有机物分子式和结构式的确定方法(1)

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
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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
n ≥1 n ≥2 n ≥2 n ≥6 n ≥1 n ≥6 n ≥1
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 8
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 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 2.14412
4.4=⨯
m(H) = g g 2.018
2
8.1=⨯
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=⨯g
g
ω(H) =
%67.6%10032.0=⨯g
g
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： 最简式 氢原子饱和情况
分子式 CH 3 当n = 2时，氢原子达到饱和 C 2H 6 CH 3O 当n = 2时，氢原子达到饱和 C 2H 6O 2 CH 4 氢原子已达到饱和
CH 4 CH 3Cl 氢原子已达到饱和（把Cl 看作H ） CH 3Cl CH 4O 氢原子已达到饱和 CH 4O C 2H 6O 氢原子已达到饱和 C 2H 6O C 4H 10O 3
氢原子已达到饱和
C 4H 10O 3
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 。

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: C x H y + （4y x +
）O 2 → x CO 2 + 2y
H 2O V （体积变化） 烃的含氧衍生物: C x H y O m + （24m y x -+）O 2 → x CO 2 + 2
y
H 2O V （体积变化）
例题：如例题2，设该有机物的分子式为：C x H y O m C x H y O m + （24m y x -+
）O 2 → x CO 2 + 2
y H 2O 60 44x 18×
2
y
3g 4.4g 1.8g
g
y g x g 8.194.444360== x = 2 ，y = 4
又12x + y + 16m = 60 ，则：m = 2 故该有机物的分子式为：C 2H 4O 2 。

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：C n H 2n+2O ，则
2C n H 2n+2O + 2Na
2C n H 2n+1ONa + H 2↑
2×（14n + 18）g 22.4L
0.16g 0.056L
L
L
g g n 056.04.2216.0)1814(2=+⨯
1=n 故该饱和一元醇的分子式为：CH 4O 。

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 CO 2 H 2O 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) =
mol g g /603∶mol g g /444.4∶2/188.1⨯mol g g ∶mol
g g
/166.1
= ∶∶∶ = 1∶2∶4∶2
则该有机物的分子式为：C 2H 4O 2 。

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CH 2的相对质量），则最大的商为烃或烃基中含CH 2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：M r ÷ 14 = n (商) …… m (余数) ，如：
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 n n H C ，分子式为209H C 。

当增加1个碳原子时，相应减少12个氢原子，则分子式为810H C 。

则该烃的分子式为209H C 或810H C 。

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C 2H 6 ，根据价键规律，其结构简式只能为CH 3CH 3 ；分子式为CH 4O ，根据价键规律，其结构简式只能为CH 3OH 。

2、根据同分异构体的限定条件确定
例如，分子式为C 5H 12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C 2H 4O 2
能使紫色石蕊试液变红
CH 3COOH 能发生酯化反应，又能发生银镜反应 HOCH 2CHO 能发生银镜反应，又能发生水解反应
HCOOCH 3
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=+x x （乙醚分子中的氢原子总数）。

则2=x ，即乙醚分子中有2个CH 2和2个CH 3 。

例题5：根据上述信息，C 4H 10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 CH 3原子团 ，故该烷烃分子的结构简式为：。