下载文档原格式
第一章第二节第1课时一、选择题1. 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极性共价键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：碳原子与其他原子可以形成4个共价键，但不一定均为极性键，如碳碳键为非极性键，A错误；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，如环己烷，C项错误。
答案：D2. 燃油对环境的危害是全球公认的一个问题，无铅汽油的使用已成为人们的共识。
在汽油中添加CH3OC(CH3)3可生产无铅汽油。
CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间连接方式是()解析：一般来说，在有机化合物的分子结构中，碳原子形成四个共价键，氢原子只形成一个共价键，氧原子要形成两个共价键。
根据这一价键规律可以将CH3OC(CH3)3写成其对应的展开式：，则各原子间的连接方式一目了然。
答案：C3. 下列化学用语表达正确的是()A．HClO的电子式：B. 丙烷分子的比例模型：C．对氯甲苯的结构简式：3D ．乙醇的分子式：C 2H 6O解析：选项A 中，HClO 的电子式应为H ··O ······Cl ······；选项B 表示的是丙烷分子的球棍模型；选项C 中表示的是间氯甲苯，对氯甲苯的结构简式为。
答案：D4. 某有机物的分子式为C 10H 14Cl 2O 2，分子结构中不含有环和碳碳三键，只含有1个，则该分子中含有碳碳双键的数目为( ) A ．1 B ．2 C. 3D ．4解析：该分子除含有1个外，若不含碳碳双键，则分子式为C 10H 18Cl 2O 2，而该分子的分子式为C 10H 14Cl 2O 2，因此该分子中应含有18－142＝2个碳碳双键。
有机物组成和结构的研究[学业达标]1．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比B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2C．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】要验证是烃，必须确认只含C、H两元素组成，不含O元素。
【答案】 D2．某气态有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，所需的最少条件是()①X中碳的质量分数②X中氢的质量分数③X在标准状况下的体积④质谱确定X的相对分子质量⑤X的质量A．①②B．①②④C．①②⑤D．③④⑤【解析】由C、H质量分数可推出O的质量分数，由各元素的质量分数可确定X的实验式，由相对分子质量和实验式即可确定X的分子式。
【答案】 B3．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1∶1，由此可得出结论是()A．该有机物分子中C、H、O个数比为1∶2∶3B．分子中碳氢原子个数比为2∶1C．有机物中必定含氧D．无法判断有机物中是否含有氧元素【解析】由n(H2O)∶n(CO2)＝1∶1，可推知n(C)∶n(H)＝1∶2，要想判断有机物中是否含氧，应知道m(H2O)、m(CO2)及有机物的质量。
若m(有机物)＝m(C)＋m(H)，则不含氧元素；若m(有机物)＞m(C)＋m(H)，则含氧元素。
【答案】 D4．燃烧0.2 mol某有机物，得到0.4 mol CO2和0.6 mol H2O，由此可得出的结论是()A．该有机物含有2个碳原子和6个氢原子B．该有机物中碳元素和氢元素的原子个数比为3∶1C．该有机物中含有2个CO2和3个H2OD．该有机物的1个分子里含有2个碳原子和6个氢原子，还可能含有氧原子【解析】A项应该是：该有机物的1个分子里含有2个碳原子和6个氢原子；B项应该是：该有机物中碳元素和氢元素的原子个数比为1∶3，C项应该是：有机物燃烧生成CO2和水，不是该有机物中含二氧化碳和水。
有机化合物的组成和结构有机化合物是由碳和氢元素以及其他一些元素（如氧、氮、硫等）组成的化合物。
它们通常是生命中的基本组成部分，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质和核酸等。
有机化合物具有多样的结构和性质，它们在生命过程中发挥着重要的作用。
有机化合物的组成主要是碳和氢元素，它们通过共价键连接在一起形成分子。
碳原子具有四个价键，可以通过与其他碳、氢以及其他元素的共价键连接，形成不同的化合物。
这种巨大的碳的连接能力使得有机化合物具有丰富的结构多样性。
有机化合物的结构在很大程度上决定了它们的性质和功能。
有机化合物可以是线性的，也可以是环状的，还可以是具有支链的。
线性有机化合物由一系列碳原子按顺序连接而成，而环状有机化合物则由碳原子形成一个环状结构。
支链有机化合物则在线性结构上添加了额外的碳原子。
除了碳和氢元素外，有机化合物还可以包含其他元素，如氧、氮、硫等。
这些元素的存在改变了有机化合物的性质和功能。
例如，氧原子的存在使得有机化合物具有氧化性，氮原子的存在则使得有机化合物具有碱性。
有机化合物可以根据它们所包含的官能团来进行分类。
官能团是影响有机化合物性质和功能的基团，可以是一系列原子或原子团的组合。
常见的官能团包括羟基（-OH）、羰基（C=O）、羧基（-COOH）、胺基（-NH2）等。
不同的官能团赋予有机化合物不同的性质和反应活性。
总之，有机化合物是由碳和氢元素以及其他一些元素组成的化合物。
它们具有多样的结构和性质，通过它们的化学反应在生命过程中发挥着重要的作用。
对于理解生命的基本过程和开发新的药物和材料具有重要的意义。
1.2 研究有机化合物的一般方法基本步骤：分离和提纯→元素定量分析确定实验式→测定相对分子质量确定分子式→波谱分析确定结构式一、分离和提纯1、蒸馏：利用有机物与杂质沸点的差异（一般温度差大于30℃），将有机物以蒸汽的形式蒸出，然后冷凝得到产品（1）适用条件：①分离提纯互溶的液体混合物，也可用于分离液体和可溶性固体②被提纯的有机物的稳定性较强③有机物与杂质的沸点相差较大（一般大于30℃）（2）仪器：铁架台、酒精灯、温度计、蒸馏烧瓶、冷凝管、尾接管、锥形瓶、石棉网（3）装置：（4）注意事项：①蒸馏烧瓶中所盛液体体积：1/3≤V≤2/3②蒸馏烧瓶加热时要垫上石棉网③蒸馏烧瓶中加入沸石，防止暴沸④温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处⑤冷水从下口进，上口出⑥检查装置气密性：用酒精灯对蒸馏烧瓶微热，伸入到水槽的牛角管有连续均匀的气泡冒出，且停止加热后，牛角管口形成一段水柱，说明不漏气⑦操作顺序：实验前：先通水，再加热；实验后：先停止加热，再停水2、萃取：（1）分类：①液液萃取：利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解性不同，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
②固液萃取：用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程。
例：用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高产量（2）萃取剂：萃取用的溶剂称为萃取剂。
萃取剂的选择原则：①萃取剂与原溶剂互不相溶，且密度相差较大，易于静置分层②萃取剂与原溶剂、原溶质均不发生反应③被萃取物质在萃取剂中的的溶解度要比在原溶剂中的溶解度大得多常见与水互不相溶的有机溶剂：乙醚、石油醚、二氯甲烷、苯（密度小于水）、四氯化碳（密度大于水）3、分液：把两种互不相溶的液体分开的操作（1）仪器：分液漏斗（2）步骤：验漏→装液→振荡（排气）→静置分层→分液（上上，下下）（3）注意事项：①通过打开其上方的玻璃塞和下方的活塞可将两层液体分离②下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出③萃取和分液是两个不同的概念，分液可以单独进行，但萃取之后一定要进行分液④萃取或分液之前必须检查分液漏斗是否漏液。
有机化合物组成与结构有机化合物是由碳元素和氢元素以及其他元素（如氧、氮等）构成的化合物。
它们在自然界中广泛存在，包括生物体内的蛋白质、脂肪、碳水化合物等，以及石油、天然气中的烃类化合物。
有机化合物不仅在生命体中扮演着重要角色，而且在日常生活中也有着广泛的应用。
一、碳元素在有机化合物中的重要性有机化合物中的碳元素是其重要组成部分，这是因为碳元素具有独特的性质，能够形成四个共价键，与其他元素形成稳定的化学键。
这种特性使得碳元素能够形成多样的分子结构，产生丰富多样的有机化合物。
例如，碳元素可以形成链状结构、环状结构和支链结构等，从而使有机化合物具有不同的性质和功能。
二、有机化合物的分子结构有机化合物的分子结构包括直链烷烃、环状烷烃、取代基烷烃等。
直链烷烃是由碳原子构成的直线状分子，例如甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）等。
环状烷烃是由碳原子构成的环状分子，例如环己烷（C6H12）、苯（C6H6）等。
取代基烷烃是指在直链烷烃或环状烷烃中，一个或多个氢原子被其他原子或基团取代的化合物。
例如，甲基甲烷（CH3CH3）、氯代乙烷（CH3CH2Cl）等。
三、有机化合物的命名规则为了清晰准确地描述和区分不同的有机化合物，科学家们制定了一套严谨的命名规则，即有机化学命名法。
这种命名法根据有机化合物的分子结构和取代基等特征，为每种有机化合物赋予一个唯一的名称，确保人们能够准确地理解和表达不同的有机化合物。
例如，甲烷、乙烷等为直链烷烃的通用名称，而1-丙醇、2-丁酸等为包含取代基的有机化合物的系统命名。
四、有机化合物的性质和功能由于碳元素的独特性质以及有机化合物的多样分子结构，它们具有广泛的性质和功能。
有机化合物可以进行各种化学反应，包括取代反应、加成反应等，从而产生新的有机化合物。
此外，有机化合物还具有燃烧、溶解性、挥发性等特点，这使得它们在能源、材料、医药等领域具有重要的应用价值。
五、有机化合物在生命体中的作用有机化合物在生命体中起着重要的角色。
研究有机化合物的一般步骤和方法一、学习目标分析1、制定依据：主题1 有机化合物的组成与结构内容标准学习要求补充说明1．通过对典型实例的分析，初步了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法，并能根据其确定有机化合物的分子式。
1．1初步了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法。
1．2能根据有机化合物元素含量、相对分子质量确定其分子式。
可介绍质谱法与李比希法相结合，确定有机物分子式的方法。
3．知道通过化学实验和某些物理方法可以确定有机化合物的结构。
3．1知道有机化合物某些物理性质（如溶解性、熔沸点等）与其结构的关系。
3．2知道可运用红外光谱、核磁共振氢谱及化学实验方法确定有机化合物的分子结构。
页 1 第可引导学生观察同分异构体的红外光谱和核磁共振图谱。
关于质谱、红外光谱和核磁共振氢谱，只要求知道质谱图是实验测定相对分子质量的一种方法，不要求会读质谱图；只要求知道红外光谱图和核磁共振谱图可以确定有机化合物的官能团及某些确定原子的分布情况，不要求通过谱图写出相应的基团。
2、具体目标：知识与技能(1)初步了解研究有机化合物的一般步骤;初步学会分离、提纯有机物的常规方法(蒸馏法与重结晶法)(2)知道如何确定有机物的元素组成，学会运用最简式法和直接法确定有机物分子式，并评价方法的特点。
(3)知道现代物理方法在测定有机物的元素组成、相对分子质量和分子结构中的重要作用。
过程与方法(1)通过研究有机化合物的一般步骤和方法的学习，进一步掌握学习物质及其化学性质的一般方法，提高自主学习能力。
(2)体验有机物组成的研究过程，学习科学探究方法，提高科学探究能力，逐步形成独立思考的能力，善于与人合作，页 2 第具有团队精神。
(3)在探究中，尝试运用观察、实验与查阅资料等手段获取信息，并运用比较、归纳等方法对信息进行加工，能对自己的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习能力。
情感态度与价值观(1)从科学家探索组成的过程，体验科学探究的艰辛和喜悦，养成良好的科学态度和形成正确的价值观。
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。
2．确定有机物中各元素的质量分数(李比希定量分析)(1)先用红热的CuO 作氧化剂，将仅含C 、H 、O 元素的有机物氧化，然后分别用高氯酸镁和烧碱石棉剂吸收生成的水和二氧化碳；(2)根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的水和二氧化碳的质量，从而确定有机物中氢元素和碳元素的质量，剩余则为氧元素的质量； (3)最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数。
3．仪器分析法人们常借助元素分析仪来确定有机物的组成。
优点是：自动化程度高、所需样品量小、分析速度快、同时对多种元素进行分析等，若与计算机连接还可进行数据存储和统计分析，并可生成各种形式的分析报告。
[归纳总结](1)确定有机物元素组成的方法有：化学实验法(李比希法、钠融法、铜丝燃烧法等)、仪器分析法。
(2)李比希燃烧法有机化合物――→氧化铜高温水＋二氧化碳――→干燥剂吸收测定水和CO 2的质量―→得出原有机化合物中氢、碳元素的质量―→确定有机化合物中碳、氢的质量分数 [活学活用]1．将铜丝上蘸上有机样品后，放在酒精灯火焰上燃烧，看到火焰呈绿色，则该有机物中含有( ) A ．S 元素 B ．P 元素 C ．N 元素D ．X(卤族元素)答案 D2．某化合物6.4 g 在氧气中完全燃烧，只生成8.8 g CO 2和7.2 g H 2O 。
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 答案 D解析 由题中数据可知n (CO 2)为0.2 mol ，n (H 2O)为0.4 mol ，所以m (C)＋m (H)＝3.2 g<6.4 g ，故该化合物中还含有氧元素，n (O)＝0.2 mol ，该化合物最简式可表示为CH 4O 。
理解感悟 有机物中氧元素的测定通常是根据有机物中其他元素的质量或质量分数与总体进行比较，然后判断是否含有氧元素，若各质量分数之和为1或各元素质量之和与试样质量相等则无氧；若质量不等或质量分数之和小于1则含有氧。
探究点二 有机化合物结构的研究1．阅读下列材料，回答问题：红外光谱(infrared spectroscopy)中不同频率的吸收峰反映的是有机物分子中不同的化学键或官能团的吸收频率，因此从红外光谱可以获得有机物分子中含有何种化学键或官能团的信息。
核磁共振氢谱(nuclear magnetic resonance spectra)中有多少个峰，有机物分子中就有多少种处在不同化学环境中的氢原子；峰的面积比就是对应的处于不同化学环境的氢原子的数目比。
(1)红外光谱在确定有机物分子结构中的作用是推知有机物分子含有的化学键或官能团。
(2)核磁共振氢谱在确定有机物分子结构中的作用是推知有机物分子有几种不同类型的氢原子及各自的数目。
(3)分析乙醇和甲醚的核磁共振氢谱，填写下表：乙醇甲醚核磁共振氢谱结论氢原子类型＝吸收峰数目＝3；不同氢原子的个数之比＝不同吸收峰的面积之比＝2∶1∶3氢原子类型＝吸收峰数目＝1；只有一种类型的氢原子2.根据题给条件，确定有机物的结构(1)烃A分子式为C3H6且能使溴的四氯化碳溶液褪色，其结构简式为CH3—CH==CH2。
(2)实验测得某醇1 mol与足量钠反应可得1 mol气体，该醇分子中含羟基的个数是2。
(3)烃B的分子式为C8H18，其一氯代烃只有一种，其结构简式是。
(4)化学式为C2H8N2的有机物经实验测定知，其分子中有一个氮原子不与氢原子相连，则确定其结构简式为。
[归纳总结](1)有机物分子结构的确定方法①物理方法a．红外光谱法：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。
b．核磁共振氢谱：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。
氢原子的类型＝吸收峰数目不同氢原子个数之比＝不同吸收峰面积之比②化学方法a ．根据价键规律，某些有机物只存在一种结构，可直接由分子式确定结构。
b ．官能团的特征反应→定性实验→确定有机物中可能存在的官能团。
c ．通过定量实验，确定有机物中的官能团及其数目。
(2)质谱法可以测定有机物的相对分子质量，在质谱图中，最大的质荷比就是有机物的相对分子质量。
根据相对分子质量和最简式可以确定有机物的分子式。
[活学活用]3．下列化合物分子，在核磁共振氢谱图中能给出三种信号峰的是( )答案 C解析 有机物中含有几种不同类型的氢原子，在核磁共振氢谱上就出现几种信号峰，现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种信号峰，这表明有机物分子中含有三种不同类型的氢原子。
4．某有机物X 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、C —O 键的烃基上C —H 键的红外吸收峰。
X 的核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是4∶1∶1∶2(其中羟基氢原子数为3)，X 的相对分子质量为92，试写出X 的结构简式：________________________________________________________________________。
答案解析 由红外吸收光谱判断X 应属于含有羟基的化合物。
由核磁共振氢谱判断X 分子中有四种不同类型的氢原子，若羟基氢原子数为3(两种类型氢原子)，则烃基氢原子数为5且有两种类型。
由相对分子质量减去已知原子的相对原子质量就可求出碳原子的个数：92－3×17－512＝3。
故分子式为C 3H 8O 3。
羟基氢原子有两种类型，判断三个羟基应分别连在三个碳原子上，推知结构简式为。
有机物结构的确定方法思路1．能够测出有机化合物分子中所处不同化学环境里的氢原子数目的仪器是( )A．核磁共振仪B．红外光谱仪C．紫外光谱仪D．质谱仪答案 A解析核磁共振仪的作用是测某元素原子的种类，若为氢谱则测的就是等效氢的种类。
2．利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录，可以初步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．共价键种类答案 C解析红外光谱的作用是判断化合物中的基团种类，如烃基种类、官能团种类等。
3．某气态有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，所需的最少条件是()①X中含碳质量分数②X中含氢质量分数③X在标准状况下的体积④质谱确定X的相对分子质量⑤X的质量A．①②B．①②④C．①②⑤D．③④⑤答案 B解析由C、H的质量分数可推出O的质量分数，由各元素的质量分数可确定X的实验式，由相对分子质量和实验式可确定X的分子式。
4．在相同状况下，相同体积的两种烃蒸气，完全燃烧生成的CO2的体积比为1∶2，生成水的体积比为2∶3，则这两种烃可能的组合是(写分子式)：(1)______________和______________；(2)______________和______________；(3)______________和______________。
答案(1)CH4C2H6(2)C2H4C4H6(3)C3H8C6H12解析相同状况下，相同体积烃蒸气物质的量相同，完全燃烧生成CO2的体积之比为1∶2，生成水的体积之比为2∶3，可设这两种烃的分子式分别为C n H2m、C2n H3m，所以满足通式的有CH4和C2H6，C2H4和C4H6，C3H8和C6H12。
5．为测定某有机物A的结构，设计了如下实验：①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成了0.1 mol CO2和2.7 g H2O；②用质谱仪实验得质谱图如下左；③用核磁共振仪处理该化合物得核磁共振氢谱图如下右，图中三个峰的面积比为1∶2∶3。
试回答下列问题：(1)有机物A的相对分子质量为__________。
(2)有机物A的实验式为____________。
(3)根据A的实验式________(填“能”或“不能”)确定A的分子式。
(4)A的分子式为________，结构简式为________。
答案(1)46(2)C2H6O(3)能(4)C2H6O CH3CH2OH解析质谱图中最大质荷比即为有机物的相对分子质量，所以根据质谱图可知A的相对分子质量为46。
2.3 g A完全燃烧生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O，则可计算出A的分子式为(C2H6O)n，即A的实验式为C2H6O。
由于H原子已经饱和且A的相对分子质量为46，所以该实验式就是分子式。
根据核磁共振氢谱图可知，A中有三种化学环境不同的H原子且数目之比为1∶2∶3，又因为A的通式符合饱和一元醇的通式，所以A的结构简式为CH3CH2OH。
[基础过关]一、有机物组成元素的确定1．分析有机物可以应用元素分析仪进行。
