出平均分子式，然后利用平均值的含义确定各种可能混合烃的分子式。【典型例题】已知某有机物A的蒸汽是同状况下H2的23倍，2.3gA完全燃烧生成CO20.1mol，H2O2.7g。求A的分子式。答案：A的分子式为C2H6O【课后巩固区】1.标准状况下某气态烃150mL的质量为0.5223g，经测定该烃含C92.3%，H7.7%，求其分子式。M=78分子式：C6H62、实验测得某碳氢化合物A中含碳80%，含氢20%，又测得该化合物对氢气的相对密度为15。求该化合物的分子式。M=30分子式：C2H63、有机物A由C、H、O三种元素组成。现取3gA与4.48Ｌ氧气（标准状况）在密闭容器中燃烧，燃烧后生成ＣＯ2、ＣＯ、和水蒸气（假设反应物没有剩余）。将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重3.6ｇ，碱石灰增重4.4ｇ。通过计算确定分子式分子式：C3H8O4、吗啡是严格查禁的毒品。吗啡的组成中，碳元素的质量分数为71.58%，氢元素的质量分数为6.67%，氮元素的质量分数为4.91%，其余为氧元素。已知吗啡的相对分子质量不超过300，则吗啡的相对分子质量为__285____，吗啡的分子式为__C17H19NO3第二课时【课前预习区】1、如果知道了有机物的分子式，如何确定它的结构式？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有的官能团及所处的位置2、列举常见的官能团，并用结构式表示。如何判断它们的存在？碳碳双键碳碳叁键醇羟基酚羟基醛基羧基卤素原子3、如何判定和计算化学键的不饱和度？分子的不饱和度=n(C)+1—n(H)/2【课堂互动区】二、有机化合物结构式的确定测定有机物的结构，关键步骤是判定分子的不饱和度___及其__典型的化学性质___，进而确定_分子中所含有的官能团及所处的位置___。确定有机化合物结构式流程示意图（一）不饱和度的计算问题组：1、什么是不饱和度？如何来确定不饱和度？不饱和度可以通过有机化合物的分子式计算得出，能为测定分子机构提供分子中是否有不饱和键或幻灯结构的信息分子的不饱和度=n(C)+1—n(H)/22、下列几种官能团的不饱和度各是多少？化学键不饱和度化学键不饱和度一个碳碳双键1一个碳碳三键2一个羰基1一个苯环4一个脂环1一个氰基2【随堂练习】计算下列物质的不饱和度①0②4③1④3⑤2⑥2⑦1⑧CH2=CHCHO2⑨CH3CH2COOC2H51（二）确定有机化合物的官能团问题:已知乙醇的分子式和各元素的化合价，乙醇分子可能有两种结构：设计实验证明乙醇分子到底是哪种结构？利用乙醇与钠反应且放出氢气，通过测定氢气的量来确定根据n(C2H5OH):n(H2)=2:1可知，在每个乙醇分子中有一个氢原子与其他氢原子不同，显得活泼，能被金属钠置换，所以乙醇的结构式是Ⅱ，而不是Ⅰ【知识整合】可能的官能团种类试剂判断依据碳碳双键或三键溴的四氯化碳溶液橙红色溶液褪色酸性高锰酸钾溶液紫色溶液褪色卤素原子氢氧化钠溶液、硝酸银溶液、稀硝酸有沉淀产生醇羟基钠有氢气放出酚羟基三氯化铁溶液显紫色溴水有白色沉淀生成醛基银氨溶液有银镜产生新制氢氧化铜悬浊液有砖红色沉淀生成羧基碳酸氢钠溶液有二氧化碳气体放出硝基(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸、KOH的甲醇溶液1分钟内溶液由淡绿色变为红棕色氰基加入强碱水溶液并加热有氨气放出阅读P112并思考：现代化学测定有机物结构的分析方法有哪些？紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱【资料】1.红外光谱（CH3CH2OH）2.核磁共振氢谱下图是分子式为（C2H6O）的两种同分异构体中的两类1H的核磁共振氢谱案例：医用胶单体的结构确定1、确定分子式（1）、测定实验式。燃烧30.6g医用胶的单体样品，实验测定生成70.4g二氧化碳、19.8g水、2.24L氮气（已换成标准状况），请通过计算确定实验式。n(CO2)=1.6moln(H2O)=1.1moln(N2)=0.1molm(C)=19.2gm(H)=2.2gm(N)=2.8gm(O)=30.6-19.2-2.2-2.8=6.4gn(O)=0.4moln(C):n(H):n(N):n(O)=1.6:2.2:0.2:0.4=8:11:1:2实验式为：C8H11NO22、确定分子式由质谱法测定出样品的相对分子质量为153.0，请确定其分子式。C8H11NO2推导结构式1、计算不饱和度不饱和度=6+1-(11-1)/2=22、用化学方法推测样品分子中的官能团根据课本114页的现象叙述，推断出样品中的官能团是碳碳双键氰基.【典型例题】新兴的大脑营养学研究发现，大脑的生长发育与不饱和脂肪酸有密切的关系，从深海鱼油中提取的被称为“脑黄金”的DHA就是一种不饱和程度很高的脂肪酸，它的分子中含6个碳碳双键，学名二十六碳六烯酸，它的分子组成应是（）A.C25H50COOHB.C25H40COOHC.C26H41COOHD.C26H47COOH答案：B【课后巩固区】一.选择题1.燃烧0.2mol某有机物，得到0.4molCO2和0.6molH2O，由此可得出的结论是（）A.该有机物含有2个C和6个HB.该有机物C、H原子个数比3:1C.该有机物含有2个CO2和3个H2OD.该有机物一个分子含有2个C和6个H，可能含有O2.已知甲醛、乙酸和丙酸的混合物中，含氧的质量分数为48%，则含碳的质量分数为（）A.55.43%B.44.57%C.40%D.49%3.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150，若分子中氧的质量分数为50％，则含C原子个数最多为A、4B、5C、6D、74.某烯烃Mr=82，其中C、H原子个数比为3：5，则该烯烃分子中双键的数目是（）A.5B.4C.3D.25.某物质中可能含有甲酸、乙酸、甲醇和甲酸乙酯4种物质中的一种或几种，鉴定时有下列现象①可发生银镜反应②加入新制Cu(OH)2悬浊液不溶解③与含酚酞的NaOH溶液共热发现溶液中红色变浅逐渐变为无色。下列叙述正确的是（）A.有甲酸和甲酸乙酯B.有乙酸和甲酸乙酯C.可能有甲醇，一定有甲酸乙酯D.几种物质都有6.天然维生素P存在于槐树花蕾中，它是一种营养增补剂，其结构如图所示，下列说法中不正确的是（）A.天然维生素P的分子式为C27H30O16B.天然维生素P一定能发生水解反应C.天然维生素P一定能发生加成反应D.天然维生素P一定能发生取代反应7.有一种有机物的结构简式如下：下列有关它的性质的叙述，正确的是（）①它有弱酸性，能与氢氧化钠反应②它不能发生水解反应③它能发生水解反应，水解后生成两种物质④它能发生水解反应，水解后只生成一种物质A.只有①B.只有①②C.只有①③D.只有①④二.填空题11.某有机物的分子式是C3H6O，它能跟钠反应，但不能跟碳酸钠溶液反应，能使溴水褪色，写出这种有机物的结构简式。CH2=CH-CH2OH12.某烃的相对分子质量为128，则该烃的分子式为C9H20或C10H8；某一元烯醇的相对分子质量也为128，其分子式可能是C8H16O。13.取3.40g只含羟基，不含其他官能团的液态饱和多元醇，置于5.00L氧气中。点燃，醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56L，将气体通过CaO进行吸收，体积又减少了2.80L（所有气体体积均已换算成标准状况下的体积）。（1）3.40g醇中C、H、O的物质的量分别为n（C）=__0.125mol___，n（H）=_0.3mol__，n（O）=__0.100mol___；分子