魯科版選修5 第3章第2節(jié) 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定 第2課時(shí) 課件（60張）.pptx

第2課時(shí)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定 第3章第2節(jié)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1 能利用官能團(tuán)的化學(xué)檢驗(yàn)方法鑒定單官能團(tuán)化合物分子中是否存在碳碳雙鍵 碳碳叁鍵 鹵素原子 醇羥基 酚羥基 醛基 羧基等 初步了解測(cè)定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代方法 2 能根據(jù)有機(jī)化合物官能團(tuán)的定性鑒定結(jié)果及相關(guān)圖譜提供的分析結(jié)果判斷和確定某種有機(jī)化合物樣品的組成和結(jié)構(gòu) 新知導(dǎo)學(xué) 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 內(nèi)容索引 新知導(dǎo)學(xué) 1 有機(jī)化合物分子不飽和度的計(jì)算 1 公式 分子的不飽和度 2 說(shuō)明 n c 表示碳原子數(shù) n h 表示氫原子數(shù) 若有機(jī)化合物分子中含有鹵素原子 則將其視為氫原子 若含有氧原子 則不予考慮 若含有氮原子 則用氫原子總數(shù)減去氮原子數(shù) 一 不飽和度的計(jì)算 2 幾種官能團(tuán)的不飽和度 1 2 1 4 1 2 不飽和度的應(yīng)用 1 根據(jù)不飽和度求物質(zhì)的分子式如的分子式 由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式知 c原子數(shù)為14 o原子數(shù)為6 而分子的 雙鍵數(shù) 苯環(huán)數(shù) 4 2 2 4 10 則分子中h原子數(shù)為2 14 2 10 2 10 故分子式為c14h10o6 2 根據(jù)不飽和度推測(cè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu) a 1mol 3的不飽和鏈烴再結(jié)合6molh即達(dá)到飽和b c10h8的 7c c4h8的不飽和度與c3h6 c2h4的不飽和度不相同d ch3ch chch3與環(huán)丁烷的不飽和度相同 例1下表列出幾種烴的不飽和度 據(jù)此下列說(shuō)法不正確的是 答案 解析 解析有機(jī)物分子中增加1個(gè)不飽和度 要減少2個(gè)氫原子 所以1mol 為3的不飽和鏈烴再結(jié)合6molh原子達(dá)到飽和 故a項(xiàng)正確 c10h8比相同碳原子的烷烴少了14個(gè)碳?xì)滏I 所以不飽和度為7 故b項(xiàng)正確 c4h8與c3h6 c2h4的 都為1 不飽和度相同 故c項(xiàng)錯(cuò)誤 ch3ch chch3與環(huán)丁烷的 都為1 故d項(xiàng)正確 方法規(guī)律 有機(jī)物不飽和度的計(jì)算方法 2 根據(jù)分子結(jié)構(gòu)計(jì)算 雙鍵數(shù) 叁鍵數(shù) 2 苯環(huán)數(shù) 4 脂環(huán)數(shù)如 1 1 2 1 4 4 3 7 立體封閉有機(jī)物 多面體等 立體面數(shù) 1 如 立方烷 的面數(shù)為6 其不飽和度 6 1 5 棱晶烷 的面數(shù)為5 其不飽和度 5 1 4 例2某芳香族有機(jī)化合物的分子式為c8h6o2 它的分子 除苯環(huán)外不含其他環(huán) 中不可能有a 兩個(gè)羥基b 一個(gè)醛基c 兩個(gè)醛基d 一個(gè)羧基 答案 解析 解析由該有機(jī)化合物的分子式可求出不飽和度 6 分子中有一個(gè)苯環(huán) 其不飽和度 4 余下2個(gè)不飽和度 2個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子 具有2個(gè)不飽和度的基團(tuán)組合可能有三種情況 兩個(gè)碳原子形成1個(gè) c c 兩個(gè)氧原子形成2個(gè)羥基 均分別連在苯環(huán)上 兩個(gè)碳原子形成1個(gè)羰基 1個(gè)醛基 相互連接 兩個(gè)碳原子形成2個(gè)醛基 分別連在苯環(huán)上 c8h6o2分子拆除一個(gè)苯環(huán)和一個(gè)羧基后 還余一個(gè)c 它不可能再形成1個(gè)不飽和度 故d項(xiàng)不可能 方法規(guī)律 有機(jī)物的不飽和度與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 1 0 有機(jī)物分子是飽和鏈狀結(jié)構(gòu) 2 1 有機(jī)物分子中有一個(gè)雙鍵或一個(gè)環(huán) 3 2 有機(jī)物分子中有兩個(gè)雙鍵或一個(gè)叁鍵 或一個(gè)雙鍵和一個(gè)環(huán) 或兩個(gè)環(huán)等 4 分子中有可能有苯環(huán) 例3有機(jī)物的同分異構(gòu)體有多種 請(qǐng)寫出符合下列要求的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 1 具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)且苯環(huán)上只有一個(gè)鏈狀取代基 2 已知碳碳雙鍵及碳碳叁鍵上不能連有 oh 答案 解析 答案 解析的不飽和度 6 其同分異構(gòu)體的不飽和度為6 苯環(huán)的不飽和度為4 故苯環(huán)上的鏈狀取代基應(yīng)含有3個(gè)碳原子 1個(gè)o原子 且含有2個(gè)雙鍵或一個(gè)叁鍵 符合要求的結(jié)構(gòu)有 1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法 紅棕色溶液退色 二 有機(jī)物官能團(tuán)的確定 紫色溶液退色 fecl3 溴水 足量 磚紅色 co2氣體 2 物理測(cè)試方法 1 紅外光譜紅外光譜 infraredspectroscopy 中不同頻率的吸收峰反映的是有機(jī)物分子中不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)的吸收頻率 因此從紅外光譜可以獲得有機(jī)物分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息 2 核磁共振氫譜核磁共振氫譜 nuclearmagneticresonancespectra 中有多少個(gè)峰 有機(jī)物分子中就有多少種處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子 峰的面積比就是對(duì)應(yīng)的處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的數(shù)目比 例如 分子式為c2h6o的有機(jī)物的核磁共振氫譜如下 3 1 ch3ch2oh ch3 o ch3 3 通過(guò)定性實(shí)驗(yàn)確定官能團(tuán)的位置 若由醇氧化得醛或羧酸 可推知 oh一定連接在至少有2個(gè)氫原子的碳原子上 即存在 ch2oh或ch3oh 由醇氧化為酮 推知 oh一定連在有1個(gè)氫原子的碳原子上 即存在 若醇不能在催化劑作用下被氧化 則 oh所連的碳原子上無(wú)氫原子 由消去反應(yīng)的產(chǎn)物 可確定 oh或 x的位置 由取代反應(yīng)產(chǎn)物的種數(shù) 可確定碳鏈結(jié)構(gòu) 如烷烴 已知其分子式和一氯代物的種數(shù)時(shí) 可推斷其可能的結(jié)構(gòu) 有時(shí)甚至可以在不知其分子式的情況下 判斷其可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 由加氫后碳鏈的結(jié)構(gòu) 可確定原物質(zhì)分子中或 c c 的位置 由有機(jī)物發(fā)生酯化反應(yīng)能生成環(huán)酯或聚酯 可確定有機(jī)物是羥基酸 并根據(jù)環(huán)的大小 可確定 oh 與 cooh 的相對(duì)位置 4 通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定 通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定有機(jī)物的官能團(tuán) 如乙醇結(jié)構(gòu)式的確定 通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定官能團(tuán)的數(shù)目 如測(cè)得1mol某醇與足量鈉反應(yīng)可得到1mol氣體 則可說(shuō)明該醇分子中含2個(gè) oh 5 可用紅外光譜 核磁共振氫譜確定有機(jī)物中的官能團(tuán)和各類氫原子數(shù)目 確定結(jié)構(gòu)式 例4化學(xué)式為c4h8o3的有機(jī)物在濃硫酸存在下加熱時(shí)有如下性質(zhì) 能分別與ch3ch2oh和ch3cooh發(fā)生酯化反應(yīng) 能脫水生成一種能使溴水退色的物質(zhì) 此物質(zhì)只存在一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 分子內(nèi)能脫水生成一種分子式為c4h6o2的五元環(huán)狀化合物 則c4h8o3的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為a hoch2cooch2ch3b ch3ch oh ch2coohc hoch2ch2ch2coohd ch3ch2ch oh cooh 答案 解析 解析該有機(jī)物能夠和ch3ch2oh及ch3cooh發(fā)生酯化反應(yīng) 說(shuō)明其分子內(nèi)含有 cooh和 oh 能夠脫水生成使溴水退色的物質(zhì) 再結(jié)合c4h8o3的不飽和度 說(shuō)明此生成物中含有 即和 oh相連的碳原子的鄰位碳原子上必定有h原子 該有機(jī)物能夠發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)生成分子式為c4h6o2的五元環(huán)狀化合物 則生成的五元環(huán)的結(jié)點(diǎn)為四個(gè)c原子和一個(gè)o原子 所以該有機(jī)物應(yīng)為直鏈狀 即hoch2ch2ch2cooh 例5為測(cè)定某有機(jī)物a的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn) 將2 3g該有機(jī)物完全燃燒 生成了0 1molco2和2 7gh2o 用質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)得質(zhì)譜圖 用核磁共振儀處理該化合物得核磁共振氫譜圖 圖中三個(gè)峰的面積比為1 2 3 試回答下列問(wèn)題 1 有機(jī)物a的相對(duì)分子質(zhì)量為 2 有機(jī)物a的實(shí)驗(yàn)式為 3 根據(jù)a的實(shí)驗(yàn)式 填 能 或 不能 確定a的分子式 4 a的分子式為 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 答案 解析 46 c2h6o 能 c2h6o ch3ch2oh 解析一般質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比即為有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量 所以根據(jù)質(zhì)譜圖可知a的相對(duì)分子質(zhì)量為46 2 3ga完全燃燒生成0 1molco2和2 7gh2o 則可計(jì)算出a的分子式為 c2h6o n 即a的實(shí)驗(yàn)式為c2h6o 由于h原子已經(jīng)飽和 所以該實(shí)驗(yàn)式就是其分子式 根據(jù)核磁共振氫譜圖可知 a中有三種化學(xué)環(huán)境不同的h原子且數(shù)目之比為1 2 3 又因?yàn)閍的通式符合飽和一元醇的通式 所以a的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為ch3ch2oh 方法規(guī)律 1 質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的峰的數(shù)值就是該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量 2 核磁共振氫譜中峰的個(gè)數(shù) 分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目 峰面積之比 不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目之比 3 紅外光譜圖中可以獲得有機(jī)物分子中含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán) 1 確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的流程 三 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的確定 2 醫(yī)用膠單體的結(jié)構(gòu)確定 1 測(cè)定實(shí)驗(yàn)式燃燒30 6g醫(yī)用膠的單體樣品 實(shí)驗(yàn)測(cè)得生成70 4gco2 19 8gh2o 2 24ln2 已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況 確定其實(shí)驗(yàn)式的計(jì)算步驟如下 計(jì)算各元素的物質(zhì)的量 n co2 n c mol 1 6 n h2o n h mol 2 2 n n2 n n mol n o mol 0 2 0 4 確定實(shí)驗(yàn)式n c n h n n n o 則實(shí)驗(yàn)式為 2 確定分子式已知 由質(zhì)譜分析法測(cè)定出該樣品的相對(duì)分子質(zhì)量為153 0 設(shè)該化合物的分子式 c8h11no2 n 則n 則該化合物的分子式為 8 11 1 2 c8h11no2 c8h11no2 用化學(xué)方法推測(cè)分子中的官能團(tuán)a 加入溴的四氯化碳溶液 紅棕色退去 說(shuō)明可能含有或 b 加入 nh4 2fe so4 2溶液 硫酸及koh的甲醇溶液 無(wú)明顯變化 說(shuō)明不含有 c 加入稀堿水溶液并加熱 有氨氣放出 說(shuō)明含有 3 推導(dǎo)結(jié)構(gòu)式 計(jì)算不飽和度 不飽和度 c c no2 cn 推測(cè)樣品分子的碳骨架結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)在碳鏈上的位置 樣品分子核磁共振氫譜圖和核磁共振碳譜圖提示 該化合物分子中含有和 o ch2 ch2 ch2 ch3基團(tuán) 確定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 綜上所述 醫(yī)用膠單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定方法 1 根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律確定某些有機(jī)物根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律只存在一種結(jié)構(gòu) 則直接根據(jù)分子式確定其結(jié)構(gòu)式 例如 c2h6 只能是ch3ch3 ch4o只能是ch3oh 2 通過(guò)定性實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn) 有機(jī)物表現(xiàn)的性質(zhì)及相關(guān)結(jié)論 確定官能團(tuán) 確定結(jié)構(gòu)式 例如 能使溴的四氯化碳溶液退色的有機(jī)物分子中可能含有 不能使溴的四氯化碳溶液退色卻能使酸性高錳酸鉀溶液退色的可能是苯的同系物等 例6 2017 杭州七校高二期中 某研究性學(xué)習(xí)小組為確定某蠟狀有機(jī)物a的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 他們擬用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的手段與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行探究 請(qǐng)你參與過(guò)程探究 實(shí)驗(yàn)式的確定 1 取樣品a進(jìn)行燃燒法測(cè)定 發(fā)現(xiàn)燃燒后只生成co2和h2o 某次燃燒后 經(jīng)換算得到了0 125molco2和0 15molh2o 據(jù)此得出的結(jié)論是 答案 解析 分子中n c n h 5 12 分子式為c5h12ox x 0 1 2 解析取樣品a進(jìn)行燃燒法測(cè)定 發(fā)現(xiàn)燃燒后只生成co2和h2o 某次燃燒后 經(jīng)換算得到了0 125molco2和0 15molh2o 說(shuō)明該有機(jī)物中含有c h元素 可能含有o元素 分子中c h元素的物質(zhì)的量比為n c n h 0 125mol 2 0 15 mol 5 12 分子式為c5h12ox x 0 1 2 2 另一實(shí)驗(yàn)中 取3 4g蠟狀有機(jī)物a在3 36l 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 下同 氧氣中完全燃燒 兩者均恰好完全反應(yīng) 生成2 8lco2和液態(tài)水 由此得出a的實(shí)驗(yàn)式是 答案 解析 c5h12o4 解析生成co2的物質(zhì)的量為 0 125mol 則生成水的物質(zhì)的量為0 15mol 3 4g有機(jī)物中氧元素的質(zhì)量為3 4g 0 125mol 12g mol 1 0 15mol 2 1g mol 1 1 6g 則氧元素的物質(zhì)的量為0 1mol 分子中n c n h n o 5 12 4 故最簡(jiǎn)式為c5h12o4 結(jié)構(gòu)式的確定 經(jīng)測(cè)定a的相對(duì)分子質(zhì)量為136 3 取少量樣品熔化 加入鈉有氫氣放出 說(shuō)明a分子中含有 答案 解析 解析取少量樣品熔化 加入鈉有氫氣放出 a分子中不含有不飽和鍵 說(shuō)明a分子中含有羥基 羥基 則a的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 4 進(jìn)行核磁共振 發(fā)現(xiàn)只有兩組特征峰 且峰面積比為2 1 再做紅外光譜 發(fā)現(xiàn)與乙醇一樣透過(guò)率在同一處波數(shù)被吸收 圖譜如下 答案 解析 c ch2oh 4 解析進(jìn)行核磁共振 發(fā)現(xiàn)只有兩組特征峰 且面積比為2 1 說(shuō)明結(jié)構(gòu)中含有兩種氫原子 數(shù)目分別為4和8 再做紅外光譜 發(fā)現(xiàn)與乙醇一樣透過(guò)率在同一處波數(shù)被吸收 說(shuō)明結(jié)構(gòu)中含有醇羥基 從紅外光譜圖可以看出分子中含有o h c o c h鍵 該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為c ch2oh 4 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 據(jù)報(bào)道 化學(xué)家合成了一種分子式為c200h200 含多個(gè)的鏈狀烴 該分子含有的個(gè)數(shù)最多可以有a 98個(gè)b 102個(gè)c 50個(gè)d 101個(gè) 答案 1 2 3 4 5 6 解析 解析飽和鏈烴通式為cnh2n 2 分子中每增加1個(gè)碳碳雙鍵則減少2個(gè)氫原子 c200h200分子中比200個(gè)碳原子的飽和烴少202個(gè)氫原子 所以分子中最多可能有101個(gè) 7 2 2017 濟(jì)南一中高二期中 在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰 其峰面積之比為3 2的化合物為 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析因?yàn)樵诤舜殴舱駳渥V中出現(xiàn)兩組峰 說(shuō)明該有機(jī)物分子中處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子有兩種 且根據(jù)題意這兩種氫原子個(gè)數(shù)之比為3 2 分析四個(gè)選項(xiàng) a項(xiàng)中處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子有2種 其個(gè)數(shù)比為6 2 不合題意 1 2 3 4 5 6 b項(xiàng)如圖所示 氫原子有3種 其個(gè)數(shù)比為3 1 1 不合題意 7 1 2 3 4 5 6 c項(xiàng)如圖所示 氫原子有3種 其個(gè)數(shù)比為6 2 8 不合題意 d項(xiàng)如圖所示 氫原子有2種 其個(gè)數(shù)比為3 2 符合題意 7 3 核磁共振氫譜是指有機(jī)物分子中的氫原子所處的化學(xué)環(huán)境 即其附近的基團(tuán) 不同 表現(xiàn)出的核磁性就不同 代表核磁性特征的峰在核磁共振氫譜圖中坐標(biāo)的位置 化學(xué)位移 符號(hào)為 也就不同 現(xiàn)有一物質(zhì)的核磁共振氫譜如圖所示 則可能是下列物質(zhì)中的a ch3ch2ch3b ch3ch2ch2ohc ch3ch2ch2ch3d ch3ch2cho 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析由核磁共振氫譜圖知該有機(jī)物分子中含有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子 a物質(zhì)分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子 b物質(zhì)分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子 c物質(zhì)分子中有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子 d物質(zhì)分子中有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子 故選b 1 2 3 4 5 6 7 4 某有機(jī)物x由c h o三種元素組成 它的紅外吸收光譜表明有羥基o h鍵 c o鍵 烴基上c h鍵的紅外吸收峰 x的核磁共振氫譜有四個(gè)峰 峰面積之比是4 1 1 2 其中羥基氫原子數(shù)為3 x的相對(duì)分子質(zhì)量為92 試寫出x的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 解析由紅外吸收光譜判斷x應(yīng)屬于含有羥基的化合物 由核磁共振氫譜判斷x分子中有四種不同類型的氫原子 若羥基氫原子數(shù)為3 兩種類型氫原子 則烴基氫原子數(shù)為5且有兩種類型 由相對(duì)分子質(zhì)量減去已知原子的相對(duì)原子質(zhì)量就可求出碳原子的個(gè)數(shù) 3 故分子式為c3h8o3 羥基氫原子有兩種類型 判斷三個(gè)羥基應(yīng)分別連在三個(gè)碳原子上 推知結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 7 5 已知某有機(jī)物a的實(shí)驗(yàn)式為c2h4o 其質(zhì)譜圖如圖所示 1 2 3 4 5 6 7 1 該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是 2 該有機(jī)物的分子式為 3 若該有機(jī)物的紅外光譜分析含有酯基 寫出滿足 2 中分子式的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 1 2 3 4 5 6 答案 解析 88 c4h8o2 答案hcooch2ch2ch3 hcooch ch3 2 ch3cooch2ch3 ch3ch2cooch3 解析質(zhì)譜圖最右邊的e峰是分子離子產(chǎn)生的 所以其相對(duì)分子質(zhì)量為88 解析實(shí)驗(yàn)式是c2h4o 可推出其分子式為c4h8o2 解析類別為酯 分子式為c4h8o2的同分異構(gòu)體有四種 7 6 2017 佳木斯一中高二期中 某有機(jī)化合物a的相對(duì)分子質(zhì)量 分子量 大于100 小于110 經(jīng)分析得知 其中c和h的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為53 8 其余為氧 請(qǐng)回答 1 1個(gè)a分子中含有 個(gè)氧原子 1 2 3 4 5 6 答案 解析 3 解析c和h的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為53 8 則o的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46 2 當(dāng)a相對(duì)分子質(zhì)量為110時(shí) o原子個(gè)數(shù)為3 2 當(dāng)a的相對(duì)分子質(zhì)量為100時(shí) o原子個(gè)數(shù)為2 9 因此 1個(gè)a分子中含有3個(gè)氧原子 7 2 已知a分子中c h原子個(gè)數(shù)比為1 2 則該化合物的質(zhì)譜圖中最大質(zhì)荷比為 1 2 3 4 5 6 答案 解析 104 解析已知a分子中c h原子個(gè)數(shù)比為1 2 由 1