魯科版選修5 第3章第2節(jié) 有機化合物結構的測定 第2課時 課件（60張）.pptx

第2課時有機化合物結構式的確定 第3章第2節(jié)有機化合物結構的測定 學習目標定位 1 能利用官能團的化學檢驗方法鑒定單官能團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 初步了解測定有機物結構的現代方法 2 能根據有機化合物官能團的定性鑒定結果及相關圖譜提供的分析結果判斷和確定某種有機化合物樣品的組成和結構 新知導學 達標檢測 內容索引 新知導學 1 有機化合物分子不飽和度的計算 1 公式 分子的不飽和度 2 說明 n c 表示碳原子數 n h 表示氫原子數 若有機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 則用氫原子總數減去氮原子數 一 不飽和度的計算 2 幾種官能團的不飽和度 1 2 1 4 1 2 不飽和度的應用 1 根據不飽和度求物質的分子式如的分子式 由結構簡式知 c原子數為14 o原子數為6 而分子的 雙鍵數 苯環(huán)數 4 2 2 4 10 則分子中h原子數為2 14 2 10 2 10 故分子式為c14h10o6 2 根據不飽和度推測物質的結構 a 1mol 3的不飽和鏈烴再結合6molh即達到飽和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 據此下列說法不正確的是 答案 解析 解析有機物分子中增加1個不飽和度 要減少2個氫原子 所以1mol 為3的不飽和鏈烴再結合6molh原子達到飽和 故a項正確 c10h8比相同碳原子的烷烴少了14個碳氫鍵 所以不飽和度為7 故b項正確 c4h8與c3h6 c2h4的 都為1 不飽和度相同 故c項錯誤 ch3ch chch3與環(huán)丁烷的 都為1 故d項正確 方法規(guī)律 有機物不飽和度的計算方法 2 根據分子結構計算 雙鍵數 叁鍵數 2 苯環(huán)數 4 脂環(huán)數如 1 1 2 1 4 4 3 7 立體封閉有機物 多面體等 立體面數 1 如 立方烷 的面數為6 其不飽和度 6 1 5 棱晶烷 的面數為5 其不飽和度 5 1 4 例2某芳香族有機化合物的分子式為c8h6o2 它的分子 除苯環(huán)外不含其他環(huán) 中不可能有a 兩個羥基b 一個醛基c 兩個醛基d 一個羧基 答案 解析 解析由該有機化合物的分子式可求出不飽和度 6 分子中有一個苯環(huán) 其不飽和度 4 余下2個不飽和度 2個碳原子和2個氧原子 具有2個不飽和度的基團組合可能有三種情況 兩個碳原子形成1個 c c 兩個氧原子形成2個羥基 均分別連在苯環(huán)上 兩個碳原子形成1個羰基 1個醛基 相互連接 兩個碳原子形成2個醛基 分別連在苯環(huán)上 c8h6o2分子拆除一個苯環(huán)和一個羧基后 還余一個c 它不可能再形成1個不飽和度 故d項不可能 方法規(guī)律 有機物的不飽和度與分子結構的關系 1 0 有機物分子是飽和鏈狀結構 2 1 有機物分子中有一個雙鍵或一個環(huán) 3 2 有機物分子中有兩個雙鍵或一個叁鍵 或一個雙鍵和一個環(huán) 或兩個環(huán)等 4 分子中有可能有苯環(huán) 例3有機物的同分異構體有多種 請寫出符合下列要求的兩種同分異構體的結構簡式 1 具有苯環(huán)結構且苯環(huán)上只有一個鏈狀取代基 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)上的鏈狀取代基應含有3個碳原子 1個o原子 且含有2個雙鍵或一個叁鍵 符合要求的結構有 1 化學實驗方法 紅棕色溶液退色 二 有機物官能團的確定 紫色溶液退色 fecl3 溴水 足量 磚紅色 co2氣體 2 物理測試方法 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物分子中不同的化學鍵或官能團的吸收頻率 因此從紅外光譜可以獲得有機物分子中含有何種化學鍵或官能團的信息 2 核磁共振氫譜核磁共振氫譜 nuclearmagneticresonancespectra 中有多少個峰 有機物分子中就有多少種處于不同化學環(huán)境中的氫原子 峰的面積比就是對應的處于不同化學環(huán)境的氫原子的數目比 例如 分子式為c2h6o的有機物的核磁共振氫譜如下 3 1 ch3ch2oh ch3 o ch3 3 通過定性實驗確定官能團的位置 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所連的碳原子上無氫原子 由消去反應的產物 可確定 oh或 x的位置 由取代反應產物的種數 可確定碳鏈結構 如烷烴 已知其分子式和一氯代物的種數時 可推斷其可能的結構 有時甚至可以在不知其分子式的情況下 判斷其可能的結構簡式 由加氫后碳鏈的結構 可確定原物質分子中或 c c 的位置 由有機物發(fā)生酯化反應能生成環(huán)酯或聚酯 可確定有機物是羥基酸 并根據環(huán)的大小 可確定 oh 與 cooh 的相對位置 4 通過定量實驗確定 通過定量實驗確定有機物的官能團 如乙醇結構式的確定 通過定量實驗確定官能團的數目 如測得1mol某醇與足量鈉反應可得到1mol氣體 則可說明該醇分子中含2個 oh 5 可用紅外光譜 核磁共振氫譜確定有機物中的官能團和各類氫原子數目 確定結構式 例4化學式為c4h8o3的有機物在濃硫酸存在下加熱時有如下性質 能分別與ch3ch2oh和ch3cooh發(fā)生酯化反應 能脫水生成一種能使溴水退色的物質 此物質只存在一種結構簡式 分子內能脫水生成一種分子式為c4h6o2的五元環(huán)狀化合物 則c4h8o3的結構簡式為a hoch2cooch2ch3b ch3ch oh ch2coohc hoch2ch2ch2coohd ch3ch2ch oh cooh 答案 解析 解析該有機物能夠和ch3ch2oh及ch3cooh發(fā)生酯化反應 說明其分子內含有 cooh和 oh 能夠脫水生成使溴水退色的物質 再結合c4h8o3的不飽和度 說明此生成物中含有 即和 oh相連的碳原子的鄰位碳原子上必定有h原子 該有機物能夠發(fā)生分子內脫水反應生成分子式為c4h6o2的五元環(huán)狀化合物 則生成的五元環(huán)的結點為四個c原子和一個o原子 所以該有機物應為直鏈狀 即hoch2ch2ch2cooh 例5為測定某有機物a的結構 設計了如下實驗 將2 3g該有機物完全燃燒 生成了0 1molco2和2 7gh2o 用質譜儀實驗得質譜圖 用核磁共振儀處理該化合物得核磁共振氫譜圖 圖中三個峰的面積比為1 2 3 試回答下列問題 1 有機物a的相對分子質量為 2 有機物a的實驗式為 3 根據a的實驗式 填 能 或 不能 確定a的分子式 4 a的分子式為 結構簡式為 答案 解析 46 c2h6o 能 c2h6o ch3ch2oh 解析一般質譜圖中最大質荷比即為有機物的相對分子質量 所以根據質譜圖可知a的相對分子質量為46 2 3ga完全燃燒生成0 1molco2和2 7gh2o 則可計算出a的分子式為 c2h6o n 即a的實驗式為c2h6o 由于h原子已經飽和 所以該實驗式就是其分子式 根據核磁共振氫譜圖可知 a中有三種化學環(huán)境不同的h原子且數目之比為1 2 3 又因為a的通式符合飽和一元醇的通式 所以a的結構簡式為ch3ch2oh 方法規(guī)律 1 質譜圖中質荷比最大的峰的數值就是該有機物的相對分子質量 2 核磁共振氫譜中峰的個數 分子中不同化學環(huán)境的氫原子數目 峰面積之比 不同化學環(huán)境的氫原子數目之比 3 紅外光譜圖中可以獲得有機物分子中含有的化學鍵或官能團 1 確定有機化合物結構式的流程 三 有機化合物結構的確定 2 醫(yī)用膠單體的結構確定 1 測定實驗式燃燒30 6g醫(yī)用膠的單體樣品 實驗測得生成70 4gco2 19 8gh2o 2 24ln2 已換算成標準狀況 確定其實驗式的計算步驟如下 計算各元素的物質的量 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 確定實驗式n c n h n n n o 則實驗式為 2 確定分子式已知 由質譜分析法測定出該樣品的相對分子質量為153 0 設該化合物的分子式 c8h11no2 n 則n 則該化合物的分子式為 8 11 1 2 c8h11no2 c8h11no2 用化學方法推測分子中的官能團a 加入溴的四氯化碳溶液 紅棕色退去 說明可能含有或 b 加入 nh4 2fe so4 2溶液 硫酸及koh的甲醇溶液 無明顯變化 說明不含有 c 加入稀堿水溶液并加熱 有氨氣放出 說明含有 3 推導結構式 計算不飽和度 不飽和度 c c no2 cn 推測樣品分子的碳骨架結構和官能團在碳鏈上的位置 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 確定結構簡式 綜上所述 醫(yī)用膠單體的結構簡式為 有機化合物結構式的確定方法 1 根據價鍵規(guī)律確定某些有機物根據價鍵規(guī)律只存在一種結構 則直接根據分子式確定其結構式 例如 c2h6 只能是ch3ch3 ch4o只能是ch3oh 2 通過定性實驗確定實驗 有機物表現的性質及相關結論 確定官能團 確定結構式 例如 能使溴的四氯化碳溶液退色的有機物分子中可能含有 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 某研究性學習小組為確定某蠟狀有機物a的結構和性質 他們擬用傳統實驗的手段與現代技術相結合的方法進行探究 請你參與過程探究 實驗式的確定 1 取樣品a進行燃燒法測定 發(fā)現燃燒后只生成co2和h2o 某次燃燒后 經換算得到了0 125molco2和0 15molh2o 據此得出的結論是 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進行燃燒法測定 發(fā)現燃燒后只生成co2和h2o 某次燃燒后 經換算得到了0 125molco2和0 15molh2o 說明該有機物中含有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 另一實驗中 取3 4g蠟狀有機物a在3 36l 標準狀況下 下同 氧氣中完全燃燒 兩者均恰好完全反應 生成2 8lco2和液態(tài)水 由此得出a的實驗式是 答案 解析 c5h12o4 解析生成co2的物質的量為 0 125mol 則生成水的物質的量為0 15mol 3 4g有機物中氧元素的質量為3 4g 0 125mol 12g mol 1 0 15mol 2 1g mol 1 1 6g 則氧元素的物質的量為0 1mol 分子中n c n h n o 5 12 4 故最簡式為c5h12o4 結構式的確定 經測定a的相對分子質量為136 3 取少量樣品熔化 加入鈉有氫氣放出 說明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 說明a分子中含有羥基 羥基 則a的結構簡式為 4 進行核磁共振 發(fā)現只有兩組特征峰 且峰面積比為2 1 再做紅外光譜 發(fā)現與乙醇一樣透過率在同一處波數被吸收 圖譜如下 答案 解析 c ch2oh 4 解析進行核磁共振 發(fā)現只有兩組特征峰 且面積比為2 1 說明結構中含有兩種氫原子 數目分別為4和8 再做紅外光譜 發(fā)現與乙醇一樣透過率在同一處波數被吸收 說明結構中含有醇羥基 從紅外光譜圖可以看出分子中含有o h c o c h鍵 該有機物的結構簡式為c ch2oh 4 達標檢測 1 據報道 化學家合成了一種分子式為c200h200 含多個的鏈狀烴 該分子含有的個數最多可以有a 98個b 102個c 50個d 101個 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個碳碳雙鍵則減少2個氫原子 c200h200分子中比200個碳原子的飽和烴少202個氫原子 所以分子中最多可能有101個 7 2 2017 濟南一中高二期中 在核磁共振氫譜中出現兩組峰 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 解析因為在核磁共振氫譜中出現兩組峰 說明該有機物分子中處在不同化學環(huán)境中的氫原子有兩種 且根據題意這兩種氫原子個數之比為3 2 分析四個選項 a項中處在不同化學環(huán)境中的氫原子有2種 其個數比為6 2 不合題意 1 2 3 4 5 6 b項如圖所示 氫原子有3種 其個數比為3 1 1 不合題意 7 1 2 3 4 5 6 c項如圖所示 氫原子有3種 其個數比為6 2 8 不合題意 d項如圖所示 氫原子有2種 其個數比為3 2 符合題意 7 3 核磁共振氫譜是指有機物分子中的氫原子所處的化學環(huán)境 即其附近的基團 不同 表現出的核磁性就不同 代表核磁性特征的峰在核磁共振氫譜圖中坐標的位置 化學位移 符號為 也就不同 現有一物質的核磁共振氫譜如圖所示 則可能是下列物質中的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物分子中含有4種不同化學環(huán)境的氫原子 a物質分子中有2種不同化學環(huán)境的氫原子 b物質分子中有4種不同化學環(huán)境的氫原子 c物質分子中有2種不同化學環(huán)境的氫原子 d物質分子中有3種不同化學環(huán)境的氫原子 故選b 1 2 3 4 5 6 7 4 某有機物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峰 峰面積之比是4 1 1 2 其中羥基氫原子數為3 x的相對分子質量為92 試寫出x的結構簡式 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 若羥基氫原子數為3 兩種類型氫原子 則烴基氫原子數為5且有兩種類型 由相對分子質量減去已知原子的相對原子質量就可求出碳原子的個數 3 故分子式為c3h8o3 羥基氫原子有兩種類型 判斷三個羥基應分別連在三個碳原子上 推知結構簡式為 7 5 已知某有機物a的實驗式為c2h4o 其質譜圖如圖所示 1 2 3 4 5 6 7 1 該有機物的相對分子質量是 2 該有機物的分子式為 3 若該有機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體的結構簡式 1 2 3 4 5 6 答案 解析 88 c4h8o2 答案hcooch2ch2ch3 hcooch ch3 2 ch3cooch2ch3 ch3ch2cooch3 解析質譜圖最右邊的e峰是分子離子產生的 所以其相對分子質量為88 解析實驗式是c2h4o 可推出其分子式為c4h8o2 解析類別為酯 分子式為c4h8o2的同分異構體有四種 7 6 2017 佳木斯一中高二期中 某有機化合物a的相對分子質量 分子量 大于100 小于110 經分析得知 其中c和h的質量分數之和為53 8 其余為氧 請回答 1 1個a分子中含有 個氧原子 1 2 3 4 5 6 答案 解析 3 解析c和h的質量分數之和為53 8 則o的質量分數為46 2 當a相對分子質量為110時 o原子個數為3 2 當a的相對分子質量為100時 o原子個數為2 9 因此 1個a分子中含有3個氧原子 7 2 已知a分子中c h原子個數比為1 2 則該化合物的質譜圖中最大質荷比為 1 2 3 4 5 6 答案 解析 104 解析已知a分子中c h原子個數比為1 2 由 1