(共33张PPT)
1．有机物分子结构的确定——化学方法
由于有机化合物中存在同分异构现象，除少数的分子式只对应一种结构外，一般一种分子式对应有多种结构。我们常从以下两方面确定其结构：
(1)根据有机物的特殊反应，确定物质分子中的官能团，从而进一步确定其结构。常见有机物中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的烃类物质有烯烃、炔烃、苯的同系物；能与溴水产生白色沉淀的有机物是苯酚；与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液能发生反应的物质有醛类、甲酸、甲酸某酯、甲酸盐、葡萄糖、麦芽糖等；能与碳酸钠反应产生气体的有机物是羧酸。
(2)有机物实验式的确定
①实验式(又叫最简式)是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。
(3)确定有机物分子式和结构式的过程可简单归纳如下：
2．有机物分子结构的确定——物理方法(波谱法)
化学方法以官能团的特征反应为基础，鉴定出官能团，还要制备它的衍生物以进一步确认其结构。当化合物结构比较复杂时，往往要耗费大量时间。物理方法(波谱法)具有微量、快速、准确、信息量大等特点。
(1)质谱——可快速、准确测定有机物的相对分子质量。
(2)红外光谱——可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。
(3)核磁共振氢谱——可推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目之比。
胡椒酚A是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习小组对其分子组成结构的研究中发现：A的相对分子质量不超过150；A中C、O的质量分数分别为：w(C)＝80.60%，w(O)＝11.94%，完全燃烧后产物只有CO2和H2O。根据以上信息，填写下列内容：
(1)A的摩尔质量为________。
(2)光谱分析发现A中不含甲基(—CH3)，苯环上的一氯取代只有2种；1 mol A与足量溴水反应，最多消耗3 mol Br2。A的结构简式为________。
解析： 由题意知胡椒酚中至少含有一个羟基，A的摩尔质量M＝16n/11.94%，由于M≤150，可知n只能取1，解得M＝134 g/mol，A中含有的碳原子数为134×80.60%/12＝9，氢原子数为134×(1－80.60%－11.94%)/1＝10，因此A的化学式为C9H10O。A分子的不饱和度数为5，含有一个苯环，不饱和度为4，说明A中还含有一个碳碳双键，且A中不含甲基，因此双键在末端，A中苯环上的一氯取代只有2种，说明酚羟基和烃基在对位上，从而可确定胡椒酚A的结构简式为 。
答案： (1)134 g/mol
1．A、B、C、D、E为五种气态烃，其中A、B、C都能使酸性高锰酸钾溶液褪色；1 mol C能与2 mol Br2完全加成，生成物分子中每个碳原子上有一个溴原子；A与C具有相同的通式；A与H2加成可得B，B与相同条件下N2的密度相同。D是最简单的有机物，E是D的同系物，完全燃烧相同物质的量的B、E生成CO2的量相同。
(1)试确定A、B、C、D、E的结构简式：
A________、B________、C________、D________、E________。
(2)等质量的A、B、C、D、E完全燃烧，耗氧量最多的是________(填字母序号，下同)，生成二氧化碳最多的是__________。
(3)等物质的量的A、B、C、D、E完全燃烧，耗氧量最多的是________(填字母序号，下同)，生成水最少的是________。
解析： 由B是烃且分子量为28推导B为CH2===CH2，A为CHCH(乙炔)。然后由其他加成，燃烧反应的特点确定C为CH2===CH—CH===CH2，D为CH4，E为CH3CH3。
答案： (1)CH CH CH2 == CH2
CH2===CH—CH===CH2 CH4 CH3CH3
(2)D A (3)C A
1．用烷基的异构推断
常见的烷基有：甲基(—CH3)、乙基(—CH2CH3)、丙基(—C3H7)、丁基(—C4H9)，其中甲基、乙基无同分异构体，丙基有两种同分异构体，丁基有四种同分异构体。判断只有一个一价官能团的有机物的异构体的个数时，根据烃基的异构体数判断较为快捷。如判断丁醇的同分异构体时，根据组成丁醇可写成C4H9—OH，由于—C4H9有4种同分异构体，故丁醇也应有4种同分异构体。
2．由不同类型的氢原子推断
碳链中有几种不同的氢原子，其一元取代物就有几种同分异构体。
一般判断原则：
(1)同一种碳原子上的氢原子是等效的；
(2)处于镜面对称上的氢原子是等效的。
例如：(CH3)2CHCH2CH2CH3中有5种互不等效的氢原子，其一元取代物就有5种同分异构体。(CH3CH2)2CHCH3中有4种不等效氢原子，(CH3)2CHCH(CH3)2中有2种不等效氢原子，其一元取代物同分异构体数目也就分别是4种和2种。
3．用结构置换法推断
如一个碳碳双键可以用单键环替换；碳氧双键可以用碳碳双键替换并将氧原子移到它处；又如碳碳叁键相当于两个碳碳双键，也相当于两个单键环。
先考虑支链—COOCH3的异构情况，通常有酯和羧酸两类物质。属于酯类物质的可写出三种结构—COOCH3、HCOOCH2—、—OOCCH3，属于羧酸类的可写出一种结构—CH2COOH，因此含一个支链的异构体有4种。
然后考虑两个支链异构情况，有两种类型：HCOO—与CH3—、—COOH与—CH3，分别存在邻、间、对三种位置异构，因此含两个支链的异构体有
5．由对称法则推断
结构对称的有机物，可通过寻找对称轴的方法来快速判断同分异构体。如判断蒽 的一溴取代物的同分异构体，应先找到对称轴，则判断就比较简单，不难看出蒽有两条对称轴。见下图：
因此只要考虑一个象限内的异构情况就行，可见蒽的一溴取代物的同分异构体有3种，分别是：
若要确定环状有机物的三元取代物的同分异构体种数时，可采用定位移动法(即定一移二)。
(2011·海口高二质检)分子式为C4H10O并能与金属钠反应放出H2的有机物有( )
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
解析： 由分子式C4H10O可知，该有机物有醇和醚两种不同类别的同分异构体，但只有醇类可以与Na反应放出H2，故本题是判断C4H10O属于醇类的同分异构体，即C4H9—OH的同分异构体，因—C4H9有4种同分异构体，故C4H9—OH也有4种同分异构体。
答案： B
2．在C4H11N中，氮原子以一个键与氢原子相连，其他两个键与碳原子相连。该原子可能具有的同分异构体数目为(不考虑环状结构)( )
A．2 B．3
C．4 D．5
解析：
答案： B
解析： 已知：[Co(NH3)6]3＋为正八面体，以“2—3—5—6为中心面，1—4为中心轴”与以“1—2—4—5为中心面，3—6为中心轴”是等同的，故[Co(NH3)4Cl2]＋同分异构体只有2种。
答案： A
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一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分；每题只有一个选项符合题意)
1．下图实验装置一般不用于分离物质的是( )
解析： A项用于分离沸点不同的液体混合物；B项可以分离溶液和胶体；C项可以分离液体和难溶固体；D项用于配制一定物质的量浓度的溶液。
答案： D
2．下列含羟基(OH)的有机物不属于醇的是( )
解析： 醇与酚的最本质区别就是：OH与苯环直接相连的是酚和其他烃基相连的是醇。
答案： C
3．(2011·高考全国新课标)分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )
A．6种 B．7种
C．8种 D．9种
解析： 分子式为C5H12的烷烃有正戊烷、异戊烷和新戊烷三种同分异构体。其中正戊烷的一氯代物有CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CHClCH3、CH3CH2CHClCH2CH3 3种同分异构体；(异戊烷的一氯代物有(CH3)2CHCH2CH2Cl、(CH3)2CHCHClCH3、(CH3)2CClCH2CH3、CH2ClCH(CH3)CH2CH3 4种同分异构体；新戊烷的一氯代物只有一种，为(CH3)3CCH2Cl，总共有8种，C正确。
答案： C
4．CH3CH2CCH的化学性质主要取决于( )
A．碳碳单键() B．碳碳双键()
C．碳碳叁键() D．碳氢键()
解析： 该烃分子中含有CC键，是炔烃的官能团，故选C。
答案： C
5．下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是( )
解析： 根据所给的四种烃的结构简式，结合其生成的一氯代物只有一种可选C。
答案： C
6．含有一个三键的炔烃，氢化后的产物结构简式为：
，此炔烃可能的结构简式有( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
解析： 要求解炔烃的结构，必须从上述烷烃中相邻两个碳上去掉4个H而形成，依分子结构特征，符合条件的炔烃只能2种，即或者
。
答案： B
7．下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是( )
A．HCHO B．CH3OH
C．HCOOH D．CH3COOCH3
解析： 由题意可知该有机物分子中只含一种氢，故由各项分子结构可知选A。
答案： A
8．新药“芬必得”主要成分的结构简式为：
下列说法正确的是( )
A．芳香烃 B．乙酸的同系物
C．能发生酯化反应 D．含有两种官能团
解析： 它属于芳香族化合物，只含—COOH一种官能团，由于其结构中含苯环，与乙酸不是同系物。
答案： C
9．有机物的种类繁多，但其命名是有规则的。下列有机物命名正确的是( )
解析： A项，是己烷。B项，是3 甲基 1 丁烯。D项，是1,2 二氯乙烷。
答案： C
10．对复杂有机物的结构，可用键线式简化表示。如有机物CH2CHCHO可以简写成。则与键线式为的物质互为同分异构体的是( )
解析： 同分异构体是分子式相同结构不同的化合物之间的相互关系，通过比较可知选A。
答案： A
11．已知甲醛(HCHO)分子中的4个原子是共平面的。下列分子中所有原子不可能同时存在于同一平面上的是( )
解析： 根据题设条件和、的结构，—CH3与众不同，故D符合题意。
答案： D
12．(2011·广东揭阳调研)美国康乃尔大学的魏考克斯(C.Wilcox)所合成的一种有机分子(如下图所示)，就像一尊释迦牟尼佛。因而称为释迦牟尼分子(所有原子在同一平面)。
有关该有机分子的说法不正确的是( )
A．该有机物属于芳香烃 B．该有机物属于苯的同系物
C．该有机物分子中含有22个碳原子 D．该有机物一氯代物只有6种
解析： 该题可用排除法解决。该有机物为对称结构，其一氯代物应为6种，该有机物只含碳氢元素，含有四个苯环，属芳香烃，但不是苯的同系物。
答案： B
13．(2011·宁波高二检测)已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中不正确的是( )
A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键
B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子
C．仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3—O—CH3
解析： 本题主要涉及红外光谱和核磁共振氢谱知识应用的考查。由氢谱可知，未知物A中应含有三种类型氢原子，故D项错误，CH3—O—CH3仅有一种类型氢原子。
答案： D
14.科学家最近在－100 ℃的低温下合成了一种烃X，经红外光谱和核磁共振表明其分子中的氢原子的化学环境没有区别，根据分析，绘制了如右图所示的球棍模型。下列说法中错误的是( )
A．烃X的分子式为C5H4
B．分子中碳原子的化学环境有2种
C．具有2个三元环的X的同分异构体共1种(含本身)
D．X分子中只有碳碳单键，没有碳碳双键
解析： 根据碳原子的成键规则，可以写出烃X的结构简式：，所以X分子中含4个碳碳单键和2个碳碳双键，分子式为C5H4，分子中有2种不同化学环境的碳原子，又因为中间碳原子上已经形成了四个碳碳单键，不可能再形成碳碳双键，所以具有2个三元环的X的同分异构体的种类只有1种，即其本身。
答案： D
15．某气态烃10 mL与50 mL氧气在一定条件下作用，刚好消耗尽反应物，生成水蒸气40 mL，一氧化碳和二氧化碳各20 mL(各气体体积均在同温、同压下测定) ，该烃的分子式为( )
A．C3H8 B．C4H6
C．C3H6 D．C4H8
解析： 根据题意得：n(C)∶n(H)＝40∶80＝1∶2，且1 mol烃分子中含有4 mol碳原子。
答案： D
16．将有机物完全燃烧，生成CO2和H2O，将12 g该有机物完全燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸增重14.4 g，再通过碱石灰，又增重26.4 g。则该有机物的分子式为( )
A．C4H10 B．C2H6O
C．C3H8O D．C2H4O2
解析： 根据题意，12 g有机物燃烧产物的物质的量分别是n(H2O)＝14.4 g/18 g/mol＝0.8 mol，n(CO2)＝26.4 g/44 g/mol＝0.6 mol，有机物中n(C)＝0.6 mol，n(H)＝1.6 mol，n(O)＝(12 g－0.6 mol×12 g/mol－1.6 mol×1 g/mol)/16 g/mol＝0.2 mol，所以有机物的实验式为C3H8O，只有C符合。
答案： C
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
17．(14分)利用核磁共振技术可测定有机物分子的三维结构。在有机物分子中，不同位置的氢原子的核磁共振谱中给出的峰值(信号)也不同，根据峰值(信号)可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如，乙醚的结构简式为
CH3—CH2—O—CH2—CH3，其核磁共振氢谱中给出的峰值(信号)有两个，如图所示。
(1)下列物质中，其核磁共振氢谱给出的峰值(信号)只有一个的是( )
A．CH3CH3 B．CH3COOH
C．CH3COOCH3 D．CH3COCH3
(2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br，A的核磁共振氢谱如图所示，A的结构简式为________，请预测B的核磁共振氢谱上有________个峰(信号)。
(3)用核磁共振氢谱的方法来研究C2H6O的结构，请简要说明根据核磁共振氢谱的结果来确定C2H6O分子的结构简式的方法是___________________________________________ ____________________________________________________________________________。
解析： (1)由题给条件可得，核磁共振氢谱中峰的数目与分子中氢原子的化学环境相关，即有几种化学环境的氢就会有几个峰，要求该化合物的核磁共振氢谱中只有一个峰，即只有一种化学环境的氢原子，所以A、D都符合；(2)由A的氢谱图中只有一个峰，可得A的结构简式为BrCH2CH2Br，而B的结构只能是CH3CHBr2；(3)根据C2H6O能写出的结构简式只有两种：CH3CH2OH和CH3OCH3，所以如果氢谱中存在三个峰，则为乙醇，如果氢谱中存在一个峰，则为乙醚。
答案： (1)AD (2)BrCH2CH2Br 2
(3)若图谱中给出了3个吸收峰(信号)，则说明C2H6O的结构简式是CH3CH2OH；若图谱中给出了1个吸收峰(信号)，则说明C2H6O的结构简式是CH3OCH3
18．(12分)烃A的结构简式为
(1)用系统命名法命名烃A：______________，烃A的一氯代物具有不同沸点的产物有________种。
(2)已知烃A中伯、仲、叔、季碳原子各有6个、4个、2个和1个。试判断在烷烃C7H16中，具有3个伯碳原子的同分异构体有________种。
(3)烷烃B中含有4个伯碳原子、1个仲碳原子和2个叔碳原子，则烷烃B的分子式为______________，写出烷烃B可能具有的结构简式和它们的系统名称：________________。
解析： (2)—CH3、、、分别叫伯、仲、叔、季碳原子。
答案： (1)2,2,6 三甲基 4 乙基辛烷 10 (2)3
名称分别为：2,3 二甲基戊烷、2,4 二甲基戊烷
19．(12分)麻黄素又称黄碱，是我国特定的中药材麻黄中所含的一种生物碱。经我国科学工作者研究发现其结构如下：
(1)麻黄素中含氧官能团的名称是________，属于________类(填“醇”或“酚”)。
，与麻黄素互为同分异构体的是________(填序号，下同)，互为同系物的是________。
解析： (1)麻黄素中含氧官有团的名称为羟基，属于醇类。(2)根据同分异构体及同系物的定义易知D、E与麻黄素互为同互异构体，C与麻黄素互为同系物。
答案： (1)羟基 醇 (2)DE C
20．(14分)0.2 mol有机物A和0.4 mol O2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO和H2O(g)。燃烧后的这些产物经过浓硫酸后，质量增加10.8 g；再通过灼热的CuO充分反应后，固体质量减轻3.2 g；最后气体再通过碱石灰被完全吸收，质量增加17.6 g。
(1)推断该有机物A的分子式________。
(2)若0.2 mol该有机物A与过量金属钠反应后放出4.48 L H2(标准状况下)，试确定该有机物的结构简式______________________。
解析： (1)由题意知浓硫酸吸收的水蒸气为n(H2O)＝＝0.6 mol。
由CO ＋ CuO === Cu ＋ CO2 减轻Δm
1 mol 80 g 64 g 1 mol 16 g
可得：n(CO)＝0.2 mol，n(CO2)＝0.2 mol。
被碱石灰吸收的n(CO2)＝＝0.4 mol,0.2 mol A燃烧生成的CO2的物质的量为n′(CO2)＝n(CO2)－n(CO)＝0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol。
由 A O2―→ H2O ＋ CO2 ＋ CO
0.2 mol 0.4 mol 0.6 mol 0.2 mol 0.2 mol
知此有机物中含氧原子的物质的量为0.6 mol＋0.2 mol×2＋0.2 mol－0.4 mol×2＝0.4 mol。根据以上信息可知：0.2 mol A中含有1.2 mol H、0.4 mol C和0.4 mol O，则1 mol A中含6 mol H、2 mol C、2 mol O，所以A的分子式为C2H6O2。
(2)因为0.2 mol A与钠的反应生成4.48 L (0.2 mol)H2知，1 mol A与钠反应生成1 mol H2，说明1 mol A中含有2 mol羟基，则A的结构简式为：。
答案： (1)C2H6O2
(2)
