有机分子式和结构式的确定28页PPT

01
确定分子实验式
02
确定分子式
03
确定分子结构
PA R T 0 1
同研究有机化合物的一般方法
研究有机化合物的基本步骤：
分离、提纯
蒸馏、
萃取、
重结晶等
确定实验式
确定分子式
元素定量分析
质谱法
确定分子结构
波谱分析：
质谱、红外光谱、
核磁共振氢谱、
X射线衍射等
元素的定性、定量分析
将一定量的有
机物燃烧
5.4 g 。含有哪些元素?
m(C) = 13.2×

=

3.6 g
m(H) =5. ×

=

0.6 g
m(O) = 5.8 – 3.6 – 0.6 = 1.6 g
有机物的实验式：
n(C)∶n(H)∶n(O)＝13.2／44∶5.4×2／18∶1.6／16
＝0.3：0.6：0.1＝3∶6∶1
石棉上粉碎的氢氧化钠）及高氯酸镁的吸
收管内，前者将排出的二氧化碳变为碳酸
钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸
镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生
成的二氧化碳和水的重量，由此即可计算
样品中的碳和氢的含量。剩余的则为氧的
含量。
确定实验式
实验式：表示分子内各元素原子的最简整数比的化学式
C2H4O
C4H8O2
一定量 燃烧氧化
有机物
得出实验式
H2O
CO2
计算O
含量
干燥剂
吸收
碱液吸收
∆m1
∆m2
计算C、
H含量
确定实验式
【例1】含C、H、O三元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳

(2)常见元素的分析法 ①碳、氢元素质量分数的测定 最常用的是燃烧分析法。将样品置于氧气流中燃烧，燃烧 后生成二氧化碳和水分别用碱液或吸水剂吸收，称重后即可分 别计算出样品中碳、氢元素的质量分数。当然，碳、氢元素的 含量也可以利用仪器分析方法测定。 ②卤素质量分数的测定 将样品与 AgNO3 溶液及浓硝酸混合加热，此时卤素原子转 变为卤素离子，并与 AgNO3 溶液作用产生卤化银沉淀。根据沉 淀的量，即可计算出样品中卤素的质量分数。
(3)用核磁共振氢谱的方法来研究 C2H6O 的结构，请简要说 明根据核磁共振氢谱的结果来确定 C2H6O 分子结构的方法是 ______________________________________________________ ______________________________________________________ ________________________________。
人教版选修五第一章第四节第二课时
有机物分子式的测定和分子结构的确定
1.通过对典型实例的分析，初步学会测定 有机化合物元素含量、相对分子质量的一般 方法，并能据此确定有机化合物的分子式。
2.能够根据实验和某些物理方法确定有机 化合物的结构。
元素分析与相对分子质量的测定 1．元素分析(燃烧法) (1)元素定量分析的原理 将一定量的有机物燃烧，分解为简单的无机物，并作定量 测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量 分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比， 即确定其实验式，以便于进一步确定其分子式。
【典型例题】
【例 2】利用核磁共振技术测定有机物分子的三维结构的 研究获得了 2002 年诺贝尔化学奖。在有机物分子中，不同位置 的氢原子的核磁共振谱中给出的峰值(信号)也不同，根据峰值 的信号可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如：乙

n总
1. 某混合气体在标准状况下的密度为0.821g/L, 该混合气体的平均相对分子
质量为_1_8_._4_.
2.已知标准状况下1L有机化合物A的质量为2g，则其相对分子质量为 44.8 。
3.已知有机物A蒸气与乙烯的相对密度为5，则其相对分子质量为 140 。
三.确定分子结构
符合分子式C2H6O的可能的结构有以下两种：
为46，因此A的相对分子质量为46，由此可以推
算出A的分子式也是C2H6O。
二.确定分子式
①标准状况密度法：已知标准状况下气体的密度ρ，求算摩尔质量。
M＝ρ×22.4 L·mol－1。
②相对密度法：根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d。MA＝d×MB。
③混合气体平均摩尔质量：
M
m ＝
总
【典例】
峰强度 (峰面积或峰高)之比＝等效氢的个数之比
乙醇
核磁共振氢谱
二甲醚
核磁共振氢谱
【典例】
1.下列有机物在H’-NMR上只给出一组峰的是( H3COOCH3
2.在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为3∶2的化合物是( D )
三.确定分子结构
N(C)：N(H)：N(O) ＝
＝ 2：6：1
答：A的实验式为：C2H6O
二.确定分子式
质谱法：相对分子质量的测定 质谱仪原理示意图
质谱仪原理示意图
用高能电子流轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分 子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间因 相对质量而先后有别，其结果被记录为质谱图。
装置：
原理：
H2O
CO2
要注意CO2和H2O的吸收顺序： 先用浓硫酸(或无水CaCl2)吸收H2O， 再用氢氧化钾(或碱石灰)吸收CO2。

该有机物的分实验式。
【解答】
12g mol 1 1.12L
m(C)
0.6g
22.4L/mol
m(H) 1g mol 1 0.05mol 2mol 0.1g
m(C) m(H) 0.6g 0.1g 0.7g 1.5g
m(O) 1.5g (0.6g 0.1g) 0.8g
带正电荷的
离子的 确定相对
有机物 高能电子
磁场作用下先
质谱图
分子离子和
质荷比 分子质量
分子 流轰击
后到达检测仪
碎片离子
相对分子质量
质荷比=
电荷
离子的质荷比越大，达到检
测器需要的时间越长，因此质
谱图中的质荷比最大的就是未
知物的相对分子质量。
质荷比最大的就是其相对分子质量
相对分子质量
课堂练习4：2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机
物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的（10－9g）化合
物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更
小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋
……，然后测定其质荷比。某有机物样品的质荷比如右图所示（假
设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该
有机物可能是（ B
）
A 甲醇
B 甲烷
C 丙烷
D 乙烯
课堂练习5：某有机物的结构确定过程前两步为：
①测定实验式：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%, 则其实验式是
C4H10O。
②确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为

(2)若最简式中的氢原子已达饱和,则最简式即为 分子式。 例如：实验式为CH4、CH3Cl、C2H6 O、
C4H10O3等有机物，其实验式即为分子式核磁共振谱(PMR): 化合物分子中 的氢原子核,所处的化学环境
(即其附近的基团)不同,表现出的核磁性就不 同,代表它的峰在共振谱图中的横坐标位置就 不同,峰的强度与结构中氢原子数成正比。
③ 此外还有质谱法和紫外光谱法等。
P149 典例3 P150 应用3
有机物分子式 结构式的确定
1.实验式（最简式）法
由元素的 种类和含 量
相对原子质量
相对分子质量
实验式
分子式
相对分子质量的基本求法：
a. 定义法：M= m n
b.标况下气体密度ρ：M=22.4*ρ
c.相对密度法(d)：M=d*M
注意：
(1)某些特殊组成的最简式,在不知化合物的相对 分子质量时,也可根据组成特点确定其分子式。 例(C如H3：)n 最当简n=式2时为,C氢H原3的子烃已，达其饱分和子,故式其可分表子示式为为 C2H6。
例上观分察子到式氢为原C子3H峰6O的2强的度有为机3物:3，,则若结在构P简MR式谱可
能为?
CH3COOCH3
若给出峰的强度为3:2:1,则可能为?
CH3CH2COOH、 HCOOCH2CH3、 CH3COCH2OH
② 红外光谱(IR):确证两个化合物是 否相同，也可确定有机化合物中某 一特殊键或官能团是否存在。

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、确定分子式的方法
利用1mol分子中所含各元素原子物 质的量确定分子式
例 1 、0.1mol烃完全燃烧生成0.2molCO2
和0.1molH2O，则该烃的分子式。C2H2
练习1、完全燃烧0.2mol烃得17.6克CO2和
10.8克H2O，则该烃的分子式。 C2H6
例3.P140－例题2
思考?
1、分子式表示的意义？ （例：H2SO4)
2、有机化合物中如何确定C、 H元素的存在？
尝新吧。 【倘】见页［徜徉］（倘佯）。 【常】①一般；普通；平常：～人｜～识｜～态。②不变的；固定的：～数｜冬夏～青。③副时常；常常：～来～ 往｜我们～见面。④指伦常：三纲五～。⑤（）名姓。 【常备】动经常准备或防备：～车辆｜～物｜～不懈。 【常备军】名国家平时经常保持的正规军队。 【常常】副（事情的发生）不止一次，而且时间相隔不久：他工作积极，～受到表扬。 【常川】副经常地；连续不断地：～往来｜～供给。也作长川。 【常 服】名日常穿的服装（区别于“礼服”）：居家～。 【常规】ī①名沿袭下来经常实行的规矩；通常的做法：打破～。②形属型词。一般的；通常的：～武器。 ③名医学上称经常使用的处理方法，如“血常规”是指红细胞计数、血红蛋白测定、白细胞计数及分类计数等的检验。 【常规武器】ī通常使用的武器，如、 炮、飞机、坦克等，也包括冷兵器（区别于“核武器”）。 【常规战争】ī用常规武器进行的战争（区别于“核战争”）。 【常轨】名正常的、经常的方法 或途径：改变了生活～｜这类事件，可以遵循～解；qq名片刷赞 / qq名片刷赞 ； 决。 【常衡】名英美质量制度，用于金银，物以 外的一般物品（区别于“金衡、衡”）。 【常会】名规定在一定期间举行的会议；例会。 【常客】名经常来的客人。 【常理】（～儿）名通常的道理： 按～我应该去看望他。 【常例】名常规?；惯例：沿用～｜情况特殊，不能按～行事。 【常量】名在某一过程中，数值固定不变的量，如等速运动中的速度 就是常量。也叫恒量。 【常年】①副终年；长期：山顶上～积雪｜战士们～守卫着祖国的边防。②名平常的年份：这儿小麦～亩产五百斤。 【常情】名通常 的心情或情理：按照～，要他回来，他会回来的。 【常人】名普通的人；一般的人：他的型格与～不同｜这种痛苦，非～所能忍受。 【常任】形属型词。长 期担任的：～理事。 【常设】动长期设立（组织、机构等）：学校应～招生咨询点｜全国人民代表大会常务委员会是全国人民代表大会的～机关。 【常识】 名普通知识：政治～｜科学～｜生活～。 【常事】名平常的事情；经常的事情：看书看到深夜，这对他来说是～。 【常数】名表示常量的数，如圆周率π的 值。…就是常数。 【常态】名正常的状态（跟“变态”相对）：一反～｜恢复～。 【常套】名常用的陈陈相因的办法或格式：摆脱才子佳人小说的～。 【常委】名①某些机构由常务委员组成的领导集体；常务委员会：人大～。②常务委员会的成员。 【常温】名一般指—℃的温度。 【常务】形属型词。主持

· 卤素质量分数的测定：
将样品与硝酸银溶液及浓硝酸混和加热，将卤素 原子转变为卤素离子，并与硝酸银溶液作用产生 卤化银沉淀，根据沉淀质量，计算卤素质量分数
2.最简式和分子量确定分子式。
例1某烃含氢元素的质量分数为17.2%, 求此烃的实验式。又测得该烃的相对分子 质量是58,求该烃的分子式。
解答：由于该物质为烃，则它只含碳、氢 两种元素，则碳元素的质量分数为(100 -17.2)%=82.8%。则该烃中各元素原 子数 (N) 之比为：
n=2
分子式： C₂HsOH
11
【归纳总结】确定有机物分子式的一般方法. (1)实验式法：①根据有机物各元素的质
量分数求出分子组成中各元素的原子个数比(最 简式)。②求出有机物的摩尔质量(相对分子质
量)。
(2)直接法：①求出有机物的摩尔质量( 相对分子质量)②根据有机物各元素的质量分数
直接求出1mol 有机物中各元素原子的物质的量。
硝酸银和浓硝酸混合液Байду номын сангаас
有沉淀生成
钠
有氢气放出
三氯化铁溶液
显色
溴水
有白色沉淀生成
银氨溶液
有银镜生成
新制氢氧化铜溶液
有砖红色沉淀生成
碳酸氢钠溶液
有气体放出
硫酸亚铁氨溶液、硫酸与氢氧 1分钟内溶液由淡绿
化钾的甲醇溶液
色便红棕色
稀碱水溶液，加热
有氨气放出
拓展视野
光谱分析的作用：
紫外光谱：紫外光谱可以确定分子中有无共轭双键
例1、某有机物由C、H、O 三种元素组成， 它的红外吸收光谱表明有羟基O-H 键和烃基 上 C-H 键的红外吸收峰，且烃基与羟基上氢
原子个数比为2:1,它们的相对分子质量为 62,试写出该有机物的结构简式。

解： 由题意得浅黄色沉淀，又不溶于 HNO3溶液，所以卤素为溴原子。设饱和 一卤代烃为CnH2n+1Br。
CnH2n+1Br→AgBr 14n+81 188
2.18g
3.76g
（14n+81）×3.76= 2.18 × 188 ∴n=2.
故该饱和一卤代烃的分子式为C2H3Br 答：该饱和一卤代烃的分子式为C2H3Br。
•
8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。
•
9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。
•
20、没有收拾残局的能力，就别放纵善变的情绪。
•
15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。
•
16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。
•
17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。
例 1 、0.1mol烃完全燃烧生成0.2molCO2
和0.1molH2O，则该烃的分子式。 C2H2
练习1、完全燃烧0.2mol烃得17.6克CO2和
10.8克H2O，则该烃的分子式。 C2H6
练习2、见教材P162—例2
解： ∵ M A =d×M空气=1.6×29=46 nA=2.3÷46=0.05mol nC=0.1mol nH=2.7 ÷18 ×2=0.3mol nO=(2.3-0.1 ×12-0.3 ×1) ÷16 = 0.05mol

例4.为了测定乙醇的结构式,有人设计了用无水酒精与钠反应的 为了测定乙醇的结构式, 实验装置和测定氢气体积的装置进行实验. 实验装置和测定氢气体积的装置进行实验.可供选用的实验仪器如 图所示. 图所示.
请回答以下问题: 请回答以下问题: (1)测量氢气体积的正确装置是 (填写编号). 填写编号) 装置中A (2)装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用 填写编号) 是 (填写编号). A.防止无水酒精挥发 B.保证实验装置不漏气 C.使无水酒精容易滴下 实验前预先将小块钠在二甲苯中熔化成小钠珠, (3)实验前预先将小块钠在二甲苯中熔化成小钠珠,冷却后倒入烧瓶中 ,其目的是 . 已知无水酒精的密度为0 789g 移取2 mL酒精 酒精, (4) 已知无水酒精的密度为 0.789gcm-3 , 移取 2.0mL 酒精 , 反应完全 后 钠过量) 收集390mL(视作标准状况 气体; 390mL(视作标准状况) (钠过量),收集390mL(视作标准状况)气体;则乙醇分子中能被钠取代 出的氢原子数为 ,由此可确定乙醇的结构式为 而不是 . (5)实验所测定的结果偏高,可能引起的原因是 实验所测定的结果偏高, (填写编号). 填写编号) A.本实验在室温下进行 B.无水酒精中混有微量甲醇 C.无水酒精与 A.本实验在室温下进行 B.无水酒精中混有微量甲醇 C.无水酒精与 钠的反应不够完全
80g 22. 例 1 , 有 机 物 8.80g , 完 全 燃 烧 后 得 到 CO222.0g , 10. 该有机物的蒸气密度是相同状况下H H2O10.8g. 该有机物的蒸气密度是相同状况下 H2密度 44倍 则该有机物的分子式为( 的44倍,则该有机物的分子式为( ) B. A . C 5H 6O B.C5H12 C.C5H12O2 D.C5H12O

3、符合下面核磁共振氢谱图的有机物是( A )
A. CH3COOCH2CH3
B. CH2=CHCH2CH3
C.
D.
4. 已知某有机化合物A的红外光谱和核磁 共振氢谱如图所示：
下列说法中不正确的是( D )
A．由红外光谱可知，该有机化合物分子 中至少有三种不同的化学键 B．由核磁共振氢谱可知，该有机化合物 分子中有三种不同的氢原子 C．仅由核磁共振氢谱无法得知该有机化 合物分子中的氢原子总数 D．若A的分子式为C2H6O，则其结构简 式为CH3—O—CH3
晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息。
【学习评价】 1、（1）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%, 则其实验式是_____C__4。H10O （2）下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为__7_4__，分子式为
➢ 未知物A的结构简式应该是CH3CH2OH，而不是CH3OCH3
【学习任务四】确定分子结构 3.X射线衍射 原理： X射线是一种波长很短（约10－10 m）的电磁波，它和晶体中的原子 相互作用可以产生衍射谱图。
应用：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。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）
最简式（实验式）：表示各元素原子个数的最简整数比的式子
最简式（实验式） ？
分子式
【学习任务二】确定分子式
质谱仪原理：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，在磁场的作用下，由于它们的相对质量不同而 使其到达检测器的时间也先后不同，其结果被记录为质谱图。 质谱图中质荷比的最大值就是样品分子的相对分子 量 【学习评价二】