2022高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 專題 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定學(xué)案 魯科版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：高考第一輪復(fù)習(xí)化學(xué)選修5第三章 有機(jī)合成及其應(yīng)用 合成高分子化合物第二節(jié) 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定 1、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定的一般步驟和程序。 2、根據(jù)有機(jī)化合物的元素含量、相對(duì)分子質(zhì)量確定有機(jī)物的分子式。 3、確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的化學(xué)方法和某些物理方法。二. 教學(xué)目的：1、了解有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定的一般步驟和程序。 2、能根據(jù)有機(jī)化合物的元素含量、相對(duì)分子質(zhì)量確定有機(jī)物的分子式。 3、了解確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的化學(xué)方法和某些物理方法。三. 重點(diǎn)和難點(diǎn)：1、根據(jù)有機(jī)化合物的元素含量、相對(duì)分子質(zhì)量確定有機(jī)物的分子式。 2、確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的化學(xué)方法和某些物理方法。四. 考點(diǎn)分析：本節(jié)內(nèi)容在高考中的主要考查點(diǎn)是： 1、根據(jù)有機(jī)化合物的元素含量、相對(duì)分子質(zhì)量確定有機(jī)物的分子式。 2、確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的化學(xué)方法和某些物理方法。五. 知識(shí)要點(diǎn)：1、用化學(xué)方法鑒定有機(jī)物分子的元素組成，以及分子內(nèi)各元素原子的_，這就是元素的_、_分析。元素定量分析的原理是將一定量的有機(jī)物_，分解為簡(jiǎn)單的_，并作_測(cè)定，通過無機(jī)物的_推算出組成該有機(jī)物元素原子的_，然后計(jì)算出該有機(jī)物分子所含元素原子最簡(jiǎn)單的_，即確定其_。2、元素分析只能確定組成分子的各原子最簡(jiǎn)單的_。有了_，還必須知道未知物的_，才能確定它的分子式。目前有許多測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的方法，_是最精確、快捷的方法。3、質(zhì)譜法是近代發(fā)展起來的快速、微量、精確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的方法。它用高能_等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的_和_。_、_各自具有不同的_，它們?cè)赺的作用下到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間將因_的不同而先后有別，其結(jié)果被記錄為_。4、一般來說，有機(jī)物完全燃燒后，各元素的對(duì)應(yīng)產(chǎn)物為：C_，H_，Cl_。某有機(jī)物完全燃燒后若產(chǎn)物只有_和_，其組成元素可能為_或_。欲判定該有機(jī)物中是否含有氧元素，首先應(yīng)求出產(chǎn)物_中_的質(zhì)量及中_的質(zhì)量，然后將_的質(zhì)量之和與原_質(zhì)量比較，若兩者_(dá)，則原有機(jī)物的組成中不含_；否則，原有機(jī)物的組成中含_。5、分子式為的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)應(yīng)有_種，分別為_，_。6、鑒定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的方法有_方法和_方法。_方法以_的特征反應(yīng)為基礎(chǔ)，鑒定出_，還要制備它的衍生物以進(jìn)一步確認(rèn)該未知物。當(dāng)化合物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，往往要耗費(fèi)大量的時(shí)間。物理方法具有_、_、_、_等特點(diǎn)。與鑒定有機(jī)物結(jié)構(gòu)有關(guān)的物理方法有_、_、_、_等。7、在有機(jī)物分子中，組成_或_的原子處于不斷振動(dòng)的狀態(tài)，其_與_的振動(dòng)頻率相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的_或_可發(fā)生振動(dòng)_，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)_頻率不同，在_上將處于不同的位置，從而可以獲得分子中含有何種_或_的信息。8、氫原子核具有_，如用_照射氫原子核，它能通過共振_電磁波能量，發(fā)生_。用_可以記錄到有關(guān)信號(hào)，處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)_的頻率不同，在譜圖上_也不同，且_的面積與_成正比。因此，從核磁共振氫譜圖上可以推知該有機(jī)物分子有幾種_的氫原子及它們_。9、研究有機(jī)物的一般步驟 （1）用_、_、_等方法對(duì)有機(jī)物進(jìn)行_、_； （2）對(duì)純凈的有機(jī)物進(jìn)行_分析，確定_； （3）可用_測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量，確定_； （4）可用_、_確定有機(jī)物中的_和各類_的數(shù)目，確定_。六. 注意：（一）1、實(shí)驗(yàn)式 實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子式所含各元素的原子數(shù)目最簡(jiǎn)單整數(shù)比的式子。求化合物的實(shí)驗(yàn)式即是求該化合物分子中各元素原子的數(shù)目（N）之比。2、測(cè)定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的基本思路 首先要判斷有機(jī)物中所含元素的種類，然后依據(jù)題目所給條件確定有機(jī)物分子中各元素的原子數(shù)目，從而得到分子式，最后由有機(jī)物的性質(zhì)分析判斷其結(jié)構(gòu)式。3、確定分子式的基本途徑4、確定有機(jī)化合物分子式的方法 （1）直接法 a. 若題目給出元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、相對(duì)密度等，可先求最簡(jiǎn)式，再根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量確定分子式；也可先求相對(duì)分子質(zhì)量，再確定分子中各元素的原子個(gè)數(shù)，求出分子式。 b. 若題目給出燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量，可通過烴燃燒通式，或體積差量法求出分子式。 （2）實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)式為，則分子式為： （為相對(duì)分子質(zhì)量）。 （3）商余法： a. 用烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以14，視商和余數(shù)確定分子式： b. 用烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以12，視商和余數(shù)確定分子式，若，則分子式為：。 對(duì)于烴的衍生物，先用相對(duì)分子質(zhì)量減去氧原子總的相對(duì)原子質(zhì)量，剩余的相對(duì)分子質(zhì)量仍按上述方法進(jìn)行。 （4）增減法： 同理，增加一個(gè)氧原子必減少一個(gè)。 （5）平均分子式法：當(dāng)烴為混合物時(shí)，先求出平均分子式，再利用平均分子式，確定各種可能的混合烴的分子式。 （6）不定式法、最值討論法。 （7）通式法（二）1、確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的程序2、有機(jī)化合物分子不飽和度的計(jì)算計(jì)算公式：分子的不飽和度分別為碳原子數(shù)、氫原子數(shù)。若有氯原子視為氫原子，若含有氧原子不予考慮。若含有氮原子，就在氫原子總數(shù)中減去氮原子數(shù)。如：其不飽和度為：。3、確定有機(jī)化合物的官能團(tuán) （1）不飽和鍵數(shù)目的確定 一分子有機(jī)物加成一分子（或），含有一個(gè)雙鍵；加成兩分子（或），含有一個(gè)三鍵或兩個(gè)雙鍵；加成三分子含有三個(gè)雙鍵或一個(gè)苯環(huán)； （2）符合一定碳?xì)浔龋ㄎ镔|(zhì)的量比）的有機(jī)物 的有乙炔，苯、苯乙烯、苯酚等。的有甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖、單烯烴等。的有甲烷、甲醇、尿素等。 （3）有特殊性質(zhì)的有機(jī)物 a. 含氫量最高的：； b. 一定質(zhì)量的有機(jī)物燃燒，耗量最大的：； c. 完全燃燒時(shí)生成等物質(zhì)的量的和的：烯烴、環(huán)烷烴、飽和一元醛、酸、酯；（符合通式的物質(zhì)，x0，1，2） d. 使溶液顯特殊顏色的：酚類化合物； e. 能水解的：酯、鹵代烴、糖類（單糖除外）、肽類（包括蛋白質(zhì)）； f. 含有羥基的：醇、酚、羧酸、糖類（能發(fā)生酯化反應(yīng)，有些可與Na作用生成）； g. 能與作用生成的：羧酸類； h. 能與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)的：羧酸和酚類等。 （4）確定結(jié)構(gòu)式的方法 通過價(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)，則直接可由分子式確定其結(jié)構(gòu)式。例如，根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律，只有一種結(jié)構(gòu)：；又如，根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律，只有一種結(jié)構(gòu)：。通過定性或定量實(shí)驗(yàn)確定：當(dāng)一個(gè)分子式可能代表兩種或兩種以上具有不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)時(shí)，可利用該物質(zhì)的特殊性質(zhì)，通過定性或定量實(shí)驗(yàn)來確定其結(jié)構(gòu)式。（三）1、有機(jī)物燃燒的規(guī)律 （1）烴完全燃燒前后氣體體積的變化 燃燒后溫度高于100時(shí)，水為氣態(tài)： a. 時(shí)，體積不變。 b. 時(shí)，體積增大。 c. 時(shí)，體積減小。 燃燒后溫度低于100，水為液態(tài)： ，體積總是減小。 無論水為氣態(tài)，還是液態(tài)，燃燒前后氣體體積的變化都只與烴分子中的氫原子數(shù)有關(guān)，而與烴分子的碳原子數(shù)無關(guān)。 （2）烴類完全燃燒時(shí)所耗氧氣量的規(guī)律。 完全燃燒時(shí)的通式： 相同條件下等物質(zhì)的量的烴完全燃燒時(shí)，值越大，耗量越多。 質(zhì)量相同的有機(jī)物，其含氫百分率（或值）越大，則耗量越多。1 mol有機(jī)物每增加一個(gè)，耗量多1.5mol。1 mol含相同碳原子的烷烴、烯烴、炔烴耗量依次減少0.5 mol。質(zhì)量相同的烴越大，則生成的越多；若兩種烴的相等，質(zhì)量相同，則生成的和均相等。（3）烴的含氧衍生物完全燃燒的化學(xué)方程式為：燃燒規(guī)律如下：時(shí)，燃燒后氣體體積增大（100以上，下同）；時(shí)，燃燒前后氣體體積不變；時(shí)，燃燒后氣體體積減?。ú缓侠恚?。若，即為烴燃燒的規(guī)律。（4）碳的質(zhì)量百分含量w（C）相同的有機(jī)物（最簡(jiǎn)式可以相同也可以不同），只要總質(zhì)量一定，以任意比混合，完全燃燒后產(chǎn)生的的量總是一個(gè)定值。（5）不同的有機(jī)物完全燃燒時(shí)，若生成的和的物質(zhì)的量之比相同，則它們分子中C原子與H原子的原子個(gè)數(shù)比也相同。（6）含碳量高低與燃燒現(xiàn)象的關(guān)系。含碳量越高，燃燒現(xiàn)象越明顯，表現(xiàn)在火焰越明亮，黑煙越濃，如（92.3%），（91%）燃燒時(shí)火焰明亮，伴隨大量濃煙；而含碳量越低，燃燒現(xiàn)象越不明顯，往往火焰不明亮，無黑煙，如（75%）就是如此，對(duì)于及其他單烯烴（均為85.7%），燃燒時(shí)火焰較明亮，并有少量黑煙。實(shí)際上在含碳原子數(shù)較少的烷、烯、炔、苯及其同系物的鑒別中應(yīng)用燃燒來區(qū)別是一種簡(jiǎn)單而又行之有效的方法。2、判斷混合烴組成規(guī)律 （1）當(dāng)烴為混合物時(shí)，一般是設(shè)平均分子式，結(jié)合反應(yīng)式和體積求出平均組成，利用平均值的含義確定各種可能混合烴的分子式。有時(shí)也利用平均分子量來確定可能的組成。此時(shí)，采用十字交叉法計(jì)算較為簡(jiǎn)捷。 （2）兩混合烴，若其平均分子量小于或等于26，則該烴中必含甲烷。 （3）兩混合氣態(tài)烴，充分燃燒后，生成氣體的體積小于2倍原混合烴的體積，則原混合烴中必含；若生成水的物質(zhì)的量小于2倍原混合烴的量，則必含。 （4）氣體混合烴與足量的氧氣充分燃燒后，若總體積保持不變，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)為4；若體積擴(kuò)大，氫原子平均數(shù)大于4；若體積縮小，氫原子平均數(shù)小于4，即必含（溫度在100以上）。3、有機(jī)物分子組成通式及其應(yīng)用 （1）常見有機(jī)物的組成通式烷烴：烯烴：炔烴：苯及苯的同系物：飽和一元醇：飽和一元醛：飽和一元羧酸或酯：（2）有機(jī)物分子組成通式的應(yīng)用規(guī)律一：最簡(jiǎn)式相同的有機(jī)物，無論多少種，以何種比例混合，混合物中元素質(zhì)量比例相同。要注意的是：含有n個(gè)碳原子的飽和一元醛與含有2n個(gè)碳原子的飽和一元羧酸和酯具有相同的最簡(jiǎn)式。含有n個(gè)碳原子的炔烴與含有3n個(gè)碳原子的苯及其同系物有相同的最簡(jiǎn)式。規(guī)律二：具有相同的相對(duì)分子質(zhì)量的有機(jī)物為：含有n個(gè)碳原子的醇與含（n1）個(gè)碳原子的同類型羧酸和酯。含有n個(gè)碳原子的烷烴與含（n1）個(gè)碳原子的飽和一元醛。此規(guī)律適用于同分異構(gòu)體的推斷。規(guī)律三：由相對(duì)分子質(zhì)量求有機(jī)物的分子式（設(shè)烴的相對(duì)分子質(zhì)量為M）得整數(shù)商和余數(shù)，商為可能的最大碳原子數(shù)，余數(shù)為量小的氫原子數(shù)。（四）1、紅外光譜的應(yīng)用原理在有機(jī)物分子中，組成化學(xué)鍵或官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)的狀態(tài)，其振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物時(shí)，分子中的化學(xué)鍵或官能團(tuán)可發(fā)生振動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置，從而可以獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。2、核磁共振氫譜的應(yīng)用原理 氫原子核具有磁性，如用電磁波照射氫原子核，它能通過共振吸收電磁波能量，發(fā)生躍遷。用核磁共振儀可以記錄到有關(guān)信號(hào)，處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收的頻率不同，在譜圖上出現(xiàn)的位置也不同，且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比。因此，從核磁共振氫譜圖上可以推知該有機(jī)物分子有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目。3、對(duì)有機(jī)物而言，不僅涉及到物質(zhì)的分子式，而且常常確定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式，要確定其結(jié)構(gòu)式，一般遵循“求式三步曲”。下圖較全面地歸納了有機(jī)物分子式和結(jié)構(gòu)式的確定方法?！镜湫屠}】例1. 實(shí)驗(yàn)測(cè)得某碳?xì)浠衔顰中，含碳80%，含氫20%，求該化合物的實(shí)驗(yàn)式。又測(cè)得該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量是30，求該化合物的分子式。分析：實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素的原子數(shù)目最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子，求化合物的實(shí)驗(yàn)式，即是求該化合物分子式中各元素原子的數(shù)目（n）之比。（1）該化合物的實(shí)驗(yàn)式是。（2）設(shè)該化合物分子中含有n個(gè)，則，該化合物的分子式是。答案：該碳?xì)浠衔锏膶?shí)驗(yàn)式是，分子式是。例2. 0.60g某飽和一元醇A，與足量的金屬鈉反應(yīng)，生成氫氣112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。求該飽和一元醇的分子式。 分析：飽和一元醇的通式為，該一元醇的摩爾質(zhì)量為M（A）。 該一元醇的相對(duì)分子質(zhì)量是60。參加反應(yīng)的醇的質(zhì)量與生成的體積成正比。根據(jù)該一元醇的通式，有下列等式：。 答案：該飽和一元醇的分子式是。例3. 某有機(jī)物的蒸氣密度是空氣的3.04倍，該有機(jī)物2.2g燃燒后得到1.8g水和2.24L（標(biāo)況），求該有機(jī)物的分子式。如果該有機(jī)物能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，并能水解生成醇和酸，試確定它的結(jié)構(gòu)式。分析：第一步：求相對(duì)分子質(zhì)量第二步：求分子式解法一（實(shí)驗(yàn)式法）實(shí)驗(yàn)式為則，即：，分子式為解法二（質(zhì)量分?jǐn)?shù)法）1 mol有機(jī)物分子中（利用已得數(shù)據(jù)）有機(jī)物的分子式為第三步：確定結(jié)構(gòu)式能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的酯的同分異構(gòu)體：答案： 例4. 互為同分異構(gòu)體的烴的含氧衍生物A和B，分子中都有一個(gè)苯環(huán)。它們的蒸氣對(duì)的相對(duì)密度為54，完全燃燒10.8g A，需要，生成的、水蒸氣在同溫同壓下的體積比為7：4，將燃燒產(chǎn)物通入濃中，濃的質(zhì)量增加7.2g，又知A與以等物質(zhì)的量發(fā)生酯化反應(yīng)，B不能；B與硝酸發(fā)生取代反應(yīng)，且能使溶液顯色，A不能，試推斷A、B各是什么物質(zhì)，并寫出B的所有可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。分析：A的相對(duì)分子質(zhì)量，設(shè)A的分子式為。解得所以A的分子式為。由題意知A是含苯環(huán)的一元醇，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。根據(jù)B的性質(zhì)說明B是甲基苯酚（酚類物質(zhì)遇時(shí)均可顯色），其可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式有：鄰甲基苯酚間甲基苯酚對(duì)甲基苯酚答案：A是苯甲醇B是甲基苯酚，其所有可能的同分異構(gòu)體為：例5. 某有機(jī)物由C、H、O三種元素組成，它的紅外吸收光譜表明有羥基OH鍵和烴基上CH鍵的紅外吸收峰，且烴基與羥基上氫原子個(gè)數(shù)之比為2：1，它們的相對(duì)分子質(zhì)量為62，試寫出該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。分析：通過紅外光譜和核磁共振氫譜確定有OH和烴基上的CH，n（烴基氫）：n（羥基氫）為2：1，則相對(duì)分子質(zhì)量為62，所以，所以分子式為，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。答案：例6. 有機(jī)物A的蒸氣的質(zhì)量是相同狀況下同體積乙醇蒸氣的2倍。1.38gA完全燃燒后，若將燃燒的產(chǎn)物通過堿石灰，堿石灰的質(zhì)量會(huì)增加3.06g；若將燃燒產(chǎn)物通過濃，濃硫酸的質(zhì)量增加1.08g；取4.6gA與足量鈉反應(yīng)，生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.68L；A不與純堿反應(yīng)。試通過計(jì)算確定A的分子式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 分析：A的相對(duì)分子質(zhì)量 水的質(zhì)量 的質(zhì)量 氫的質(zhì)量 碳的質(zhì)量 因 所以，該有機(jī)物還含有O，其質(zhì)量為。 因此該有機(jī)物分子中各元素原子數(shù)目為： 該有機(jī)物的分子式為。 A中取代的H的物質(zhì)的量為，可見，1個(gè)A分子中含有3個(gè)羥基，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：。 答案：A的分子式為，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為