苏教版选修5 专题1第二单元 科学家怎样研究有机物（第1课时） 学案.doc

第二单元科学家怎样研究有机物第1课时有机化合物组成的研究【考试标准】知识条目加试要求1.有机化合物的组成、结构和性质特点2.研究有机化合物组成的常用方法aa自 主 预 习知识点一有机物的组成有机物都含有碳元素，绝大多数含有氢元素，很多有机物还含有氧元素、氮元素、卤族元素、硫元素、磷元素等。知识点二有机化合物的最简式最简式又称实验式，指有机化合物含各元素原子个数的最简整数比。知识点三有机物组成的确定方法1.测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法最早由李比希(j.v.liebig)于1831年提出，其基本原理是利用氧化铜在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和烧碱石棉剂(简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉)吸收水和二氧化碳，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的水和二氧化碳的质量，进而确定有机化合物中氢和碳的质量分数。2.用钠融法可定性确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素。将有机样品与金属钠混合熔融，氮、氯、溴、硫等元素将以氰化钠、氯化钠、溴化钠、硫化钠等形式存在，再用无机定性分析法测定。3.用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素。将一根纯铜丝加热至红热，蘸上试样，放在火焰上灼烧，如存在卤素，火焰为绿色。4.元素分析仪自动化程度高，分析元素含量时所需样品量小，分析速度快，可以同时对碳、氢、氧、硫等多种元素进行分析。即 时 自 测1.判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)有机物中碳、氢原子个数比为14，则该有机物一定是ch4()(2)燃烧是测定有机物分子结构的有效方法()(3)有机物完全燃烧后仅生成co2、h2o，则该有机物中一定含c、h、o三种元素()(4)已知某有机物的相对分子质量和实验式，可推出该有机物的分子式()答案(1)(2)(3)(4)2.分析有机物可以应用元素分析仪进行。下列有关元素分析仪的说法中，错误的是( )a.试样在氧气流中被加热到9501 200 充分燃烧，该仪器可对燃烧产物自动进行分析b.该仪器不仅可以分析试样中常见元素的含量，还可以测定试样分子的空间结构c.使用该仪器时，所需样品量小，分析速度快，试样可以是易挥发或难熔的有机物d.将该仪器与计算机连接，可以实现对试样检测数据存储、统计和形成分析报告解析元素分析仪只能分析试样中常见元素的含量，不能测定试样分子的空间结构。答案b3.测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法最早是由下列哪位科学家提出来的()a.贝采利乌斯 b.道尔顿c.李比希 d.门捷列夫解析李比希采用燃烧有机物的方法测定碳、氢元素质量分数。答案c探究一有机物组成和分子式的确定1.求有机物相对分子质量的常用方法(1)mr。(2)根据有机蒸气的相对密度d：mr1dmr2。(3)标准状况下有机蒸气的密度为 gl1，mr22.4 。2.确定分子式的方法实验式法求分子式物质的量关系法由密度或其他条件求摩尔质量求1 mol 分子中所含各元素原子的物质的量求分子式。【例1】 某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的二氧化碳和水。则该有机物的组成必须满足的条件是()a.分子中c、h、o的个数比为123b.分子中c、h的个数比为12c.该有机物的相对分子质量为14d.该分子中肯定不含氧解析因为n(co2)n(h2o)11，所以n(c)n(h)12。答案b互动思考一种有机物燃烧后的产物只有co2和h2o，该有机物所含元素只有碳和氢吗？如何判断是否含有氧元素？答案不一定，若产物只有co2和h2o，其组成元素肯定有c、h元素，可能有o元素，判断该有机物中是否含氧元素：设有机物燃烧后co2中碳元素的质量为m(c)，h2o中氢元素质量为m(h)。若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【训练1】 燃烧0.1 mol某有机物得0.2 mol co2和0.3 mol h2o，由此得出的结论不正确的是()a.该有机物分子的结构简式为ch3ch3b.该有机物中碳、氢元素原子数目之比为13c.该有机物分子中不可能含有碳碳双键d.该有机物分子中可能含有氧原子解析n(有机物)n(co2)n(h2o)0.1 mol0.2 mol0.3 mol123，所以n(有机物)n(c)n(h)126，故有机物的分子式为c2h6ox。答案a【例2】 0.2 mol某有机物a和0.4 mol o2在密闭容器中燃烧后的产物为co2、co和h2o(g)，产物经过浓h2so4后，质量增加10.8 g；再通过灼热的cuo，充分反应后，固体质量减轻3.2 g，最后气体再通过碱石灰被完全吸收，碱石灰质量增加17.6 g。试推断该有机物a的分子式为_。解析由题意知，被浓硫酸吸收的水蒸气n(h2o)0.6 mol。n(co)0.2 moln(co2)0.2 mol3.2 g被碱石灰吸收n(co2)0.4 mol。则0.2 mol a与0.4 mol o2反应生成0.6 mol h2o、0.2 mol co和0.2 mol co2。即1 mol a消耗2 mol o2，生成3 mol h2o、1 mol co和1 mol co2。根据质量守恒定律得a的分子式为c2h6o2。答案c2h6o2【训练2】 一定量的甲烷燃烧后得到co、co2和水蒸气，其总质量为49.6 g，当燃烧后的产物缓慢通过无水cacl2时，无水cacl2增重25.2 g，原混合气体中co2的质量是()a.12.5 g b.13.2 g c.19.7 g d.24.4 g解析通过无水cacl2时，无水cacl2增重25.2 g，说明反应生成水的质量为25.2 g，水的物质的量是1.4 mol，反推出甲烷的物质的量是0.7 mol，则设co、co2物质的量各为x、y，可建立如下关系：xy0.7 mol，28 gmol1x44 gmol1y24.4 g，解得y0.3 mol，co2的质量是13.2 g。答案b课堂笔记：分子式的确定方法有3种：一是先求最简式，再求分子式；二是直接求分子中碳、氢、氧原子个数，然后写出分子式；三是求有机物与碳、氢、氧原子个数比(将有机物化成1 mol)，然后写出分子式。探究二有机物组成的实验研讨1.先用红热的cuo作氧化剂，将仅含c、h、o元素的有机物氧化，然后分别用高氯酸镁和烧碱石棉剂吸收生成的水和二氧化碳。李比希法模拟测量装置图如图所示：2.根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的水和二氧化碳的质量，从而确定有机物中氢元素和碳元素的质量，剩余则为氧元素的质量。3.最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数。4.由此可知有机物的最简式(实验式)，再结合相对分子质量可最终确定分子式。【例3】 测定有机化合物中碳和氢的组成常用燃烧分析法，如图所示是德国化学家李比希测定烃类有机物组成的装置，用氧化铜作催化剂，在750 左右时使有机物在氧气流中全部氧化为co2和h2o，用含有固体氢氧化钠和高氯酸镁mg(clo4)2的吸收管分别吸收co2和h2o。(1)甲装置中盛放的是_，甲、乙中的吸收剂能否颠倒？说明理由：_。(2)实验开始时，要先通入o2一会儿，然后再加热。为什么？_。(3)若测得甲装置增重a g，乙装置增重b g，则该烃中碳、氢原子个数比为_。(4)若已知试样是纯净物，某次测定时，测出碳、氢原子个数比为n(c)n(h)1123，能否确定其为何种烃？_(填“能”或“不能”)；若能，写出其分子式：_(若不能，此空不必回答)。解析甲装置增加的质量为h2o的质量，乙装置增加的质量为co2的质量。n(c)n(h)n(co2)2n(h2o)29b44a，在烷烃(cnh2n2)中，(2)2，2的烃只能是烷烃。答案(1)高氯酸镁或写mg(clo4)2不能，因naoh能同时吸收co2和h2o，无法确定生成的水和co2的质量(2)将装置中的空气排尽，否则因空气中含有co2和水蒸气，影响测定结果的准确性(3)9b44a(4)能c22h46【训练3】 为了测定一种气态烃a的分子式，取标准状况下a气体置于密闭容器内燃烧，实验表明产物是co2、co和h2o，学生甲、乙设计如下两个方案，均认为根据自己的方案能求出a的最简式，他们测定的数据如图所示(假设每次处理均反应完全)(1)根据两方案，你认为能否测得a的最简式(填“能”或“不能”)。甲方案_，乙方案_。根据能测出a的最简式的方案，回答下列问题：(2)a的最简式为_。(3)若要确定a的化学式是否需要测定其他数据(填“是”或“否”)_，如果需要，测定数据是_。解析(1)甲方案碱石灰增加的质量为co2和h2o的质量之和，再通过灼热的cuo减少的质量或石灰水增加的质量，可求出烃不完全燃烧生成co的质量，但不能求出co2及水各自的质量，故无法确定有机物的最简式；而乙方案浓h2so4增加的质量为水的质量，再通过灼热的cuo减少的质量可求出co的质量，最后通过碱石灰可求出co2的总质量，结合上述三个数据可求出烃中c、h的质量比，即得最简式。(2)根据乙方案可知，n(h2o)0.3 mol，则n(h)0.6 mol；再由最后碱石灰增加的质量，可求出co2的总物质的量为n(co2)0.3 mol，据此可求出该烃的最简式为ch2。(3)因为题目已知烃在标准状况下为气体，故只要知道了气体的体积，即可求出烃的物质的量，进而可求出1 mol烃中所含c、h原子的物质的量，即可求出烃a的分子式。答案(1)不能能(2)ch2(3)是烃a的体积课堂笔记：有机化合物水二氧化碳测定水和co2的质量得出原有机化合物中氢、碳元素的质量确定有机化合物中碳、氢的质量分数1.用红热的铜丝蘸取某有机物在火焰上灼烧，火焰呈绿色，则该有机物中一定含有()a.氧元素 b.氮元素 c.硫元素 d.卤素解析铜丝燃烧法定性确定有机物中是否含有卤素。答案d2.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14c.无法确定该化合物是否含有氧元素d.该化合物中一定不含氧元素解析m(c)12 gmol12.4 gm(h)2 gmol10.8 g所以该有机物中一定含有氧元素，其碳、氢个数比为14。答案b3.验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是()a.只需测定分子中c、h原子个数之比b.只要证明其完全燃烧的产物只有h2o和co2c.只需测定其燃烧产物中h2o与co2的物质的量之比d.测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成co2和h2o的质量解析烃只含有c、h 两种元素，验证某有机物属于烃，必须要证明有c、h而没有o。答案d4.已知甲醛(ch2o)、乙酸(c2h4o2)和丙酸(c3h6o2)组成的混合物中，含氧的质量分数为48%，则含碳的质量分数为()a.55.43% b.44.57% c.40% d.49%解析甲醛(ch2o)、乙酸(c2h4o2)、丙酸(c3h6o2)混合物中含氧的质量分数为48%，则c、h质量分数之和为52%。在三种物质中c与h元素质量比为61，则含c的质量分数为52%44.57%。答案b固 基 础1.一种有机物燃烧后产生co2、h2o、so2，则该化合物中可能不含有的元素是( )a.c b.h c.o d.s答案c2.经实验测定某只含c、h两种元素的有机物a中含碳80%，下列说法不正确的是( )a.无法确定a的最简式 b.可以确定a的最简式c.可以确定a的分子式 d.可以确定a的结构式解析有机物a中只含c、h两种元素，那么a中c、h个数比为：13，a的最简式为ch3。a的分子式只能为c2h6，因为c2h6已达饱和，其结构式也是唯一的。答案a3.下列最简式中，不用相对分子质量就可以确定分子式的是()a.ch b.ch2 c.ch2o d.ch4解析有机物中含氢最多的是烷烃，其通式为cnh2n2，d项扩大2倍及以上，氢原子数超过2n2。答案d4.两种气态烃的混合物共0.1 mol，完全燃烧后得3.36 l(标准状况)co2和3.6 g水，下列说法正确的是()a.一定有乙烯b.一定有甲烷c.可能有乙烷d.一定是甲烷和乙烯的混合物解析标准状况下，3.36 l co2为0.15 mol，3.6 g水为0.2 mol，含0.4 mol h，则气态烃的平均分子式为c1.5h4，可知一定有甲烷，另一种烃可能为c2h4、c3h4等。答案b5.某有机化合物中w(c)60%，w(h)13.33%，0.2 mol该有机物质量为12 g，则它的分子式为()a.ch4 b.c3h8o c.c2h4o2 d.ch2o解析先求12 g有机物中含c、h的质量，确定还含o，再求实验式和相对分子质量，最后求分子式。n(c)n(h)n(o)381确定实验式为c3h8o，因为c3h8o已饱和，所以其分子式为c3h8o。答案b6.a是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知：a中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为8.82%，那么a的实验式是()a.c5h12o4 b.c5h12o3c.c4h10o4 d.c5h10o4解析n(c)n(h)n(o)3.6758.822.942 55124，a正确。答案a7.李比希曾用下列装置测定有机物中的碳、氢含量。现称取a mg有机物样品利用该装置进行碳、氢含量测定，最终发现盛有高氯酸镁的吸收管增重b mg，盛有碱石棉的吸收管增重c mg。试回答：(1)a mg有机物样品应置于该装置中_处。(2)加热时，应先加热_后加热_。(3)装置中氧化铜的作用是_；高氯酸镁的作用是_；碱石棉的作用是_。(4)该有机物中碳的质量分数为_%，氢的质量分数为_%。解析测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法最早由李比希提出，其基本原理是利用氧化铜在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和碱石棉(即附有氢氧化钠的石棉)吸收水和二氧化碳，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的水和二氧化碳的质量，从而确定有机物中氢、碳的质量分数。答案(1)铂小舟皿(2)氧化铜有机物样品(3)高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳吸收水，形成结晶水合物吸收二氧化碳(4)8.燃烧某有机物a 1.50 g，生成1.12 l(标准状况)co2和0.05 mol h2o。该有机物蒸气对空气的相对密度是1.04，则该有机物的分子式_。解析n(c)1n(co2)0.05 mol，m(c)0.05 mol12 gmol10.6 g，n(h)2n(h2o)20.05 mol0.1 mol，m(h)0.1 mol1 gmol10.1 g。所以该有机物含氧：m(o)1.5 g0.6 g0.1 g0.8 g，n(o)0.05 mol，m(a)1.042930，n(a)0.05 mol，n(a)n(c)n(h)n(o)0.05 mol0.05 mol0.1 mol0.05 mol1121，故a的分子式为ch2o。答案ch2o提 能 力9.一定量有机物完全燃烧后，将燃烧产物通过足量的石灰水，过滤后得到白色沉淀10 g，但称量滤液时只减少2.9 g，则此有机物不可能是()a.c2h5oh b.c4h8o2c.c2h6 d.c2h6o2解析n(co2)n(caco3)0.1 mol。则通入石灰水中的co2质量为4.4 g，则石灰水应减少5.6 g，题目中只减少2.9 g所以应同时生成2.7 g h2o。由此可计算n(h)20.3 mol。所以c、h原子物质的量之比为13，与含氧多少无关，只有b选项符合题意。答案b10.验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是()a.只需测定分子中c、h原子个数之比b.只需证明其完全燃烧的产物只有h2o和co2c.只需测定其燃烧产物中h2o与co2的物质的量之比d.测定该有机物的质量及完全燃烧后生成co2和h2o的质量解析验证某有机物属于烃需证明该有机物只含有c、h两种元素，选项d所述能满足该要求。答案d11.某含c、h、o的有机物中，c、h、o的质量比为618，它的最简式为_；该有机物的蒸汽对h2的相对密度为30，则分子式为_。解析依据质量比可计算出c、h、o原子的物质的量之比为121，其最简式为ch2o，该分子的相对分子质量为60，分子式为c2h4o2。答案ch2oc2h4o212.有机物a由碳、氢、氧三种元素组成，现取3 g a与4.48 l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3.6 g，碱石灰增重4.4 g。回答下列问题：(1)3 g a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。解析(1)n(h)2n(h2o)0.4 moln(c)n(co2)n(co)0.5 mol(2)3 g a中，n(h)0.4 mol，n