高考中有机物结构与性质解题方法二----确定有机物的结构和性质

1、有机物分子式的确定

(1)元素分析

(2)相对分子质量的测定——质谱法

质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。

2．分子结构的鉴定

(1)化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。

常见官能团特征反应如下：

官能团种类	试剂	判断依据
碳碳双键或碳碳三键	溴的CCl4溶液	红棕色褪去
	酸性KMnO4溶液	紫色褪去
卤素原子	NaOH溶液，AgNO3和稀硝酸的混合液	有沉淀产生
醇羟基	钠	有氢气放出
酚羟基	FeCl3溶液	显紫色
	浓溴水	有白色沉淀产生
醛基	银氨溶液	有银镜生成
	新制Cu(OH)2悬浊液	有砖红色沉淀产生
羧基	NaHCO3溶液	有CO2气体放出

(2)物理方法

①红外光谱

分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

②核磁共振氢谱

不同化学环境的氢原子—→每种个数：与吸收峰的面积成正比→种数：等于吸收峰的个数种数即是“等效氢”的“个数”；面积比即是“每种等效氢”所有氢原子个数比。

1．在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为3∶2的化合物是(     )

   

答案D

解析A中有2种氢，个数比为3∶1；B中据镜面对称分析知有3种氢，个数比为3∶1∶1；C中据对称分析知有3种氢，个数比为1∶3∶4；D中据对称分析知有2种氢，个数比为 3∶2。

2．为了测定某气态烃A的化学式，取一定量的A置于一密闭容器中燃烧，实验表明产物是CO₂、CO和水蒸气。学生甲、乙设计了两个方案，均认为根据自己的方案能求出A的最简式，他们在一定条件下测得有关数据如下(图中的箭头表示气流的方向，实验前系统内的空气已排尽)：

甲方案：燃烧产物浓硫酸――→浓硫酸增重2.52 g碱石灰――→碱石灰增重1.32 g点燃――→生成CO₂ 1.76 g

乙方案：燃烧产物碱石灰――→碱石灰增重5.60 g灼烧CuO――→固体减小0.64 g石灰水――→白色沉淀4.00 g

请回答下列问题：

(1)你认为________(填“甲”或“乙”)方案能求出A的最简式。

(2)请根据你选择的方案，通过计算求出A的最简式为________。

(3)若要确定A的分子式，________(填“是”或“否”)需要测定其他数据，原因是________________________________________________________________。

答案　(1)甲　(2)CH₄(3)否　最简式中H的含量已经达到最大，所以CH₄即为A的分子式

解析　(1)甲方案中，浓硫酸增重的是水蒸气的质量，碱石灰增重的是CO₂的质量，再由点燃生成CO₂ 1.76 g，可求得CO的质量，进而求出A的最简式；乙方案中，只能确定CO的质量，不能分别求出CO₂、H₂O的质量，不能求出A的最简式。(2)2.52 g H₂O为0.14 mol，则A中含氢原子0.28 mol,1.32 g CO₂为0.03 mol,1.76 g CO₂为0.04 mol，所以A中含碳原子0.07 mol，C和H的个数比为1∶4，最简式为CH₄。(3)因为最简式中H的含量已经达到最大，所以CH₄即为A的分子式。

3．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：

实验步骤	解释或实验结论
(1)称取A 9.0 g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍	试通过计算填空：(1)A的相对分子质量为________
(2)将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g 和13.2 g	(2)A的分子式为________
(3)另取A 9.0 g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况)	(3)用结构简式表示A中含有的官能团：________、________
(4)A的核磁共振氢谱如图：
	(4)A中含有________种氢原子。(5)综上所述，A的结构简式为________________________________________________________________________

答案　(1)90(2)C₃H₆O₃(3)—COOH—OH

(4)4 

解析　(1)M(A)＝2×45＝90。

(2)9.0 g A燃烧生成n(CO₂)＝44 g·mol－113.2 g＝0.3 mol，

n(H₂O)＝18 g·mol－15.4 g＝0.3 mol，

n(A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1∶0.3∶0.3×2∶169.0－0.3×12－0.6×1＝1∶3∶6∶3

所以A的分子式为C₃H₆O₃。

(3)0.1 mol A与NaHCO₃反应生成0.1 mol CO₂，则A分子中含有一个—COOH，与钠反应生成0.1 mol H₂，则还含有一个—OH。

　有机物结构式的确定流程