13级《研究有机化合物的一般步骤和方法(3)分子结构的确定

②用途：通过红外光谱可以推知有机物含有 哪些化学键、官能团
P.22图：吸收越强，透过率越低，则说明含 有该种原子团（官能团）。
例3、下图是一种分子式为C3H6O2 的有机物 的红外光谱谱图,则该有机物的结构简式为：
不对称CH3
C=O
C—O—C
练习3、有一有机物的相对分子质量为74，确 定分子结构，请写出该分子的结构简式
11、(2011·高考海南化学)下列化合物中，核磁共 振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是 (双选已从国外流入 我国，司法机关予以坚决缉查和打击，已知 该毒品含氮的质量分数为10.37%，其结构简 式可能是( )
解析：
由四个选项可看出该化合物分子中只有一个 14 10.37% ＝
[解析]
(1)由 A 的质谱图可知：质荷比最大值为 46，即
为 A 的相对分子质量． (2)有机物 A 中 2.7 g n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶ ×2∶ 18 g/mol 2.3g－0.1 mol×12 g· mol 1－0.3 mol×1 g· mol 16 g· －1 mol
化学 方法
除 杂 质
蒸馏
确定 质 组成 量 元素 分 析
测 结 质 定 构 红外 谱 分 分 光谱、 法 子 析 核磁 共振 量
氢谱
实验式或最简式
分子式
结构式
1、2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果， 其中一项是瑞士科学家库尔特· 维特里希 发明了“利用核磁共振技术测定溶液中 生物大分子三维结构的方法”。在化学 上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根 据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振 谱中给出的信号不同来确定有机物分子 中的不同的氢原子。下列有机物分子在 核磁共振氢谱中只给出一种信号的是 A、HCHO B、CH3OH C、HCOOH D、CH3COOCH3
4、在核磁共振氢谱中出现两组峰，且其面积之比 为 3∶2的化合物是 ( )
√
5、分子式为C3H6O2的二元混合物，如果在核磁共 振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。 第一种情况峰给出的强度为1︰1；第二种情况 峰给出的强度为3︰2︰1。由此推断混合物的 组成可能是（写结构简式） 。
CH3COOCH3和 CH3CH2COOH、CH3CH2OOCH
－ －1
＝0.1∶0.3∶0.05＝2∶6∶1, 即 A 的实验式为 C2H6O.
(3)因为C2H6O中氢原子数已使碳原子达到“饱和”状 态．故只根据实验式即可确定A的分子式为C2H6O. (4)由A的核磁共振氢谱可知，A分子结构中有三种类型的 氢原子，且其数目比为1∶2∶3，则A的结构简式为 CH3CH2OH.
C．
D．CH3CH2CHO
(1)若为
，则红外光谱中应该有________
个振动吸收；核磁共振氢谱中应有________个峰。
(2)若为
，则红外光谱中有________个
振动吸收；核磁共振氢谱中应有________个峰。
• 解析： 根据鉴定有机物常用结构常用的方法 来解此题。
• 答案： •
红外光谱法 核磁共振氢谱法 (1)4 2 (2)3 2
10、有A、B两种有机物，按要求回答下列问题： (1)实验式 (1)取有机物A 3.0 g，完全燃烧后生成3.6 g水和3.36 推出 推出 CO2――→mC＝1.8 g，H2O――→mH＝0.4 g L CO2(标准状况)，已知该有机物的蒸气对氢气 相 对 密 度 为 30 ， 求 该 有 g 的 则mO＝3.0 g－1.8 g－0.4 g＝0.8 机 物 的 分 子 式 nC∶nH∶nO＝3∶8∶1 ____________。 C3H8O (2)有机物B的分子式为C4H8O2 ，其红外光谱图如 下， 相对分子质量：Mr(A)＝30×2＝60 试推测该有机物的可 能结构： Mr[(C3H8O)n]＝60 n＝1，故分子式为：C3H8O CH3CH2COOCH3 CH3COOCH2CH3
[答案] (1)46 (2)C2H6O (3)C2H6O 能 (4)CH3CH2OH
9、选择下列实验方法分离提纯物质，将分离提 纯方法的序号填在横线上。 A．萃取分液 B．升华 C．重结晶 D．分液 E．蒸馏 F．过滤 G．洗气 F (1)________分离饱和食盐水与沙子的混合物。 C、F (2)________从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得 硝酸钾。 D (3)________分离水和汽油的混合物。 (4)________分离CCl4(沸点为76.75 ℃)和甲苯(沸点 E 为110.6 ℃)的混合物。 G (5)________除去混在乙烷中的乙烯。 (6)________提取碘水中的碘。 A
氮原子，依题意可得其相对分子质量为Mr＝ 135，选B。
13．已知某种燃料含有碳、氢、氧三种元素。为了测定这 种燃料中碳和氢两种元素的质量比，可将气态燃料放入 足量的O2中燃烧，并将产生的气体全部通过如图所示装 置，得到如下表所列的实验结果(假设产生的气体完全 被吸收)。
实验前 101.1 g 312.0 g 实验后 102.9 g 314.2 g 干燥剂和U形管的质量 石灰水和广口瓶的质量
√
2、核磁共振氢谱是指有机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，代表核磁性特征的峰在核磁共振 图中坐标的位置(化学位移，符号为δ)也就不 同．现有一物质的核磁共振氢谱如图所示．则可 能是下列物质中的 ( )
A．CH3CH2CH3
√
B．CH3CH2CH2OH
吸收峰数目＝氢原子类型 不同吸收峰的面积之比（强度之比）＝ 不同氢原子的个数之比
红外光谱：图可确定有机物中含有的官能团。 核磁共振氢谱：可以测定分子中有多少种氢 原子和氢原子个数之比，二者相结 合一般可以确定分子的结构。
P23图1-19
科学视野：X-射线可以“看清”分子的结构。 X-射线和晶体中的原子（或离子）间的 相互作用，可以产生衍射图形。经过计算可 以人衍射图形获得分子结构的有关信息，包 括键长、键角及分子的三维结构等。
(1)有机物A的相对分子质量是___． (2)有机物A的实验式是_________． (3)能否根据A的实验式确定A的分 子式________(填“能”或“不能”)， 若能，则A的分子式是 ________(若不能，则此空不 填)． (4)写出有机物A可能的结构简式 _______________．
根据实验数据填空： 1.8 (1)实验完毕后，生成物中水的质量为________g，假设广 5 口瓶里生成一种正盐，其质量为________g。 (2)生成的水中氢元素的质量为________g。 0.2 (3)生成的CO2中碳元素的质量为________g。 0.6 (4)该燃料中碳、氢元素的质量比为________。 3∶1 (5)已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子，则该燃 料的分子式为________，结构简式为________。
三、分子结构的鉴定 分子式 结构式 （确定有机物的官能团）
化学方法：利用官能团的特征反应鉴定出 官能团 方法： 质谱 紫外光谱 物理方法： 红外光谱 核磁共振氢谱
1、红外光谱（IR）
红外光谱仪
①原理：由于有机物中组成化学键、官能团的原
子处于不断振动状态，且振动频率与红外 光的振动频谱相当。所以，当用红外线照 射有机物分子时，分子中的化学键、官能 团可发生震动吸收，不同的化学键、官能 团——吸收频率不同，在红外光谱图中 将处于不同位置。
对称CH2
对称CH3
C—O—C
2、核磁共振氢谱（HNMR）
核磁共振仪
①原理：氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢
原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生 跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号，处 在不同环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁 波的频率不同，在图谱上出现的位置也不同， 各类氢原子的这种差异被称作化学位移;而且吸 收峰的面积与氢原子数成正比. ②用途：通过核磁共振氢谱可知道有机物里有多 少种氢原子（类型），不同氢原子的数目之 比是多少（数目）。
6、某有机物X的分子式为C2H6O，其红外光谱和 核磁共振氢谱如下：
你能确定X的结构吗？
7、一个有机物的分子量为70,红外光谱表征到碳 碳双键和C＝O的存在，核磁共振氢谱列如下 图：
①写出该有机物的分子式： ②写出该有机物的可能的结构简式：
8、为了测定某有机物A的结构，做如下实验：①将2.3 g 该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和2.7 g水；②用 质谱仪测定其相对分子质量，得如图1所示的质谱图； ③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图2所示图谱， 图中三个峰的面积之比是1∶2∶3.完成下列问题：
图谱题解题：
2、必须尽快熟悉有机物的类别及其官能团。
3、根据图谱获取的信息，按碳四价的原则对 官能团、基团进行合理的拼接。 4、得出结构(简)式后，再与谱图提供信息对 照检查，主要为分子量、官能团、基团的 类别是否吻合。
1、首先应掌握好三种谱图的作用、读谱方法。
研究有机化合物要经过以下几个步骤: 粗 产 品 结晶 萃取 分离 提纯 定性 分析 定量分析