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有机物分子式和结构式的确定方法

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确定有机物分子式和结构式的分析思路和分析方法 贵州 王昭华 邮编：562400 通讯地址：贵州省兴义市名仕苑8单元402

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： 有机物组成元素 对应燃烧产物 备注 C CO2

该有机物可能含有氧元素 H H2O

S SO2

Cl HCl

N N2 2、有机物分子式和结构式的定量分析

相 对 分 子 量

分 子 式

结 构 简 式

通式法 质量分数法 最简式法 燃烧通式法 化学方程式法 比例法 商余法

特征性质 定性、定量判断

M = 22.4ρ

M = MA·DA 标况下气体密度ρ

气体相对密度DA

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

有机物 烷烃 烯烃 炔烃 苯及其 同系物 醇 酚 醛 羧酸

通式 CnH2n+2 n≥1 CnH2n n≥2 CnH2n-2 n≥2 CnH2n-6 n≥6 CnH2n+2O n≥1 CnH2n-6O n≥6 CnH2nO n≥1 CnH2nO2 n≥1 ⑵方法： 相对分子质量 n（碳原子数） 分子式

分子通式

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CnH2n+2 ，则其相对分子质量为：14n + 2 = 44 ，n = 3 ，故该烷烃的分子式为：C3H8 2、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 CO2 和1.8g H2O ，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 CO2 H2O 3g 4.4g 1.8g 则：m(C) = gg2.144124.4 m(H) = gg2.01828.1 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gg

ω(H) = %67.6%10032.0gg ω(O) = 1 － 40% － % = % 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C2H4O2 。 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： 最简式 氢原子饱和情况 分子式 CH3 当n = 2时，氢原子达到饱和 C2H6

CH3O 当n = 2时，氢原子达到饱和 C2H6O2

CH4 氢原子已达到饱和 CH4

CH3Cl 氢原子已达到饱和（把Cl看作H） CH3Cl

CH4O 氢原子已达到饱和 CH4O C2H6O 氢原子已达到饱和 C2H6O C4H10O3 氢原子已达到饱和 C4H10O3

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：CH2O ，则：（12 + 1×2 + 16）× n = 60 ，n = 2 则该有机物的分子式为：C2H4O2 。 4、燃烧通式法 方法：燃烧通式、相对分子质量和燃烧产物质量 分子式 烃: CxHy + （4yx）O2 → xCO2 + 2yH2O △V（体积变化） 烃的含氧衍生物: CxHyOm + （24myx）O2 → xCO2 + 2yH2O △V（体积变化） 例题：如例题2，设该有机物的分子式为：CxHyOm CxHyOm + （24myx）O2 → xCO2 + 2yH2O 60 44x 18×2y 3g 4.4g 1.8g

gygxg8.194.444360 x = 2 ，y = 4 又12x + y + 16m = 60 ，则：m = 2 故该有机物的分子式为：C2H4O2 。 5、化学方程式法 方法：有机物分子通式和化学方程式 分子式 例题3：某饱和一元醇A 0.16g 与足量的金属钠充分反应，产生56 mL氢气（标准状况），求该一元醇的分子式。 解析：设该饱和一元醇的分子式为：CnH2n+2O ，则 2CnH2n+2O + 2Na 2CnH2n+1ONa + H2↑ 2×（14n + 18）g 22.4L 0.16g 0.056L

LLggn056.04.2216.0)1814(2

1n 故该饱和一元醇的分子式为：CH4O 。 6、比例法 方法：n(有机物A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)…… = 1∶x∶y∶z…… 例题：如例题2，样品 CO2 H2O O(样品中的氧原子) 3g 4.4g 1.8g 3g－1.2g－0.2g = 1.6g 则，n(A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)

= molgg/603∶molgg/444.4∶2/188.1molgg∶molgg/166.1 = ∶∶∶ = 1∶2∶4∶2 则该有机物的分子式为：C2H4O2 。 7、商余法 方法：将烃的相对分子质量（或者将有机物的相对分子质量减去官能团的相对分子质量后的差值），除以14（即CH2的相对质量），则最大的商为烃或烃基中含CH2原子团的个数，余数为氢原子数（若余数为正数，则加氢原子数；若余数为负数，则减氢原子数）。 即：Mr ÷ 14 = n (商) …… m(余数) ，如： 烃或烃基通式 相对分子质量 商（n） 余数（m） 烷烃 22nnHC 214n

n

2

烷烃基 12nnHC 114n

n

1

烯烃或环烷烃 nnHC2 n14 n

0

烯烃基或环烷烃基 12nnHC 114n

n

－1

炔烃或二烯烃 22nnHC 214n

n

－2

炔烃基或二烯烃基 32nnHC 314n

n

－3

苯或苯的同系物 62nnHC 614n

n

－6

苯或苯的同系物的烃基 72nnHC 714n

n

－7

若n≥6 ，并且烃为不饱和烃时，每减少1个碳原子，烃分子相应增加12个氢原子，直到烃为饱和烃为止；反之，当烃为饱和烃时，每增加1个碳原子，烃分子相应减少12个氢原子。 例题4：某烃的相对分子质量为128，则该烃的分子式为 。 解析：

故该烃的通式为 22nnHC ，分子式为209HC 。当增加1个碳原子时，相应减少12个氢原子，则分子式为810HC 。 则该烃的分子式为209HC或810HC 。 三、确定有机物结构式的分析方法 1、根据价键规律确定 某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接由分子式便可确定该有机物的结构简式。例如分子式为C2H6 ，根据价键规律，其结构简式只能为CH3CH3 ；分子式为CH4O ，根据价键规律，其结构简式只能为CH3OH 。 2、根据同分异构体的限定条件确定 例如，分子式为C5H12的烷烃，其一氯代物只有一种，则该烃的结构简式只能为：

3、根据定性实验确定 方法：实验 特征性质 官能团种类、数目和位置 结构简式 有机物分子式 特征性质 结构简式

例如有机物C2H4O2 能使紫色石蕊试液变红 CH3COOH 能发生酯化反应，又能发生银镜反应 HOCH2CHO 能发生银镜反应，又能发生水解反应 HCOOCH3 4、根据特征信息 红外光谱法和核磁共振氢谱法确定 例如核磁共振技术是利用核磁共振谱来测定有机化合物的结构，最有实用价值的就是氢谱，常用HNMR表示，如，乙醚分子中有两种等效氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的强度之比为3∶2 ；乙醇分子中有三种等效氢原子，其HNMR谱中有三个共振峰，三个共振峰的强度之比为3∶2∶1 。 信息特征：①共振峰的强度比刚好为各种等效氢原子的总数之比； ②根据强度比可求出各种等效氢原子．．．．．原子团．．．的个数，即1023xx（乙醚

分子中的氢原子总数）。则2x，即乙醚分子中有2个CH2和2个CH3 。 例题5：根据上述信息，C4H10的HNMR谱有两种，其两个共振峰的强度之比为9∶1，则该烷烃的结构简式为 。 解析：因1019，则结合烷烃的结构特点，该烷烃分子中有1个CH原子团和3个 CH3原子团 ，故该烷烃分子的结构简式为： 。

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高考化学考点精讲——有机物分子式和结构式的确定

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考点48有机物分子式和结构式的确定复习重点1．了解确定有机物实验式、分子式的方法，掌握有关有机物分子式确定的计算； 2．有机物分子式、结构式的确定方法 难点聚焦一、利用有机物燃烧反应的方程式进行计算 有关化学方程式由上可知，相同碳原子数的烯烃(环烷烃)与一元饱和醇完全燃烧时，耗氧量相同(把：相同碳原子数的炔烃(二烯烃)与醛(酮)及饱和二元醇完全燃烧时，耗氧量相同(醛：饱和二元醇：)；相同碳原子数的羧酸(酯)与三元醇完全燃烧，耗氧量相烷烃＋＋＋烯烃或环烷烃＋点燃点燃C H O nCO (n 1)H O C H +3n 2O CO nH On 2n+2222n 2n 222312n +−→−−−→−−炔烃或二烯烃＋＋－点燃C H O nCO (n 1)H On 2n 2222--−→−−312n 苯及苯的同系物＋＋－点燃C H O nCO (n 3)H On 2n 6222--−→−−332n 饱和一元醇＋＋饱和一元醛或酮＋＋点燃点燃C H O +3n 2nCO (n 1)H O C H O O nCO nH On 2n+222n 2n 222O n 2312−→−−-−→−−饱和一元羧酸或酯＋＋点燃C H O O nCO nH On 2n 2222322n -−→−−饱和二元醇＋＋＋点燃C H O O nCO (n 1)H On 2n+22222312n -−→−−饱和三元醇＋＋＋点燃C H O O nCO (n 1)H On 2n+23222322n -−→−−C H O C H H O n 2n+2n 2n 2看成·C H O C H H O n 2n n 2n 22→·-C H O C H 2H O n 2n+22n 2n 22→·-同(羧酸：→饱和三元醇：) 二、通过实验确定乙醇的结构式由于有机化合物中存在着同分异构现象，因此一个分子式可能代表两种或两种以上具有不同结构的物质。

有机物分子式和结构式的确定

有机物分子式和结构式的确定

第三节有机物分子式和结构式的确定教学目标：使学生了解确定有机物实验式、分子式的方法，掌握有关有机物分子式确定的计算。

教学重点：烃的衍生物的分子式和结构式的确定。

教学难点：烃的衍生物的分子式和结构式的确定。

教学疑点：分子式、最简式、结构式的确定教学方法：归纳总结、习题演示学法指导：注意方法的活用、掌握教学用具：投影及练习教学课时3课时教学过程：复习提问：1、分子式可以表示什么意义？2、有机化学中如何确定碳氢元素的存在？教授新课：1：最简式和分子量确定分子式。

通过测定有机物中各元素的质量分数，确定有机物的最简式，再依据有机物的分子量来确定分子式。

例1 ：某有机物中含碳40%、氢6.7%、氧53.3%，且其分子量为90，求其分子式。

该有机物中C、H、O的原子个数比为N(C)：N(H)：N(O) = 1：2：1 。

因此，该有机物的最简式为CH2O。

设其分子式为(CH2O)n 。

又其分子量为90，故有：n=3 。

即其分子式为C3H6O3。

例2：课本P156例1略。

注意：(1)某些特殊组成的最简式，在不知化合物相对分子质量时，也可根据组成特点确定其分子式。

例如最简式为CH3的在机物，其分子式可表示为(CH3)n，仅当n=2时，氢原子已达饱和，故其分子式为C2H6。

同理，最简式为CH3O的有机物，当n=2时，其分子式为C2H6O2(2)部分有机物的最简式中，氢原子已达饱和，则该有机物的最简式即为分子式。

例如最简式为CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O3等有机物，其最简式即为分子式。

1、据各元素原子个数确定分子式。

通过测定有机物中各元素的质量分数，再结合分子量，可以确定有机物中各元素的原子个数，从而写出分子式。

例3：吗啡分子含C：71.58% H： 6.67% N ：4.91% , 其余为氧，其分子量不超过300。

试确定其分子式。

解：由已知条件可知含氧为16.84%，观察可知含N量最少，据原子量可知，含N原子的个数最少，可设含n个N原子，则吗啡的分子量为14n/4.91% = 285n<300，即吗啡含有1个N，分子量为285。

有机物分子式的测定和分子结构的确定优秀课件

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(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
有机化合物分子式和分子结构的确定

有机化合物分子式和分子结构的确定

有机化合物分子式和分子结构的确定有了纯净的有机物样品后，还需要从定性和定量两个角度测定有机物。

二、确定实验式（最简式）元素的定性分析是用化学方法测定有机物中元素组成；元素的定量分析是用化学方法测定有机物中各元素的质量分数。

基本原理：将一定量的有机化合物充分氧化，得到简单的无机物(如CO2、H2O等)，测出这些无机物的质量，推算出该有机物中各元素的质量分数，计算各元素原子的最简整数比，确定有机物的实验式(即最简式)。

最有代表性的元素分析方法是李比希法。

如，某种含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析含碳质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%，试求A的实验式。

有机物中氧的质量分数：ω(O)= 1 - 52.2% - 13.1% = 34.7%有机物中各元素原子个数比：N（C）:N（H）:N（O）= (52.2%/12.01):(13.1%/1.008):(34.7%/16.00)= 2:6:1则该有机物的实验式为C2H6O。

李比希还建立了含氮、硫、卤素等有机物的元素定量分析法。

元素定量分析使用现代化的元素分析仪，分析精度和速度都达到了很高的水平。

元素定量分析只能得到各组成元素原子的最简整数比，得出有机物的实验式（即最简式）。

三、确定分子式有了分子式，还需要知道有机物的相对分子质量，才能确定其分子式。

质谱法是最精确、快捷的测相对分子质量的方法。

质谱法测定时，只需要很少量的样品。

其原理是：用高能电子流轰击样品，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。

它们的质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为就不同。

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。

然后以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标，依记录结果绘制出质谱图。

下面是未知物A的质谱图。

从上面有机物A的质谱图可读到，最右侧分子离子峰（CH3CH2O+H）的质荷比数值为46，则有机物A的相对分子质量为46。