有机物分子式和结构式的确定方法.doc

确定有机物分子式和结构式的分析思路和分析方法

王昭华

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一、确定有机物分子式和结构式的分析思路

1、有机物组成元素的定性分析

通常通过充分燃烧有机物的方式来确定有机物的组成元素，即：

2、有机物分子式和结构式的定量分析

二、确定有机物分子式的分析方法

1、通式法

⑴常见有机物的分子通式

⑵方法： 相对分子质量 n （碳原子数） 分子式

分子通式

例题1：某烷烃的相对分子质量为44，则该烷烃的分子式为 。 解析：烷烃的通式为C n H 2n+2 ，则其相对分子质量为：14n + 2 = 44 ，n = 3 ，故该烷烃的分子式为：C 3H 8

2、质量分数法 方法：相对分子质量

C 、H 、O 等原子数

分子式

例题2：某有机物样品3g 充分燃烧后，得到4.4g CO 2 和1.8g H 2O ，实验测得其相对分子质量为60，求该有机物的分子式。

解析：根据题意可判断该有机物分子中一定含有C 和H 元素，可能含有氧元素。 样品 CO 2 H 2O 3g 4.4g 1.8g 则：m(C) = g g 2.14412

4.4=?

m(H) = g g 2.018

2

8.1=?

根据质量守恒可判断该有机物分子中一定含有O 元素，则该有机物分子中C 、H 、O 元素的质量分数依次为：

ω(C) =

%40%10032.1=?g

g

ω(H) =

%67.6%10032.0=?g

g

ω(O) = 1 － 40% － 6.67% = 53.33%

则该有机物的一个分子中含有的C 、H 、O 原子数依次为：

N(C) =

212

%

4060=?

N(H) = 41

%

67.660≈?

N(O) =

216

%

33.5360≈? 故该有机物的分子式为C 2H 4O 2 。

3、最简式法

方法：质量分数、质量比

原子数之比 → 最简式

分子式

（最简式）n = 分子式

有时可根据最简式和有机物的组成特点（H 原子饱和情况）直接确定分子式，如： 最简式 氢原子饱和情况 分子式 CH 3 当n = 2时，氢原子达到饱和 C 2H 6 CH 3O 当n = 2时，氢原子达到饱和

C 2H 6O 2 CH 4 氢原子已达到饱和

CH 4 CH 3Cl 氢原子已达到饱和（把Cl 看作H ）

CH 3Cl CH 4O 氢原子已达到饱和 CH 4O C 2H 6O 氢原子已达到饱和 C 2H 6O C 4H 10O 3

氢原子已达到饱和

C 4H 10O 3

例题：如例题2 ，该有机物分子中各元素原子的数目之比为： N(C) ∶N(H) ∶N(O) =

12

%40∶1%67.6∶16%

33.53

≈ 1∶2∶1

故该有机物的最简式为：CH 2O ，则：（12 + 1×2 + 16）× n = 60 ，n = 2 则该有机物的分子式为：C 2H 4O 2 。 4、燃烧通式法

方法：燃烧通式、相对分子质量和燃烧产物质量

分子式

烃: C x H y + （4y x +

）O 2 → x CO 2 + 2y

H 2O △V （体积变化）

烃的含氧衍生物: C x H y O m + （24m y x -+）O 2 → x CO 2 + 2

y

H 2O △V （体积变化）

例题：如例题2，设该有机物的分子式为：C x H y O m

C x H y O m + （24m y x -+

）O 2 → x CO 2 + 2

y

H 2O 60 44x 18×2

y

3g 4.4g 1.8g

g

y g x g 8.194.444360== x = 2 ，y = 4

又12x + y + 16m = 60 ，则：m = 2 故该有机物的分子式为：C 2H 4O 2 。 5、化学方程式法

方法：有机物分子通式和化学方程式

分子式

例题3：某饱和一元醇A 0.16g 与足量的金属钠充分反应，产生56 mL 氢气（标准状况），求该一元醇的分子式。

解析：设该饱和一元醇的分子式为：C n H 2n+2O ，则

2C n H 2n+2O + 2Na

2C n H 2n+1ONa + H 2↑

2×（14n + 18）g 22.4L

0.16g 0.056L

L

L

g g n 056.04.2216.0)1814(2=+?

1=n 故该饱和一元醇的分子式为：CH 4O 。 6、比例法

方法：n(有机物A)∶n(C)∶n(H)∶n(O)…… = 1∶x ∶y ∶z ……

例题：如例题2，样品 CO 2 H 2O O(样品中的氧原子) 3g 4.4g 1.8g 3g －1.2g －0.2g = 1.6g 则，n(A)∶n(C)∶n(H)∶n(O) =

mol g g /603∶mol g g /444.4∶2/188.1?mol g g ∶mol

g g

/166.1

= 0.05mol ∶0.1mol ∶0.2mol ∶0.1mol = 1∶2∶4∶2

则该有机物的分子式为：C 2H 4O 2 。 7、商余法

方法：将烃的相对分子质量（或者将有机物的相对分子质量减去官能团的相对分子质量后的差值），除以14（即CH 2的相对质量），则最大的商为烃或烃基中含CH 2原子团的个数，余数为氢原子数（若余数为正数，则加氢原子数；若余数为负数，则减氢原子数）。

即：M r ÷ 14 = n (商) …… m (余数) ，如：

烃或烃基通式 相对分子质量

商（n ）

余数（m ）

烷烃 22+n n H C 214+n n 2 烷烃基 12+n n H C 114+n n 1 烯烃或环烷烃 n n H C 2 n 14 n 0 烯烃基或环烷烃基 12-n n H C 114-n

n －1 炔烃或二烯烃 22-n n H C 214-n n －2 炔烃基或二烯烃基 32-n n H C 314-n

n

－3 苯或苯的同系物 62-n n H C 614-n n －6 苯或苯的同系物的烃基

72-n n H C

714-n

n

－7

若n ≥6 ，并且烃为不饱和烃时，每减少1个碳原子，烃分子相应增加12个氢原子，直到烃为饱和烃为止；反之，当烃为饱和烃时，每增加1个碳原子，烃分子相应减少12个氢原子。

例题4：某烃的相对分子质量为128，则该烃的分子式为 。 解析：

故该烃的通式为 22+n n H C ，分子式为209H C 。当增加1个碳原子时，相应减少12个氢原子，则分子式为810H C 。

则该烃的分子式为

20

9

H

C或

8

10

H

C。

三、确定有机物结构式的分析方法

1、根据价键规律确定

某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接由分子式便可确定该有机物的结构简式。例如分子式为C2H6 ，根据价键规律，其结构简式只能为CH3CH3；分子式为CH4O ，根据价键规律，其结构简式只能为CH3OH 。

2、根据同分异构体的限定条件确定

例如，分子式为C5H12的烷烃，其一氯代物只有一种，则该烃的结构简式只能为：

3、根据定性实验确定

方法：实验特征性质官能团种类、数目和位置结构简式

有机物分子式特征性质结构简式

例如有机物

C2H4O2

能使紫色石蕊试液变红CH3COOH

能发生酯化反应，又能发生银镜反应HOCH2CHO

能发生银镜反应，又能发生水解反应HCOOCH3

4、根据特征信息

例如核磁共振技术是利用核磁共振谱来测定有机化合物的结构，最有实用价值的就是氢谱，常用HNMR表示，如，乙醚分子中有两种等效氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的强度之比为3∶2 ；乙醇分子中有三种等效氢原子，其HNMR谱中有三个共振峰，三个共振峰的强度之比为3∶2∶1 。

信息特征：①共振峰的强度比刚好为各种等效氢原子的总数之比；

②根据强度比可求出各种等效氢原子

．．．．．

原子团

．．．

的个数，即10

2

3=

+x

x（乙醚分子中的氢原子总数）。则2

=

x，即乙醚分子中有2个CH2和2个CH3。

例题5：根据上述信息，C4H10的HNMR谱有两种，其两个共振峰的强度之比为9∶1，则该烷烃的结构简式为。

解析：因10

1

9=

+，则结合烷烃的结构特点，该烷烃分子中有1个CH原子团和3个

CH 3原子团，故该烷烃分子的结构简式为：。