有机化合物结构的测定

有机化合物结构的测定

知识再现

一、测定有机化合物结构的流程：

定性分析

定量分析元素组成分子式

测定有机化合物→化学分析→→官能团→确定出分子结构

光谱分析相对分子质量及碳骨架状况

二、有机化合物分子式的确定

基本思路：确定 ,各元素的，必要时，测定其相对分子质量。

⒈确定有机化合物元素的组成：

⑴碳氢元素的测定。常用方法：，测定步骤：

。

⑵氮元素的测定。方法与原理：利用，测定步骤：

。

⑶卤素的测定。方法：，步骤：

。

⑷氧元素的测定：方法：。

⒉测定有机化合物的相对分子质量的方法：

⑴已知标准状况下的密度，公式为：

⑵已知相对密度D，公式为：

⑶非标准状况下，依据气态方程，并采用特定装置。

⑷使用质谱仪测定（了解）

⒊分子式的确定：

⑴实验式法：由各元素的质量分数→求各元素的原子个数之比（实验式）→相对分子质量→分子式

⑵物质的量关系法：有密度或其他条件→求摩尔质量→求1mol分子中所含各元素的物质的量→求分子式

⑶化学方程式法；利用化学方程式求分子式

⑷燃烧通式法：写出烃及烃的衍生物燃烧通式

三、有机化合物结构式的确定

测定步骤：由有机物的分子式→计算有机物分子不饱和度，化学实验或仪器分析图谱→推测化学键类型，判断官能团种类及所处位置→确定有机化合物结构式

⒈有机化合物不饱和度的计算

⑴不饱和度：

⑵不饱和度的计算：

练习：⑴写出下列几种官能团的不饱和度

＼／C=C ／＼

＼

-C ≡C- -C ≡N

⑵分子式为C 6H 5NO 2的不饱和度为

⒉确定有机化合物的官能团

⑴各种官能团的化学检验方法

⑵确定有机化合物结构的基本途径

确定分子式→据不饱和度推断可能的结构→化学检验，确定其结构。

典题解悟：

知识点一：有机化合物分子式的确定。

例1 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，所需最少条件是（ ） ① X 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④X 对H 2的相对密度⑤X 的质量

A ．①②

B ．①②④

C ．①②⑤

D ．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 的实验式由相对密度可确定X 的相对分子质量，由相对分子质量和实验式可确定X 的分子式。

答案：B

例2 由一种气态烷烃与一种气态单烯烃组成的混合气体，它对氮气的相对密度为6.0，将1.0体积此混合气体与4.0体积氧气混合后，装入密闭容器内，用电火花引燃，使之充分燃烧，若反应前后温度均保持120℃，测得容器内压强比反应前增加了4.0﹪，求混合气体中烷烃和烯烃的分子式及各自的体积分数。 解析:M _

(混)=6.0×4.0g/mol =24g·mol -1 由于混合物中一定含有相对分子质量比24小的烃，该烃只能是CH 4，设烯烃（CnH 2n ）的体积为X ，则

C n H 2n + 1.5nO 2 → nCO 2 + nH 2O (g) △V

1 1.5n n n 0.5n-1

x 5.0×4.0﹪

(0.5n-1)x=20﹪

14nx+16(1-x)=24

n=4 x=0.2 Φ(CH 4)=80﹪ Φ（C 4H 8）=20﹪

答案：ΦCH 4：80﹪ ΦC 4H 8：20﹪

知识点二：有机物结构式的确定

例3 A 、B 、C 是都含有C 、H 、O 、N 四种元素的有机化合物，1mol A 隔绝空气经加热分解后得到1mol B 和1mol CO 2，且有机物的质量减少了29.53﹪，B 是天然蛋白质水解的最终产物，经红外光谱分析得知，B 分子中不含甲基，除-COOH 外，还含有一个-OH 。C 属于硝酸酯类化合物，又是B 的同分异构体。回答下列问题：

⑴A 的相对分子质量是

⑵B 的结构简式是

⑶C 可能的几种结构简式是

解析：据题意知：1mol A 分解后得到1mol B 和1mol C ，且有机物的质量减少了29.53﹪，则可求出A 和B 的相对分子质量，设A 的相对分子质量为M

A →

B + CO 2

M M-44

1 0.7047

解得M=149，则B 的相对分子质量为105，因为B 是天然蛋白质水解的最终产物，故B 中含有-CH （NH 2）COOH 结构，且B 中不含甲基，含有一个羟基，所以B 的结构简式是HOCH 2CH （NH 2）COOH ，由于C 是硝酸酯又是B 的同分异构体，所以C 中含有-ONO 2的结构且含有3个碳，含有3个碳原子烃基的结构简式有2种，为正丙基和异丙基，因此C 有两种同分异构体。分别为：CH 3CH 2ONO 2和 （CH 3）2CHONO 2

答案：⑴ 149 ⑵ HOCH 2CH （NH 2）COOH ⑶ CH 3CH 2ONO 2 或（CH 3）2CHONO 2

例4 ⑴具有支链的化合物A 的分子式为C 4H 6O 2，A 可以使溴的四氯化碳溶液褪色，1molA 和1mol NaHCO 3能完全反应，则A 的结构简式是 ，写出与A 具有相同官能团的A 的所有同分异构体的结构简式 。

⑵化合物B 含有C 、H 、O 三种元素，相对分子质量为60，其中碳的质量分数为60﹪，氢的质量分数为13.3﹪，B 在Cu 的催化作用下被O 2氧化成C ，C 能发生银镜反应，则B 的结构简式为 ⑶D 在NaOH 水溶液中加热反应，可生成A 的钠盐和B ，相应的反应化学方程式是

解析：由题意可知A 为不饱和结构，A 可以和NaHCO 3按1:1反应可知其分子中含有-COOH ，结合A 的分子式

C 4H 6O 2可知，A 分子中含有＼／C=C ／＼，不含叁键，又知A 具有支链，所以A 的结构简式为 CH 2

=C-COOH 。 则与A 具有相同官能团的A 的同分异构体有CH 2=CH-CH 2-COOH

与 CH 3-CH=CH-COOH

⑵B 分子中C 、H 、O 元素的原子个数比为:

N (C):N (H):N (O)=60﹪/12：13.3﹪/1：（1-60﹪-30﹪）/16=3：8：1 ，结合其相对分子质量为60，所以最简式

为C 3H 8O 。 由于B + O 2 → C ，C 可发生银镜反应，故C 中含有-CHO ，则B 的结构简式为CH 3CH 2CH 2OH

答案：⑴ CH 2 =C-COOH CH 2=CH-CH 2-COOH CH 3-CH=CH-COOH

⑵CH 3CH 2CH 2OH ⑶CH 2=C-COOCH 2CH 2CH 3 + NaOH CH 2=C-COONa + CH 3CH 2CH 2OH

夯实双基

1．分子式为C x H y O 2的有机物1mol 在O 2中完全燃烧后生成CO 2与水蒸气体积相同（同温同压），并消耗O 2 3.5mol,则（ ）

CH 3 CH 3 CH 3 H 2O △ CH 3 Cu