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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)式為C3H8O，由于達(dá)到結(jié)合H原子的最大數(shù)目，所以最簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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?，F(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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)式為CH2OH(CHOH)4CHO。 答案：(1)CH2O　(2)HCHO　(3)CH3COOH (4)HCOOCH3　(5)CH2OH(CHOH)4CHO 10．(全國(guó)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(jiǎn)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(jiǎn)式為________、________。 推得E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，最后由G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及F→G的合成路線，逆推得F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)式為_________________________________________________。 (3)B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(guó)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(jiǎn)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(jiǎn)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)