高中化学 第一章认识有机化合物 第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法（第2课时）元素分析与相对分子质量的测定 分子结构的鉴定课件 新人教版选修5.ppt

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 第一章第四节研究有机化合物的一般步骤和方法 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 并能据此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 学习目标定位 内容索引 一有机物分子式的确定 二有机物结构式的确定 当堂检测 一有机物分子式的确定 1 鉴定有机物分子的元素组成 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 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 答案 导学探究 co2 h2o n2 so2 c h o c h 不含 含 2 测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 先用作氧化剂将仅含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 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 最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数 cuo 水 二氧化碳 水 二氧化碳 氢原子 碳原子 氧原子 答案 2 实验式 最简式 和分子式的区别 实验式表示化合物分子中所含元素的原子数目的式子 分子式表示化合物分子所含元素的的式子 3 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 计算该气体的相对分子质量m 限于标准状况下 2 依据气体a相对于气体b的相对密度d 计算气体a的相对分子质量ma 最简单整数比 原子种类及数目 22 4 lmol 1 d mb 答案 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 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 ma w a mb w b 相对分子质量 相对分子质量 答案 4 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 解析答案 答案ch3c2h6 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 有机物的分子式为ch2o ch2o 解析答案 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 解析答案 解析设有机物的分子式为cxhyoz 9044x9y1 8g2 64g1 08g90 1 8g 44x 2 64gx 390 1 8g 9y 1 08gy 6 有机物的分子式为c3h6o3 答案c3h6o3 有机物分子式的确定方法 归纳总结 1 实验式法各元素的质量分数 各元素原子的个数比 实验式 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 相对分子质量 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 4 通式法 1 某化合物6 4g在氧气中完全燃烧 生成8 8gco2和7 2gh2o 下列说法中正确的是 a 该化合物含碳 氢两种元素b 该化合物中碳 氢原子个数比为1 4c 无法确定该化合物是否含有氧元素d 该化合物一定是c2h8o2 活学活用 返回 解析答案 答案b 返回 二有机物结构式的确定 导学探究 1 阅读下列材料 回答下列问题 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 1 红外光谱在确定有机物分子结构中的作用是推知有机物分子含有的化学键和官能团 2 核磁共振氢谱在确定有机物分子结构中的作用是推知有机物分子有几种不同类型的氢原子及各自的数目 3 分析乙醇和甲醚的核磁共振氢谱 填写下表 氢原子类型 吸收峰数目 3 氢原子类型 吸收峰数目 1 只有一种类型的氢原子 不同氢原子的个数之比 不同吸收峰的面积之比 2 1 3 答案 2 根据性质实验 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 2 ch3 ch ch2 答案 3 根据题给条件 确定有机物的结构 1 烃b的分子式为c8h18 其一氯代烃只有一种 其结构简式是 答案 2 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 3 实验式分别为ch3 ch3o的有机物的结构简式分别为 ch3ch3 hoch2ch2oh 答案 有机物分子结构的确定方法 1 根据价键规律确定某些有机物只存在一种结构 可直接由分子式确定结构 2 通过定性实验确定根据分子式写出其可能的同分异构体 根据定性实验确定其可能存在的官能团 确定结构式 3 通过定量实验确定 通过定量实验 确定有机物的官能团 通过定量实验 确定有机物中的官能团及其数目 归纳总结 4 物理方法 红外光谱法 初步判断有机物中含有的官能团或化学键 核磁共振氢谱法 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 现有一有机物的核磁共振氢谱如下图所示 则该有机物可能是 活学活用 2 a ch3ch2ch3b ch3ch2ch2ohc d ch3ch2cho 3 解析答案 解析由核磁共振氢谱的定义可知 在核磁共振氢谱图中从峰的个数即可推知有几种不同化学环境的氢原子 从上图中可知有4种不同化学环境的氢原子 分析选项可得a项是2种 b项是4种 c项是2种 d项是3种 答案b 2 3 3 符合下面核磁共振氢谱图的有机物是 a ch3cooch2ch3b ch3ch chch3c ch3ch2ch3d 2 3 解析答案 解析分析选项中各有机物不同化学环境的氢原子的种数及原子个数 吸收强度 之比 再与已知核磁共振氢谱对照即可找出答案 a项 有3种不同化学环境的氢原子 且个数之比为2 3 3 b项 有2种不同化学环境的氢原子 个数比为 3 2 2 1 3 1 c项 有2种不同化学环境的氢原子 个数比为 3 2 2 3 1 d项 有3种不同化学环境的氢原子 个数比为 3 2 1 1 6 1 1 由核磁共振氢谱可以看出该有机物中有3种不同化学环境的氢原子 再由原子个数 吸收强度 之比可知a项符合 答案a 返回 2 3 学习小结 有机物结构确定的方法思路 返回 当堂检测 1 2 4 3 解析答案 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 x中碳的质量分数 x中氢的质量分数 x在标准状况下的体积 质谱确定x的相对分子质量 x的质量a b c d 5 解析由 可得有机物的实验式 由 可知有机物的分子式 b 6 1 2 4 3 2 设h 的质荷比为 某有机物样品的质荷比如图所示 假设离子均带一个单位正电荷 信号强度与该离子的多少有关 则该有机物可能是 a 甲醇 ch3oh b 甲烷c 丙烷d 乙烯 5 解析从题图中可看出其右边最高峰质荷比为16 是h 质荷比的16倍 即其相对分子质量为16 为甲烷 b 6 解析答案 1 2 4 3 3 某化合物由碳 氢 氧三种元素组成 其红外光谱图有c h键 o h键 c o键的振动吸收 该有机物的相对分子质量是60 其核磁共振氢谱只有3组峰 则该有机物的结构简式是 a ch3ch2och3b ch3ch oh ch3c ch3ch2ch2ohd ch3ch2cho 5 解析由该有机物的红外光谱图知分子中含c h键 o h键 c o键 a项中无o h键 d项中无o h键 c o键 b c项含有三种化学键且相对分子质量都是60 但b项核磁共振氢谱有3组峰 c项却有4组峰 故b项正确 b 6 解析答案 4 下列化合物中 核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3 2的是 1 2 4 3 5 6 解析答案 解析对各选项中氢原子所处环境进行分析判断 得到下表 1 2 4 3 5 答案d 6 5 已知某有机物a的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示 下列说法中错误的是 1 2 4 3 5 6 a 由红外光谱可知 该有机物中至少有三种不同的化学键b 由核磁共振氢谱可知 该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子c 仅由a的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数d 若a的化学式为c2h6o 则其结构简式为ch3 o ch3 1 2 4 3 5 6 解析答案 1 2 4 3 5 解析红外光谱图中给出的化学键有c h键 o h键和c o键三种 a项正确 核磁共振氢谱图中峰的个数即代表氢的种类 故b项正确 核磁共振氢谱峰的面积表示氢的数目比 在没有明确化学式的情况下 无法得知氢原子总数 c项正确 若a为ch3 o ch3 则无o h键 与所给红外光谱图不符 且其核磁共振氢谱图应只有1个峰 与核磁共振氢谱图不符 故d项不正确 答案d 6 1 2 4 3 5 6 为测定某化合物a的结构 进行如下实验 第一步 分子式的确定 1 将有机物a置于氧气流中充分燃烧 实验测得 生成5 4gh2o和8 8gco2 消耗氧气6 72l 标准状况下 则该有机物中各元素的原子个数比是 6 解析答案 答案n c n h n o 2 6 1 1 2 4 3 5 6 2 用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量为46 则该物质的分子式是 解析c2h6o的相