[名校联盟]四川省成都经济技术开发区实验中学高中化学选修五：第一章 第4节 第2课时

第2课时第2课时元素分析与相对分子质量的测定分子结构的鉴定[学习目标定位]1.通过对典型实例的分析，初步学会测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法，并能据其确定有机化合物的分子式。2.能够根据实验和某些物理方法确定有机化合物的结构。本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区学科网zxxkw第2课时1．鉴定有机物中含有哪些元素(定性分析)(1)将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→；H→；N→；S→。(2)若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O(使无水CuSO4变蓝)和CO2(使澄清石灰水变浑浊)，则该有机物中一定含有的元素是，可能含有的元素是。CO2H2ON2SO2C、HO知识·回顾区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时(3)判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中氧元素，否则有机物中氧元素。2．确定有机物中各元素的质量分数(定量分析)(1)有机物中元素定量分析原理(李比希法)①先用红热的作氧化剂将仅含C、H、O元素的有机物氧化，然后分别用无水CaCl2和KOH浓溶液吸收生成的和；C、H不含含CuO水二氧化碳知识·回顾区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时②根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的和的质量，从而确定有机物中和的质量，剩余则为的质量；③最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数。(2)实验式(最简式)和分子式的区别①实验式表示化合物分子中所含元素的原子数目的式子；②分子式表示化合物分子所含元素的的式子；③二者中各元素的质量分数相等，可能不同的是。水二氧化碳氢元素碳元素氧元素最简单整数比原子种类及数目原子个数知识·回顾区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时探究点一有机物分子式的确定1．有机物相对分子质量的确定方法(1)根据标准状况下气体的密度ρ，计算该气体的相对分子质量M＝22.4ρ(限于标准状况下)。(2)依据气体的相对密度D，计算气体的相对分子质量MA＝。(3)A、B两种气体组成的混合气体中，它们的体积分数分别为w(A)、w(B)，该混合气体的平均相对分子质量M＝。D·MBMA·w(A)＋MB·w(B)学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区学科网zxxkw第2课时(4)质谱法可以测定有机物的，在质谱图中，最大的质荷比就是有机物的。2．有机物分子式的确定方法(1)实验测得某碳氢化合物A中，含碳80%，含氢20%，求该化合物的实验式________。又测得该化合物的相对分子质量是30，求该化合物的分子式________。相对分子质量相对分子质量解析方法一：(1)n(C)∶n(H)＝80%12∶20%1＝1∶3，该化合物的实验式是CH3。(2)设该化合物分子中含有n个CH3，则：n＝MrAMrCH3＝3015＝2，该化合物的分子式是C2H6。学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时方法二：A分子式中各元素原子的数目：n(C)＝30×80%12＝2n(H)＝30×20%1＝6A的分子式是C2H6。答案CH3C2H6学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时(2)燃烧某有机物A1.50g，生成1.12L(标准状况)CO2和0.05molH2O。该有机物的蒸气对空气的相对密度是1.04，求该有机物的分子式________。解析有机物的相对分子质量是1.04×29＝30有机物的物质的量为1.50g30g·mol－1＝0.05mol有机物分子中含有：C：1.12L22.4L·mol－1×0.05mol＝1H：0.05mol×20.05mol＝2O：30－12×1－1×216＝1有机物分子式为CH2O。CH2O学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时(3)某有机化合物仅由碳、氢、氧三种元素组成，经测定其相对分子质量为90。取该有机物样品1.8g，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重1.08g和2.64g。试求该有机物的分子式__________。解析设有机物的分子式为CxHyOzCxHyOz＋(x＋y4－z2)O2―→xCO2＋y2H2O90g44xg9yg1.8g2.64g1.08g90g∶1.8g＝44xg∶2.64gx＝390g∶1.8g＝9yg∶1.08gy＝6z＝90－3×12－6×116＝3有机物分子式为C3H6O3。C3H6O3学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区学科网第2课时[归纳总结]有机物分子式的确定方法：(1)实验方法先根据有机物各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数比(最简式)。再根据有机物的摩尔质量(相对分子质量)，求出有机物的分子式。(2)直接法根据有机物各元素的质量分数和有机物的摩尔质量(相对分子质量)直接求出1mol有机物中各元素原子的物质的量。(3)方程式法根据有机物的燃烧通式及消耗O2的量(或生成产物的量)通过计算确定出有机物的分子式。学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时[活学活用]1．某气态有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，所需的最少条件是()①X中含碳质量分数②X中含氢质量分数③X在标准状况下的体积④质谱确定X的相对分子质量⑤X的质量A．①②B．①②④C．①②⑤D．③④⑤解析由C、H的质量分数可推出O的质量分数，由各元素的质量分数可确定X的实验式，由相对分子质量和实验式可确定X的分子式。B学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区学科网第2课时2．某含碳、氢、氧三种元素的有机物X质谱图如图所示。经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，该有机物的分子式是________。学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时解析常用实验式和相对分子质量来确定有机物的分子式。本题可以根据题目中所给各元素的质量分数求出该有机物的实验式，再分析该有机物的质谱图找出相对分子质量，进而求出分子式。由题意可知，氧的质量分数为1－64.86%－13.51%＝21.63%。各元素原子个数比：N(C)∶N(H)∶N(O)＝64.86%12∶13.51%1∶21.63%16≈4∶10∶1。故该有机物的实验式为C4H10O，实验式的相对分子质量为74。观察该有机物的质谱图，质荷比最大的数值为74，所以其相对分子质量为74，该有机物的分子式为C4H10O。答案C4H10O学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时探究点二有机物结构式的确定1．阅读下列材料，回答问题：红外光谱(infraredspectroscopy)中不同频率的吸收峰反映的是有机物分子中不同的化学键或官能团的吸收频率，因此从红外光谱可以获得有机物分子中含有何种化学键或官能团的信息。核磁共振氢谱(nuclearmagneticresonancespectra)中有多少个峰，有机物分子中就有多少种处在不同化学环境中的氢原子；峰的面积比就是对应的处于不同化学环境的氢原子的数目比。学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时(1)红外光谱在确定有机物分子结构中的作用是。(2)核磁共振氢谱在确定有机物分子结构中的作用是。分子含有的化学键和官能团推知有机物机物分子有几种不同类型的氢原子及各自的数目推知有学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时(3)分析乙醇和甲醚的核磁共振氢谱，填写下表：乙醇甲醚核磁共振氢谱结论氢原子类型＝吸收峰数目＝3氢原子类型＝吸收峰数目＝1不同氢原子的个数之比＝不同吸收峰的面积之比＝2∶1∶3只有一种类型的氢原子学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时2.根据题给条件，确定有机物的结构(1)烃A分子式为C3H6且能使溴的四氯化碳溶液褪色，其结构简式为。(2)实验测得某醇1mol与足量钠反应可得1mol气体，该醇分子中含羟基的个数是。(3)烃B的分子式为C8H18，其一氯代烃只有一种，其结构简式是。(4)化学式为C2H8N2的有机物经实验测定知，其分子中有一个氮原子不与氢原子相连，则确定其结构简式为。CH3—CH==CH22学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时[归纳总结]有机物分子结构的确定方法(1)物理方法①红外光谱法：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。②核磁共振氢谱：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。氢原子的类型＝吸收峰数目不同氢原子个数比＝不同吸收峰面积比(2)化学方法①根据价键规律，某些有机物只存在一种结构，可直接由分子式确定结构。②官能团的特征反应→定性实验→确定有机物中可能存在的官能团。③通过定量实验，确定有机物中的官能团及其数目。学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时[活学活用]3．下列化合物分子，在核磁共振氢谱图中能给出三种信号峰的是()解析有机物中含有几种不同类型的氢原子，在核磁共振氢谱上就能出现几种信号峰，现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种信号峰，这表明有机物分子中含有三种不同类型的氢原子。C学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时4．某有机物X由C、H、O三种元素组成，它的红外吸收光谱表明有羟基O—H键、C—O键和烃基上C—H键的红外吸收峰。X的核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是4∶1∶1∶2(其中羟基氢原子数为3)，X的相对分子质量为92，试写出X的结构简式_______________________。解析由红外吸收光谱判断X应属于含有羟基的化合物。由核磁共振氢谱判断X分子中有四种不同类型的氢原子，若羟基氢原子数为3(两种类型氢原子)，则烃基氢原子数为学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时5且有两种类型。由相对分子质量减去已知原子的相对原子质量就可求出碳原子的个数：92－3×17－512＝3。故分子式为C3H8O3。羟基氢原子有两种类型，判断三个羟基应分别连在三个碳原子上，推知结构简式为。答案学习·探究区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时学习·探究区有机物结构的确定方法思路本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时1．能够确定有机物相对分子质量的方法是()A．红外光谱B．质谱C．核磁共振氢谱D．紫外光谱B自我·检测区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时2．某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则该有机物必须满足的条件是()A．分子中的C、H、O的个数比为1∶2∶3B．分子中C、H个数比为1∶2C．该有机物的相对分子质量为14D．该分子中肯定不含氧原子解析根据生成等物质的量的H2O和CO2，只能推断出分子中C、H个数比为1∶2，不能确定是否含有氧原子，也不能推断其相对分子质量。B自我·检测区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时3．在相同状况下，相同体积的两种烃蒸气，完全燃烧生成的CO2的体积比为1∶2，生成水的体积比为2∶3，则这两种烃可能的组合是(写分子式)：(1)_______和_______。(2)_______和_______。(3)_______和_______。解析相同状况下，相同体积烃蒸气物质的量相同，完全燃烧生成CO2体积之比为1∶2，生成水体积之比为2∶3，可设这两种烃的分子式分别为CnH2m、C2nH3m，所以满足通式的有CH4和C2H6，C2H4和C4H6，C3H8和C6H12。CH4C2H6C2H4C4H6C3H8C6H12自我·检测区本课时栏目开关知识·回顾区学习·探究区自我·检测区第2课时4．某种有机物在气态时对H2的相对密度为30，充分燃烧3.0