2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第三章 有機(jī)合成及其應(yīng)用 合成高分子化合物 3.2 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定學(xué)案 魯科版選修5.docx
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第2節(jié) 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定 [課標(biāo)要求] 1.了解有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定的一般步驟和程序,能進(jìn)行確定有機(jī)化合物分子式的簡單計(jì)算。 2.能利用化學(xué)檢驗(yàn)方法鑒定官能團(tuán)。 3.初步了解一些測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代手段。 4.懂得有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定是有機(jī)化合物合成的重要環(huán)節(jié)。 1.有機(jī)化合物中碳、氫元素的測(cè)定方法是燃燒法,鹵素是沉淀法。 2.利用質(zhì)譜法測(cè)定有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。 3.利用紫外光譜法、紅外光譜法及核磁共振譜,可確定有機(jī)化合物的官能團(tuán)和碳骨架。 4.常見官能團(tuán)的不飽和度 一個(gè)碳碳雙鍵或碳氧雙鍵、一個(gè)脂環(huán),Ω=1;一個(gè)碳碳叁鍵或碳氮叁鍵,其Ω=2;一個(gè)苯環(huán),Ω=4。 1.有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定流程 測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的核心步驟是確定分子式,檢測(cè)分子中所含有的官能團(tuán)及其在碳骨架上的位置。 2.確定有機(jī)化合物的元素組成 要確定有機(jī)化合物的分子式,首先要知道該物質(zhì)的組成元素,各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),必要時(shí)還要測(cè)量其相對(duì)分子質(zhì)量。 1.如何確定鹵代烴中鹵素原子的種類? 提示:鹵代烴在NaOH水溶液中共熱后,加入稀HNO3和AgNO3溶液,由不溶性AgX的顏色不同,可由此判斷鹵素原子的種類。若AgX為白色沉淀,則X為Cl;若AgX為淺黃色沉淀,則X為Br;若AgX為黃色沉淀,則X為I。 2.2.3 g某有機(jī)物完全燃燒后生成4.4 g二氧化碳和2.7 g水,該有機(jī)物的組成元素有哪些? 提示:該有機(jī)物中含C:12 gmol-1=1.2 g 含H:21 gmol-1=0.3 g 因2.3 g>(1.2 g+0.3 g),故該有機(jī)物中還含有氧元素。因此,該有機(jī)物是由C、H、O三種元素組成的。 1.確定有機(jī)化合物分子式的一般途徑 2.確定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的方法 (1)公式法 ①M(fèi)=m/n(M表示摩爾質(zhì)量,m表示質(zhì)量,n表示物質(zhì)的量)。 ②已知有機(jī)物蒸氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度:M=22.4ρ(注意密度的單位)。 ③已知有機(jī)物蒸氣與某氣體物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量為M′)在相同狀況下的相對(duì)密度D,則M=M′D。 ④=M(A)A%+M(B)B%+…[表示平均摩爾質(zhì)量,M(A)、M(B)分別表示A、B物質(zhì)的摩爾質(zhì)量,A%、B%分別表示A、B物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)]。 (2)其他方法 ①根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算確定。 ②利用質(zhì)譜法測(cè)定。 3.確定有機(jī)化合物分子式的方法 (1)實(shí)驗(yàn)式法 由各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)→求各元素的原子個(gè)數(shù)之比(實(shí)驗(yàn)式)→相對(duì)分子質(zhì)量→求分子式。 (2)物質(zhì)的量關(guān)系法 由密度或其他條件→求摩爾質(zhì)量→求1 mol分子中所含各元素原子的物質(zhì)的量→求分子式。 (3)化學(xué)方程式法 利用化學(xué)方程式求分子式。 (4)燃燒通式法 利用通式和相對(duì)分子質(zhì)量求分子式。 CxHy+(x+)O2―→xCO2+H2O CxHyOz+(x+-)O2―→xCO2+H2O 由于x、y、z相對(duì)獨(dú)立,借助通式進(jìn)行計(jì)算,解出x、y、z,最后求出分子式。 (5)利用各類有機(jī)物的分子式通式和相對(duì)分子質(zhì)量確定 類別 通式 相對(duì)分子質(zhì)量 烷烴 CnH2n+2 Mr=14n+2(n≥1) 環(huán)烷烴,烯烴 CnH2n Mr=14n(烯烴n≥2,環(huán)烷烴n≥3) 二烯烴,炔烴 CnH2n-2 Mr=14n-2(炔烴n≥2) 苯及苯的同系物 CnH2n-6 Mr=14n-6(n≥6) 飽和醇 CnH2n+2Ox Mr=14n+2+16x 飽和一元醛 CnH2nO Mr=14n+16 飽和一元羧酸及酯 CnH2nO2 Mr=14n+32 (6)商余法(只適用于烴,n為正整數(shù)): =n+2(烷烴),=n(烯烴、環(huán)烷烴), =n-2(炔烴、二烯烴),=n-6(苯或苯的同系物)。 1.正誤判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)。 (1)只要通過定性定量分析得到有機(jī)物的元素組成,即可確定有機(jī)物的分子式() (2)可燃有機(jī)物中碳、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可通過燃燒分析法求得(√) (3)含氯有機(jī)物樣品中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液后,會(huì)有白色沉淀產(chǎn)生() (4)有機(jī)化合物分子式一定不與其最簡式相同() (5)燃燒0.1 mol某有機(jī)化合物得到0.2 mol CO2和0.3 mol H2O不能由此確定有機(jī)化合物的分子式(√) 解析:(1)要想確定有機(jī)物的分子式,除了元素組成外,還需測(cè)定其相對(duì)分子質(zhì)量。 (2)有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的水和二氧化碳分別用吸水劑和堿液吸收,稱重后即可分別計(jì)算出碳、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 (3)含氯有機(jī)物樣品中應(yīng)先加入NaOH溶液,然后再加入硝酸酸化的硝酸銀溶液,才會(huì)有白色沉淀產(chǎn)生。 (4)有些有機(jī)化合物的分子式與其最簡式相同,如甲烷CH4、甲醛CH2O、甲酸CH2O2等。 (5)僅憑此條件只能確定每個(gè)有機(jī)物分子中C、H原子個(gè)數(shù),無法確定是否含有O原子。 2.某含C、H、O三種元素的有機(jī)物A經(jīng)元素分析儀測(cè)定,含碳、氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為52.16%、13.14%,則該有機(jī)物的分子式為( ) A.C2H6 B.C2H6O C.C6H6O D.C2H6O2 解析:選B 有機(jī)物A中C、H、O的原子個(gè)數(shù)比為∶∶=2∶6∶1,則該有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式為C2H6O,其中氫原子數(shù)已達(dá)到飽和,該實(shí)驗(yàn)式即為A的分子式,故B選項(xiàng)正確。 3.燃燒0.2 mol某有機(jī)物,得到0.4 mol CO2和0.6 mol H2O,由此可得出的結(jié)論是( ) A.該有機(jī)物中含有2個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子 B.該有機(jī)物中碳和氫的原子個(gè)數(shù)比為3∶1 C.該有機(jī)物中含有2個(gè)CO2和3個(gè)H2O D.1 mol該有機(jī)物中含有2 mol碳原子和6 mol氫原子,還可能含有氧原子 解析:選D 該有機(jī)物的1個(gè)分子中含有2個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該有機(jī)物中碳、氫原子的個(gè)數(shù)比為1∶3,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該有機(jī)物中不含二氧化碳,也不含水,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.某有機(jī)化合物3.2 g在氧氣中充分燃燒,將生成物依次通入盛有濃硫酸的洗氣瓶和盛有堿石灰的干燥管,實(shí)驗(yàn)測(cè)得裝有濃硫酸的洗氣瓶增重3.6 g,盛有堿石灰的干燥管增重4.4 g。則下列判斷正確的是( ) A.肯定含有碳、氫、氧三種元素 B.肯定含有碳、氫元素,可能含有氧元素 C.肯定含有碳、氫元素,不含氧元素 D.不可能同時(shí)含有碳、氫、氧三種元素 解析:選A 3.2 g有機(jī)物在氧氣中充分燃燒后生成的產(chǎn)物依次通過濃硫酸和堿石灰,分別增重3.6 g和4.4 g,則生成水的質(zhì)量是3.6 g,所以氫原子的物質(zhì)的量是0.4 mol,生成的二氧化碳的質(zhì)量是4.4 g,碳原子的物質(zhì)的量是0.1 mol,根據(jù)原子守恒,可知3.2 g該有機(jī)物中含有0.1 mol碳原子和0.4 mol氫原子,m(H)+m(C)=0.4 mol1 gmol-1+0.1 mol12 gmol-1=1.6 g<3.2 g,故該有機(jī)物中一定含有碳、氫、氧三種元素,所以A正確。 5.某氣態(tài)烴對(duì)空氣的相對(duì)密度為2,在氧氣中充分燃燒1.16 g這種烴,并將所得產(chǎn)物通過裝有無水氯化鈣的干燥管和裝有堿石灰的干燥管,當(dāng)稱量這兩個(gè)干燥管的質(zhì)量時(shí),它們依次增重1.8 g和3.52 g。這種烴的化學(xué)式是( ) A.C2H6 B.C4H10 C.C5H10 D.C5H12 解析:選B 氣態(tài)烴對(duì)空氣(空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量為29)的相對(duì)密度為2,則該烴的相對(duì)分子質(zhì)量為292=58,則該烴的物質(zhì)的量為=0.02 mol,裝有無水CaCl2的干燥管增重的1.8 g為生成水的質(zhì)量,其物質(zhì)的量為=0.1 mol,裝有堿石灰的干燥管增重的3.52 g為生成二氧化碳的質(zhì)量,其物質(zhì)的量為=0.08 mol,根據(jù)原子守恒可知烴分子中N(C)==4、N(H)==10,故該烴的分子式為C4H10,故B正確。 6.有機(jī)物A由碳、氫、氧三種元素組成?,F(xiàn)取3 g A與4.48 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氧氣在密閉容器中充分燃燒,生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸氣(假設(shè)反應(yīng)物沒有剩余)。將反應(yīng)生成的氣體依次通過濃硫酸和堿石灰充分吸收,濃硫酸增重3.6 g,堿石灰增重4.4 g,剩余氣體體積為1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)?;卮鹣铝袉栴}: (1)3 g A燃燒后生成物的物質(zhì)的量分別為n(H2O)=________,n(CO2)=________,n(CO)=________。 (2)通過計(jì)算確定A的分子式。 (3)寫出A的所有可能的結(jié)構(gòu)簡式。 解析:反應(yīng)物沒有剩余,將反應(yīng)生成的氣體(二氧化碳、一氧化碳和水蒸氣)依次通過濃硫酸和堿石灰充分吸收,濃硫酸增重的3.6 g為水的質(zhì)量,堿石灰增重的4.4 g為二氧化碳的質(zhì)量,剩余氣體體積為1.12 L,則該氣體應(yīng)為CO,說明有機(jī)物沒有完全燃燒。 (1)n(H2O)==0.2 mol;n(CO2)==0.1 mol;n(CO)==0.05 mol。 (2)3 g A中,n(H)=2n(H2O)=20.2 mol=0.4 mol, n(C)=n(CO2)+n(CO)=0.1 mol+0.05 mol=0.15 mol,n(O)=2n(CO2)+n(CO)+n(H2O)-2n(O2)=20.1 mol+0.05 mol+0.2 mol-20.2 mol=0.05 mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=0.15 mol∶0.4 mol∶0.05 mol=3∶8∶1,所以A的最簡式為C3H8O,由于達(dá)到結(jié)合H原子的最大數(shù)目,所以最簡式就是該物質(zhì)的分子式,即該物質(zhì)的分子式為C3H8O。 (3)A(C3H8O)可能為飽和一元醇,也可能為甲乙醚, 可能的結(jié)構(gòu)簡式有CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3、 CH3CH2OCH3。 答案:(1)0.2 mol 0.1 mol 0.05 mol (2)C3H8O (3)CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3、CH3CH2OCH3 [方法技巧] 由實(shí)驗(yàn)式確定分子式的幾種方法 (1)一般方法:必須已知化合物的相對(duì)分子質(zhì)量[Mr(A)],根據(jù)實(shí)驗(yàn)式的相對(duì)式量[Mr(實(shí))],可求得分子式含實(shí)驗(yàn)式的個(gè)數(shù)n,n=[Mr(A)]/[Mr(實(shí))],即得分子式。 (2)特殊方法Ⅰ:某些特殊組成的實(shí)驗(yàn)式,在不知化合物相對(duì)分子質(zhì)量時(shí),也可根據(jù)組成特點(diǎn)確定其分子式。實(shí)驗(yàn)式為CH3O的有機(jī)化合物,當(dāng)n=2時(shí),氫原子達(dá)到飽和,則其分子式為C2H6O2。 (3)特殊方法Ⅱ:部分有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式中,氫原子已達(dá)到飽和,則該有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式即為其分子式,如實(shí)驗(yàn)式為CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O等有機(jī)化合物,其實(shí)驗(yàn)式即為分子式。 1.有機(jī)化合物分子不飽和度的計(jì)算 (1)幾種常見官能團(tuán)的不飽和度 化學(xué)鍵 不飽和度 化學(xué)鍵 不飽和度 一個(gè)碳碳雙鍵 1 一個(gè)碳碳叁鍵 2 一個(gè)羰基 1 一個(gè)苯環(huán) 4 一個(gè)脂環(huán) 1 一個(gè)氰基 2 (2)有機(jī)化合物分子不飽和度的計(jì)算公式 Ω=n(C)+1-。 其中n(C)為碳原子數(shù);n(H)為氫原子數(shù)。在計(jì)算不飽和度時(shí),若有機(jī)化合物分子中含有鹵素原子,可將其視為氫原子;若含有氧、硫原子,可不予考慮;若含有氮原子,就在氫原子總數(shù)中減去氮原子數(shù)。例如,分子式為C6H5NO2的分子的不飽和度為:6+1-=5。 2.確定有機(jī)化合物的官能團(tuán) (1)實(shí)驗(yàn)確定法 官能團(tuán)種類 試劑 判斷依據(jù) 碳碳雙鍵或碳碳叁鍵 溴的四氯化碳溶液 紅棕色退去 酸性KMnO4溶液 紫色退去 鹵素原子 NaOH溶液(加熱)、稀硝酸、AgNO3溶液 有沉淀生成 醇羥基 鈉 有氫氣放出 酚羥基 FeCl3溶液 顯紫色 溴水 有白色沉淀生成 醛基 銀氨溶液(水浴) 有銀鏡生成 新制氫氧化銅懸濁液(加熱) 有磚紅色沉淀生成 羧基 NaHCO3溶液 有二氧化碳?xì)怏w放出 (2)儀器確定法 現(xiàn)代物理方法能快速準(zhǔn)確地確定有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)。 1.與金屬鈉反應(yīng)生成氫氣的官能團(tuán)可能有哪些?與Na2CO3溶液反應(yīng)的官能團(tuán)有哪些?其中能生成CO2氣體的官能團(tuán)有哪些? 提示:能與金屬鈉反應(yīng)生成H2的官能團(tuán)有酚—OH、醇—OH、羧基(—COOH)及磺酸基(—SO3H),能與Na2CO3溶液反應(yīng)的官能團(tuán)有酚—OH和羧基,其中可生成CO2氣體的為羧基。 2.如何確定未知有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式? 提示:一般的做法是先確定有機(jī)物的分子式,再進(jìn)一步確定官能團(tuán)的種類、數(shù)目及位置,最后寫出有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式。 1.由分子式確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的一般步驟 2.由分子式確定結(jié)構(gòu)式的方法 (1)化學(xué)法確定有機(jī)化合物的官能團(tuán) 官能團(tuán)決定有機(jī)化合物的特殊化學(xué)性質(zhì),通過一些特殊的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,我們可以確定有機(jī)化合物中含有何種官能團(tuán)。 (2)儀器法測(cè)定有機(jī)化合物的碳骨架和官能團(tuán) ①核磁共振譜(NMR)。核磁共振譜分為氫譜(1H核磁共振譜)和碳譜兩類,其中比較常用的是氫譜。氫譜能夠測(cè)定有機(jī)化合物分子中氫原子在碳骨架上的位置和數(shù)目,進(jìn)而推斷出有機(jī)化合物的碳骨架結(jié)構(gòu)。 ②紅外光譜(IR)。每種官能團(tuán)在紅外光譜中都有一個(gè)特定的吸收區(qū)域,因此從一未知物的紅外光譜就可以準(zhǔn)確判斷該有機(jī)化合物中含有哪些官能團(tuán)。紅外光譜不僅可以用于定性鑒定,還可以定量算出樣品的濃度。 ③紫外光譜(UV)。紫外光譜可以確定分子中有無共軛雙鍵。 1.確定有機(jī)化合物的不飽和度是判斷有機(jī)物結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容之一,現(xiàn)有如下4種物質(zhì),其中不飽和度為4的是( ) 解析:選D 根據(jù)不飽和度公式進(jìn)行計(jì)算,即不飽和度=n(C)+1-,A的不飽和度為5,B為2,C為1,D為4。 2.某化合物分子由碳、氫、氧三種元素組成,其紅外光譜只有C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵的振動(dòng)吸收,該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是60,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式是( ) A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3 C.CH3CH2OH D.CH3COOH 解析:選B A中不存在O—H鍵;C中相對(duì)分子質(zhì)量不是60;D中存在C===O鍵。 3.下列化合物在核磁共振氫譜中能出現(xiàn)兩組峰,且其峰面積之比為2∶1的有( ) ①乙酸甲酯 ②對(duì)苯二酚 ?、?甲基丙烷 ④對(duì)苯二甲酸 A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 解析:選D ①乙酸甲酯(CH3COOCH3)中含有2種氫原子,核磁共振氫譜中能出現(xiàn)兩組峰,且其峰面積之比為1∶1,錯(cuò)誤;②對(duì)苯二酚中含有2種氫原子,核磁共振氫譜中能出現(xiàn)兩組峰,且其峰面積之比為2∶1,正確;③2甲基丙烷含有2種氫原子,核磁共振氫譜中能出現(xiàn)兩組峰,且其峰面積之比為9∶1,錯(cuò)誤;④對(duì)苯二甲酸中含有2種氫原子,核磁共振氫譜中能出現(xiàn)兩組峰,且其峰面積之比為2∶1,正確。 4.質(zhì)子核磁共振譜(PMR)是研究有機(jī)物結(jié)構(gòu)的有力手段之一,在所研究的化合物分子中,每一結(jié)構(gòu)中的等性氫原子在PMR譜中都給出了相應(yīng)的峰(信號(hào))。峰的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)中的H原子數(shù)成正比,例如乙酸分子的PMR譜中有兩個(gè)信號(hào)峰,其強(qiáng)度比為3∶1。現(xiàn)有某化學(xué)式為C3H6O2的有機(jī)物的PMR譜有三個(gè)峰,其強(qiáng)度比為3∶2∶1,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式不可能是( ) A.CH3CH2COOH B.CH3COOCH3 C.HCOOCH2CH3 D.CH3COCH2OH 解析:選B 在PMR譜中,等性氫原子都給出了相應(yīng)的峰(信號(hào)),峰的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)中的H原子數(shù)成正比。因此PMR譜有三個(gè)峰說明有三種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子,而且其個(gè)數(shù)比為3∶2∶1。 5.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)你參與過程探究。 Ⅰ.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0.125 mol CO2和0.15 mol H2O。據(jù)此得出的結(jié)論是________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)另一實(shí)驗(yàn)中,取3.4 g蠟狀有機(jī)物A在3.36 L(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2.8 L CO2和液態(tài)水。由此得出A的實(shí)驗(yàn)式是____________。 Ⅱ.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,說明A分子中含有________。 (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)與乙醇一樣透過率在同一處波數(shù)被吸收。圖譜如下: 則A的結(jié)構(gòu)簡式為________________。 解析:(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0.125 mol CO2和0.15 mol H2O,說明該有機(jī)物中含有C、H元素,可能含有O元素,分子中C、H原子的數(shù)目比為N(C)∶N(H)=0.125 ∶(20.15)=5∶12,分子式為C5H12Ox(x=0,1,2……)。 (2)生成CO2的物質(zhì)的量為=0.125 mol,則生成水的物質(zhì)的量為0.15 mol,3.4 g有機(jī)物中氧元素的質(zhì)量為3.4 g-0.125 mol12 gmol-1-0.15 mol21 gmol-1=1.6 g,則氧原子的物質(zhì)的量為0.1 mol,分子中N(C)∶N(H)∶N(O)=5∶12∶4,故最簡式為C5H12O4。 (3)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。 (4)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)與乙醇一樣透過率在同一處波數(shù)被吸收,說明結(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)簡式為C(CH2OH)4。 答案:(1)分子中N(C)∶N(H)=5∶12,分子式為C5H12Ox(x=0,1,2……) (2)C5H12O4 (3)羥基 (4)C(CH2OH)4 [二級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)] 1.下列化合物中核磁共振氫譜上只出現(xiàn)三個(gè)峰且峰面積之比為3∶2∶2的是( ) 解析:選B A、D項(xiàng)的核磁共振氫譜中均有2個(gè)峰,且峰面積之比均為2∶3;C項(xiàng)的核磁共振氫譜中有2個(gè)峰,峰面積之比是1∶3。 2.某有機(jī)化合物在氧氣中充分燃燒,生成水蒸氣和CO2物質(zhì)的量之比為1∶1,由此得出的結(jié)論是( ) A.該有機(jī)化合物分子中C、H、O原子個(gè)數(shù)比為1∶2∶3 B.分子中C、H原子個(gè)數(shù)比為1∶2 C.有機(jī)化合物中必定含有氧 D.有機(jī)化合物中一定不含氧 解析:選B 因生成CO2和H2O的物質(zhì)的量比為1∶1則n(C)∶n(H)=1∶(12)=1∶2,不能判斷有機(jī)物中是否含有氧元素。 3.下列說法不正確的是( ) A.有機(jī)分子中插入O原子對(duì)不飽和度沒有影響 B.有機(jī)分子中去掉H原子對(duì)不飽和度沒有影響 C.用CH原子團(tuán)代替有機(jī)分子中的N原子對(duì)有機(jī)分子的不飽和度沒有影響 D.烷烴和飽和一元醇的不飽和度都為0 解析:選B 分子的不飽和度為n(C)+1-,可知去掉H原子不飽和度增大,B不正確;分子中含有氧原子時(shí)不予考慮,A、D正確;分子中含有氮原子時(shí),在氫原子總數(shù)中減去氮原子數(shù):不飽和度=n(C)+1-,若用CH代替N原子則多1個(gè)C和1個(gè)H,少一個(gè)N,不飽和度不變,C正確。 4.某有機(jī)物的氧化產(chǎn)物是甲,還原產(chǎn)物是乙。甲和乙都能與鈉反應(yīng)放出H2,甲和乙反應(yīng)生成丙,甲和丙都能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。該有機(jī)物是( ) A.甲醛 B.乙醛 C.甲酸 D.甲醇 解析:選A 某有機(jī)物的氧化產(chǎn)物是甲,還原產(chǎn)物是乙,甲和乙都能與鈉反應(yīng)放出H2,該有機(jī)物屬于醛,甲為羧酸、乙為醇,甲和乙反應(yīng)生成丙,則丙為酯,甲和丙都能發(fā)生銀鏡反應(yīng),故甲為甲酸,乙為甲醇,丙為甲酸甲酯,該有機(jī)物為甲醛。 5.某芳香族有機(jī)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 解析:選D 由該有機(jī)物的分子式可求出不飽和度Ω=6,分子中有一個(gè)苯環(huán),其不飽和度Ω=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:①兩個(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;②兩個(gè)碳原子形成1個(gè)羰基、1個(gè)醛基,相互連接;③兩個(gè)碳原子形成2個(gè)醛基,分別連在苯環(huán)上。三種情況中氧原子數(shù)目都為2;而選項(xiàng)D中,1個(gè)羧基的不飽和度僅為1,氧原子數(shù)目已為2,羧基和苯環(huán)上的C的價(jià)鍵已飽和,都不能與剩下的1個(gè)碳原子以C===C鍵結(jié)合,故選D。 6.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol某烴完全燃燒生成89.6 L CO2,又知0.1 mol該烴能與標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L H2完全加成,則該烴的結(jié)構(gòu)簡式是( ) 解析:選B 由題意知,1 mol某烴完全燃燒生成4 mol CO2,即1個(gè)烴分子中含4個(gè)C原子,又因0.1 mol該烴可與0.2 mol H2完全加成,故該烴分子中應(yīng)含2個(gè) 7.某有機(jī)化合物中碳原子和氫原子的原子個(gè)數(shù)比為3∶4,不能與溴水反應(yīng)卻能使酸性KMnO4溶液退色。其蒸氣密度是相同狀況下甲烷密度的7.5倍。在鐵存在時(shí)與溴反應(yīng),能生成兩種一溴代物。該有機(jī)化合物可能是( ) 解析:選B 有機(jī)化合物的最簡式為C3H4,設(shè)分子式為(C3H4)n,其相對(duì)分子質(zhì)量為7.516=120。123n+4n=120,故n=3,即分子式為C9H12,不飽和度為4,因其不能與溴水反應(yīng)卻能使酸性KMnO4溶液退色,所以有機(jī)化合物含有苯環(huán),苯環(huán)的不飽和度為4,故苯環(huán)上的取代基為烷基。由于苯環(huán)上有兩種一溴代物,該有機(jī)化合物可以是兩取代基在苯環(huán)上處于對(duì)位,結(jié)構(gòu)簡式為。 8.化合物A經(jīng)李比希法和質(zhì)譜法分析得知其相對(duì)分子質(zhì)量為136,分子式為C8H8O2。A的核磁共振氫譜有4組峰且面積之比為1∶2∶2∶3,A分子中只含1個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有1個(gè)取代基,其紅外光譜與核磁共振氫譜如圖。關(guān)于A的下列說法中正確的是( ) A.A屬于酯類化合物,在一定條件下不能發(fā)生水解反應(yīng) B.A在一定條件下可與4 mol H2發(fā)生加成反應(yīng) C.與A屬于同類化合物的同分異構(gòu)體只有2種 D.符合題中A分子結(jié)構(gòu)特征的有機(jī)物只有1種 解析:選D 有機(jī)物A的分子式為C8H8O2,不飽和度為5,A分子中只含1個(gè)苯環(huán)且苯環(huán)上只有1個(gè)取代基,A的核磁共振氫譜有4組峰且面積之比為1∶2∶2∶3,說明A中含有4種氫原子且其原子個(gè)數(shù)之比為1∶2∶2∶3,結(jié)合紅外光譜可知,分子中存在酯基等基團(tuán),故有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式為。含有酯基,可發(fā)生水解反應(yīng),A錯(cuò)誤;A分子中只有苯環(huán)能與氫氣加成,則A在一定條件下可與3 mol H2發(fā)生加成反應(yīng),B錯(cuò)誤;屬于同類化合物,應(yīng)含有酯基、苯環(huán),若為羧酸與醇形成的酯有甲酸苯甲酯,若為羧酸與酚形成的酯,可以是乙酸與苯酚形成的酯,也可以是甲酸與酚形成的酯,甲基有鄰、間、對(duì)位3種位置,故共有5種同分異構(gòu)體,C錯(cuò)誤;符合題中結(jié)構(gòu)特征的有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式為,只有一種,D正確。 9.某有機(jī)物A分子式為CxHyOz,15 g A完全燃燒生成22 g CO2和9 g H2O。 (1)該有機(jī)物的最簡式是________。 (2)若A是一種無色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體,具有還原性,則其結(jié)構(gòu)簡式是________。 (3)A中只有一種官能團(tuán),若A和Na2CO3混合有氣體放出,和醇能發(fā)生酯化反應(yīng),則A的結(jié)構(gòu)簡式為________。 (4)A中只有一種官能團(tuán),若A是易揮發(fā)有水果香味的液體,能發(fā)生水解反應(yīng),則其結(jié)構(gòu)簡式為________。 (5)若A分子結(jié)構(gòu)中含有6個(gè)碳原子,具有多元醇和醛的性質(zhì),則其結(jié)構(gòu)簡式為________________。 解析:(1)n(CO2)==0.5 mol,n(C)=0.5 mol,m(C)=0.5 mol12 gmol-1=6 g,n(H2O)==0.5 mol,n(H)=1 mol,m(H)=1 mol1 gmol-1=1 g,根據(jù)質(zhì)量守恒可知,A中m(O)=15 g-6 g-1 g=8 g,n(O)==0.5 mol,n(C)∶n(H)∶n(O)=0.5 mol∶ 1 mol∶0.5 mol=1∶2∶1,故A的實(shí)驗(yàn)式為CH2O。 (2)若A是一種無色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體,且有還原性,則A為甲醛,其結(jié)構(gòu)簡式為HCHO。 (3)若A和Na2CO3混合有氣體放出,和醇能發(fā)生酯化反應(yīng),說明A中含有—COOH,且A的實(shí)驗(yàn)式為CH2O,則A為乙酸,其結(jié)構(gòu)簡式為CH3COOH。 (4)若A是易揮發(fā)、有水果香味的液體,能發(fā)生水解反應(yīng),說明A中含有酯基,屬于酯,且A的實(shí)驗(yàn)式為CH2O,則A為甲酸甲酯,其結(jié)構(gòu)簡式為HCOOCH3。 (5)若A分子結(jié)構(gòu)中含有6個(gè)碳原子,具有多元醇和醛基的性質(zhì),說明A中含有醇羥基和醛基,且A的實(shí)驗(yàn)式為CH2O,則A為葡萄糖,其結(jié)構(gòu)簡式為CH2OH(CHOH)4CHO。 答案:(1)CH2O (2)HCHO (3)CH3COOH (4)HCOOCH3 (5)CH2OH(CHOH)4CHO 10.(全國卷Ⅱ)化合物G是治療高血壓的藥物“比索洛爾”的中間體,一種合成G的路線如下: 已知以下信息: ①A的核磁共振氫譜為單峰;B的核磁共振氫譜為三組峰,峰面積比為6∶1∶1。 ②D的苯環(huán)上僅有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫;1 mol D可與1 mol NaOH或2 mol Na反應(yīng)。 回答下列問題: (1)A的結(jié)構(gòu)簡式為________________。 (2)B的化學(xué)名稱為________________。 (3)C與D反應(yīng)生成E的化學(xué)方程式為_______________________________________。 (4)由E生成F的反應(yīng)類型為________________。 (5)G的分子式為________________。 (6)L是D的同分異構(gòu)體,可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),1 mol的L可與2 mol的Na2CO3反應(yīng),L共有______種;其中核磁共振氫譜為四組峰,峰面積比為3∶2∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡式為________、________。 推得E的結(jié)構(gòu)簡式為,最后由G的結(jié)構(gòu)簡式及F→G的合成路線,逆推得F的結(jié)構(gòu)簡式為。(6)根據(jù)L遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)可知L中含酚羥基,再結(jié)合D的分子式和1 mol L能與2 mol Na2CO3反應(yīng),可知L中含2個(gè)酚羥基和1個(gè)—CH3,2個(gè)酚羥基位于苯環(huán)鄰位、間位和對(duì)位時(shí),—CH3所處的位置分別有2種、3種和1種,即L共有6種可能的結(jié)構(gòu)。其中核磁共振氫譜中有四組峰,且峰面積之比為3∶2∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡式為 1.有機(jī)物分子式C3H6O2可與新制的Cu(OH)2在加熱時(shí)反應(yīng)生成磚紅色沉淀,經(jīng)檢測(cè)核磁共振氫譜中有三個(gè)共振峰,面積比為3∶2∶1,該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式是( ) 解析:選D A項(xiàng),此有機(jī)物為丙酸,不能與新制的Cu(OH)2在加熱時(shí)反應(yīng)生成磚紅色沉淀,錯(cuò)誤;B項(xiàng),此有機(jī)物為酯類,不能與新制的Cu(OH)2在加熱時(shí)反應(yīng)生成磚紅色沉淀,錯(cuò)誤;C項(xiàng),此有機(jī)物為羥醛化合物,與新制的Cu(OH)2在加熱時(shí)反應(yīng)生成磚紅色沉淀,但分子中氫的峰面積比為3∶1∶1∶1,錯(cuò)誤;D項(xiàng),此有機(jī)物含有醛基,與新制的Cu(OH)2在加熱時(shí)反應(yīng)生成磚紅色沉淀,分子中存在三種H,且峰面積比為3∶2∶1,符合題意。 2.有機(jī)物甲能發(fā)生銀鏡反應(yīng),甲催化加氫還原為乙,1 mol乙與足量金屬鈉反應(yīng)放出22.4 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),據(jù)此推斷乙一定不是( ) A.CH2OH—CH2OH B.CH2OH—CHOH—CH3 C.HOOC—COOH D.HOOCCH2CH2OH 解析:選C 1 mol乙能跟Na反應(yīng)放出1 mol H2,證明乙中含有兩個(gè)與Na反應(yīng)的官能團(tuán),甲能發(fā)生銀鏡反應(yīng),證明有醛基,則加氫反應(yīng)后,產(chǎn)物中應(yīng)有醇羥基,且被還原得來的羥基應(yīng)在鏈端,C錯(cuò)誤。 3.某有機(jī)物15 g,在空氣中完全燃燒生成0.5 mol CO2和0.5 mol H2O,若已知該有機(jī)物的蒸氣密度為2.679 g/L(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況),則該有機(jī)物的分子式是( ) A.C2H4O B.C2H4O2 C.C3H6O2 D.C3H6 解析:選B m(有機(jī)物)=15 g,m(C)=0.5 mol12 gmol-1=6 g,m(H)=0.5 mol21 gmol-1=1 g,因?yàn)閙(有機(jī)物)>m(C)+m(H),所以該有機(jī)物中含有氧元素。M=2.679 g/L22.4 Lmol-1=60 gmol-1,n(有機(jī)物)=15 g60 gmol-1=0.25 mol,n(C)=0.5 mol,n(H)=1 mol,n(O)=(15-6-1)g16 gmol-1=0.5 mol,所以該有機(jī)物的分子式為C2H4O2。 4.綠色農(nóng)藥——信息素的推廣使用,對(duì)環(huán)保有重要意義。有一種信息素的結(jié)構(gòu)簡式為CH3(CH2)5CH===CH(CH2)9CHO。下列關(guān)于檢驗(yàn)該信息素中官能團(tuán)的試劑和順序正確的是( ) A.先加入酸性高錳酸鉀溶液;后加銀氨溶液,水浴加熱 B.先加入溴水;后加酸性高錳酸鉀溶液 C.先加入新制氫氧化銅懸濁液,加熱;酸化后再加入溴水 D.先加入銀氨溶液;再另取該物質(zhì)加入溴水 解析:選C A項(xiàng),加入酸性高錳酸鉀溶液,碳碳雙鍵和—CHO均被氧化,不能檢驗(yàn),錯(cuò)誤;B項(xiàng),加入溴水,碳碳雙鍵和—CHO均被氧化,不能檢驗(yàn),錯(cuò)誤;C項(xiàng),先加入新制氫氧化銅懸濁液,可檢驗(yàn)—CHO,酸化后再加入溴水,溴水退色,能說明含碳碳雙鍵,正確;D項(xiàng),先加入銀氨溶液,可檢驗(yàn)—CHO,但另取該物質(zhì)加入溴水,醛基和碳碳雙鍵都與溴水反應(yīng),不能說明含碳碳雙鍵,錯(cuò)誤。 5.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): ①能分別與CH3CH2OH和CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng) ②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)簡式 ③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)簡式為( ) A.HOCH2COOCH2CH3 B.CH3CH(OH)CH2COOH C.HOCH2CH2CH2COOH D.CH3CH2CH(OH)COOH 解析:選C 該有機(jī)物能夠和CH3CH2OH及CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng),說明其分子內(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,說明此生成物中含有鍵,即和—OH相連的碳原子的鄰位碳上必定有H。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和一個(gè)O,所以該有機(jī)物應(yīng)為直鏈狀,即HOCH2CH2CH2COOH。 6.某化合物的結(jié)構(gòu)(鍵線式)及球棍模型如下: 該有機(jī)分子的核磁共振氫譜圖如下(單位是ppm): 下列關(guān)于該有機(jī)物的敘述不正確的是( ) A.該有機(jī)物不同化學(xué)環(huán)境的氫原子有8種 B.該有機(jī)物與氫氧化鈉的醇溶液共熱時(shí)可以發(fā)生消去反應(yīng) C.鍵線式中的Et代表的基團(tuán)為—CH2CH3 D.1 mol 該有機(jī)物最多可以與1 mol NaOH反應(yīng) 解析:選B 該有機(jī)物結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,核磁共振氫譜圖中有8組峰,說明該有機(jī)物含有8種不同化學(xué)環(huán)境的H原子,A正確;該有機(jī)物分子中含有酯基,在氫氧化鈉溶液中發(fā)生水解反應(yīng),分子中還含有羥基,但發(fā)生消去反應(yīng)的條件是濃硫酸、加熱,B錯(cuò)誤;由結(jié)構(gòu)及球棍模型可知,Et代表—CH2CH3,C正確;該分子中含有1個(gè)酯基,1 mol該有機(jī)物最多可以與1 mol NaOH反應(yīng),D正確。 7.某烴的含氧衍生物A的相對(duì)分子質(zhì)量為240,其中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80.0%,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是氫元素的2倍,分子中含有2個(gè)苯環(huán),每個(gè)苯環(huán)上都只有一個(gè)取代基,且取代基上無支鏈。A在稀酸中加熱時(shí)發(fā)生水解反應(yīng)得到B和C,C的相對(duì)分子質(zhì)量為108。 (1)A的分子式為_______________________________________________________。 (2)C的結(jié)構(gòu)簡式為_________________________________________________。 (3)B的結(jié)構(gòu)簡式為________________________________________________。 (4)B的同分異構(gòu)體中,有一類屬于酯,且苯環(huán)上的一氯取代物只有2種,則其可能的結(jié)構(gòu)簡式有_____________________________________________________________ ____________________________________________________________(請(qǐng)寫4種)。 解析:A分子中碳原子數(shù)為=16,氧原子數(shù)為=2,氫原子數(shù)為=16,所以A的分子式為C16H16O2。因?yàn)锳在稀酸中加熱發(fā)生水解,故A是酯類,C的結(jié)構(gòu)中有苯環(huán)且相對(duì)分子質(zhì)量為108,則C必不含羧基,結(jié)合A的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),則可推出C為 8.(全國卷Ⅰ)化合物H是一種有機(jī)光電材料中間體。實(shí)驗(yàn)室由芳香化合物A制備H的一種合成路線如下: 已知:①RCHO+CH3CHO RCH===CHCHO+H2O 回答下列問題: (1)A的化學(xué)名稱是________。 (2)由C生成D和E生成F的反應(yīng)類型分別是________________、________________。 (3)E的結(jié)構(gòu)簡式為________________________。 (4)G為甲苯的同分異構(gòu)體,由F生成H的化學(xué)方程式為____________________________________________。 (5)芳香化合物X是F的同分異構(gòu)體,X能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出CO2,其核磁共振氫譜顯示有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫,峰面積比為6∶2∶1∶1。寫出2種符合要求的X的結(jié)構(gòu)簡式________________________。 (6)寫出用環(huán)戊烷和2丁炔為原料制備化合物的合成路線(其他試劑任選)。 (4) (6)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第三章 有機(jī)合成及其應(yīng)用 合成高分子化合物 3.2 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定學(xué)案 魯科版選修5 2018 2019 學(xué)年 高中化學(xué) 第三 有機(jī)合成 及其 應(yīng)用 合成 高分子化合物
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