2015版高中化学苏教版选修5《有机化学基础》教材知识详解：专题一 认识有机化合物总结

（C）——本章总结

专题一 有机物分子式的推断
有机物化学式的确定步骤可按如下路线进行：
在确定有机物化学式时要做到几个相结合，即教材知识（特别是典型反应）与信息给予反应相结合、定性与定量相结合、正向思维与逆向思维相结合，最大限度挖掘题给条件，特别是隐藏的信息，加强思维的灵活性，做到左右逢源，运用自如。
例1 用元素分析仪分析6.4 mg某有机化合物，测得生成8.8 mg CO2和7.2 mg H2O，无其他物质生成。下列说法中，正确的是（ ）
A.该化合物的分子式为C2H8O2 B.该化合物中碳、氢原子个数比为1：4
C.无法确定该化合物中是否含有氧元素 D.该化合物中一定含有氧元素
解析8.8 mg CO2为0.0002 mol，含碳元素2.4 mg；7.2 mg H2O中含氢元素0.8mg，即含氢原子0.0008 mol。因此原6.4 mg有机物中一定含氧元素，氧元素质量为6.4mg-2.4 mg-0.8 mg=3.2 mg，含氧原子0.000 2 mol，则C项不正确，D项正确。碳、氢原子个数比为0.0002：0.0008=1：4，B项正确。由于只含C、H、O元素的有机物分子中氢原子数最多为碳原子数的2倍再加2，故该有机化合物的分子式不是C2H8O2，而是CH4O，A项错误。
答案：BD。
点拨：组成有机物的元素虽然较少，但由于碳碳间可通过共价键连接，因而其物质种类较多。因此有关有机物组成的分析，必须依靠燃烧或其它的相关反应。解答此类试题，用到最多的方法是燃烧过程中方程式的差量计算，其次是守恒法。
例2 已知有机物A的分子量为128，当分别为下列情况时，写出A的分子式：
⑴若A中只含碳、氢元素，且分子结构中含有苯环，则A的分子式为 ；
⑵若A中只含碳、氢、氧元素，且分子结构中含有一个酯键，则A的分子式为 ；
⑶若A中只含碳、氢、氮元素，且A分子中氮原子最少，则A的分子式为 。
解析：⑴ 由128÷12＝10……8，推得分子式可能为C10H8，符合题意（含苯环）。减碳加氢后分子式变为C9H20，为烷烃，不符合题意（含苯环）。以此得其分子式为C10H8。⑵因分子中含有酯键，可设A为R(COOR，就是R(＋COO+R=128，R(＋R=84，R(＋R=C6H12，“COO”+“C6H12”=C7H12O2 。⑶由于氮在分子中可看作以氨基“(NH2”存在，A也可看作是烃分子中的氢原子被(NH2所取代而得到的产物，如果把“(NH2”看作一个氢原子，则烃分子的构成应符合烷、烯、炔的组成；设A分子中的氮原子数为一个，可求出A的分子式为C8H18N，它经改写后得到的表达式为C8H16NH2， 但CnH2n+1，又不符合烷、烯、炔的通式，故舍去；而当分子中的氮原子数为2时，可得到它的分子式为C7H16N2，经改写后成为C7H12(NH2)2，符合烯烃CnH2n的通式。以此其分子式应为：C7H16N2。
答案：⑴C10H8；⑵C7H12O2；⑶C7H16N2。　
点拨：要注意归纳总结有关的知识规律，掌握应用的方法技巧，并进行深化拓展，灵活处理问题。烃及烃基的推算，通常将式量除以14（即-CH2-的式量），从所得的商及余数或差数便能判断是何种烃或烃基：其整数值为通式中的n值，余数便为H原子“2n”应加的个数，差数便为H原子“2n”应减的个数。常用有以下几种：
式量/14的值
余数
物质
n
余2
烷
n
余1
烷基
n
无余数
烯(或环烷)
n
差2
炔(或二烯)
n
差6
苯类
专题二 有机物结构式(或结构简式)的确定
碳碳双键、醇羟基、醛基、羧基等都是中学化学中常见的官能团，了解这些官能团的结构和特性等是有机化学学习的起码要求，根据结构推导有机物的性质，可以推导可能的结构。
例3 A和B两种物质的分子式都是C7H8O，它们都能跟金属钠反应放出氯气。A不溶于NaOH溶液，而B能溶于NaOH溶液。B能使适量溴水褪色，并产生白色沉淀，A不能。B的一溴代物有两种结构。写出A、B的结构简式和所属类别。
解析：若仅从分子式C7H8O看，只能知道A和B不是饱和化合物；若要推断出A和B的结构简式，需结合具体性质联系起来综合考虑。据题意得， A和B都能与金属钠反应放出氢气，且这两种物质中每个分子都只含一个氧原子，所以它们的结构中有羟基，即它们为醇和酚。因A不溶于NaOH溶液，故 A为醇，A不能使溴水褪色，则A中一定含有苯环，推测A只能是一种芳香醇——苯甲醇。又B能使溴水褪色，并生成白色沉淀，进一步证明它是酚类——甲基苯酚。但甲基苯酚有邻、间、对三种同分异构体，其中对一甲基苯酚的溴代物含有两种结构。
答案：A：； B：。
点拨：不同类别的物质可以相同的基团，如—OH，若连接在脂肪烃烃基上属于醇类；若连接在苯环上同属于酚类，所表现出的化学性质有差异。
例4 四川盛产五倍子。以五倍子为原料可制得化合物A。A的结构简式如右图所示：
请解答下列各题：
⑴A的分子式是______________；
⑵有机化合物B在硫酸催化条件下加热发生酯化反应可得到A。请写出B的结构简式：_ ；
⑶请写出A与过量氢氧化钠溶液反应的化学方程式______________________________；
⑷有机化合物C是合成治疗禽流感药物的原料之一。C可以看成是B与氢气按物质的量之比1：2发生加成反应得到的产物。C分子中无羟基与碳碳双键直接相连的结构，它能与溴水反应是溴水褪色。请写出C与溴水反应的化学方程式_______________________。
解析：⑴根据有机物的碳、氢、氧的成键原则，由结构简式可得A的分子式为C14H10O9。⑵分析有机物A的结构简式可知A是由2分子在硫酸催化加热条件下发生酯化反应而得，故B的结构简式为。⑶1mol有机物A中的5mol酚羟基、1mol羧基、1mol酯基与NaOH反应时共消耗8mol NaOH，其反应方程式为：。⑷1molB与2mol H2发生加成反应后生成，该有机物中含有碳碳双键能与Br2 发生加成反应生成。
答案：⑴C14H10O9；⑵；⑶；⑷。
点拨：由分子式确定结构式的方法。①通过价键规律确定：某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接可由分子式确定其结构式。例如C2H6，根据价键规律，只有一种结构：CH3—CH3；又如CH4O，根据价键规律，只有一种结构：CH3—OH。②通过定性或定量实验确定：当一个分子式可能代表两种或两种以上具有不同结构的物质时，可利用该物质的特殊性质，通过定性或定量实验来确定其结构简式。

四.科技信息
核磁共振 (NMR) 是一种用来研究物质分子结构及物理特性的光谱学方法，它经历了从1960年代的连续波（continuous wave, CW）技术到1970年代的脉冲傅里叶变换（pulse fourier transform, PFT）以及超导核磁共振等几个发展阶段。尤其是近年来脉冲傅里叶变换以及超导核磁共振的引用，提高了核磁共振谱仪的灵敏度，使核磁共振技术在微量分析方面得到广泛应用。大型高速计算机的发展和应用使二维和三维核磁共振技术得到长足的发展，成为科技人员不可缺少的结构分析工具。1990年代，超高场核磁共振谱仪的问世，极大地提高了检测的灵敏度和分辨率，加之NMR与计算机科学的完美结合，二维和三维NMR、固体高分辨NMR、液相色谱-核磁共振联用（LC/NMR）等新技术如雨后春笋般不断涌现，使NMR成为理论严密、技术先进、结果可靠、独立的物质结构分析方法，被广泛应用于药物有机分子结构确证、蛋白质三维结构研究、物质科学的固体成像，以及临床医学疾病诊断等领域。?
药物发现是合成新化合物、确认其结构和发现生物活性的全过程。其中，新化合物主要来源于两种途径：一种是从天然产物中提取活性物质，另一种是人工化学合成。不管由哪种方法获得新化合物，接下来要做的首要工作就是确证该化合物的分子结构。就本质而言，核磁共振谱与红外和紫外吸收光谱一样，是由物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱范畴。根据核磁共振谱图上共振峰的位置、强度和精细结构就可以研究物质的分子结构。
可以相信，随着NMR和计算机科学的理论与技术不断发展并日趋成熟，NMR无论在广度和深度方面必将出现新的飞跃性进展，并一定会在有机化学、生物化学、药物化学、物理学、分析化学、临床医学以及众多工业部门得到更为广泛的应用。
“本专题作业”
课本第16页
1. BD [解析]先计算出碳原子和氢原子的个数比（4:1），而后再由质量守恒定律计算出8.8 g CO2和7.2 g H2O所含有的氧元素的质量大于6.4 g，故该物质必含氧元素。
2. 6 [解析] 假设有X个 根据,.
3.①现代有机合成之父，Robert B. Woodward,美国人， 1965年获诺贝尔奖，for his achievements in the art of organic synthesis。16岁上MIT， 3年读完本科，1年的时间就拿到了博士学位。要不是只活62岁，肯定可以拿2次诺贝尔奖。他手下获诺贝尔奖的就有4人。超级大牛啊！他的名言，"There is excitement, adventure, and challenge, and there can be great art in organic synthesis" 影响了很多的有机合成化学家。
②E．J．Corey,美国人，曾和Woodward共事，发明独特的有机合成理论—逆合成分析理论，使有机合成方案系统化并符合逻辑。他根据这一理论编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获奖。 完成无数精彩的全合成，现在还在harvard。
③因发名新反应新试剂而获诺贝尔奖的人，如Geoge Witting， HC Brown， Sharpless 。
4.①质谱法：测定有机化合物的相对分子质量。用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，在磁场的作用下，由于它们的相对质量不同而使其到达检测器的时间也先后不同，其结果被记录为质谱图。
②核磁共振 :氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号。有机物分子中的氢原子核，所处的化学环境（附近的基团）不同，表现得核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置（化学位移，符号为δ)也就不同。如乙醇和甲醚的谱图（P9图1-9）
③红外光谱：利用有机化合物分子中不同基团的特征吸收频率不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围内的红外光吸收情况。根据对红外光谱的分析，可以初步判断有机化合物中具有那些基团。（P9 图1-11）
5. C3H6O3 [解析]由题意知，该有机物的物质的量是0.02mol。生成H2O1.08g，其物质的量是0.06 mol；生成CO2的质量是2.64g，其物质的量是0.06 mol。所以该有机物的1个分子中含有3个C原子和6个H原子。 设该有机物的分子式是C3H6Ox，则有：12×3+1×6+16x=90
x=3，所以该有机物的分子式是C3H6O3。
（D）——全章验收