1、第第 2 2 课时课时 有机物分子结构的确定方法有机物分子结构的确定方法 基础巩固 1某有机物完全燃烧后生成 CO2、H2O 和 SO2，该化合物可能不含有的元素是 ( ) AC BH CO DS 解析 由生成物可知，该有机物中一定含有 C、H、S 元素，无法判断是否含有 氧元素。 答案 C 2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 解析 核磁共振仪的作用是测定有机物分子中等效氢原子的类型和数目。 答案 A 3借助先进的实验仪器和方法，可用于测定有机物的分子结构和有机化学反应 历程，下列实验方法主要用于测定有机化学反
2、应历程的是( ) A同位素示踪法 B核磁共振法 C红外光谱法 D李比希法 答案 A 4某有机物的核磁共振氢谱图如下，该物质可能是( ) A乙酸 B苯 C丙醇 D乙酸乙酯 解析 该有机物有 3 种氢原子且个数比为 332。 答案 D 5现代化学测定有机物组成及结构的分析方法较多。下列有关说法正确的是 ( ) A元素分析仪不仅可以测出试样常见的组成元素及含量，还可以测定其分子的 空间结构 B. 的核磁共振氢谱中有四组峰，峰面积之比为 1223 C通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯 D质谱法和红外光谱法不属于测定有机物组成和结构的现代分析方法 解析 元素分析仪是实验室一种常规仪器，可同时对有机物
3、固体、高挥发性和敏 感性物质中 C、H、N、S 等元素的含量进行定量分析测定，但无法确定有机化 合物的空间结构，故 A 错误；的核磁共振氢谱中有 5 组峰，峰面 积之比为24413， 故B错误； 红外光谱可确定物质中的化学键和官能团， 乙醇和乙酸乙酯中的化学键、官能团不同，则通过红外光谱分析可以区分乙醇和 乙酸乙酯，故 C 正确；质谱法可以测定相对分子质量，红外光谱法可以测定分 子中的化学键和官能团，故 D 错误。 答案 C 6燃烧 0.1 mol 某有机物得 0.2 mol CO2和 0.3 mol H2O，由此得出的结论不正确 的是( ) A该有机物分子的结构简式为 CH3CH3 B该有机
4、物中碳、氢元素原子数目之比为 13 C该有机物分子中不可能含有碳碳双键 D该有机物分子中可能含有氧原子 解析 n(有机物)n(CO2)n(H2O)0.1 mol0.2 mol0.3 mol123，所以 n(有机物)n(C)n(H)126，故有机物的分子中含有 2 个碳原子，6 个氢 原子，不能确定是否含有氧原子。 答案 A 7某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有 CH 键、OH 键、 CO 键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是 74，则该有机物的结构简式是 ( ) ACH3CH2OCH3 BCH3CH(OH)CH3 CCH3CH2CH2CH2OH DCH3CH2CHO 解析 A
5、项中无 OH 键，不符合；D 项中无 OH、CO 键，有 C=O 键， 不符合；B 项的相对分子质量为 60，不符合；只有 C 项符合。 答案 C 8在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子个数之比为 32 的化合物为( ) 解析 因为在核磁共振氢谱中出现两组峰， 说明该有机物分子中处于不同化学环 境中的氢原子有两种，且根据题意这两种氢原子个数之比为 32，分析四个选 项： A 项中处在不同化学环境中的氢原子有 2 种，其个数比为 62， 不合题意； B 项如图所示：，氢原子有 3 种，其个数比为 311，不合题意； C 项如图所示：，氢原子有 3 种，其个数比为 628，不合题 意；D 项如图所
6、示：，氢原子有 2 种，其个数比为 32，符合 题意。 答案 D 9根据以下有关某有机物的组成信息，回答相关问题： (1)测定实验式：某含 C、H、O 三种元素的有机物，经燃烧实验测得其碳的质量 分数为 64.86%，氢的质量分数为 13.51%，则其实验式是_。 (2)确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为_，分 子式为_。 解析 (1)该有机物的分子中 C、H、O 的原子个数比为：N(C)N(H)N(O) 64.86% 12 13.51% 1 164.86%13.51% 16 4101，因此该有机物的实验式为 C4H10O。(2)根据质谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分
7、子质量，则该有 机物的相对分子质量为 74，因此该有机物的分子式为 C4H10O。 答案 (1)C4H10O (2)74 C4H10O 10核磁共振谱(NMR)可用于研究有机物的结构，在所研究的化合物分子中，每 一结构中的等性氢原子在 NMR 谱中都给出了相应的峰(信号)。 NMR 谱中峰的强 度与结构中的氢原子数成正比。例如，乙醛的结构简式为 CH3CHO，其 NMR 谱 中有两个信号，其强度之比为 31。分子式为 C3H6O2的有机物，在 NMR 谱上 观察到的氢原子给出的峰有两种情况：第一种情况峰的强度比为 33，请写出 其对应化合物的结构简式_； 第二种情况峰的强度比为 321，请写出
8、该化合物的可能的结构简式 _。 解析 分子式为 C3H6O2，第一种情况峰的强度比是 33，可知有两种类型的氢 原 子 ， 而 且 两 种 类 型 氢 原 子 个 数 比 为33 ， 因 此 该 物 质 应 为 ；第二种情况峰的强度比为 321，可知共有三种 类 型 的 氢 原 子 ， 氢 原 子 个 数 比 为321 ， 由 此 得 出 和两种结构简式 符合要求。 答案 (或) 能力提升 11为测定某有机化合物 A 的结构，进行如下实验： (1)将一定量的有机物 A 置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成 5.4 g H2O 和 8.8 g CO2， 消 耗 氧 气 6.72 L( 标 准 状
9、 况 下 ) ， 则 该 物 质 的 实 验 式 是 _。 (2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如下图所示的质谱图，则 其相对分子质量为_，该物质的分子式是_。 (3)根据价键理论，预测 A 的可能结构并写出结构简式： _ _。 (4)核磁共振氢谱能对有机物分子中不同位置的氢原子给出不同的峰值(信号)， 根 据峰值(信号)可以确定分子中氢原子的种类和数目。例如甲基氯甲基醚 (ClCH2OCH3，有 2 种氢原子)的核磁共振氢谱如图 1 所示： 经测定，有机物 A 的核磁共振氢谱图如图 2 所示，则 A 的结构简式为 _。 解析 (1)根据题意有 n(H2O)0.3 mol，则有
10、n(H)0.6 mol；n(CO2)0.2 mol， 则有 n(C)0.2 mol。根据氧原子守恒有 n(O)n(H2O)2n(CO2)2n(O2)0.3 mol 20.2 mol 2 6.72 L 22.4 L mol 1 0.1 mol ， 则 N(C)N(H)N(O) n(C)n(H)n(O)261，其实验式为 C2H6O。(2)假设该有机物的分子式为 (C2H6O)m，由质谱图知其相对分子质量为 46，则 46m46，即 m1，故其分子 式为 C2H6O。(3)由 A 的分子式 C2H6O 可知 A 为饱和化合物，推测其结构简式为 CH3CH2OH 或 CH3OCH3。(4)分析 A
11、的核磁共振氢谱图可知，A 有 3 种不同类型 的H原子， 而CH3OCH3只有1种类型的H原子， 故A的结构简式为CH3CH2OH。 答 案 (1)C2H6O (2)46 C2H6O (3)CH3CH2OH 、 CH3OCH3 (4)CH3CH2OH 12核磁共振氢谱(NMR)是研究有机化合物结构的有力手段之一，在研究的有机 化合物分子中， 每一种结构中的等效氢原子在 NMR 谱中都给出了相应的峰值(信 号)。谱中峰的强度与结构中的氢原子数成正比。 (1)结构简式为的有机物， 在 NMR 谱上观察峰给出的强度 之比为_。 (2)实践中可根据 NMR 谱上观察到的氢原子给出的峰值情况， 确定有机
12、物的结构， 如分子式为 C3H6O2的链状有机物，其 NMR 谱上峰给出的稳定强度仅有 4 种， 它们分别为：33；321；3111；2211，请分别推断 出其对应的结构(合理即可)。 _；_； _；_。 解析 (1)找准有机物的对称位置(见右图)， 可见题给有机物中有 5 种不同类型的 氢原子，且氢原子数各为 2 个，因而峰强度之比为 11111。 (2)有机物 C3H6O2的各种同分异构体及峰强度之比分别为 CH3COOCH3(33)； HCOOCH2CH3(123)； CH3CH2COOH(321)； HOCH2CH2CHO(1221)； (3111)。 答案 (1)11111 (2)C
13、H3COOCH3 CH3CH2COOH 或 HCOOCH2CH3 HOCH2CH2CHO 13 化学上常用燃烧法确定有机物的组成。此法是在电炉加热时用纯氧气氧化管 内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。下图所示装置是用燃烧法确定有机 物分子式常用的装置。 回答下列问题： (1) 产 生 的 氧 气 按 从 左 到 右 流 向 ， 所 选 装 置 各 导 管 的 连 接 顺 序 是 _。 (2)C 装置中浓 H2SO4的作用是_。 (3)D 装置中 MnO2的作用是_。 (4)燃烧管中 CuO 的作用是_。 (5)若准确称取 0.90 g 样品(只含 C、H、O 三种元素中的两种或三种)，经充
14、分燃 烧后，A 管质量增加 1.32 g，B 管质量增加 0.54 g，则该有机物的最简式为 _。 (6)要确定该有机物的分子式，还要_。 解析 该实验的目的是用燃烧法确定有机物的组成， 观察实验装置就能明确实验 原理：D 是氧气发生装置，C 是氧气干燥装置，E 是氧气与样品充分反应装置， 若有 CO 生成，则 E 中 CuO 与 CO 反应生成 CO2，B 是水蒸气吸收装置，A 是 CO2吸收装置。用原子守恒法求最简式：n(C) 1.32 g 44 g mol 10.03 mol，n(H) 0.54 g 18 g mol 120.06 mol，n(O)（0.900.03120.061） g 16 g mol 10.03 mol，故 该有机物的最简式为 CH2O。 答案 (1)g、f、e、h、i、c(或 d)、d(或 c)、a(或 b)、b(或 a) (2)除去氧气中的水蒸气 (3)催化剂， 加快产生氧气的速率 (4)确保有机物充分氧化， 最终生成 CO2和 H2O (5)CH2O (6)测出该有机物的相对分子质量