PAGE5-專題講座（三）有機物分子式及結構式的確定方法一、有機物分子式的確定1.最簡式的確定。（1）燃燒法。有機物eq\o(→,\s\up10(＋O2（足量）),\s\do15(燃燒))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(CO2,H2O))則n（C）＝eq\f(m（CO2）,44g·mol－1)，n（H）＝eq\f(m（H2O）,18g·mol－1)×2，n（O）＝eq\f(m有機物－n（C）×12g·mol－1－n（H）×1g·mol－1,16g·mol－1)由它們的物質的量之比等于原子個數比可確定最簡式。（2）計算法。依據有機物中C和H的質量分數來計算。n（C）∶n（H）∶n（O）＝eq\f(w（C）,12)∶eq\f(w（H）,1)∶eq\f(1－w（C）－w（H）,16)。2.相對分子質量的確定。利用公式：a.M＝eq\f(m,n)，b.eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)，c.M＝ρ（標準狀況）×22.4L·mol－1。3.分子式的確定。（1）由最簡式和相對分子質量確定。（2）依據計算確定1mol有機物中含有的各原子的數目。（3）依據相對分子質量計算。二、有機物結構式的確定1.依據價鍵規律確定：某些有機物依據價鍵規律只存在一種結構，則干脆依據分子式確定其結構式。例如C2H6，只能為CH3CH3。2.通過定性試驗確定。試驗→有機物表現的性質及相關結論→官能團→確定結構式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有機物分子中可能含有，不能使溴的四氯化碳溶液褪色卻能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的可能是苯的同系物等。3.通過定量試驗確定。（1）通過定量試驗確定有機物的官能團，如乙醇結構式的確定；（2）通過定量試驗確定官能團的數目，如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。4.依據試驗測定的有機物的結構片段“組裝”有機物。試驗測得的往往不是完整的有機物，這就須要我們依據有機物的結構規律，如價鍵規律、性質和量的規律等來對其進行“組裝”和“拼湊”。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。[練習]1.已知某有機物A的紅外光譜和核磁共振氫譜如下圖所示，下列說法錯誤的是（）有機物A的紅外光譜有機物A的核磁共振氫譜A.由紅外光譜可知，該有機物中至少含有3種不同的化學鍵B.由核磁共振氫譜可知，該有機物分子中有3種不同化學環境的氫原子且個數比為1∶2∶3C.僅由其核磁共振氫譜無法得知其分子中的氫原子總數D.若A的化學式為C2H6O，則其結構簡式為CH3—O—CH3解析：二甲醚（CH3—O—CH3）中無O—H鍵，且2個甲基上的6個氫原子的化學環境完全相同，核磁共振氫譜上應只有1個汲取峰，故選D。答案：D2.有機物X是一種重要的有機合成中間體，用于制造塑料、涂料和黏合劑等高聚物。為探討X的組成與結構，進行了如下試驗：（1）有機物X的質譜圖為（1）有機物X的相對分子質量為_____________________（2）將10.0gX在足量O2中充分燃燒，并將其產物依次通過足量的無水CaCl2和KOH濃溶液，發覺無水CaCl2增重7.2g，KOH濃溶液增重22.0g（2）有機物X的分子式為______________（3）經紅外光譜測定，有機物X中含有醛基；有機物X的核磁共振氫譜圖上有2個汲取峰，峰面積之比是3∶1（3）有機物X的結構簡式為解析：（1）質譜圖中質荷比最大數值即為相對分子質量，由質譜圖可知有機物X的相對分子質量為100。（2）無水CaCl2增重的7.2g是水的質量，10.0gX中氫元素的物質的量＝eq\f(7.2g,18g·mol－1)×2＝0.8mol，KOH濃溶液增重的22.0g是二氧化碳的質量，10.0gX中碳元素的物質的量＝eq\f(22.0g,44g·mol－1)＝0.5mol，依據質量守恒，氧元素的質量為10.0g－0.8mol×1g·mol－1－0.5mol×12g·mol－1＝3.2g，則氧元素的物質的量為eq\f(3.2g,16g·mol－1)＝0.2mol，則該分子中碳、氫、氧元素的個數之比為0.5mol∶0.8mol∶0.2mol＝5∶8∶2，結合X的相對分子質量可知，有機物X的分子式是C5H8O2。（3）有機物X中含有醛基，有機物X的核磁共振氫譜圖上有2個汲取峰，則分子中含有2種環境的氫原子，其中1種是醛基中的氫原子，又峰面積之比為3∶1，則含2個醛基，故其結構簡式為（CH3）2C（CHO）2。答案：（1）100（2）C5H8O2（3）（CH3）2C（CHO）23.電爐加熱時用純氧氣氧化管內樣品，依據產物的質量確定有機物的組成，下圖裝置是用燃燒法確定有機物M分子式的常用裝置。（1）產生的氧氣按從左到右方向流淌，所選裝置各導管的連接依次是。（2）C裝置中濃硫酸的作用是__________________________。（3）若精確稱取有機物M（只含C、H、O三種元素中的兩種或三種）0.70g，經充分燃燒后，A管質量增加2.2g，B管質量增加0.9g，則該有機物的試驗式為______________________________。（4）已知在相同條件下該M蒸氣相對氫氣的密度為35，則M的分子式為。若有機物M不能使溴水褪色，且其核磁共振氫譜只有1個汲取峰，則M的結構簡式為。若該有機物M分子中全部碳原子肯定都在同一平面內，且能使溴水褪色，在催化劑作用下能與H2加成，其加成產物分子中含有3個甲基，則M的結構簡式為。解析：（1）產生的氧氣中含有水，應經過干燥后才可與有機物反應，生成二氧化碳和水，用無水氯化鈣汲取水，用堿石灰汲取二氧化碳，整套裝置為D→C→E→B→A，干燥管的兩端可以顛倒，各導管接口依次為g、f、e、h、i、c（或d）、d（或c）、a（或b）、b（或a）。（2）C中濃H2SO4作用是汲取水分，得到干燥純凈的O2。（3）B中CaCl2汲取反應生成的H2O，A中NaOH汲取反應生成的CO2，E為有機物燃燒裝置，B中CaCl2汲取反應生成的H2O，A中NaOH汲取反應生成的CO2，m（CO2）＝2.2g，n（CO2）＝0.05mol，m（H2O）＝0.9g，則n（H2O）＝0.05mol，則m（C）＋m（H）＝12×0.05g＋0.05×2g＝0.7g，所以有機物中不含氧元素，又C∶H＝0.05∶（0.05×2）＝1∶2，所以該有機物的最簡式為CH2。（4）已知在相同條件下該M蒸氣相對氫氣的密度為35，M的相對分子質量為35×2＝70，設M的分子式為（CH2）n，則n＝eq\f(70,14)＝5，M的分子式為C5H10；若有機物M不能使溴水褪色，且其核磁共振氫譜只有一個汲取峰，說明M中不存在不飽和鍵，應當含有1個碳鏈，其不存在支鏈，則M為環戊烷，其結構簡式為：；若該有機物M分子