专题一第二单元科学家怎样研究有机物2.doc

科学家怎样研究有机物 导学案【学习目标】1、知道如何确定有机物的最简式。 2、了解李比希提出的基团理论，认识常见的基团以及在有机物中的性质。 3、能看懂简单的核磁共振谱图及红外光谱图。 4、认识手性分子。 5、了解简单有机反应的反应机理。第一课时 有机化合物组成的研究：【知识导航】1、对于有机物的研究首先就要知道有机物的组成及结构。最简式又称 ，指 2、定性分析确定有机物的组成元素：（1）有机物组成元素的一般测定方法燃烧法：各元素对应的燃烧产物：C_；H_ ；NN2；ClHCl。若燃烧只生成CO2和H2O，则有机物中一定含有C、H元素，还需确定该有机物中是否含有氧元素。m(有机物)m(C)m(H)有机物中含有氧元素m(有机物)m(C)m(H)有机物中不含氧元素【思考】以上情况，什么条件下不需要进一步确定有机物中是否含氧元素？（2）其它常见的元素测定方法： 钠融法可定性确定有机物中是否存在_等元素 铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在_ （3）确定有机化合物元素组成的仪器：元素分析仪。（阅读课本P7）分析该仪器的工作原理及使用该仪器的优点。 3、定量计算确定有机物的分子式：【介绍】李比希法：(课本P6“资料卡”)利用CuO在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳 HH2O 高氯酸镁吸收； CCO2 碱石棉吸收（1）最简式法： 第一步：确定各元素原子个数比，求出最简式第二步：根据有机物的相对分子质量，求出分子式【练习1】实验测得某碳氢化合物A中含碳80%，含氢20%，又测得该化合物对氢气的相对密度为15。求该化合物的分子式。 【讨论】有机物相对分子质量的确定1、定义法： 2、标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：M22.43、相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D，求算该气体的相对分子质量：MADMB（2）直接计算法： 直接求算出1mol有机物中各元素原子的物质的量，即可确定分子式。【练习2】 4.2 克某烃完全燃烧后，生成 0.3 摩尔 CO 2 和 0.3 摩尔 H 2 O ，该烃的蒸气对氢气的相对密度为 21 ，这种烃分子式是什么 ？【练习3】 标准状况下1.68L气态烃在足量的氧气中完全燃烧,若将产物通入足量澄清石灰水,得到的白色沉淀质量为15.0g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3g。通过计算推断它的分子式。（3）方程式法：利用有机物燃烧的化学方程式，根据反应前后气体体积改变进行计算。【练习4】 10mL50mLO2里充分燃烧得到液态水和35mL混合气体（气体体积均在相同状况下测定），则该气态烃可能是（ ） A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C3H6 E.C4H6 （4）商余法：通常已知某烃的相对分子质量，求其分子式。【练习5】 某烷烃的相对分子质量为72，求其分子式。【巩固练习】1、下列有机物符合最简式为CH2的是 （ ）AC3H8 BC2H6 CCH4 DC4H82、为了确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素，应将有机物样品与下列哪种金属混合熔融后，再进行无机定性分析 （ ）AFe BSi CCu DNa3、用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素，将一根纯铜丝加热到红热，蘸上试样，放在火焰上灼烧，如存在卤素，火焰为 （ ）A绿色 B紫色 C白色 D黄色4、化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是 （ ） A维生素C具有还原性，在人体内起抗氧化作用B糖类、蛋白质、油脂属于天然高分子化合物C煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源D制作航天服的聚酯纤维和用于光缆通信的光导纤维都是新型无机非金属材料5、充分燃烧0.1mol气态烃A，在标准状况下生成4.48L CO2和5.4gH2O，则烃A是 （ ）AC4H6 BC2H4 CC2H6 DC2H26、1.01105Pa，120时，某气态烃在密闭容器中与过量O2混和点燃，完全反应后，保持温度，压强不变，体积增大的是 （ ）ACH4 BC2H6 CC3H4 DC2H27、两种气态烃组成的混合气体0.1mol，完全燃烧得0.16molCO2和3.6gH2O，则混合气体中 （ ） A混和气体中一定有甲烷 B混和气体中一定有甲烷和乙烯C混和气体中一定有乙烷 D混和气体中一定有乙炔8、某化合物6.4 g在氧气中完全燃烧，只生成8.8 g CO2和7.2 g H2O。下列说法正确的是 （ ）A该化合物仅含碳、氢两种元素 B该化合物中碳、氢原子个数比为1：2C无法确定该化合物是否含有氧元素 D该化合物中一定含有氧元素9、有机物的天然提取和人工合成往往得到的是混合物，假设给你一种这样的有机混合物让你研究，一般要采取的几个步骤是 （ ） A分离、提纯确定化学式确定实验式确定结构式B分离、提纯确定实验式确定化学式确定结构式C分离、提纯确定结构式确定实验式确定化学式D确定化学式确定实验式确定结构式分离、提纯10、下列最简式中，没有相对分子质量也可以确定分子式的是 （ ）ACH3 BCH2 CCH DC2H511、某混合气体由一种气态烷烃和一种气态烯烃组成，在同温同压下，混合气体对氢气的相对密度为13，在标准状况下，将56.0L混合气体通入足量溴水，溴水质量增重35.0g，通过计算回答：（1）混合气体中气态烷烃的化学式： ；（2）混合气体中两种气体的物质的量之比： ；12、（2005江苏理科综合31）有机物A由碳、氢、氧三种元素组成。现取3g A与4.48L氧气（标准状况）在密闭容器中燃烧，燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气（假设反应物没有剩余）。将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重3.6g，碱石灰增重4.4g。回答下列问题：（1）3gA中所含氢原子、碳原子的物质的量各是多少?（2）通过计算确定该有机物的分子式。第二课时 有机化合物结构的研究 导学案【知识导航】科学家主要通过“基团理论”和现代化学测定方法来确定有机物的结构。1、 基团理论： (阅读教材P7“化学史话”)：在有机化学发展的历史进程中，“基团理论”对有机化学的发展起到了巨大的推动作用，这一理论是由_率先提出来的。有机物中的基团具有不同的结构和性质，它们是不带电的。例如：COOH具有酸性；NH2具有碱性，有机物的性质可以看作是各种基团性质的加和。请写出下列常见基团的结构简式：羟基_,醛基_,羧基_,氨基_甲基_。【思考】基和根的区别：分别写出羟基和氢氧根的电子式_ 、_。2、有机物中基团种类的确定红外光谱法红外光谱是利用有机物分子中不同，测试并记录有机物对一定波长范围的红外光谱吸收情况。它可以初步判断该有机物中含有哪些基团。【例如】下图是乙醇的红外光谱图：3、有机物的结构确定核磁共振氢谱图在核磁共振分析中，最常见的是对有机化合物的1H核磁共振谱（1HNMR）进行分析。有机物分子中的 所处的化学环境（附近的基团）不同，表现出的 就不同，代表核磁特性的峰在核磁共振谱图中横坐标（化学位移）的位置也就不同。例如：分子式为C2H6O的两种有机物1H的核磁共振谱图（教材P9）CCHHHHHOH分析：乙醇的结构简式为CH3CH2OH，乙醇分子中存在三种不同位置的H原子CCHHHHHOH因此，在核磁共振谱图中就会出现三个峰，峰的高度与H原子的个数成正比。甲醚的结构为：其中6个H都处于同一位置，因此在核磁共振谱图上只出现一个峰。【练习1】 已知某有机物的分子式为C4H10，其核磁共振谱图如下所示，请写出它的结构式用质谱法还可以测定有机物的相对分子质量。4、 手性分子：（1）定义： 称为手性分子。如：丙氨酸分子有A和B两种结构，这两种结构互为镜像且不能重叠，称为_ ；与4个不同原子或原子团相连的碳原子称为_ 。（2）意义：具有神奇的光学特性【巩固练习】1、有机化合物中不含有的基团是 ( )A醛基 B羧基 C羟基 D烃基2、能够快速、微量、精确的测定相对分子质量的物理方法是 （ ）A质谱 B红外光谱 C紫外光谱 D核磁共振谱3、下列不是有机化合物所具有的基团的是 （ ）AOH BCHO CCOOH DOH4、下列分析方法不是现代化学测定有机物结构的是 （ ）A燃烧法 B红外光谱法 C紫外光谱法 D核磁共振法5、下列说法不正确的是 （ ）A有机化合物的1H核磁共振分析中，氢原子核所处的化学环境不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置也就不同。B红外光谱是利用有机物分子中不同基团的特征吸收频率不同，测试并记录有机化合物对一定波长范围的红外光吸收情况，根据对红外光谱的分析，可以初步判断该有机化合物中具有哪些基团。C有机化合物中的“基”是一成不变的。 D质谱法是用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，并根据“碎片”的某些特征谱分析有机物结构的方法。6、解决有机分子结构问题的最佳手段是1H核磁共振。有机物分子中的氢原子在分子中的化学环境（原子之间相互作用）不同，在1H核磁谱图中就处于不同的位置，通过核磁共振氢谱可以推知（CH3）2CHCH2CH2OH有多少种不同化学环境的氢原子 （ ）A6 B5 C4 D37、用核磁共振波谱法测定有机物结构, 试样应是 （ ）A单质 B纯物质 C混合物 D任何试样8、当有机物分子中的一个碳原子所连四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”，具有手性碳原子的物质往往具有旋光性，存在对映异构体，如 等，下列化合物中存在对映异构体的是 ( )A B B C甲酸 DC6H5CH(CH3)OCH39、某化合物有碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有CH键、OH键、CO键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是 ACH3CH2OCH3 BCH3CH2CH（OH)CH3CCH3CH2CH2OH DCH3CH2CHO10、下列化合物的1H核磁共振谱中只有一个单峰。写出它们的结构简式： (1)C2H6O ；(2)C4H6 ；(3)C3H6O ；(4)C5H12 ；(5)C2H4Cl2 ；(6)C8H18 ；11、核磁共振谱(NMR)是研究有机物结构的有力手段之一，在所研究的化合物分子中等性氢原子在NMR谱中都给出了相应的峰(信号)，谱中峰的强度与结构中氢原子数成正比，如：CH3CHO分子中的NMR谱有两个峰，其强度之比是3：1(1)某分子式为C2H6O的化合物，若它的NMR谱中有三个不同的峰，且其强度之比为3：2：1，则该化合物的结构简式为_；若它的NMR谱中只有一个特征峰，则该化合物的结构简式为_。(2) 结构简式为CH3CH2Cl的化合物，它的NMR谱中有_个不同的峰，其强度之比为_。11、核磁共振是利用在有机物中的1H的原子核所处的“化学环境”(即其附近的基团)不同，表现出的核磁性不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置(化学位移，符号为)也就不同。右图所示的核磁共振图谱表示的是下列有机物中的 （ ） ACH3C(CH3)3 BCH3CH2CH3 CCH2=CHCH3 D(CH3)2CHCH3第三课时 有机化学反应的研究【知识导航】【复习巩固】图1和图2是A、B两种物质的核磁共振氢谱。已知A、B两种物质都是烃类，都含有6个氢原子。请根据图1和图2两种物质的核磁共振氢谱谱图选择出可能属于图1和图2的两种物质是（）AA是C3H6 ；B是C6H6BA是C2H6 ；B是C3H6CA是C2H6 ；B是C6H6DA是C3H6；B是C2H6【巩固练习】1、2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特维特里希发明了“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”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子。下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是 （ ）AHCHO BCH3OH CHCOOH DCH3COOCH34、通过核磁共振氢谱可以推知(CH3CH2)2CHCH3有多少种不同化学环境的氢原子 （ ）A6B5C4 D35、的平衡体系中加入H218O，过一段时间