有机化合物的命名和研究方法
有机化合物的命名和研究方法
1．结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物互称为同系物。
2．判断两化合物互为同系物的要领是看是否符合“同、似、差”，即首先要是同类别物质（也就是官能团种类和数目应相同），这可由结构简式来确定；其次是结构相似；最后才是分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团，同时满足这三个条件的化合物才是同系物的关系。
3．同系物规律。
（1）同系物随着碳原子数的增加，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增大，物质的熔、沸点逐渐升高。
（2）同系物的化学性质一般相似。
4．同系物与同分异构体的比较。
比较内容同系物同分异构体
组成分子式不同分子式相同
结构相似相似或不同
化学性质相似相似或不同
示例CH3—CH3与CH3CH2CH3CH2＝CH—CH2CH3与CH2＝C—CH3注意：（1）同系物必须为同一类物质，符合同一通式，
但通式相同的物质，不一定互为同系物。如C2H4和C3H6，后者若为环丙烷则不是C2H4的同系物，因为二者结构不相似，不是同一类物质。
（2）同属一大类的物质，不一定互为同系物。如乙酸乙酯与硬脂酸甘油酯同属酯类，但二者结构不相似，所以不是同系物。
（3）官能团相同的物质，不一定互为同系物。如：乙醇与乙二醇虽然都有羟基，但二者的羟基数目不同，因此二者不是同系物。
（4）同系物结构相似，但不一定完全相同，如：CH3CH2CH3与，虽然结构不完全相同但两者碳原子间均以单键相连成链状，结构仍相似，属同系物。
（5）分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，但结构不同，不属于同类有机物，所以仍不能互称同系物。
如：与。
（6
CH3CH2C(CH3)2CH2C(CH3)2CH(CH3)2和(CH3)2CH(CH2)6CH(CH3)2，因它们的分子式同为C12H26，可快速判断它们不是同系物，是同分异构体。
有机物种类繁多，结构复杂，普遍存在同分异构现象，因而命名问题十分重要。有机物的常用命名方法有习惯命名法和系统命名法。
1．习惯命名法。
习惯命名法可用于比较简单的有机物的命名。例如烷烃可依据分子里所含碳原子的数目来命名。碳原子数在10以内的用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示，碳原子数在10以上的用数字来表示，为了区分异构体，在名称的前面加“正、异、新”等字头来表示。CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷
异戊烷
CH3
—OH
—CH2—OH
新戊烷
C9H20壬烷
习惯命名法在实际应用中有很大的限性，因此在有机化学中广泛采用系统命名法。
2．系统命名法。
系统命名法是中国化学会根据IUPAC命名法并结合我国语言文字的特点制定的命名法（也叫CCS法）。
系统命名法适用于所有有机物的命名，其命名步骤可概括为“选主链——编号定位——写名称”，下面结合实例介绍烷烃、烯烃和炔烃以及苯的同系物的命名。
（1）烷烃的系统命名。
烷烃的系统命名步骤是：
①选取分子中最长的碳链为主链，按主链中碳原子数目称作“某烷”，并以它为母体，将连在主链上的原子团均看做取代基（或叫支链）。
②选取主链中离支链较近的一端为起点，用1，2，3等阿拉伯数字依次给主链上的各个碳原子编号定位，以确定支链在主链中的位置。
③将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开。
④如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二、三”等数字表示支链的个数，且两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用“，”隔开。
如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面，复杂的写在后面。
下面以2，3-二甲基己烷为例，对一般烷烃的命名的图示如下：
（2）烯烃和炔烃的命名。
烷烃的命名是有机物命名的基础，其他有机物的命名原则是在烷烃命名原则的基础上延伸出来的。下面介绍烯烃和炔烃的系统命名步骤。
①将含有双键或三键的最长碳链作为主链，称为“某烯”或“某炔”。
②从距离双键或三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。
③用阿拉伯数字标明双键或三键的位置（只需标明双键或三键碳原子编号较小的数字），用“二”“三”等表示双键或三键的个数。
例如：
（3）苯的同系物的命名。
苯的同系物的系统命名步骤是：
①以苯环为母体，称为“某芳香烃”。
②在苯环上，从连有较复杂的支链的碳原子开始，对苯环上的碳原子进行编号，且使较简单的支链的编号和为最小。
③当苯环上仅有两个取代基时，常用“邻、间、对”表示取代基的相对位置。
例如：
例1．某烷烃一个分子里含有9个碳原子，其一氯代物只有两种，这种烷烃的名称是（）A．正壬烷B．2，6﹣二甲基庚烷
C．2，2，4，4﹣四甲基戊烷D．2，3，4﹣三甲基己烷
答案C
试题分析：A．正壬烷结构简式是CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3有五种不同位置的H原子，因此其一氯代物有五种，不符合题意，错误；B．2，6﹣二甲基庚烷(CH3)2CHCH2CH2CH2 CH(CH3)2有四种不同位置的H原子，因此其一氯代物有四种，不符合题意，错误；C．2，2，4，4﹣四甲基戊烷有两种不同位置的H原子，因此其一氯代物只有两种，符合题意，正确；D．2，3，4﹣三甲基己烷有8种不同位置的H原子，因此其一氯代物有8种，不符合题意，错误。
例2．下列有机物的命名，正确的是（）
A．2，3，3，8，8——五甲基壬烷B．2，2，7，7，8——五甲基壬烷
C．2，3，3，5，5——五甲基戊烷D．2，2，4，4，5——五甲基戊烷
答案B
试题分析：有机物命名时要选择最长的链为主链，同时选择最靠近支链的一端编号，如果有二种可能时要求各支链编号和最小，故此有机物的正确读法为：2，2，7，7，8——五甲基壬烷，选项B符合题意。
在化学上，要鉴定和研究未知有机化合物的结构与性质，必须得到纯净的有机物，下面是研究有机化合物一般要经过的几个基本步骤：
分离、提纯→元素定量分析确定实验式→测定相对分子质量确定分子式
→波谱分析确定结构式
提纯混有杂质的有机物的方法很多，基本方法是利用有机物与杂质物理性质的差异而将它们分
离。分离、提纯有机物的常用方法有蒸馏、重结晶、萃取、色谱法等。
分离、提纯有机物的常用方法
实验方法实验原理实验相关内容
蒸馏利用有机物与杂质沸点的差异（一般约大
于30℃），将有机物蒸出，然后冷却得到
产品
蒸馏操作时需注意两点：①温度计水银球要置于
蒸馏烧瓶支管口处；②冷凝管中水的流向与蒸气
在冷凝管中的流向相反
重结晶利用有机物与杂质在溶剂中溶解度的不
同，使有机物多次从溶液中析出的过程
重结晶可分为加热溶解、趁热过滤、冷却结晶三
个步骤，其首要工作是选择合适的溶剂，要求：
①杂质在此溶剂中溶解度很大或很小，易于除
去；②被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温
度的影响较大
萃取液液萃取是利用有机物在两种互不相溶
的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种
溶剂转移到另一种溶剂的过程。固液萃取
是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机
物的过程
分液漏斗是萃取常用的玻璃仪器，萃取分液后，
应从下口将下层液体放出，并及时关闭活塞，上
层液体从上口倒出
色谱法利用吸附剂对不同有机物吸附作用不同，
分离、提纯有机物的方法
常用的吸附剂有碳酸钙、硅胶、氧化铝、活性炭
等
特别提示：（1）蒸馏是物理变化。
（2）蒸馏时接收汽凝液的容器应用小口容器（如锥形瓶），以减少汽凝液的挥发。
（3）萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作的一个步骤，必须经过充分振荡后再静置分层。
例3．为了提纯下表所列物质（括号内为杂质），有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是
（BC）
编号被提纯的物质除杂试剂分离方法
A己烷（己烯）溴水分液
B淀粉溶液（NaCl）水渗析
C CH3CH2OH（CH3COOH）CaO蒸馏
D CO2（SO2）Na2CO3溶液洗气
例4．欲从苯酚的乙醇溶液中回收苯酚，有下列操作：①蒸馏②过滤③静置分液④加入
足量金属钠⑤通入过量二氧化碳⑥加入足量的NaOH溶液⑦加入足量的FeCl3溶液⑧
加入乙酸和浓硫酸的混合液并加热，合理的实验步骤顺序是（B）
A．④⑤③B．⑥①⑤③C．⑧①D．⑧②⑤③
1．元素分析。
用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，以及分子内各元素原子的质量分数，这就是元素的定性、定量分析。
有机物的元素定量分析最早是由德国人李比希提出的，其原理是将一定量的有机物燃烧，分解为简单无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分
数，然后计算并确定出有机物的实验式。
现在，元素定量分析采用的是现代化的元素分析仪，由计算机控制，其分析速度和分析的精确度已达到很高的水平。
有机化合物元素组成测定示意图如下：
2．有机物的相对分子质量的测定。
测定有机物的相对分子质量的方法很多，可以依据理想气体状态方程并采用特定的装置进行测定，也可以使用质谱仪进行测定。
质谱法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。它用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子、碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场作用下到达检测器的时间因质量的不同而先后有别，其结果被记录为质谱图，在质谱图中最大的分子离子的质荷比就是有机物的相对分子质量。
质谱记录了有机化合物分子失去一个电子而成为带正电荷的离子的质量大小，其中最大的离子质量就是有机化合物的相对分子质量。
例5．2002年诺贝尔化学奖的一半奖金授予了瑞士科学家库尔特维特里希，以表彰他发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法。核磁共振技术是利用核磁共振谱来测定有机化合物结构，最有实用价值的就是氢谱，常用HNMR表示，如：乙醚（CH3CH2OCH2CH3）分子中有两种氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的面积比为3∶2，而乙醇分子中有三种氢，HNMR谱中有三个共振峰，三个共振峰之间的面积比为3∶2∶1。
（1）请写出分子式C4H8在HNMR谱中两个共振峰面积比为3∶1的化合物的结构简式________。
（2）C4H10的HNMR谱有两种，其中作打火机的液体燃料的C4H10的HNMR谱的两个共振峰的面积比为________，结构简式为________；其同分异构体的两个共振峰的面积比为________，结构简式为________。
答案（1）CH3CH＝CHCH3、CH2＝C(CH3)2（2）3∶2 CH3CH2CH2CH39∶1 CH3CH(CH3)2
解析由题示信息“乙醚分子中有两种氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的面积比为3∶2，而乙醇分子中有三种氢，HNMR谱中有三个共振峰，三个共振峰之间的面积比为3∶2∶1”中可得出两个结论：一是有机分子中氢原子的种类数跟HNMR谱中共振峰个数相等；二是共振峰的面积之比与有机物分子中各类氢原子个数有关，如乙醚分子（CH3CH2OCH2CH3）中，两类氢原子的个数比为3∶2，所以两个共振峰的面积之比为3∶2。
（1）分子式为C4H8的同分异构体有CH3CH2CH＝CH2、CH3CH＝CHCH3、CH2＝C(CH3)2等，还有环丁烷、甲基环丙烷等环烷烃。符合“两种氢原子（两个共振峰）”“两类氢原子个数比为3∶1（共振峰面积比为3∶1）”这两项条件的只有CH3CH＝CHCH3、CH2＝C(CH3)2。（2）作打火机的液体燃料的是正丁烷，正丁烷分子中有两类氢原子，个数比为3∶2。所以答案为3∶2，结构简式为CH3CH2CH2CH3，其同分异构体为CH3CH(CH3)2。在HNMR谱中，两个共振峰的面积比为9∶1。
测定有机物的结构，关键步骤是判定分子的不饱和度及典型的化学性质，进而确定分子中
所含的官能团及其所处的位置，从而推知有机物的分子结构。
确定有机物分子结构的流程示意图如下：
1．有机物分子不饱和度的计算。
（1）有机物分子的不饱和度=
(H)
(C)1
2
n
n+-
。
其中n（C）为碳原子数，n（H）为氢原子数。在计算不饱和度时，若含卤素原子，可将
其视作氢原子；若含氧原子，可不予考虑。若含氮原子，则从氢原子总数中减去氮原子数。
（2）不饱和度（也称缺氢指数）可以为测定有机物分子结构提供其是否含有双键、三键
或碳环等不饱和结构的信息。
（3）几种官能团的不饱和度
化学键一个碳碳双键一个羰基一个酯基一个碳碳三键一个苯环不饱和度11124
可以通过化学反应对有机物的官能团进行鉴定和确定，从而推断有机物的可能官能团。但
用化学方法来确定有机物的结构有时是相当复杂的。
随着科学技术地发展，人们能通过红外光谱（IR）、核磁共振谱（NMR）等快速准确地确
定有机物的结构。
例6．某气态烃10mL 与50mL 氧气在一定条件下作用，刚好耗尽反应物，生成水蒸气
40mL、一氧化碳和二氧化碳各20mL（各体积都是在同温同压下测得）．该气态烃为（）A．C3H8 B．C4H6 C．C3H6 D．C4H8
【解答】解：相同条件下物质的量之比等于体积之比，则：n（CxHy）：n（CO2）：
n（CO）：n（H2O）=10mL：20mL：20mL：40mL=1：2：2：4，
所以1mol 烃（CxHy）中含有C 原子物质的量为：2mol+2mol=4mol，
1mol 烃（CxHy）中含有H 原子物质的量为：4mol×2=8mol，故该烃的分子式为：C4H8，
故选：D。
1．某同学写出的下列烷烃的名称中，错误的是（）
A．2，3﹣二甲基丁烷B．3，3﹣二甲基戊烷C．3﹣甲基﹣2﹣乙基戊烷D．2，2，3，3﹣四甲基丁烷
2．的名称是（）
A．1﹣甲基﹣4﹣乙基戊烷B．2﹣乙基戊烷C．1，4 二甲基己烷D．3﹣甲基庚烷
3．下列说法正确的是（）
A．的名称为3 一甲基丁烷
B．CH3CH2CH2CH2CH3 和互为同素异形体
C．和为同一物质
D．CH3CH2OH 和具有相同的官能团，互为同系物
4．有机物的正确命名为（）
A．3，3，4﹣三甲基己烷
B．3，3﹣二甲基﹣4﹣乙基戊烷
C．2，3，3﹣三甲基己烷
D．2﹣乙基﹣3，3﹣二甲基﹣4﹣乙基戊烷
5．的正确名称是．
A．2，5﹣二甲基﹣4﹣乙基己烷
B．2，5﹣二甲基﹣3﹣乙基己烷
C．3﹣异丙基﹣5﹣甲基己烷
D．2﹣甲基﹣4﹣异丙基己烷
6．在常温常压下，取下列4 种气态烃各1mol，分别在足量的氧气中燃烧，其中消耗氧气最多的是（）
A．CH4 B．C2H6 C．C4H10 D．C3H8
7．下列有机物的系统命名正确的是（）A．2﹣乙基丁烷B．3，3﹣二甲基丁烷C．2
﹣甲基﹣1，3﹣丁二烯D．2，2﹣二甲基﹣3﹣戊炔
【解答】解：A．烷烃命名中无2 乙基，主碳链选错，正确名称为3﹣甲基戊烷，故A 错误；
B.3，3﹣二甲基丁烷没车子主碳链起点选错，正确名称为2，2﹣二甲基丁烷，故
B 错误；
C.2﹣甲基﹣1，3﹣丁二烯，主碳链4 个碳，离双键近的一端编号得到名称正确，故C 正确；
D.2，2﹣二甲基﹣3﹣戊炔，主碳链选错，离碳碳三键近的一端编号，正确名称
4．，4，﹣二甲基﹣2﹣五炔，故D 错误；故选：C。
8．与氢气加成产物的名称是（）
A．4﹣甲基己烷B．2﹣乙基戊烷
C．1，3﹣二甲基戊烷D．3﹣甲基己烷
9．烷烃命名中常使用三套数字，甲、乙、丙…，1、2、3…，一、二、三…．其中
“一、二、三…”是说明（）
A．碳原子数B．烷基位置编号C．氢原子数D．同种烷基数目
10．“辛烷值”用来表示汽油的质量，汽油中异辛烷的爆震程度最小，将其辛烷值标定为100，
如图是异辛烷的球棍模型，则异辛烷的系统命名为（）
A．1，1，3，3﹣四甲基丁烷B．2，2，4﹣三甲基丁烷
C．2，4，4﹣三甲基戊烷D．2，2，4﹣三甲基戊烷
11．环己酮是一种重要的有机化工原料。实验室合成环己酮的反应如下：
环己醇和环己酮的部分物理性质见下表：
物质相对分子质量沸点（℃）密度（g·cm－3，20℃）溶解性
环己醇100161.10.9624能溶于水和醚
环己酮98155.60.9478微溶于水，能溶于醚
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产品，然后进行分离提纯。分离提纯过程中涉及的主要步骤（未排序）：
a．蒸馏，除去乙醚后，收集151～156℃馏分；
b．水层用乙醚（乙醚沸点34.6℃，易燃烧）萃取，萃取液并入有机层；
c．过滤；
d．往液体中加入NaCl同体至饱和，静置，分液；
e．加入无水MgSO4固体，除去有机物中少量水。
回答下列问题：
（1）上述分离提纯步骤的正确顺序是________（填字母）。
（2）b中水层用乙醚萃取的目的是________。
（3）以下关于萃取分液操作的叙述中，不正确的是________。
A．水溶液中加入乙醚，转移至分液漏斗中，塞上玻璃塞，如图用力振荡
B．振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C．经几次振荡并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层
D．分液时，需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，再打开旋塞待下层液体全部流尽时，再从上口倒出上层液体
（4）在上述操作d中，加入NaCl固体的作用是________。蒸馏除乙醚的操作中采用的加热方式为________。
（5）蒸馏操作时，一段时间后发现未通冷凝水，应采取的正确方法是________。
（6）恢复至室温时，分离得到纯产品体积为12 mL，则环己酮的产率约是________。12．测定有机物中碳和氢的质量分数，常用的方法是燃烧分析法，用氧化铜作催化剂，在750℃左右使有机物在氧气流中全部氧化成CO2和H2O，分别用装有固体NaOH和固体Mg(ClO4)2（高氯酸镁）的吸收管吸收CO2和H2O。某课外活动小组，设计用下列装置制取乙烯，并测定乙烯分子中碳、氢原子个数比，甲为燃烧管，当乙烯和氧气通过时，由于催化剂的存在而不会发生爆炸，乙烯将被氧化成CO2和H2O。
请回答下列问题：
（1）整套装置的连接顺序（按从左到右的顺序用字母填写）：
______接______，______接______，______接______，______接______，______接______。
（2）烧瓶中的试剂是浓硫酸和酒精，其中浓硫酸的作用是________，在烧瓶中还要加少量碎瓷片，其作用是________。
（3）实验时应使烧瓶中溶液温度迅速升至170℃，原因是________。实验结束时，烧瓶中有黑色物质生成，其原因是________。
（4）乙、丙装置中的作用分别是：乙________；丙________。
（5）若实验前后，丁增重a g，戊增重b g，则测得乙烯分子中C、H原子个数比为________。
（6）若测得C／H值偏高，导致这种误差的可能原因是（）。
A．乙烯中混有少量乙醚（C2H5OC2H5）B．乙烯进入燃烧管时，仍含有少量水蒸气C．乙烯中混有少量CO D．乙烯进入燃烧管时，仍含有少量CO2
（7）若仍用上述装置测定某烃A的化学式，经测定丁增重4.5 g，戊增重8.8 g，则A的最简式为________，若要确定A的化学式，是否还需要测其他数据（若需要，说明还需测定哪些数据；若不需要，说明其原因）？
一、选择题
1．下列8种有机物：
①CH 2＝CH 2；② ；③C 2H 5OH ；④CH 3CH 2Br ；⑤CCl 4；⑥CH 3COOCH 3；⑦CH 3COOC 2H 5；⑧CH 3CH 2COOH
根据官能团的不同可分为（ ）
A ．4类
B ．5类
C ．6类
D ．7类
2．下列各组物质互为同系物的是（ ）
A ． 和
B ．CH 3OH 和HOCH 2CH 2OH
C ．HCOOH 和C 17H 35COOH
D ．CH 3Cl 和CH 2Cl 2
3．下列有机物的命名正确的是（ ）
A ． 2-乙基丙烷
B ．CH 3CH 2CH 2CH 2OH 1-丁醇
C ． 间二甲基
D ． 2-甲基-2-丙烯
4．下列有机物的命名正确的是（ ）
5．某烯烃的结构简式为，有甲、乙、丙、丁四位同学分别将其命名为：2-甲基-4-乙基-1-戊烯、2-异丁基-1-丁烯、2，4-二甲基-3-己烯、4-甲基-2-乙基-1-戊烯，下列对四位同学的命名判断正确的是（ ）
A ．甲的命名主链选择是错误的
B ．乙的命名编号是错误的
C ．丙的命名主链选择是正确的
D ．丁的命名正确
6．化合物的 中的—OH 被卤素原子取代所得的化合物称为酰卤，下列化合物中可以看做酰卤的是（ ） A ． B ．CCl 4 C ． D ．
二、填空题
1．用系统命名法写出下列物质的名称或结构简式。
（1）2，2，3—三甲基丁烷的结构简式是________。
CH 3— —OH —OH —CH 2OH CH 3—CH —CH 3 CH 2CH 3 CH 3—C ＝CH 2 CH 3 —C —OH O H —C —F O Cl —C —Cl O CH 2—COOH Cl
（2）1，3—丁二烯的结构简式是________。
（3）的系统命名是________。
（4）的系统命名是________。
2．按要求回答下列问题：
（1）命名为“2-乙基丙烷”，错误原因是________；命名为“3-甲基丁烷”，错误原因是________；该有机物的正确命名是________。
（2）有机物的系统名称为________。
3．质子核磁共振谱（PMR）是研究有机化合物结构的有力手段之一，在所研究化合物的分子中，每一结构中的等性氢原子，在PMR谱中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构
中的氢原子数成正比。例如，乙醛的结构式为，其PMR谱中有两个信号，其强度之比为3∶1。
（1）化学式为C3H6O2的二元混合物，如果在PMR谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况：第一种情况峰的给出强度为3∶3，第二种情况峰的给出强度为3∶2∶1。由此可推断混合物的组成可能是（写结构简式）________。
（2）在测得化合物的PMR谱上可观察到三种峰，而测定化合物CH3CH＝CHCl 时，却得到氢原子给出的信号峰有6种，从原子在空间排列方式不同的角度上，试写出CH3CH ＝CHCl分子的空间异构体：________。
4．有机物A、B分子式不同，它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种，如果将A、B不论以何种比例混合，只要其物质的量之和不变，完全燃烧时所消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变，那么，A、B的组成必须满足的条件是若A是甲烷，则符合上述条件的化合物B中，分子量最小的是（写分子式）________。并写出分子量最小的含有甲基（—CH3）的B的2种同分异构体的结构简式：________。