有机物分子式结构式确定讲解
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化学有机物分子式和结构式的确定有机物,狭义上的有机化合物主要是由碳元素、氢元素组成,是确定含碳的化合物,但是不包括碳的氧化物(一氧化碳、二氧化碳)、碳酸,碳酸钙及其盐、氰化物、硫氰化物、氰酸盐、金属碳化物、部分简洁含碳化合物(如SiC)等物质。
有机物结构是有机化学的核心,关键在于确定有机物分子式和结构式。
更重要地是把握确定方法。
下面介绍一些有机物分子式和结构式的求解思路、方法等,供学习参考。
一、求解思路确定途径可用以下图表示:其中商数A为烃中的碳原子数.此法运用于具有确定通式的烃(如烷、烯、炔、苯的同系物等)。
②若烃的类别不确定:CxHy,可用相对分子质量M除以12,看商和余数。
例3.若A是相对分子质量为128的烃,则其分子式只可能是______或______.若A是易升华的片状晶体,则其结构简式为______.解析:128/12=108,所以分子为C10H8;然后去一个C加12个H,即得C9H20(再去C加H就不行能了,因为H的个数不能大于C的个数的2倍加2)另由题设A 是易升华的片状晶体,为萘的性质,所以结构简式为。
③由一种烃的分子式,求另一可能烃的分子式可接受增减法推断,其规律如下:4.化学方程式法利用燃烧反应方程式,抓住以下关键:①气体体积转变;②气体压强转变;③气体密度转变;④混合物平均相对分子质量等,同时可结合差量法、平均值法、十字交叉法、商议法等技巧来求得有机物的分子式。
根据题意给的条件依据以下燃烧通式所得的CO2和H2O的量求解x、y:CxHy +(x+y/4)O2xCO2+y/2H2O CxHyOz +(x+y/4-z/2)O2xCO2+y/2H2O例4:室温时20 mL某气态烃与过量氧气混合,完全燃烧后的产物通过浓硫酸,再恢复到室温,气体体积削减了50 mL,剩余气体再通过苛性钠溶液,体积又削减了40 mL。
求该气态烃的分子式。
解析:燃烧产物通过浓硫酸时,水蒸气被吸收,再通过苛性钠时,CO2气体被吸收,故CO2的体积为40 mL。
确定有机物分子式和结构式的分析思路和分析方法一、确定有机物分子式和结构式的分析思路1、有机物组成元素的定性分析通常通过充分燃烧有机物的方式来确定有机物的组成元素,即:2、有机物分子式和结构式的定量分析二、确定有机物分子式的分析方法1、通式法⑴常见有机物的分子通式分子通式⑵方法:相对分子质量n(碳原子数)分子式例题1:某烷烃的相对分子质量为44,则该烷烃的分子式为。
解析:烷烃的通式为C n H 2n+2 ,则其相对分子质量为:14n + 2 = 44 ,n = 3 ,故该烷烃的分子式为:C 3H 82、质量分数法 方法:相对分子质量C 、H 、O 等原子数分子式例题2:某有机物样品3g 充分燃烧后,得到4.4g CO 2 和1.8g H 2O ,实验测得其相对分子质量为60,求该有机物的分子式。
解析:根据题意可判断该有机物分子中一定含有C 和H 元素,可能含有氧元素。
样品 CO 2 H 2O 3g 4.4g 1.8g 则:m(C) = g g 2.144124.4=⨯m(H) = g g 2.01828.1=⨯ 根据质量守恒可判断该有机物分子中一定含有O 元素,则该有机物分子中C 、H 、O 元素的质量分数依次为:ω(C) =%40%10032.1=⨯ggω(H) =%67.6%10032.0=⨯ggω(O) = 1 - 40% - 6.67% = 53.33%则该有机物的一个分子中含有的C 、H 、O 原子数依次为:N(C) =212%4060=⨯N(H) =41%67.660≈⨯ N(O) =216%33.5360≈⨯ 故该有机物的分子式为C 2H 4O 2 。
3、最简式法方法:质量分数、质量比原子数之比 → 最简式分子式(最简式)n = 分子式有时可根据最简式和有机物的组成特点(H 原子饱和情况)直接确定分子式,如:例题:如例题2 ,该有机物分子中各元素原子的数目之比为: N(C) ∶N(H) ∶N(O) =12%40∶1%67.6∶16%33.53≈ 1∶2∶1故该有机物的最简式为:CH 2O ,则:(12 + 1×2 + 16)× n = 60 ,n = 2 则该有机物的分子式为:C 2H 4O 2 。
(二)、有机物结构式的确定在分子式确定以后,由于有机物同分异构体现象的存在,必须抓住某类物质的特殊性质,利用定性或定量的实验来确定该物质的结构式。
(三)、有机物燃烧的通式1、烃的燃烧2、烃的含氧衍生物的燃烧3、其他烃的衍生物的燃烧卤代烃燃烧,生成 CO2、H2O和HX;烃的含氧衍生物(如)燃烧生成CO2、H2O和N2。
二、重难点知识讲解(一)、推断有机物分子式和结构式的一般过程和方法(二)、计算推断分子式有三种方法1、基本方法先根据测得的气体密度计算气体的摩尔质量,然后计算 1mol气态有机物中各元素原子的物质的量,最后确定该气体有机物的分子式。
2、最简式法根据已知先求出摩尔质量,再据质量分数求出碳氢原子个数比,然后找到最简式式量与相对分子质量的关系,最后确定分子式。
3、商余法根据碳氢化合物中对其相对分子质量碳、氢原子的影响大小,用碳相对原子质量除以相对分子质量,所得商的整数部分就是烃分子中所含碳原子数的最大值,而余数就是氢原子数的最小值。
(三)、有机物燃烧规律1、等质量的烃完全燃烧时,氢的含量越大,消耗的O2的量就越多。
2、等物质的量有机物完全燃烧时,耗氧量的多少由决定。
3、在100℃以上时,烃C x H y完全燃烧时,当y=4时,燃烧前后体积不变;当y>4时,燃烧后的体积大于燃烧前的体积;当y<4时,燃烧后的体积小于燃烧前的体积。
4、当组成混合物的各组分的含碳质量分数相等时,则产生二氧化碳的量与各组分的含量无关,而只与混合物的总质量有关。
5、当组成混合物的各物质的含氢质量分数相等时,则产生的水的量与各组分的含量无关,只与混合物的总质量有关。
6、多种有机物任意比混合,只要其物质的量不变,完全燃烧时,生成的CO2或H2O的物质的量不变,则它们分子式中的碳原子数相同或氢原子数相等。
(四)、确定有机物结构式的常见方法1、根据有机物的性质确定有机物的类别或所含有的官能团。
(1)既不能使溴水褪色,又不能使酸性KMnO4溶液褪色的烃为烷烃或苯;(2)既能使溴水褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色的烃为不饱和烃(烯烃或炔烃)。
专题 有机物分子式和结构式的确定【知识梳理】一.求解思路1.确定有机物分子式的基本思路2.确定有机物分子式和结构式的基本思路:[思考]某有机物燃烧的产物只有CO 2和H 2O ,可以推知这种有机物一定含有 和 元素;可能 含有 元素。
二.分子式的确定1.直接法:密度(或相对密度)→相对分子质量→1个分子中各原子数目→分子式或密度(或相对密度)→摩尔质量→1mol 物质中各元素原子各多少摩→分子式[例1]实验测得某碳氢化合物A 中,含碳80%、含氢20%。
又测得该化合物的相对分子质量是30,求该化合物的分子式。
解:直接求分子式 N (C)=30×80%/12=2;N (H)=30×20%/1=6该化合物的分子式是C 2H 6【课堂练习1】某链烃含碳87.8%,该烃蒸气密度是相同条件下H 2密度的41倍,求该烃的分子式。
[例2]2.3g 某有机物A 完全燃烧后,生成0.1molCO 2和2.7gH 2O ,测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6,求该化合物的分子式。
解:Mr (A)=Mr (空气)×1.6=46;n (A)=m (A)/M (A)=2.3g/46g·mol -1=0.05molC :n (C)=n (CO 2)=0.1mol m (C)=1.2gH :n (H)=2n (H 2O)=2×2.7g/18 g·mol -1=0.3mol m (H)=0.3g∵m (C)+m (H)=1.5g <2.3g ∴分子中一定含有氧元素,且m(O)=2.3g -1.5g=0.8gO :n (O)=0.8g /16 g·mol -1=0.05moln (A)∶n (C)∶n (H)∶n (O)=0.05mol ∶0.1mol ∶0.3mol ∶0.05mol =1∶2∶6∶1答:该有机物的分子式是C 2H 6O【课堂练习】1.06g 某有机物A 完全燃烧, 得到1.792L (标准状况) CO 2和0.90g H 2O, 该有机物相对于氧气的密度为3.31,求A 的分子式。
有机物分子式、结构式的确定
大家好,欢迎来到互联网,今天我们聊聊有机物分子式以及结构式的确定。
有
机物是指其中的一种元素或几种元素组成,以碳原子为主的化合物,其中最主要的成分是碳和氢,但也可能携带其他元素,例如氧、氮、硫等等。
确定有机物分子式以及结构式,最先要了解其分子中所含有数量和类型的元素。
因为各种有机物的分子式是不同的,而结构式则要分析分子中各个碳所携带的氢原子数和分子内部由碳构成的稳定两价键,以及分子内碳之间的键长等因素决定其结构形态。
接下来要做的就是模拟和预测有机物的分子式和结构式,在这种情况下,通常
会依据其各个元素之间的相互作用等特性,借助于先进的电脑模拟软件进行模拟,从而准确地确定其分子式和结构式,从而可以实现对其属性的有效控制和精准的了解。
有机物的分子式和结构式的确定,既可以帮助我们认识其分子的组成,又可以
提供有效的信息,有助于实现其生物活性,化学活性,以及外在性等,以便更好地为研究者提供必要的数据。
总而言之,有机物分子式以及结构式的确定,是非常有意义的一项技术,它不
仅可以帮助我们认识有机物,还可以为相关科学研究提供有效的方法,把它们的解析应用于实践中,使它们的应用更实现更深入的发展。
高二化学有机物分子式和结构式的确定人教版【同步教育信息】一. 本周教学内容:有机物分子式和结构式的确定二. 重点、难点:1. 了解确定有机物实验式、分子式、结构式的方法。
2. 掌握有关有机物分子式确定的计算。
三. 具体内容:1. 分子式:用元素符号表示物质分子中原子种类及数目的式子2. 最简式:表示物质化学组成和各成分元素的原子个数比的式子(实验式) 说明:(1)化学式式量最简式分子量分子式⎭⎬⎫————(2)无机物一般地:分子式=最简式 有机物:物质可能不同最简式相同分子式相同⎭⎬⎫(3)分子式=⨯n 最简式(一)有机物分子式的确定 1. 分子量的确定 (1)基本概念法nm M =(2)相对密度法Mr D M ⋅=(3)绝对密度法mol L M /4.22⨯=气ρ(4)化学方程式 2. 分子式的确定:(1)mol 1有机物中各元素物质的量(2)最简式+分子量 (3)通式+分子量 ①=12M原子数(x )、余数(y )y x H C ⇒ ② ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=苯差炔差烯烷余620214M(4)化学反应推导① 特殊物质,如26≤M ,一定有甲烷② 注意反应前后V ∆,P ∆,ρ∆,结合阿伏加德罗定律进行列式 ③ 有机物性质中的定量关系如:Na OH R +-反应,)(22Br H C C += 烷烃2Cl +等等(二)有机物结构式的确定分子式−−→−性质结构式【典型例题】[例1] 已知某氮的氧化物,经实验测定该化合物中氮与氧元素质量之比为20:7,试确定该化合物的化学式。
答案:52O N 解析:5:216/2014/7)()(==O n N n 点评:要正确写出某物质的化学式,需要知道有关条件为:化学式⎩⎨⎧元素间的质量关系元素组成[例2] 实验测定某碳氢化合物A 中,含C 80%,含H 20%,求该化合物的化学式。
答案:3CH解析:3:11201280)()(==H n C n ∴ 3CH点评:确定无机物分子式的方法不适用于有机物,在有机物中存在着最简式相同但分子式不同的现象,若要确定分子式,还需要另一个条件:分子量。
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研究有机物的一般步骤和方法 1.有机物的天然提取和人工合成往往得到的是混合物,假设给你一种这样的有机混合物让你研究,一般要采取的几个步骤是 ( ) A.确定化学式→确定实验式→确定结构式→分离、提纯 B.分离、提纯→确定化学式→确定实验式→确定结构式 C.分离、提纯→确定结构式→确定实验式→确定化学式 D.分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式 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.利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录,可以判断该有机物分子拥有的( ) A.同分异构体数 B.原子个数 C.基团种类 D.相对分子量 4.下列叙述不正确的是( ) A.1个丙烯分子有8个σ键,1个π键 B.1、4—二甲苯核磁共振氢谱中有两组峰,且氢原子数之比为3∶2
C.丙氨酸分子属于手性分子 CH3CHCOOHNH2 D.分子式为C2H6O的红外光谱图上发现有C-H键和C-O键的振动吸收,由此可以初步推测有机物结构简式为C2H5-OH 5.某化合物6.2 g在O2中完全燃烧,只生成8.8 g CO2和5.4 g H2O。下列说法正确的是 A.该化合物仅含碳、氢两种元素 B.该化合物中碳、氢原子个数比为1 : 2 C.无法确定该化合物是否含有氧元素 D.该化合物中一定含有氧元素 6.某化合物由C、H两种元素组成,其中含碳的质量分数85.7%,在标准状况下,11.2L此化合物气体的质量为14g。则此化合物的分子式为( ) A.C2H4 B.C3H6 C.C6H6 D.CH4 7.某有机物X含C、H、O三种元素,现已知下列条件:①碳的质量分数;②氢的质量分数;③蒸汽的体积(已折算成标准状况下的体积);④X对氢气的相对密度;⑤X的质量;⑥X的沸点,确定X的分子式所需要的最少条件是( ) A.①②⑥ B.①③⑤ C.①②④ D.①②③④⑤ 8.在有机物分子中,不同氢原子的核磁共振谱中给出的吸收峰也不同,根据吸收峰可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如二乙醚的结构简式为: CH3—CH2—O—CH2—CH3其核磁共振谱中给出的吸收峰有两个,如图1所示: 11
(1)下列物质中其核磁共振氢谱中给出的只有一个吸收峰的是 。 A.CH3CH3 B.CH3COOH C.CH3COOCH3 D.CH3OCH3 (2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2, A的核磁共振氢谱图如图2所示,则A的结构简式为 ,请预测B的核磁共振氢谱上有 个吸收峰。 9.有机物A是一种纯净的无色黏稠液体,易溶于水。为研究A的组成与结构,进行了如下实验: 实验步骤 解释或实验结论
(1)称取A物质 18.0 g,升温使其汽化,测其密度是相同条件下H2的45倍。
试通过计算填空:
(1)A的相对分子质量为:________
(2)A的核磁共振氢谱如下图: (2)A中含有______种氢原子
(3)另取A 18.0 g与足量的NaHCO3粉末反应,生成0.2 mol CO2,若与足量钠反应则生成0.2 mol H2。 (3)写出A中所含官能团的名称:
(4)将此18.0 g A在足量纯O2中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰,发现两者依次增重10.8 g和26.4 g。 (4)A的分子式为:
(5)综上所述A的结构简式____________________。 10.Ⅰ.有机物X是一种重要的有机合成中间体,用于制造塑料、涂料和粘合剂等高聚物。为研究X的组成与结构,进行了如下实验: (1)有机物X 的质谱图为: (1)有机物X的相对分子质量是__________________。
(2)将10.0 g X在足量O2中充分燃烧,并使其产物依次通过足量的无水CaCl2和KOH浓溶液,发现无水CaCl2增重7.2 g,KOH浓溶液增重22.0 g。 (2)有机物X的分子式是 __________________。
(3)经红外光谱测定,有机物X中含有醛基;有机物X(3)有机物X的结构简式是 11
的核磁共振氢谱图上有2个吸收峰,峰面积之比是3︰1。 __________________。 Ⅱ.Diels-Alder反应为共轭双烯与含有烯键或炔键的化合物相互作用生成六元环状化合
物的反应,最简单的反应是:,是由A(C5H6)和B经Diels-Alder反应制得。 (1)Diels-Alder反应属于 反应(填反应类型):A的结构简式为 。
(2)写出与互为同分异构体,且一溴代物只有两种的芳香烃的名称: ;写出生成这两种一溴代物所需要的反应试剂和反应条件: 。 11.有A、B两种烃,它们的组成相同,都约含85.7%的碳,烃A对氢气的相对密度是28;烃B式量比空气的平均式量稍小,且实验式与A相同,烃A、B都能使溴的四氯化碳溶液褪色,根据以上实验事实回答问题。 (1)推断A、B两烃的化学式。A ;B 。 (2)A、B中 (填A或B)共有四种同分异构体,同分异构体的名称是 。 (3)写出B与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式: 。 12.某烃A的相对分子质量为84。回答下列问题: (1)下列物质与A以任意比例混合,若总物质的量一定,充分燃烧消耗氧气的量不相等的是(填序号) 。a.C7H12O2 b.C6H14 c.C6H14O d.C7H14O3 若烃A为链烃,与HBr加成后只能得到一种产物,且该烃的一氯代物只有一种。 (2)①A的结构简式为________________;名称是 。 ②A在一定条件下能发生加聚反应,写出该反应的化学方程式 。 ③A与足量的溴水反应生成B,B与NaOH的醇溶液共热可以得到D,B和D的相对分子质量满足M(D)+81=M(B)。则D分子中含有的官能团有: (填名称)。 (3)若核磁共振氢谱显示链烃A中有三个峰,且峰面积比为3:2:1。写出A所有可能的结构简式 。 13.相对分子质量不超过100的有机物A,既能与金属钠反应产生无色气体,又能与碳酸钠反应产生无色气体,还可以使溴的四氯化碳溶液褪色。 A完全燃烧只生成CO2和H2O。经分析其含氧元素的质量分数为37.21%。 ①其A相对分子质量为 。 (结果四舍五入取整数) 经核磁共振检测发现A的图谱如下: 11
②试写出A的结构简式:____________________________。 ③试写出A与甲醇反应生成有机物B的化学反应方程式: 。 ④B在一定条件下可以反应生成高分子化合物—有机玻璃,写出反应的方程式: 。 ⑤B的同分异构体有多种,请写出一种和B同类别的同分异构体的结构简式 。 14.某有机物A只含有C、H、O三种元素,常用作有机合成的中间体。现将8.4 g该有机物在14.56L(标况下)O2经充分燃烧后将产生的热气体(无有机物)先通过足量的无水CaCl2固体,发现该固体增重7.2g,然后再将该剩余气体通入足量的澄清石灰水,石灰水增重22.0g;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,核磁共振氢谱有三个峰,峰面积为6:1:1。(注:—OH接在不饱和碳上为不稳定结构) (1)通过计算确定该有机物A的分子式为 ,A的结构简式为 。 (2)有机物B是A的同分异构体,1 mol B可与1mol Br2加成。该有机物所有碳原子在同一个平面,没有顺反异构现象。请写出B的结构简式是 。 15.(1)经元素分析后,发现某烃的含碳量为82.76%,氢的质量分数则为17.24%,且相对分子质量为58,该烃的分子式 。 (2)某种苯的同系物0.1mol在足量的氧气中完全燃烧,将产生的高温气体依次通过浓硫酸和氢氧化钠溶液,使浓硫酸增重7.2g,氢氧化钠溶液增重30.8g。推测它的分子式 和结构简式 。 (3)某含氧有机物,它的相对分子质量为46.O,碳的质量分数为52.2%,氢的质量分数为33.0%,NMR中只有一个信号,请写出其结构简式 。 (4)某有机化合物仅由碳、氢、氧三种元素组成 ,经测定其相对分子质量为90 。称取该有机物样品1.8 g ,在足量纯氧中完全燃烧 ,将产物先后通过浓硫酸和碱石灰 ,两者分别增重1.08 g和2.64 g 。该有机物的分子式 。 16.今有A、B两种有机物相对分子质量相同。A是一种芳香烃,且分子中所有的原子可以在同一个平面上。B是烃的含氧衍生物。各取1mol A、B完全燃烧,生成的CO2分别为8mol和4mol。A和苯分子中氢的质量分数相同。 (1)A的结构简式为_________________B的分子式为_______________ (2)B分子有多种同分异构体,其中有一种含有羧基,不含甲基的物质甲。该分子能发生多种反应,如能生成五元环状物质乙,也能生成最简式与乙相同的两种聚合物丙和丁(丁是由二步反应得到的)。请分别写出这些物质的结构简式。
甲 乙 (五元环状化合物) 丙 (经缩聚反应生成) 丁 (经加聚反应生成)
参考答案 11
1.D 【解析】 试题分析:要分析有机物的组成及结构,必须先制得这种物质,才能对其进行分析研究故需先将有机混合物分离、提纯;再确定该物质的组成元素,进而确定其最简式(实验式);接着测出分子量确定化学式,再分析它的化学性质或者采用高科技测定方法,从而确定它的结构式;故D项正确;本题选D。 考点:有机物结构确定。 2.A 【解析】 试题分析:红外光谱仪用于测定有机物的官能团;核磁共振谱用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目;质谱法用于测定有机物的相对分子质量;紫外光谱测定有机物分子中的不饱和键,所以答案选A。 考点:考查有机物中的四谱的作用 3.C 【解析】 试题分析:红外光谱测定有机物分子中的基团种类。 考点:有机物结构的确定 4.D 【解析】 试题分析:A、丙烯分子中的单键都是σ键,双键中有一个σ键,一个π键,所以丙烯分子中有一个π键和8个σ键,正确;B、1,4-二甲苯为对称分子,苯环上只有1种H原子,两个甲基的H原子相同,所以核磁共振氢谱中有两组峰,且氢原子数之比是6:4=3:2,正确;C、丙氨酸分子中与羧基相连的C原子上连有4种不同基团,为手性碳原子,所以丙氨酸是手性分子,正确;D、仅由分子中含有C-H键和C-O键不能判断其结构简式,还可能是CH3-O-CH3结构,错误,答案选D。 考点:考查化学键、手性碳、H原子种类、有机物结构的判断 5.D 【解析】 试题分析:8.8 g CO2的物质的量为0.2mol,则n(C)=0.2mol,m(C)=2.4g;5.4 g H2O的物质的量为0.3mol,n(H)=0.6mol,m(H)=0.6g,m(C) +m(H)= 2.4g+0.6g=3.0g<6.2 g, 该化合物不仅只含碳、氢两种元素,一定含有氧元素;n(C) :n(H)= 1:3,选D。 考点:考查有机物分子式的确定。 6.A 【解析】 试题分析:某化合物由C、H两种元素组成,其中含碳的质量分数85.7%,则该有机物的最简式为CH2,在标准状况下,11.2L此化合物气体的质量为14g,则该有机物的相对分子质量为28,此化合物的分子式为C2H4,选A。 考点:考查有机物分子式的确定。 7.C