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《有机化合物的结构特点与研究方法》教案

一、有机化合物的分类方法

1．依据碳骨架分类

2．依据官能团分类

二、有机化合物的结构特点

1．有机化合物中共价键的形成、类型和空间结构

与碳原子相连的原子数

结构示意

碳原子的杂化方式

碳原子的成键方式

碳原子与相邻原子形成的结构单元的空间结构

4

sp3

σ键

四面体形

3

sp2

σ键、π键

平面三角形

2

sp

σ键、π键

直线形

化学键：共价键的类型和极性对有机化合物的化学性质有很大影响，不同基团的相互作用也会影响共价键的极性。

2．同分异构体

三、研究有机化合物的一般方法

主题：有机物分子式和分子结构的确定

[项目情境]

有机物分子式和结构式的确定是研究有机物性质的前提。测定分子式的方法通常用燃烧法确定，测定有机物结构通常用现代物理法，如质谱法、红外光谱法和核磁共振氢谱法等。

[探究过程]

[探究一]用燃烧法测定某有机物的实验式常用装置如下：

ABCDE

(1)使生成的O2按从左到右的方向流动，则所选装置中各导管的连接顺序如何？其中装置C和E中CuO的作用是什么？

(2)若准确称取0.69g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)，充分燃烧后，A中质量增加1.32g，B中质量增加0.81g。请计算确定该有机物的实验式。

[提示](1)g→f→e→h→i→c(或d)→d(或c)→a(或b)→b(或a)干燥O2，使有机物充分氧化产物只生成CO2和H2O。

(2)n(C)＝eq\f(1.32,44)mol＝0.03mol，

n(H)＝eq\f(0.81,18)×2mol＝0.09mol，

n(O)＝eq\f(0.69g－0.03×12g－0.09×1g,16g·mol－1)＝0.015mol，

则N(C)∶N(H)∶N(O)＝0.03∶0.09∶0.015＝2∶6∶1，

故实验式为C2H6O。

[探究二]已知该有机物的质谱图如图1

图1

则该有机物的相对分子质量为多少？通过计算确定分子式。

[提示]根据质谱图可知质荷比最大值为46，故相对分子质量为46，根据实验式C2H6O可确定分子式为C2H6O。

[探究三]已知该有机物的红外光谱图和核磁共振氢谱图如图2和图3。

图2

图3

通过图2、图3，请分析确定该有机物的结构式。

[提示]根据图2可知有机物中含C—H、O—H、C—O，根据图3可知，有机物中含3种氢原子，其个数比为3∶2∶1，综合分析可确定有机物的结构式为。

[素养提升]

通过对有机物分子式和结构式确定的探究，提升了学生“科学探究与证据推理”的核心素养。

课后测评

一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有1个选项符合题意)

1.下列化学用语正确的是()

A.乙烯的结构简式为CH2CH2

B.羟基的电子式为?·

C.2-丁烯的键线式为

D.乙醇的分子式为CH3CH2OH

答案C

解析书写乙烯的结构简式时,官能团碳碳双键不能省略,故乙烯的结构简式为CH2CH2;羟基电子式为·O······H;CH3CH2OH为乙醇的结构简式,乙醇的分子式为C2

2.(2021辽宁葫芦岛高二检测)下列有机化合物的分类正确的是()

A.属于醇类化合物

B.属于芳香族化合物

C.属于脂环化合物

D.CH3CH(CH3)2属于链状化合物

答案D

解析A项属于酚类,B项属于脂环烃,C项属于芳香烃,只有D项正确。

3.下列说法正确的是()

A.C2H4与C4H8一定是同系物

B.分子式是C8H10的苯的同系物有3种同分异构体

C.1-丁烯与2-丁烯互为同分异构体

D.新戊烷和2,2-二甲基丙烷互为同分异构体

答案C

解析C4H8可以是烯烃也可以是环烷烃,A错;分子式是C8H10的苯的同系物有4种同分异构体,它们分别是邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯和乙苯,B错;新戊烷和2,2-二甲基丙烷是同一种物质,D错。

4.下列说法不正确的是()

A.通过质谱法只能确认有机化合物的相对分子质量,一般无法确定其结构

B.甲苯分子的核磁共振氢谱中有4组不同的吸收峰

C.红外光谱可以帮助确定许多有机化合物的结构

D.某有机化合物完全燃烧只生成CO2和H2O,两者物质的量之比为1∶2,则该有机化合物为甲烷

答案D

解析通过质谱图可以确认有机化合物的相对分子质量,但由于没有涉及具体的结构,所以要结合其他物理或化学方法才能确定其结构,A项正确;甲苯分子中由于存在着4种处于不同化学环境的氢原子,所以在核磁共振氢谱中会出现4个不同的吸收峰,B项正确;红外光谱与分子的结构密切相关,是研究分子结构的一种有效手段,C项正确;由产物的物质的量之比可确定该有机化合物分子中碳原子与氢原子个数之比为1∶4,但不