有机物结构的确定

【新教材】有机物分子式与分子结构的确定一、确定分子式——质谱法1．原理质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。

这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。

计算机对其进行分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。

以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标记录测试结果，就得到有机化合物的质谱图。

2．相对分子质量确定质谱图中最右侧的分子离子峰或质荷比最大值表示样品中分子的相对分子质量。

3．示例说明下图是某未知物A(实验式为C2H6O)的质谱图，由此可确定该未知物的相对分子质量为46。

分子式为C2H6O的结构有哪几种？写出各自的键线式。

[提示]2种。

二、确定分子结构——波谱分析1．红外光谱(1)作用：初步判断某有机物分子中所含有的化学键或官能团。

(2)原理：不同的化学键或官能团的吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。

例如：分子式为C2H6O的红外光谱上发现有O—H、C—H和C—O的吸收峰，可推知该分子的结构简式为C2H5—OH。

2．核磁共振氢谱(1)作用：测定有机物分子中氢原子的类型和它们的相对数目。

(2)原理：处于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，相应的信号在谱图上出现的位置也不同，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。

(3)分析：吸收峰数目＝氢原子类型种类，吸收峰面积比＝氢原子数之比。

(4)示例分析：某未知物A的分子式为C2H6O，核磁共振氢谱如下图，则有3种处于不同化学环境的氢原子，个数比为3∶2∶1，说明该未知物A的结构简式为CH3CH2OH。

3．X射线衍射(1)原理：X射线是一种波长很短(约10－10m)的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。

经过计算可以从中获得分子结构的有关数据，包括键长、键角等分子结构信息。

(2)应用：将X射线衍射技术用于有机化合物(特别是复杂的生物大分子)晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息。

专题：有机物分子式和结构式确实定---------四甲中学高三化学备课组【考点分析】1．掌握确定有机物实验式分子式结构式的方法.2．利用实验式分子组成通式相对分子质量相对密度等有关概念,确定有机物分子式. 3．根据有机物的性质推断有机物的组成与结构.【典型例题】1.实验式确实定例题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,那么有机物的分子式为〔〕A CH2OB CH2O2C C2H4O2D C2H4O2.有机物分子式确实定例题2：写出以下烃的分子式：〔1〕相对分子质量为142的烃的分子式为_________________________〔2〕相对分子质量为178的烃的分子式为_________________________〔3〕相对分子质量为252的烃的分子式为__________________________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.假设将产物通入足量澄清石灰水,得到的白色沉淀质量为15.0g,假设用碱石灰吸收燃烧产物,增重9.3g（1）计算燃烧产物中水的质量.（2）假设原气体是单一气体,通过计算推断它的分子式.（3）假设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〕例题4：0.16g某饱和一元醇与足量的金属钠充分反响,产生56ml氢气〔标准状况下〕.那么饱和一元醇的分子式为_ ________.例题5：某混合气体由两种气态烃组成.取2.24L该混合气体完全燃烧后得到4.48L二氧化碳〔气体已折算为标准状况〕和3.6g水,那么这两种气体可能是〔〕A CH4和C3H8B CH4和C3H4C C2H4和C3H4D C2H4 和C2H63.结构式确实定：例题6：有机物甲能发生银镜反响,甲催化氢复原为乙,1mol乙与足量金属钠反响放出22.4LH2〔标准状况〕,据此推断乙一定不是〔〕A CH2OH—CH2OHB CH2OH---CHOH—CH3C CH3—CH(OH)—CH(OH)—CH3D CH3CH2OH例题7：某一元羧酸A,含碳的质量分数为50%,氢气、溴、溴化氢都可以跟A起加成反响.试求：〔1〕A的分子式_____________〔2〕A的结构式_____________〔3〕写出推算过程.例题8：A 、B都是芳香族化合物,1mol A水解得到1 molB和1mol醋酸.AB式量都不超过200,完全燃烧A、B只生成CO2和水,B中氧的含量为65.2%.A溶液具有酸性,不能使溶液显色. 〔1〕A、B式量之差为____________〔2〕1个B分子中应有________个氧原子.〔3〕A的分子式是_______________〔4〕B可能有的三种结构简式是____________ ____________ ______________【方法指导】1．实验式确实定：实验式是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子.实验式又叫最简式. 方法：①假设有机物分子中C、H等元素的质量或C 、H等元素的质量比或C、H等元素的质量分数,那么N(C):N(H):N(O)==______②假设有机物燃烧产生的二氧化碳和水的物质的量分别为n(CO2)和n(H2O),那么N(C):N(H)==__________2．确定相对分子质量的方法：①M==m/n(M表示摩尔质量 m表示质量 n表示物质的量)②有机物蒸气在标准状况下的密度：Mr== 22.4* 密度〔注意密度的单位〕③有机物蒸气与某物质〔相对分子质量为M’〕在相同状况下的相对密度D：那么Mr==M’*D④M== M(A)* X(A) + M(B)*X(B)……〔M表示平均摩尔质量,M(A)、M(B)分别表示A、B物质的摩尔质量,X(A)、X(B)分别表示A B 物质的物质的量分数或体积分数〕⑤根据化学方程式计算确定.3.有机物分子式确实定：①直接法密度〔相对密度〕→摩尔质量→1摩尔分子中各元素原子的物质的量→分子式②最简式法最简式为CaHbOc,那么分子式为〔CaHbOc〕n, n==Mr/(12a+b+16c)〔Mr为相对分子质量〕.③余数法：a)用烃的相对分子质量除14,视商和余数.M(CxHy)/M(CH2)==M/14==A……假设余2,为烷烃 ;假设除尽 ,为烯烃或环烷烃; 假设差2,为炔烃或二烯烃;假设差为6,为苯或其同系物. 其中商为烃中的碳原子数.〔此法运用于具有通式的烃〕b)假设烃的类别不确定：CxHy,可用相对分子质量除以12,看商和余数.即M/12==x…余,分子式为CxHy④方程式法：利用燃烧的化学方程式或其他有关反响的化学方程式进行计算确定.⑤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.4.结构式确实定：通过有机物的性质分析判断其结构【课堂练习】1．吗啡和海洛因是严格查禁的毒品,吗啡分子含C 71.58% H 6.67% N 4.91% 其余为O,其相对分子质量不超过300.试求：〔1〕吗啡的相对分子质量和分子式.〔2〕海洛因是吗啡的二乙酸酯,可以看成是2个乙酰基〔CH3CO-〕取代吗啡分子的2个氢原子所得,试求海洛因的相对分子质量和分子式.2．25℃某气态烃与O2混合,在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25℃.此时容器内压强为原来的一半,再经NaOH溶液处理,容器内几乎成为真空.该烃的分子式可能为〔〕A C2H4B C2H6C C3H6D C3H83〔2022年上海〕某芳香族有机物的分子式为,它的分子〔除苯环外不含其他环〕中不可能有〔〕A 两个羟基B 一个醛基C 两个醛基D 一个羧酸4.〔2022年广州〕某有机物甲经水解可得乙,乙在一定条件下经氧化后可得丙,1mol丙和2mol 甲反响得一种含氯的酯〔C6H8O4Cl2〕.由此推断有机物丙的结构式为〔〕A CH2Cl-CHOB HOCH2CH2OHC CH2COOHD HOOC--COOH【专题练习】1.甲、乙两种化合物都只含有X、Y两种元素,甲、乙中X元素的质量分数分别为30.4%和25.9%.假设甲的化学式是X2Y,那么乙的化学式只可能是〔〕A XYB X2YC X2Y3D X2Y52.有A B C 三种气态烃组成的混合物共x mol,与足量氧气混合点燃完全燃烧后恢复原状况〔标准状况〕时,气体体积减少了2x mol,那么3种烃可能为〔〕A CH4C2H6C3H8B CH4C2H4 C3H4C C2H4C2H2 CH4D C2H6C3H6C2H23.甲、乙、丙三种醇与足量的金属钠完全反响,在相同条件下产生相同体积的氢气,消耗这三种醇的物质的量之比为3：6：2,那么甲、乙、丙三种醇分子—OH基数之比为〔〕A 3：1：2B 3：2：1C 2：6：3D 2：1：34.甲苯和甘油组成的混合物中,假设碳元素的质量分数为60%,那么可能推断氢元素的质量分数约为〔〕A 5 %B 8.7 %C 17.4%D 无法计算5.一定量的乙醇在氧气缺乏的情况下燃烧,得到CO 、CO2和水的总质量为27.6g,假设其中水的质量为10.8g,那么CO的质量是〔〕A 1.4gB 2.2gC 4.4gD 在2.2g和4.4g之间6.两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1L该混合烃与9L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积为10L.以下各组混合烃中不符合条件的是〔〕A CH4C2H4B CH4C3H6C C2H4C3H4D C2H2C3H67.一定条件下,混合1体积的烷烃与4体积的单烯烃,所得混合气体的体积为相同条件下等质量氢气体积的1/12,那么该烷烃和烯烃是〔〕A C2H6 C2H4B C3H8C3H6C C3H8C2H4D CH4C4H88. 碳原子相邻的两种饱和一元醇共3.83g,与足量的金属钠反响放出H2 0.84L〔标准状况下〕.求两种醇的分子式.9. 把0.2mol某醇和0.4mol O2在密闭容器里燃烧,产物经浓H2SO4吸收后,浓H2SO4增重10.8g,通过灼热的CuO并充分反响后,CuO减轻3.2g,最后通过碱石灰,碱石灰增重17.6g,计算该醇是分子式并写出结构简式.10.有机物A 、B 分别是烃和烃的衍生物.由等物质的量的A和B组成的混合物0.5moi在28L 氧气〔标准状况〕中恰好完全燃烧生成44g二氧化碳和18g水蒸气.试通过计算答复：所消耗氧气的量也一定,那么A 、B的分子式分别是_______ __________〔3〕另取a mol的以任意比混合的A和B 的混合物,在足量的氧气中完全燃烧,假设生成的CO2量为定值,那么生成水的质量范围是：______________【答案】例题：1．D 2.(1) __C10H22 ____C11H10 (2) C13H22______C14H10 (3) C18H36___C19H24___C20H12_3. (1) 2.7g (2) C2H4 (3) C4H6 H2 或C3H8 CO 或C3H6 CH2O4. _CH405. B6. CD7. 〔1〕C3H4O2 〔2〕CH2==CH---COOH 〔3〕略8. (1) 42 (2) 3 (3) C9H8O4 (4) 略课堂练习：1. 〔1〕285 C17H19NO3〔2〕369 C21H23N052. AD3. D4. D专题练习：1．D 2．BD 3．D 4．B 5．A 6．BD 7．D 8．乙醇和丙醇〔用平均分子量〕9．C2H6O2, CH3CHOHCH2OH 或CH2OHCH2CH2OH10. (1) 5种CH4、C3H4O2或C2H2 、C2H6O2或C2H4、C2H4O2或C2H6、C2H2O2或C3H6、CH2O2(2) C2H2C3H6O2(3) 18a g~ 54a g 18a g<m(H2O)<54a g。

有机物分子式和结构式的确定一、有机物分子式的确定1．有机物组成元素的判断一般来说，有机物完全燃烧后，各元素对应产物为：C→CO2，H→H2O，Cl→HCl。

某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和H2O，则其组成元素可能为C、H或C、H、O。

欲判定该有机物中是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，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，原有机物的组成含氧。

2．实验式(最简式)和分子式的区别与联系(1)最简式是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。

不能确切表明分子中的原子个数。

注意：①最简式是一种表示物质组成的化学用语；②无机物的最简式一般就是化学式；③有机物的元素组成简单，种类繁多，具有同一最简式的物质往往不止一种；④最简式相同的物质，所含各元素的质量分数是相同的，若相对分子质量不同，其分子式就不同。

例如，苯(C6H6)和乙炔(C2H2)的最简式相同，均为CH，故它们所含C、H元素的质量分数是相同的。

(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。

注意①分子式是表示物质组成的化学用语；②无机物的分子式一般就是化学式；③由于有机物中存在同分异构现象，故分子式相同的有机物，其代表的物质可能有多种；④分子式＝(最简式)n。

即分子式是在实验式基础上扩大n倍，。

3．确定分子式的方法(1)实验式法由各元素的质量分数→求各元素的原子个数之比(实验式)→相对分子质量→求分子式。

(2)物质的量关系法由密度或其他条件→求摩尔质量→求1mol分子中所含各元素原子的物质的量→求分子式。

(3)化学方程式法利用化学方程式求分子式。

(4)燃烧通式法利用通式和相对分子质量求分子式。

由于x、y、z相对独立，借助通式进行计算，解出x、y、z，最后求出分子式。

[例1] 3.26g样品燃烧后，得到4.74gCO2和1.92gH2O，实验测得其相对分子质量为60，求该样品的实验式和分子式。

有机物分子式和结构式的确定有机物是化学中的一个重要分支，它主要研究含碳元素的化合物。

有机物的分子式和结构式是用来描述有机物化学组成和空间构型的重要工具。

下面我将就有机物分子式和结构式的确定进行详细的介绍。

一、有机物分子式的确定：步骤一：根据元素的相对原子质量及元素在分子式中的相对数量，计算出每个元素的相对原子数目。

步骤二：将每个元素的原子数目按照化学符号的顺序写在元素符号的右下角。

步骤三：将写出的元素符号及其相对原子数目按照化学符号的习惯顺序排列，并在各元素符号之间加上符号连接符号。

举例来说，对于乙烯分子（C2H4），可以按照以上步骤确定其分子式。

乙烯分子中含有碳和氢两个元素，根据它们的相对原子质量，可以得到碳的相对原子质量为12，氢的相对原子质量为1、根据乙烯分子中碳和氢的相对原子数目，可以得到碳的相对原子数目为2，氢的相对原子数目为4、将这些数据按照步骤二和步骤三的要求排列，可以得到乙烯分子的分子式为C2H4二、有机物结构式的确定：有机物结构式是用来表示有机物分子中原子间连接关系的化学式。

步骤一：确定有机物分子中各原子的相对位置及连接关系。

步骤二：根据有机物分子的分子式和阴离子的电子离对数，确定有机物分子中各原子间的化学键的种类（如单键、双键、三键等）。

步骤三：根据有机物分子中原子间的连接关系，使用化学键的表示方法（如普通线条、斜线、双线等）来表示有机物分子的结构式。

举例来说，对于乙烯分子（C2H4），可以按照以上步骤确定其结构式。

根据乙烯分子的分子式C2H4，可以确定乙烯分子中含有两个碳原子和四个氢原子。

根据碳原子间的相对位置及连接关系，可以知道乙烯分子中两个碳原子之间存在一个双键，碳原子与氢原子之间存在单键。

根据这些信息，可以使用普通线条来表示乙烯分子的结构式，即H-C=C-H。

总结起来，有机物分子式和结构式的确定是通过确定有机物分子中各原子的种类、个数和原子间连接关系，从而准确描述有机物的化学组成和空间构型。

【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n m 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。

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，是一定含碳的化合物，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、亂化物、硫亂化物、孰酸盐、金属碳化物、部分简单含碳化合物如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。

更重要地是掌握确定方法。

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下图表示：确定有机物分子式和结构式的基本思路：二、分子式的确定1.直接法如果给出一定条件下的密度或相对密度及各元素的质量比或白分比，可直接求算出1 mol气体中各元素原子的物质的量，推出分子式。

密度或相对密度------ 摩尔质量------- 1 mol气体中各元素原子各多少摩 -------- 分子式.例1.某链烧含碳87.8%,该烧蒸气密度是相同条件下H2密度的41倍。

若该烧与H2 加成产物是2, 2—二甲基丁烷，写出该烧的结构简式。

解析：由加成产物的结构反推原不饱和炷的结构°1求分子式：Mr=41X2=82 nC : nH=设分子式为C3H5n 12X3+5n=82 n=2,分子式为C6H10o2由分子式可知分子结构中有2个双键或一个垒键,但从加成产物可以看出原不饱和化合物只能是2.最简式法根据分子式为最简式的整数倍，因此利用相对分子质量及求得的最简式可确定其分子式.如炷的最简式的求法为：最简式为CaHb,则分子式为CaHbn,n=M/12a+bM为炷的相对分子质量，12a+ b为最简式的式量.例2.某含碳、氢、氧三种元素的有机物，其C、H、0的质量比为6： 1：8,该有机物蒸气的密度是相同条件下氢气密度的30倍，求该有机物的分子式。

解析：该有机物中原子数NC : NH : NX6/12 : 1/1 : 8/16=1 ： 2 ： 1,所以其实验式为CH20,设该有机物的分子式为CH20no根据题意得：M二30X2二60, n二60/12+1X2+16二2。

有机物分子式和结构式的确定方法有机物分子式和结构式的确定方法是化学研究的重要内容之一，它对有机化学的发展和应用起着重要的推动作用。

有机物的分子式和结构式表示了有机物分子中原子的种类、数量以及它们之间的连接方式。

下面将介绍几种确定有机物分子式和结构式的常用方法。

一、元素分析元素分析是确定有机物分子式的最基本方法，其原理是分析有机物样品中的碳、氢、氧、氮、硫等元素的含量，并据此计算出分子中不同元素的比例，从而得到该有机物的分子式。

例如，对于一个有机物样品经元素分析得到的结果为：C62.14%、H10.43%、O27.43%，可以根据C:H:O的比例计算出其分子式为C4H8O。

二、质谱分析质谱分析是一种通过测定有机分子在高真空条件下，通过电子轰击产生的碎片离子的质荷比，以及测定碎片离子的相对丰度，从而确定有机物的分子式和结构的方法。

质谱仪测定到的质荷比，往往能反映出有机分子的相对分子量或碎片离子的相对原子量，通过测出的质谱图的特征峰的相对丰度，可以进一步得到有机物的分子式和一些结构信息。

三、红外光谱分析红外光谱是确定有机物结构的常用方法之一、有机分子在吸收红外辐射时，会引起分子内部化学键的振动、扭转和拉伸等。

每种具有特定化学键类型的振动都会对应产生一个特定的红外吸收峰，从而提供了有机物分子中特定键的信息。

根据吸收峰的位置和强度，可以初步推断有机物中存在的官能团，从而确定有机物的结构类型。

四、核磁共振（NMR）分析核磁共振是一种利用分子中的核自旋能级差异导致的能量吸收和释放现象以及核自旋与周围电子的相互作用来研究分子结构的分析方法。

核磁共振仪测定得到的谱图，包括质子谱、碳谱、氮谱等。

通过对NMR谱图的分析，可以确定有机物中原子的化学环境和化学位移，从而进一步获得有机物分子的结构信息。

五、X射线衍射分析X射线衍射是一种利用波长短于可见光的X射线对物质进行结构表征的方法。

通过对物质样品进行X射线的照射，观察并测定样品产生的衍射图样，然后运用数学方法对衍射峰的位置和强度进行分析，可以确定有机物的晶体结构和分子结构。