课程：波谱分析
第一章红外光谱
红外光谱分析是一种通过对有机化合物分子振动能级变化的测定，从而判断化合物分子中特定官能团的方法。
第一节基本理论
1.1 序
红外辐射泛指位于可见光区域和微波区域之间的电磁波。对红外分析而言，红外光区可分为：
-1 4000cm 14290－1、近红外区
-1 400cm 4000－2、中红外区
-1 200cm700－3、远红外区
其中中红外区是最有实际用途的区域，在红外分析中，多使用该区域。
1.2 红外理论
-1范围附近的红外辐射能够被有机化合物分子吸收并且转化成分－100cm10000子的振动能。尽管红外光谱是整个分子的特性，但是无论分子其余部分的结构如何，特定的官能团总是在相同的或者相近的频率处产生吸收谱带，正是这种特性使红外光谱具有实用性。
4/λ（μm红外光谱中所使用的波数和频率是不同的，它是指1×10）；而频率是指C/λ。亦即中红外区的红外光波长为25μm－2.5μm。
1.3 分子振动方式
分子振动有两种方式：伸缩振动和弯曲振动
伸缩振动：是原子沿着键轴方向作周期性的运动，这种振动使原子间的距离增大或缩短。以ν表示。
弯曲振动：是指一个原子上的各化学键间键角的改变，或是一些基团相对于分子的其余部分的移动，但基团中各原子彼此是不移动的。以δ表示。
注意：那些能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外光谱。这些振动会使分子的电荷分布发生改变，进而产生的交变电场使分子振动与电磁辐射的振荡电 1 场相偶合。
1.4 分子运动理论
一个原子在空间有3个自由度，因此n个原子组成的分子应有3n个自由度，对于非线型分子，其中3个自由度描述转动，3个自由度描述移动（或平移），剩下的3n－6个自由度即为振动自由度；而线型分子只需2个自由度描述转动，所以有3n－5个振动自由度。上述振动均称为基本振动。
应注意很少能观察到正好是理论数目的基本振动，因为倍频和复合频会增加谱带的数量；而另一些情况下会减少谱带的数量，下列情况下谱带数量会减少：
-1范围的；－400cm1、基本频率超出40002、基本谱带太弱，观察不到；
3、基本振动非常接近，接合在一起；
4、在对称分子中，同一频率的几种吸收会产生简并谱带；
5、有些基本振动的分子偶极矩不产生变化。
费米共振：两种基本振动的偶合会产生两种新的振动模式，与没有相互作用时所观察到的频率相比，其一个频率增高，一个降低。这称为费米共振（Fermi）。
第二节样品处理
2.1 基本概念
气体、液体或固体样品都可以获得红外光谱图。气体或低沸点液体可通过样品气体膨胀后进入真空状态的吸收池中获得；液体样品可以在纯液体状态或者在溶液中测定；固体样品通常是以研糊法、压片法或沉积在玻璃上形成透明薄膜（薄膜法）进行测定。
气体池：吸收池的长度一般从几厘米到40米不等，但一台标准仪器的样品区能容纳的吸收池不超过10厘米，长光程是通过光学系统的多次反射来实现的。液体样品的处理：
a、纯液体：可以置于两块盐片之间直接进行测定，样品在盐片之间形成一个
0.01mm或更薄的薄膜，一般需要1－10mg样品。应注意若样品厚度过大会导致吸收太强，难以得到一个满意的光谱图。
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b、溶液在0.1-1mm厚的吸收池中进行分析，通常使用的吸收池需要0.1-1ml，浓度为0.05-10%的溶液。
应注意：溶剂一定要干燥。一般使用四氯化碳和二硫化碳作溶剂；四氯化碳在-1-1以下没有吸收。1333cm 1333cm以上基本没有吸收；而二硫化碳在固体样品的处理：
a、研糊法：将2－5mg固体在光滑的玛瑙研钵中充分研磨，加入1－2滴研糊油后继续研磨，其颗粒应小于2μm，将研糊置于两盐片中测定。Nujol是一种常用的研糊油，为一高沸点石蜡油。
b、压片法：0.5-1.0mg样品加入100mg溴化钾，采用特制的模具，在200－400kg 压力下，压制成透明薄片。
c、薄膜法：特别适合塑料和树脂的测定。
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第三节红外谱图解析
3.1 红外吸收区域
常见的有6个区域分别为：
-1这是X－H（X包括1、4000－2500cmC,N,O,S等）。
a、羟基非缔合状态时（如气态或非极性溶剂中）吸收峰尖锐，吸收在3600附近；缔合状态下（如氢键），吸收峰较平缓，宽峰，吸收在3300附近。
b、胺基与羟基类似，游离胺基在3300－3500范围，缔合的降低100，峰强度一般较羟基低，尖锐，芳香族胺的强度比脂肪胺大。
c、烃基C－H键的分界线是3000，不饱和碳的频率大于3000，饱和碳的小于3000。
注意：在进行未知物鉴定时，看3000附近很重要，该处有无吸收，可用于有机物和无机物的区别。
-1 2000cm、2500－2这是叁键和累积双键区，如碳碳，碳氮键，还可能出现二氧化碳峰（2365，2335）。
-1 1500cm2000－3、这是双键伸缩振动区，是红外图谱中很重要的区域。羰基出现在1600－1900范围，吸收峰尖锐或稍宽，强度大。碳－碳双键出现在1600－1670范围，一般为中等或较低。苯环的骨架振动在1450－1600间，一般在1500或1600附近有一处吸收，原则上可知有苯环存在。在2000－1667处的苯环碳氢面外弯曲振动，也可对判断有一定的帮助。
此区域内除碳氧，碳碳外，还可有C＝N和O＝N。
-1－1300cm4、1500该区域主要提供C－H弯曲振动的信息，甲基一般在1380和1460处同时有吸收；而亚甲基一般只在1470处有吸收。
-1 910cm13005、－4
为单键的伸缩振动和弯曲振动区，如C－O，C－N，C－S和一些含重原子的双键，如P＝O，P＝S，所包含的化合物种类较多，如羧酸，酯，胺等。
-1以下，6、910cm该区域是判断苯环取代的重要区域，从900－650范围内，可根据吸收峰的位置来判断苯环的取代情况。
一般地，将1300以上部分称为官能团区，而将1300以下部分称为指纹区。
第四节有机官能团的特征吸收
4.1 羧酸
O－H伸缩振动：一般以二聚体的形式存在，可在3300附近见到强度较若的吸收，有时会和烃基的吸收接在一起；
C＝O伸缩振动：饱和脂肪酸单体的吸收在1760处，是一个很强的吸收峰，若为二聚体，一般在1720－1706之间，分子内氢键比分子间氢键使吸收频率降低得更多，如水杨酸（1665）和对羟基苯甲酸（1680）。
C－O伸缩振动和O－H弯曲振动：1320－1210处为C－O伸缩振动吸收，1440－1395为O－H弯曲振动吸收。
4.2、醛
C＝O伸缩振动醛的羰基比相应得甲基酮的吸收频率高，脂肪醛的吸收在1710－1720范围，而共轭的不饱和醛和芳醛的吸收频率要低一些，一般在1600多。C－H伸缩振动大部分醛的C－H伸缩吸收在2830－2700范围内
C－H弯曲振动约在1390附近。
4.3、酮
C＝O伸缩振动一般将1715（饱和脂肪酮的吸收频率）作为标准值，非极性溶剂中，吸收频率会增加，相反会降低。当出现共轭时会出现吸收频率下降现象。C－C－C的伸缩振动和C－C（＝O）－C的弯曲振动一般在1300－1100范围，芳香酮的吸收频率较高一些。
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4.4、醇和酚
O－H伸缩振动未形成氢键的在3700－3584；分子间氢键则在较低频率处出现，约为3550－3200处，而3333处则是由聚合分子产生，应注意的是游离的羟基峰一般较窄，而形成了氢键的羟基峰则较宽。
C－O伸缩振动醇、酚的C－O伸缩振动吸收一般在1260－1000区域内，它是一个强的谱带。饱和醇基本上以伯、仲、叔的顺序依次递增，从1050－1205不等。
O－H弯曲振动面内弯曲振动通常在1420－1330范围，有时会和C－O伸缩振动的吸收连在一起，一般在结构解析上的意义不大。
4.5、单核芳香烃
芳环上的C－H伸缩振动谱带出现在3100－3000之间；吸收弱的复合频和倍频
谱带在2000－1650范围内。
芳香族化合物的光谱中最主要的和最有信息量的谱带出现在900－675之间，这些强吸收带是由环上的C－H面外弯曲振动产生的；面内弯曲振动则出现在1300－1000范围内。
苯环的骨架振动在1600－1585和1500－1400，骨架振动一般出现双峰。
取代苯的特征吸收：
900－850（m）苯环上孤立氢（如五取代）；
860－800（s）苯环上有两个相邻氢；
800－750（s）苯环上有三个相邻氢；
770－730（s）苯环上有四或五个相邻氢；
710－690（s）苯环单取代，1，3－二取代，1，2，3－三取代，或1，3，5－三取代时附加此吸收峰。
4.6、胺
N－H伸缩振动在稀溶液中伯胺有2个弱的吸收频带，分别在3500和3400处，为对称和不对称的N－H伸缩振动；仲胺有一个弱谱带在3350－3310范围，当
形成氢键时，这些谱带会红移。脂肪族伯胺（纯样品）在3400－3330和3330－6
3250处有吸收，芳香族伯胺的吸收频率则较高。
N－H弯曲振动伯胺的弯曲振动出现在1650－1580处，当化合物缔合时会向
高频移动，在脂肪族仲胺中，很少看到N－H弯曲振动的谱带，而芳香族仲胺则出现在1515附近。
C－N伸缩振动在脂肪族伯、仲、叔胺中在1250－1020区域出现吸收谱带。
芳香族胺在1342－1266范围出现强的C－N吸收谱带。
4.7、氨基酸
＋伸缩振动谱带出现在3100－NH2600范围内，复合频和倍1、有一个宽而强的3频可能延伸到2000；
＋弯曲振动出现在1660－1610附近；在、有一个弱的不对称NH1550－148523附近有一个相当强的弯曲振动吸收谱带。
3、羧酸根负离子在1600－1590有强吸收，在1400附近有弱吸收，分别由不对称吸收和对称吸收羰基产生。
4.8、烯烃
C＝C伸缩振动非共轭烯烃通常出现在1667－1640范围内，吸收强度中等到弱。不对称共轭烯烃在1650和1600处有2个吸收，对称共轭烯烃只在1600处有一个不对称伸缩振动引起的吸收谱带，对称振动是非活性的。
C－H伸缩振动在3000以上。
C－H弯曲振动特征的振动形式是面外C－H弯曲振动，发生在1000－650之间，为一强峰。
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第二章紫外光谱
第一节基本概念
分子中的电子吸收一定频率的能量后，会从基态跃迁到激发态，其能量差和所吸收的电磁波频率之间满足如下公式：
ΔE＝hC/λ
电子跃迁所吸收的电磁波是吸收光谱中频率最高的，在紫外和可见光区。
1.1 光谱区分类：
1、800－400nm 可见光区
2、400－200nm 普通紫外区
3、200nm以下真空紫外区
1.2 电子跃迁的种类
××，σ，π，按能级从低到高分为：σ，π，n××××σ；nππ；n→→跃迁形式有：σ→σ；π→×产生，吸收能量较低，有时可达到可见光区； n→πR吸收带：由×产生，在紫外可见光区。→πK吸收带：由πE，E和B带是苯环在非极性溶剂中所产生的三个精细谱带，E在200nm以下；121E在204nm，B在256nm。21.3 基本术语
生色团：产生紫外（或可见）吸收的不饱和基团，如C＝C，C＝O等。
助色团：其本身是饱和基团，它连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或吸收强度增加，如－OH，－NH等。2深色位移：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变长，也称红移。
浅色位移：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变短，也称蓝移。
增色效应：使吸收强度增加的效应。
减色效应：使吸收强度减少的效应。
1.4 Lambert-Beer定律
logI/I（A）＝abc 0a：吸收系数
b：光程
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c：浓度
4，大于10ε），若跃迁是允许的，ε当C为摩尔浓度时，a称为摩尔吸收系数（若是禁阻的，ε小于几十。
1％表示：对化合物鉴定时，通常用吸收强度E 1cm1％＝A/Cb E1cm A：吸收度
C：100ml溶液中溶质的克数；
b：光程，以厘米为单位；
1％表示1厘米光程，该物质浓度为1g/mlE时产生的吸收。1cm1.5 紫外图谱表示
法
一般纵坐标为吸收度，横坐标为波长；
也有以logε为纵坐标，波长为横坐标。
一般样品测试时，应保持吸收度在0.3-0.7之间。
1.6 光谱仪
光谱仪一般由光源、狭缝、单色器（光栅或棱镜）、样品池、光电倍增管和记录系统组成。
光源：氢灯或氘灯
狭缝：一般仪器的狭缝宽度为1－0.01mm，光的纯度和狭缝的宽度有关，理论上讲要得到单色光，狭缝宽度应为无限窄，但若狭缝太小，光的强度太若显然不利于测量。
样品池：一般为有机玻璃或石英玻璃，可见光区用普通有机玻璃，紫外光区用石英玻璃。
1.7 样品和溶剂
溶剂：1、要求样品在溶剂中能达到一定的浓度；
2、溶剂在所测定的波长范围内，应没有吸收。
药物研究中，一般选择水，醇，氯仿，丙酮，氢氧化钠和盐酸溶液作溶剂，特殊
情况下，可选择其他溶剂，如DMSO，DMF，乙腈等。
样品：称量前必须干燥至恒重，除去水分和溶剂；溶液应澄清，若有浑浊，必须先过滤。
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第二节有机化合物的紫外可见特征吸收
1、饱和有机物
所有的饱和有机化合物，包括含有n电子助色基团的有机物，都不能测定紫外光谱。
2、非共轭的不饱和有机物
非共轭不饱和有机物虽然含有生色基团，仍然没有紫外光谱，但分子中含有杂原*的跃迁，其紫外n-π子助色基团，而且助色基团和生色基团直接相连，就会有吸收已超过200nm,会产生R带吸收。
3、共轭的不饱和有机物
共轭体系越大，紫外可见光吸收的波长越长，会产生K带。对一些共轭体系K 带位置进行计算，由Woodward在1941年首先提出，经Fieser和Scott进行了修正。
举例（见教材）
3、芳香族化合物
常见有E1，E2和B吸收带。
烷基苯：无孤对电子，对E带无影响；可使B带发生红移。
助色团：有孤对电子，可使E带、B带均向长波方向移动。
生色基团：共轭产生更大的体系，使B带产生强烈的红移，在200－250nm之间出现一个K带，有时，B带会淹没在K带中。
举例（见教材）
第三节谱图解析
1、化合物在220－280nm内无紫外吸收，说明该化合物使脂肪烃、脂环烃或其简单衍生物；
2、220－250nm内显示强吸收（ε近10000或更大），即存在二个共轭的不饱和键（共轭二烯或不饱和醛酮）
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3、250－290nm内显示中等强度的吸收，说明苯环或芳杂环的存在。
4、250－350nm内显示中、低强度的吸收，说明羰基或共轭羰基的存在。
5、300nm以上的高强度吸收，说明该化合物具有较大的共轭体系，如稠环芳烃或稠环杂环芳烃。
第二节有机化合物的结构特点 教学目标： 1．知识与技能：掌握有机化合物的结构特点 2．过程与方法：通过练习掌握有机化合物的结构。 3．情感态度和价值观：在学习过程中培养归纳能力和自学能力。教学重点：有机化合物的结构特点 教学难点：有机化合物的结构特点法 教学过程： 第一课时 一．有机物中碳原子的成键特点与简单有机分子的空间构型
第二课时 [思考回忆]同系物、同分异构体的定义？（学生思考回答，老师板书） [板书] 二、有机化合物的同分异构现象、同分异构体的含义 同分异构体现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构现象，叫做同分异构体现象。 同分异构体：分子式相同, 结构不同的化合物互称为同分异构体。 （同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。） [知识导航1] 引导学生再从同系物和同分异构体的定义出发小结上述2答案，从中得出对“同分异构”的理解： （1）“同分”——相同分子式（2）“异构”——结构不同 分子中原子的排列顺序或结合方式不同、性质不同。 （“异构”可以是象上述②与③是碳链异构，也可以是像⑥与⑦是官能团异构）“同系物”的理解：（1）结构相似———一定是属于同一类物质； （2）分子组成上相差一个或若干个CH2原子团——分子式不同[学生自主学习，完成《自我检测1》] 《自我检测1》 下列五种有机物中，互为同分异构体；互为同一
物质； 互为同系物。 ① ② ③ ④ CH 2=CH －CH 3 ⑤ CH 2=CH －CH=CH 2 [知识导航2] （1）由①和②是同分异构体，得出“异构”还可以是位置异构； （2）②和③互为同一物质，巩固烯烃的命名法； （3）由①和④是同系物，但与⑤不算同系物，深化对“同系物”概念中“结构相似”的含义理解。（不仅要含官能团相同，且官能团的数目也要相同。） （4）归纳有机物中同分异构体的类型；由此揭示出，有机物的同分异构现象产生的本质原因是什么？（同分异现象是由于组成有机化合物分子中的原子具有不同的结合顺序和结合方式产生的，这也是有机化合物数量庞大的原因之一。除此之外的其他同分异构现象，如顺反异构、对映异构将分别在后续章节中介绍。） [板书] 二、同分异构体的类型和判断方法 1.同分异构体的类型： a.碳链异构：指碳原子的连接次序不同引起的异构 b.官能团异构：官能团不同引起的异构 CH 3－CH －CH=CH 2 ︱ CH 3 CH 3︱ CH 3－C=CH －CH 3 CH 3－CH=C ︱ CH 3 CH 3 ︱
选考部分第一章第二节研究有机化合物的一般步骤和方法一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分) 1．二甲醚和乙醇是同分异构体，其鉴别可采用化学方法及物理方法，下列方法中不．能 对二者进行鉴别的是() A．利用金属钠或者金属钾B．利用质谱法 C．利用红外光谱法D．利用核磁共振氢谱 解析：乙醇遇钠或钾产生氢气，而二甲醚无明显现象，A可鉴别；利用红外光谱法可确定化学键或官能团，C可鉴别；利用核磁共振氢谱可以推知分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目，D 可鉴别；利用质谱法只能确定有机物的相对分子质量，而二甲醚和乙醇的相对分子质量相同，B不能鉴别．[来源:学,科,网Z,X,X,K] 答案：B 2．验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是() A．只测定它的C、H原子数目比 B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2 C．只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量的比值 D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量 解析：A、B、C都不能说明该有机物中是否还含有其他元素． 答案：D 3．现有三组混合液：①乙酸乙酯和乙酸钠溶液②乙醇和丁醇③溴与溴化钠溶液．分 离以上各混合液的正确方法依次是() A．分液、萃取、蒸馏B．萃取、蒸馏、分液 C．分液、蒸馏、萃取D．蒸馏、萃取、分液 解析：乙酸乙酯和乙酸钠溶液不互溶，分成上下两层，可用分液漏斗进行分离；乙 醇与丁醇互溶，但二者的沸点不同，可用蒸馏法分离；用有机溶剂可萃取出单质溴． 答案：C 4．有A、B两种烃，含碳元素的质量分数相等，下列关于A和B的叙述正确的是()
A．A和B一定是同分异构体 B．A和B不可能是同系物 C．A和B实验式一定相同 D．A和B各1 mol 完全燃烧后生成的CO2的质量一定相等 解析：烃只有C、H两种元素，含碳元素的质量分数相等，则含氢元素的质量分数 也相等，二者具有相同的实验式． 答案：C 5．质子核磁共振谱(PMR)是研究有机物结构的有力手段之一，在所研究的化合物分子 中，每一结构中的等性氢原子在PMR谱中都给出了相应的峰(信号)．峰的强度与结构中的H原子数成正比，例如乙酸分子的PMR谱中有两个信号峰，其强度比为3∶1. 现有某化学式为C3H6O2的有机物的PMR谱有三个峰，其强度比为3∶2∶1，则该 有机物的结构简式不．可能是() A．CH3CH2COOH B．CH3COOCH3 C．HCOOCH2CH3D．CH3COCH2OH 解析：在PMR谱中，等性氢原子都给出了相应的峰(信号)，峰的强度与结构中的H 原子数成正比．因此PMR谱有三个峰说明有三种化学环境不同的氢原子，而且其个 数比为3∶2∶1. 答案：B 6．某化合物有碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H键、O—H键、C—O 键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是() A．CH3CH2OCH3B．CH3CH(OH)CH3 C．C H3CH2OH D．CH3COOH 解析：A中不存在O—H键；C中相对分子质量不是60；D中还存在C===O键． 答案：B 7．两种气态烃组成的混合气体0.1 mol，完全燃烧得0.16 mol CO2和3.6 g水，下列说 法正确的是() A．混合气体中一定有甲烷
有机化合物结构的表示方法（拓展应用） 一．学习目标 学会用结构式、结构简式和键线式来表示常见有机化合物的结构 二．重点难点 结构简式表示有机化合物的结构 三．知识梳理 【练习】写出下列有机物的电子式 乙烷、乙烯、乙炔、乙醇、乙酸、乙醛 1. 结构式的书写 (1)结构式定义 （2）书写注意点 【练习】写出下列有机物的结构式 乙烷、乙烯、乙炔、乙醇、乙酸、乙醛 2．结构简式书写： （1）定义 （2）书写注意点 ①表示原子间形成单键的“—”可以省略 ②“C=C”和“C≡C”中的“=”和“≡”不能省略。但醛基、羰基、羧基可以简写为“-CHO”、“-CO-”、“-COOH” ③不能用碳干结构表示，碳原子连接的氢原子个数要正确，官能团不能略写，要注意官能团中各原子的结合顺序不能随意颠倒。 【练习】写出下列有机物的结构简式 乙烷、乙烯、乙炔、乙醇、乙酸、乙醛 3．键线式： 定义：将碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况，每个拐点或终点均表示有一个碳原子，称为键线式。每个交点、端点代表一个碳原子，每一条线段代表一个共价键，每个碳原子有四条线段，用四减去线段数既是氢原子个数。 【练习】写出下列有机物的键线式 丙烷、丙烯、丙炔、丙醇、丙酸、丙醛
CH 3CH 2CH 2CH 3CH 3CHCH 2CH 3 3 CH 3CH CHCH 3 注意事项: （1）一般表示3个以上碳原子的有机物；弄清碳原子的杂化方式 （2）只忽略C-H 键,其余的化学键不能忽略； （3）必须表示出C=C 、C ≡C 键等官能团； （4）碳氢原子不标注，其余原子必须标注（含羟基、醛基和羧基中氢原子）。 （5）计算分子式时不能忘记顶端的碳原子。 【小结】有机化合物结构的表示方法 电子式 结构式 结构简式 键线式 【过关训练】 C C C C H H H H _________________________、___________________________ C C C C Br H Br H H _______________________、___________________________ C C C C H H H H H H H H ____________________________、___________________________ 3．有机化合物的结构简式可进一步简化，如： 略 去碳 氢 元素短线替换 省略短线 双键叁键保留
有机化合物结构与性质 考点一官能团的结构与性质 Z 真题感悟hen ti gan wu (课前) 1．(2018·全国Ⅲ·9)苯乙烯是重要的化工原料。下列有关苯乙烯的说法错误的是(C) A．与液溴混合后加入铁粉可发生取代反应 B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．与氯化氢反应可以生成氯代苯乙烯 D．在催化剂存在下可以制得聚苯乙烯 [解析]C错：与氯化氢的反应是发生在碳碳双键上的加成反应，产物是氯代苯乙烷。A对：“铁粉”“液溴”是苯乙烯()在苯环上发生溴代反应的条件。B对：含有碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。D对： 含有碳碳双键，能发生加聚反应生成聚苯乙烯。 2．(2018·北京·10)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料。其结构片段如下图。
下列关于该高分子的说法正确的是(B) A．完全水解产物的单个分子中，苯环上的氢原子具有不同的化学环境 B．完全水解产物的单个分子中，含有官能团—COOH或—NH2 C．氢键对该高分子的性能没有影响 D．结构简式为 [解析]B对：该高分子完全水解生成和，分别含有官能团—COOH、—NH2。A错：水解生成的单个分子是对称结构，苯环上的氢原子具有相同的化学环境。C错：氢键对高分子的性能有影响。D错：该高分子化合物的结构简 式为。 3．(2017·江苏)萜类化合物广泛存在于动植物体内，关于下列萜类化合物的说法正确的是(C) A．a和b都属于芳香族化合物 B．a和c分子中所有碳原子均处于同一平面上 C．a、b和c均能使酸性KMnO4溶液褪色 D．b和c均能与新制的Cu(OH)2反应生成红色沉淀 [解析]a中没有苯环，不属于芳香族化合物，A项错误；a、c中所有碳原子不可能共平面，B项错误；a中的碳碳双键、b中的羟基以及与苯环相连的甲基、c中的醛基均可以被酸性KMnO4溶液氧化，C项正确；与新制Cu(OH)2反应的官能团为醛基，只有c可以与新制Cu(OH)2反应，而b不能，D项错误。
有机化合物结构的研究 １．0.60g 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。将该一元醇进行1H 核磁共振分析，其1H －NMR 谱图如下，写出A 的结构 式。 解：设饱和一元醇A 的分子式为C n H 2n+1OH ，则有： C n H 2n+1OH + Na → C n H 2n+1ONa + H 2↑2 1 (14n+18)g 11200mL 0.60g 112mL 得n ＝3 ∴A 的分子式为C 3H 7OH 。 从A 的1H 核磁共振谱图分析知其有四种氢，可知其结构为CH 3CH 2CH 2OH 。 ２．图1和图2是A 、B 两种物质的核磁共振氢谱。已知A 、B 两种物质都是烃类，都含有 6个氢原子。请根据图1和图2两种物质的核磁共振氢谱谱图选择出可能属于图1和图 2 的两种物质是（ ） A ．A 是C 3H 6 ； B 是 C 6H 6B ．A 是C 2H 6 ；B 是C 3H 6C ．A 是C 2H 6 ；B 是C 6H 6 D ．A 是C 3H 6；B 是C 2H 6 [参考答案]B 。根据峰的数目为分子中等效氢的种类：A 只有一种氢，B 有三种氢。 ３．未知物A 的实验式和分子式都是C 2H 6O 。A 的红外光谱图如图(a)，未知物A 的核磁共 振氢谱有三个峰图（b ），峰面积之比是1:2:3，未知物 A 的结构简式为。 [参考答案]CH 3－CH 2－OH ４．某有机物的蒸气密度是相同状况下甲烷密度的3．625倍。把1．16g 该有机物在氧气中
充 分燃烧，将生成的气体混合物通过足量碱石灰，碱石灰增重3．72g ，又知生成H 2O 和CO 2的物质的量比为1：1，试求此有机物的分子式。红外光谱和核磁共振氢谱显示该分子中含有碳碳双键和羟基（结构不稳定），试确定它的结构简式。 解：M(有机物)＝3.625×16＝58，mol 02.0mol g 58g 16.1)(n 1 =?= -有有有 18g·mol －1×n + 44g·mol －1×n ＝3.72g ，n ＝n(CO 2)＝n(H 2O)＝0.06 mol ，mol 06.0)CO (n 1)C (n 2=?=g 72.0mol g 12mol 06.0)C (m 1 =??=-,mol 12.0mol 06.02)O H (n 2)H (n 2=?=?=g 12.0mol g 1mol 12.0)H (m 1=??=-∴ 该有机物含氧：， g 32.0g 12.0g 72.0g 16.1)O (m =--=mol 02.0mol g 16g 32.0)O (n 1 =?= -n(有机物):n(C):n(H):n(O)＝0.02mol:0.06mol:0.12mol:0.02mol ＝1:3:6:1∴ 有机物的分子式为C 3H 6O ，依题意，其结构简式为CH 2＝CH －CH 2OH
有机化合物的结构特点 【学习目标】 1．通过有机物中碳原子的成键特点，了解有机物存在异构现象是有机物种类繁多的原因之一； 2．掌握同分异构现象的含义，能判断简单有机物的同分异构体，初步学会同分异构体的书写。 【要点梳理】 要点一、有机化合物中碳原子的成键特点 1．碳元素位于第二周期ⅣA族，碳原子的最外层有4个电子，很难得到或失去电子，通常以共用电子对的形式与其他原子形成共价键，达到最外层8个电子的稳定结构。 说明：根据成键两原子间共用电子的对数，可将共价键分为单键、双键和三键。即成键两原子间共用一对电子的共价键称为单键，共用两对电子的共价键称为双键，共用三对电子的共价键称为三键。 2．由于碳原子的成键特点，在有机物分子中，碳原子总是形成4个共价键，每个碳原子不仅能与氢原子或其他原子(如氧、氯、氮、硫等)形成4个共价键，而且碳原子之间可以形成单键(C—C)、双键(C＝C)、三键(C≡C)。多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链，碳链也可以带有支链，还可以结合成碳环，碳链与碳环也可以相互结合，因此，含有原子种类相同，每种原子数目也相同的分子，其原子可能具有多种不同的结合方式，形成具有不同结构的分子。 说明： (1)在有机物分子中，碳原子仅以单键与其他原子形成4个共价键，这样的碳原子称为饱和碳原子，当碳原子以双键或三键与其他原子成键时，这样的碳原子称为不饱和碳原子。 (2)同种元素的原子间形成的共价键称为非极性键，不同种元素的原子间形成的共价键称为极性键。共价键的极性强弱与两个成键原子所属元素的电负性差值大小有关，电负性差值越大，键的极性就越强。 种类实例含义应用范围 化学式CH4C2H2 (甲烷) (乙炔) 用元素符号表示物质分子组成的式 子。可反映出一个分子中原子的种类 和数目 多用于研究分子晶体 最简式(实验式) 乙烷最简式为CH3， C6H12O6的最简式为 CH2O ①表示物质组成的各元素原子最简 整数比的式子②由最简式可求最简 式量 ①有共同组成的物质②离 子化合物、原子晶体常用它 表示组成 电子式用小黑点等记号代替电子，表示原子 最外层电子成键情况的式子多用于表示离子型、共价型的物质 结构式①具有化学式所能表示的意义，能反 映物质的结构②表示分子中原子的 结合或排列顺序的式子，但不表示空 间构型①多用于研究有机物的性质②能反映有机物的结构，有机反应常用结构式表示 结构简式(示性式) CH3—CH3 (乙烷) 结构式的简便写法，着重突出结构特 点(官能团) 同“结构式”① 球棍模型小球表示原子，短棍表示价键用于表示分子的空间结构 (立体形状) 比例模型用不同体积的小球表示不同原子的 大小用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
第二节有机化合物的结构特点一、同系物、同分异构体、同位素、同素异形体、同种物质的比较
二、怎样才能正确书写同分异构体？准确判断出同分异构体的数目的方法有哪些？ 1．同分异构体的书写方法 (1)降碳对称法(适用于碳链异构) 下面以C7H16为例写出它的同分异构体： ①将分子写成直链形式：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 ②从直链上去掉一个—CH3，依次连在剩余碳链中心对称线的一侧的各个碳原子上，得到多种带有甲基的，主链比原主链少一个碳原子的异构体。 。根据碳链中心对称，将—CH3连在对称轴的右侧就会与左侧连接方式重复。另外甲基不能连在链端链上，否则就会与第一种连接方式重复。 ③再从主链上去掉一个碳，可形成一个—CH2CH3或两个—CH3来取代有5个碳原子的主链上的氢。当取代基为—CH2CH3时，由对称关系只能接在中间的碳原子上，即 。当取代基为两个甲基时，在主链上先定一个甲基，按照对、邻、间的位置依次移动另外一个甲基，注意不要重复。 (2)取代法(适用于醇、卤代烃异构) 先碳链异构后位置异构 如书写分子式为C5H12O的醇的同分异构体，如图(图中数字即为—OH接入后的位置，即这样的醇合计为8种)： (3)插入法(适用于烯烃、炔烃、酯等) 先根据给定的碳原子数，写出具有此碳原子数的烷烃的同分异构体的碳链骨架，再根据碳链的对称性，将官能团插入碳链中，最后用氢原子补足碳的四个价键。 如书写分子式为C5H10O的酮(插入)的同分异构体，如图： 。 2．同分异构体数目的判断方法 (1)基元法 如丁基有4种同分异构体，则丁醇有4种同分异构体。 (2)替代法 如二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H替代Cl)；CH4的一氯代物只有一种同分异构体，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一种同分异构体。 (3)对称法(又称等效氢法) 等效氢法的判断可按下列三点进行：
1 高二选修（有机化学）单元练习之三 有机化合物结构的研究 班级 姓名 学号 一、 选择题： 1、下列化学用语书写正确的是 A ．甲烷的电子式： B ．丙烯的键线式： C ．乙烯的结构简式：CH 2CH 2 D ．乙醇的结构式： 2、能够快速、微量、精确的测定相对分子质量的物理方法是 A ．质谱 B ．红外光谱 C ．紫外光谱 D ．核磁共振谱 3、下列不是有机化合物所具有的基团的是 A ．－OH B ．－CHO C ．－COOH D ．OH - 4、下列分析方法不是现代化学测定有机物结构的是 A ．燃烧法 B ．红外光谱法 C ．紫外光谱法 D ．核磁共振法 5、下列说法不正确的是 A ．有机化合物的1H 核磁共振分析中，氢原子核所处的化学环境不同，表现出的核磁性就不同，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。 B ．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，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况，根据对红外光谱的分析，可以初步判断该有机化合物中具有哪些基团。 C ．有机化合物中的“基”是一成不变的。 D ．质谱法是用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带点的“碎片”，并根据“碎片”的某些特征谱分析有机物结构的方法。 6、解决有机分子结构问题的最佳手段是1H 核磁共振。有机物分子中的氢原子在分子中的化学环境（原子之间相互作用）不同，在1H 核磁谱图中就处于不同的位置，通过核磁共振氢谱可以推知（CH 3)2CHCH 2CH 2OH 有多少种化学环境的氢原子 A ．6 B ．5 C ．4 D ．3 7、用核磁共振波谱法测定有机物结构, 试样应是 A ．单质 B ．纯物质 C ．混合物 D ．任何试样 8、某化合物有碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C －H 键、O －H 键、 C －O 键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是 A ．CH 3CH 2OCH 3 B ．CH 3CH 2CH （OH)CH 3 C ．CH 3 二、填空题： 9、下列化合物的1H 核磁共振谱中只有一个单峰。写出它们的结构简式： (1)C 2H 6O ；(2)C 4H 6 ；(3)C 4H 8 ； C H H H H
第二节有机化合物的结构特点(教学设计) 第一课时 一．有机物中碳原子的成键特点与简单有机分子的空间构型 教学内容教 学 环 节 教学活动 设计意图 教师活动学生活动 ——引 入 有机物种类繁多，有很多有机物的分子 组成相同，但性质却有很大差异，为什 么？ 结构决定性质， 结构不同，性质 不同。 明确研究有机 物的思路：组成 —结构—性质。 有机分子的结构是三维 的设 置 情 景 多媒体播放化学史话：有机化合物的三 维结构。思考：为什么范特霍夫和勒贝 尔提出的立体化学理论能解决困扰19世 纪化学家的难题？ 思考、回答激发学生兴趣， 同时让学生认 识到人们对事 物的认识是逐 渐深入的。 有机物中碳原子的成键 特点交 流 与 讨 论 指导学生搭建甲烷、乙烯、乙炔、苯等 有机物的球棍模型并进行交流与讨论。 讨论：碳原子最 外层中子数是 多少？怎样才 能达到8电子 稳定结构？碳 原子的成键方 式有哪些？碳 原子的价键总 数是多少？什 么叫单键、双 键、叁键？什么 叫不饱和碳原 子？ 通过观察讨论， 让学生在探究 中认识有机物 中碳原子的成 键特点。 有机物中碳原子的成键 特点归 纳 板 书 有机物中碳原子的成键特征：1、碳原子 含有4个价电子，易跟多种原子形成共 价键。 2、易形成单键、双键、叁键、碳链、碳 环等多种复杂结构单元。 3、碳原子价键总数为4。 不饱和碳原子：是指连接双键、叁键或 在苯环上的碳原子（所连原子的数目少 于4）。 师生共同小结。通过归纳，帮助 学生理清思路。
简单有机分 子的空间结 构及 碳原子的成键方式与分子空间构型的关系观 察 与 思 考 观察甲烷、乙烯、乙炔、苯等有机物的 球棍模型，思考碳原子的成键方式与分 子的空间构型、键角有什么关系？ 分别用一个甲基取代以上模型中的一个 氢原子，甲基中的碳原子与原结构有什 么关系？ 分组、动手搭建 球棍模型。填 P19表2-1并思 考：碳原子的成 键方式与键角、 分子的空间构 型间有什么关 系？ 从二维到三维， 切身体会有机 分子的立体结 构。归纳碳原子 成键方式与空 间构型的关系。 碳原子的成键方式与分子空间构型 的关系归 纳 分 析 —C——C= 四面体型平面型 =C= —C≡ 直线型直线型平面型 默记理清思路 分子空间构 型迁 移 应 用 观察以下有机物结构： CH3 CH2CH3 (1) C = C H H (2) H--C≡C--CH2CH3 (3) —C≡C—CH=CF2、 思考：（1）最 多有几个碳原 子共面？（2） 最多有几个碳 原子共线？（3） 有几个不饱和 碳原子？ 应用巩固 杂化轨道与有机化合物空间形状观 看 动 画 轨道播放杂化的动画过程，碳原子成键 过程及分子的空间构型。 观看、思考 激发兴趣，帮助 学生自学，有助 于认识立体异 构。 碳原子的成键特征与有机分子的空间构型整 理 与 归 纳 1、有机物中常见的共价键：C-C、C=C、 C≡C、C-H、C-O、C-X、C=O、C≡N、 C-N、苯环 2、碳原子价键总数为4（单键、双键和 叁键的价键数分别为1、2和3）。 3、双键中有一个键较易断裂，叁键中有 两个键较易断裂。 4、不饱和碳原子是指连接双键、叁键或 在苯环上的碳原子（所连原子的数 目少于4）。 5、分子的空间构型： （1）四面体：CH4、CH3CI、CCI4 （2）平面型：CH2=CH2、苯 （3）直线型：CH≡CH 师生共同整理 归纳 整理归纳 学业评价迁 移 应 展示幻灯片：课堂练习 学生练习巩固
《有机化合物结构的研究》教案 本节内容的评价标准 1．了解测定有机化合物元素含量的方法——燃烧法的基本实验原理，能根据燃烧所得产物的量计算有机物的实验式(最简式)； 2．了解测定有机物相对分子质量的蒸汽密度法，并根据理想气态方程求出有机物的相对分子质量； 3．整理常见官能团的特征性质，了解通过化学实验确认这些官能团存在的方法； 4．了解某些物理方法(四谱)可以定性确认有机物中的官能团的存在并定量测定原子或官能团的个数，能综合实验结果中的信息，初步判断有机物的结构。 本节教材的几点说明 一、测定有机化合物的流程图 1．设计意图 给出测定有机化合物结构的流程，使学生明确测定有机物结构的核心是确定分子式和检测分子中所含的官能团及其在碳骨架中的位置。 2．实施建议 可以让学生对如何测定有机化合物的结构发表意见，师生共同绘制测定有机化合物结构的流程图。 教学中应注意这里只讨论测定所需要的环节，不涉及测定的手段和方法，有关测定手段
和方法的问题，我们在后续内容的教学中会提及。 二、有机化合物元素组成的测定 1．设计意图 用图表的方式列出几种常见的组成有机化合物的元素的定量测定方法，非常直观，便于学生阅读和教师的教学。 2．实施建议 可以引导学生总结定量测定C、H、O、Cl等元素组成的方法；N元素的测定方法只要求了解，不要求掌握。 三、依据理想气体状态方程测定有机物相对分子质量
1．设计意图 “知识·支持”栏目介绍了什么是理想气态方程，以及如何应用理想气态方程来测定有机化合物分子的相对分子质量。并用图示的方法介绍了测定实验的装置图，便于学生理解。 2．实施建议 ①可以利用此图并结合理想气体方程的公式讲解如何测定有机化合物分子的相对分子质量。也可以让学生依据公式和图自己讲述测定的方法。 ②不要求学生记忆理想气体方程的公式；也不宜对理想气体方程进行拓展和加深；教学中不应就理想气体方程编制大量的练习题或考试题；在相应的练习中，理想气体方程也应作为已知的条件给出。 四、质谱法测定有机化合物的相对分子质量 1．设计意图 让学生了解质谱法。质谱法是目前常用的测定有机化合物相对分子质量的方法，比用前面的方法更方便、更准确。 2．实施建议 通过教师介绍或学生自学，让学生了解质谱法是非常方便、准确的测定有机化合物相对分子质量的方法即可，不应要求学生会分析每条谱线所代表的意义。 五、有机化合物分子不饱和度的计算
《有机化合物波谱解析》教案 一、前言 《有机化合物波谱解析》是应用四种谱学方法（紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱）研究和鉴定有机化合物结构相关知识的一门课程。 本课程要求学生掌握四种谱学的基本操作技能，应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。了解光谱学发展的最新动态和技术。 理论课授课36学时。 教材选用常建华主编《有机化合物波谱分析》（第三版），科学2011年出版教学目的 1.掌握四种谱学的基本操作技能，应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。 2.熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。 3.了解光谱学发展的最新动态和技术。 三、教学重点和难点 1.教学重点 (1).红外、紫外光谱的解析方法。 (2).质谱的解析方法。 (3).1H-NMR、13C-NMR的解析方法。 2.教学难点 (1).四种谱学的原理和规律。 (2).四种光谱学的综合解析。 四、教学方法与手段 1.教学方法 能采用启发式，谈话式、讨论式等一些先进教学方法。并能采取灵活多样的方式教学，注重创新能力培养。全部课程实现了多媒体教学。 2.教学手段 采用多媒体、幻灯、实物投影、分子模型模拟等辅助教学手段。 五、教学容与要求 第一章紫外光谱（第1-2节）课时安排：2学时 [基本容] 介绍课程性质，阐述波谱分析课程，了解其功能和作用，介绍波谱中各种技术在有机化合物监测分析中的角色，充分阐述多谱技术的联合应用的功能和价值。 [基本要求] 熟悉：波谱技术在有机化合物结构检测与分析，尤其是立体结构鉴定中的主要应用。 了解：常规化学检测技术的特点，波谱技术的优缺点。
有机化合物的结构特点 一、选择题 1．3-甲基戊烷的一氯取代产物的同分异构体有(不考虑立体异构)( ) A ．3种 B ．4种 C ．5种 D ．6种 2．已知化合物B 3N 3H 6(无机苯)与C 6H 6的分子结构相似||，如下图： 则无机苯的二氯取代物B 3N 3H 4Cl 2的同分异构体数目为( ) A ．2种 B ．3种 C ．4种 D ．5种 3．有机物Q 的分子式为C 5H 10O 3||，一定条件下Q 遇NaHCO 3、Na 均能产生气体||，且生成气体体积比(同温同压)为1∶1||，则Q 的结构最多有( ) A ．12种 B ．10种 C ．8种 D ．7种 4．能说明苯分子的平面正六边形结构中||，碳碳键不是单、双键交替相连的事实是( ) A ．苯的一氯取代产物无同分异构体 B ．苯的邻位二氯取代产物只有1种 C ．苯的间位二氯取代产物只有1种 D ．苯的对位二氯取代产物只有1种 5．四联苯的一氯代物有( ) A ．3种 B-4种 C ．5种 D||，6种 6．下列说法中不正确的是( ) A ．相对分子质量相同||，组成元素的百分含量相同的不同有机物一定是同分异构体关系 B ．碳原子数相同、结构不同的烷烃一定是互为同分异构体关系 C ．两有机物互为同系物||，则它们也是互为同分异构体关系 D ．碳原子数≤10的烷烃||，其一氯代物没有同分异构体的烷烃有4种 7．下列化学用语使用正确的是( ) A ．氢氧化钠的电子式： B ．羰基硫（COS ）的结构式：O ＝ C ＝S C ．质量数为37的氯原子：17 37Cl D ．乙烯的结构简式：CH 2CH 2 8．邻甲基苯甲酸()有多种同分异构体||，其中属于酯类||，且分子结构中有甲基和苯环的异构体有( ) A ．3种 B ．4种 C ．5种 D ．6种 9．用相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子所得的芳香族产物数目为( ) A ．3种 B ．4种 C ．5种 D ．6种 10．化学式为C 5H 7Cl 的有机物||，其结构不可能是( ) A ．只含一个双键的直链有机物 B ．含有两个双键的直链有机物 C ．含有一个双键的环状有机物 D ．含有一个三键的直链有机物 11．1 mol 某烃在氧气中充分燃烧||，需要消耗氧气179.2 L(标准状况下)||。它在光照的条件下与氯气反应能生成3种不同的一氯取代物||。该烃的结构简式是( ) A ． B ．CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3 C ． D ． 二、非选择题 1．2019年||，国家药品监督××局发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂||。苯丙醇胺(英文缩写PPA)结构简式如下： CH 3CH 2CHCH 3CH 3
《有机化合物的结构特点》课后练习 1．(双选)以下有关碳原子的成键特点的说法正确的是() A．在有机化合物中，碳原子一般以四个共用电子对与另外的原子形成四个共价键 B．在有机化合物中，碳元素只显－4价 C．在烃中，碳原子之间只形成链状 D．碳原子既可形成有机化合物，也可形成无机物 【解析】在有机化合物中，碳元素不一定只显－4价，如在CH3Cl中，碳显－2价，B项错误；在烃中碳原子之间也可以形成环状，如环已烷，C项错误。 【答案】AD 2．下列结构式从成键情况看不合理的是() 【解析】根据几种原子的成键特点分析：碳原子和硅原子形成4个共价键，氢原子形成1个共价键，氧原子形成2个共价键，氮原子形成3个共价键，D中C、Si成键不合理。 【答案】 D 3．下列各组物质中属于同分异构体的是()
【解析】因为苯分子中不存在单双键交替的结构，而是一种特殊的化学键，因此A 项中两种结构简式表示的是同一种物质。B项也是同种物质。C项中两种结构可认为是CH4分子中的两个氢原子被—CH3取代，甲烷的二取代物只有一种结构，故C项中两种结构表示同一种物质。D项中两物质分子式相同，但碳架结构不同，互为同分异构体。 【答案】 D 4．下列说法中正确的是() A．相对分子质量相同，组成元素也相同的化合物一定是同分异构体 B．凡是分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物 C．两种物质的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则两者一定是同分异构体D．分子式相同的不同有机物一定互为同分异构体 【解析】A项，分子式不一定相同，如C10H8与C9H20，A错；互为同系物必须满足两个条件：①结构相似，②在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，两者缺一不可，B 错；对于C项则仅是最简式相同，分子式不一定相同；D中明确了物质的分子式相同，却又是不同的化合物，则必然是同分异构体，满足同分异构体的条件，故D正确。 【答案】 D 5．下列式子是某学生书写的C5H12的同分异构体的结构简式()
第一章：认识有机化合物——考点二有机物的结构特点、同系物、同分异构体 知识点一：有机化合物中碳原子的成键特点 1．碳元素位于第二周期ⅣA族，碳原子的最外层有4个电子，很难得到或失去电子，通常以共用电子对的形式与其他原子形成共价键，达到最外层8个电子的稳定结构。 2．由于碳原子的成键特点，在有机物分子中，碳原子总是形成4个共价键，每个碳原子不仅能与氢原子或其他原子（如氧、氯、氮、硫等）形成4个共价键，而且碳原子之间可以形成单键（C—C）、双键（C ＝C）、三键（C≡C）。多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链，碳链也可以带有支链，还可以结合成碳环，碳链与碳环也可以相互结合，因此，含有原子种类相同，每种原子数目也相同的分子，其原子可能具有多种不同的结合方式，形成具有不同结构的分子。 要点解释：在有机物分子中，碳原子仅以单键与其他原子形成4个共价键，这样的碳原子称为饱和碳原子，当碳原子以双键或三键与其他原子成键时，这样的碳原子称为不饱和碳原子。 种类实例含义应用范围 化学式CH4、C2H2 （甲烷）（乙 炔）用元素符号表示物质分子组成的式子。可反 映出一个分子中原子的种类和数目 多用于研究分子晶体 最简式（实验式）C6H12O6的 最简式为 CH2O ①表示物质组成的各元素原子最简整数比的 式子②由最简式可求最简式量 ①有共同组成的物质 ②离子化合物、原子晶体常用 它表示组成 电子式用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层 电子成键情况的式子多用于表示离子型、共价型的物质 结构式①具有化学式所能表示的意义，能反映物质 的结构②表示分子中原子的结合或排列顺序 的式子，但不表示空间构型①多用于研究有机物的性质 ②能反映有机物的结构，有机反应常用结构式表示
第二单元科学家怎样研究有机物 第1课时有机化合物组成和结构的研究 [学习目标定位] 1.知道有机化合物组成的研究方法，学会如何确定最简式。2.知道有机化合物结构的研究方法及李比希提出的“基团理论”。 1．物质是由元素组成的。由一种元素组成的纯净物，称为单质，由两种或两种以上元素组成的纯净物称为化合物。 (1)元素以单质形式存在的称为游离态，以化合物形式存在的称为化合态。 (2)同一种元素在组成单质时，有的元素只能形成一种单质，有的元素则可形成多种单质。 (3)不同种元素在组成化合物时也有类似的现象，如Na和Cl，只能组成NaCl，Fe和O则可以组成FeO、Fe2O3、Fe3O4等。 (4)在已知的元素中形成化合物种类最多的元素是碳元素。 2．科学家研究有机化合物的组成时，需要知道该化合物由哪些元素组成，各元素的质量分数是多少，由此就能够知道有机化合物的最简式(实验式)。它和分子式的区别： (1)最简式是表示化合物分子中所含各元素原子个数的最简单整数比的式子； (2)分子式是表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子； (3)二者中各元素的质量分数相等，可能不同的是原子个数。 3．实验测得某碳氢化合物A中，含碳80%，含氢20%，该化合物的最简式为CH3。又测得该化合物的相对分子质量是30，该化合物的分子式为C2H6。 探究点一有机化合物组成的研究 1．鉴定有机物中含有哪些元素(定性分析) (1)将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。 (2)若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O(使无水CuSO4变蓝)和CO2(使澄清石灰水变浑浊)，则该有机物中一定含有的元素是C、H，可能含有的元素是O。 (3)判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中C、H两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中不含氧元素，否则有机物中含氧元素。 (4)其他元素也可用不同的实验方法分别测定，如用钠融法可确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素。用红热的铜丝蘸上试样灼烧时，若含有卤素则火焰为绿色。
有机化合物的结构与性质 有机化学能充分体现出“结构决定性质，性质反映结构”的规律。有机化合物的结构与碳原子的成键方式有关。碳原子最外层4个电子，得失电子都不容易，主要以共价键与其它原子结合。依据共用电子对数可将碳原子形成的共价键分为单键、双键、三键这三类；依据共用电子对是否有偏向可分为极性键和非极性键；依据原子轨道重叠成键的方式又分为σ键、π键，有的还存在大π键。碳原子成键方式的多样性决定有机化合物大多存在同分异构现象，常见的同分异构有碳骨架异构、官能团位置异构、官能团类别异构。官能团决定有机化合物的化学特性，官能团的相互影响会使有机化合物具有某些特性。 【重点难点】 重点：不同类有机物中碳原子不同的成键方式和同分异构体。 难点：有机物的结构与碳原子成键方式的关系及如何书写有机物的同分异构体。 【知识讲解】 烃分子中有，烃的衍生物中有－x、－OH、 等不同的官能团，这些官能团决定了有机化合物具有各 自典型的性质。学习有机化合物，必须明确“结构决定性质，性质反映结构”。有机化合物的结构是以分子中碳原子结合成的碳骨架为基础的，故首先要研究碳原子的结合方式——成键情况。 一、碳原子的成键方式 上节已把有机物分为链状有机化合物和环状有机化合物，这就是根据碳骨架的形状来分的，烃中又有烷烃、烯烃和炔烃，这是根据碳原子形成不同的碳碳键来分的。 1、单键、双键和三键 碳原子最外层4个电子，要形成最外层8个电子的稳定结构，每个碳原子需共用4对电子。若每个碳原子分别与4个碳原子各形成一对共用电子，形成的该共价键为单键。若两个碳原 子间共用两对电子的共价键称为双键，用表示。若两个碳原子间共用三对电子的共价键称为三键，用表示。下面介绍几种常见有机物的成键情况。 (1)中碳原子成键情况和空间构型 的电子式为，结构式为，空间构型为正四面体，键角为109.5°(或109°28′)。 C原子的轨道表示式为，参与成键时，形成杂化轨道。中分子中C原子形成sp3杂化轨道：，形成了四个完全相同的杂化轨道，分别与H原
《有机化合物结构的研究》教案【考试目标】 1、了解确定有机化合物结构的一般步骤和程序。 2、能够进行确定有机物分子式的简单计算。 3、能利用官能团的检验方法及相关图谱确定有机物的组成和结构。 4、综合应用各类物质的性质，进行鉴别、分离、提纯和推导未知物质。 5、了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法。 【要点精析】 一、有机物结构测定的步骤和程序 有机化合物 定性定量 分析相对分子质量的测定化学分析 光谱分析 元素组————————成相对分子质量官能团及碳骨架状况 分子式 分子结构 二、有机化合物分子式的确定 1、确定有机化合物元素组成 (1)C 、 H、 O质量分数的测定 ①某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和 H2O或不完全燃烧后生成CO、 CO2和 H2 O，则其组成元素可能为C、 H 或C、H 、 O。 ②欲判定该有机物中是否含有氧元素，首先应求出产物中所含碳元素的质量及氢元素的 质量，然后将碳、氢元素的质量之和与原有机物质量比较，若两者相等，则原有机物的组成 中不含氧；否则，原有机物的组成中含氧。 (2)氮元素质量分数的测定 样品在一定条件下转化为氮气，求出氮元素的质量分数。
(3) 卤元素质量分数的测定 样品在一定条件下转化成卤化银沉淀，求出卤素的质量分数。 2、测定有机化合物相对分子质量 (1) 已知标准状况下气体的密度为ρ0，则该气体的相对分子质量 Mr=22.4 ρ0 (2) 若已知 A 气体对 B 气体的相对密度为 D ，则 A 的相对分子质量 M A ＝ D?M B (3) 求混合气体的平均式量 M ＝ M A ?A%＋ M B ?B%＋M C ?C% ‥‥‥ (A% 、B% 、C%‥‥ ‥为 A 、 B 、 C 气体在混合气体中的体积分数 ) (4) 求混合物的平均式量： M ＝ m(混总 )/n( 混总 ) (5) 质谱法 三、有机化合物结构式的确定 1、有机化合物分子不饱和度的计算 (1) 分子不饱和度＝ n(C )＋ 1－ n(H )/2 n(C )：碳原子个数 n(H )＝氢原子数＋卤原子数－ N 原子数 (2) 双键脂环的分子不饱和度为 1、参键分子不饱和度为 2、苯环分子不饱和度为 4 2、确定有机化合物官能团 (1) 化学检验方法 官能团 试剂 判断依据 C ＝ C 或参键 Br 2的四氯化碳溶液 红棕色褪去 酸性 KMnO 4溶液 紫色褪去 R － OH Na 有氢气放出 － CHO 银氨溶液 有银镜生成 新制 Cu(OH) 2悬浊液 砖红色沉淀 酚羟基 FeCl 3溶液 紫色 溴水 有白色沉淀生成 － COOH 紫色石蕊试液 变红 NaHCO 3 CO 2 有 气体生成 卤代烃 (－ X) 水解后，加稀硝酸和硝酸银溶液 生成沉淀 氰基 稀碱溶液，加热 有 NH 3放出 (2) 物理检验方法①紫外光谱可用于确定分子中有无共轭双键。红外光谱可用于确定分子中有哪些官能 团。 ②核磁共振谱分为氢谱和碳谱两类。比如氢谱可以测定有机物分子中 H 原子在 C 骨架上
重难点一 常见有机化合物的结构 【要点解读】 【重难点点睛】有机物中的原子共平面问题可以直接联想甲烷的正四面体结构、乙烯的平面型 结构、乙炔的直线型结构和苯的平面型结构，对有机物进行肢解，分部分析，另外要重点掌握碳碳单键可旋转、双键和三键不可旋转。 【重难点指数】★★★ 【重难点考向一】 有机物的结构表示方式 【例1】能清楚地反映甲烷分子里碳、氢原子的大小和相对空间位置的是( ) A ．结构式 B ．电子式 C ．球棍模型 D ．分子式 【答案】C 【解析】甲烷的比例模型更能够反映其真实存在状况，球棍模型是利用短线代替其共价键，也 可以真实表示原子所在位置和原子的相对大小，分子式、结构式、电子式不能表示出C 原子和H 原子的相对大小，不能反映其空间构型，故选C 。
【重难点点睛】考查有机物的结构表示方式，球棍模型是用球表示原子，用小棍表示化学键，用于表现结构；比例模型是按分子中各原子所占体积比例制作的，也可以真实表示其结构，分子式、电子式、结构式不能表示出C原子和H原子的相对大小。 【重难点考向二】共平面判断 【例2】某烃结构简式如下：，有关其结构说法正确的是( ) A．所有原子可能在同一平面上 B．所有原子可能在同一条直线上 C．所有碳原子可能在同一平面上 D．所有碳原子可能在同一直线上 【答案】C 【名师点睛】考查学生有机物的基本结构知识，在常见的有机化合物中甲烷是正四面体结构，乙烯和苯是平面型结构，乙炔是直线型结构，其它有机物可在此基础上进行判断。 【重难点考向三】甲烷的结构特征 【例3】甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是( ) A．CH3Cl只有一种结构 B．CH2Cl2只有一种结构 C．CHCl3只有一种结构 D．CCl4只有一种结构 【答案】B 【解析】A．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH3Cl都不存在同分异构体，故A错误；B．甲烷是正方形的平面结构，而CH2Cl2有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此只有正四面体结构才符合，故B正确；C．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CHCl3都不存在同分异构体，故C错误；D．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CCl4都只有一种结构，故D错误；故选B。 【名师点睛】考查常见有机化合物的结构，如果甲烷是正方形的平面结构，而CH2Cl2有两种结