高中化学-有机化合物分子式的确定教学设计学情分析教材分析课后反思

第3章第2节第2课时——有机化合物的分子式的确定教学手段多媒体电脑、实物投影教学目标知识与技能1、了解有机化合物结构测定的一般步骤和程序及测定有机物的元素组成、各元素质量分数的方法.2、掌握确定有机化合物的相对分子质量简单计算。3、能进行确定有机化合物分子式的各种计算方法。过程与方法懂得有机化合物结构测定是有机化合物合成的重要环节。通过对确定有机化合物的相对分子质量、分子式的各种题型的练习，分析总结出解题规律、方法、结论，真正提高学生的思维能力、解决问题能力。情感态度与价值观认识有机化合物结构的测定对人类生产、生活的重要影响；赞赏有机化学家们为人类社会所做的重要贡献；通过医用胶案例分析，培养学生分析思维能力；培养参与交流研讨活动的能力。教学重点确定有机化合物的相对分子质量、分子式的各种计算方法教学方法问题法、练习法、归纳法教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图问题导入展示：海葵毒素（借助多媒体）说明：有64个手性碳和7个骨架内双键(Z、E),异构体数为271个(近乎阿佛加德罗常数！),是目前已发现的最复杂的化合物,但也已被合成.(1989年经8年之久由哈佛大学的Kishi领导24名博士和博士后完成.)来强调有机化合物结构的测定对有机化学的发展的重要性，然后转入新课。那么，测定有机化合物结构的一般过程是怎样的呢？核心步骤是什么？【板书课题】第2节有机化合物的分子式的确定自学课本P108，了解测定有机化合物结构的一般过程，特别的有机化合物结构测定的核心步骤是确定分子式，以及官能团、碳骨架状况。体会有机物结构的测定的重要性；了解测定的一般过程。先学后教【自学指导】1.确定有机化合物的元素组成碳氢元素质量分数的测定方法__________氮元素质量分数的测定方法____________卤素质量分数的测定方法_____________2.测定有机化合物相对分子质量的方法①____________________②____________________3.有机化合物实验式的确定例题1:已知第一种气态有机物在标准状况下的密度为2.59g／L，第二种气态有机物对空气的相对密度为1.87，第三种气态有机物在标准状况下250mL质量为0.49g．求这三种有机物的相对分子质量．阅读课本P109—110，思考回答问题。元素组成、各元素质量分数；相对分子质量元素组成、各元素质量分数通过有机物的化学性质进行测定。P110图3-2-2质谱法：质谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量【小结、板书】求算有机物相对分子质量的常用方法1．M=22.4×2.59=582．M=1.87×29=543．小结：（1）M=m/n（2）根据有机蒸气的相对密度D，M1=DM2（3）标况下有机蒸气的密度为ρg/L，M=22.4L/mol▪ρg/L了解测定有机物的元素组成、各元素质量分数的方法；掌握确定有机化合物的相对分子质量的各种计算方法先练后讲先练后讲【板书】三、有机化合物的分子式的求算方法一：摩尔法直接根据相对分子质量和元素的质量分数，求出1mol有机物中各元素原子的物质的量，从而得分子式。【例1】实验测得某烃A中含碳85.7%，含氢14.3%。在标准状况下11.2L此化合物气体的质量为14g。求此烃的分子式。

方法二：实验式法（即最简式）由各元素的质量分数或质量或物质的量→求各元素的原子个数之比(实验式)→相对分子质量→求分子式。【教师补充方法】实验式（即最简式）是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。解析：，即最简式为CH2、化学式为，因相对分子质量为28，故分子式为C2H4。方法三：守恒法根据一定量的有机物燃烧生成的二氧化碳和水的量，利用原子守恒，确定分子式【例2】2.3g某有机物A完全燃烧后，生成0.1molCO2和2.7gH2O，测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6，求该化合物的分子式。C守恒：CxHy→xCO2H守恒：CxHy→H2O方法三：方程式法【例3】常温下某气态烷烃10mL与过量O285mL充分混合，点燃后生成液态水，在相同条件下测得气体体积变为70mL，求烃的分子式。方法四：通式法利用通式和分子量，确定分子式【例4】6.0g某饱和一元醇跟足量的金属钠反应，让生成的氢气通过5g灼热的氧化铜，氧化铜固体的质量变成4.36g。这时氢气的利用率是80%。求该一元醇的分子。

方法五：商余法由相对分子质量确定分子式。即M/12法，其中12代表C的式量，=1\*GB3①商为C原子数，余数为H原子数②它们之间还可以进行“等量代换”，即“增1个C减少12个H”。式量不变。【例5】若某烃的分子量为128，则分子式可能为____________或____________。归纳总结、板书】有机物分子式的求算方法：摩尔法实验式法守恒法方程式法组成通式法商余法【例1】解析（1）求该化合物的摩尔质量

（2）求1mol该物质中碳和氢原子的物质的量

故分子式为C2H4。【例2】解析CO2中的C、H2O中的H全部来自于有机物。相对分子质量为29×1.6=46，0.05mol有机物生成0.1molCO2和0.15molH2O，所以1mol该有机物含C2mol、含H6mol，分子式为C2H6Ox，根据相对分子质量为46，求得该有机物的分子式是C2H6O。【例3】解析根据方程式CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(l)ΔV11+10mL25mL解得：y=6 烷烃通式为CnH2n+2，2n＋2＝6，n=2，该烃分子式为C2H6。【例4】解析设与CuO反应的氢气的物质的量为x

而醇反应生成的氢气为

饱和一元醇的通式为，根据方程式

得该醇的物质的量为0.1摩尔，相对分子质量是60。根据饱和一元醇的通式，有则分子式是C2H6O。

【例5】解析128/12=9……12，所以可能是烷烃C9H20然后等价替换，即“1个C等同于12个H，得C10H8通过对确定有机化合物分子式的各种题型的练习，分析总结出解题规律、方法、结论，真正提高学生的思维能力、解决问题能力。体验确定有机化合物分子式的过程和科学方法，提高自身的科学素养。当堂巩固有机物A是烃的含氧衍生物，在同温同压下，A蒸气与乙醇蒸气的相对密度是2。1.38gA完全燃烧后，若将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量会增加3.06g；若将燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸的质量会增加1.08g；取4.6gA与足量的金属钠反应，生成的气体在标准状况下的体积为1.68L；A不与纯碱反应。通过计算确定A的分子式和结构简式。解答：A为丙三醇，

结构简式为：

及时巩固加深理解所学方法。自我评价通过本节课学习探究，你对有机物分子式确定有了哪些新的认识？有什么收获、启示、发现？还有什么问题？交流认识、感受和体会、解决问题引导学生自我完成课堂小结板书设计第2节有机化合物的分子式的确定一、组成元素分析：化学性质二、相对分子质量的测定：1、质谱法2、M=m/n3、相对密度D，M1=DM24、标况下密度，M=22.4L/mol▪ρg/L三、有机化合物的分子式的求算1、摩尔法2、实验式法3、守恒法4、方程式法5、组成通式法6、商余法有机物分子式的确定是初中阶段有关化学式计算的延伸。本节课的学习对于学生认识未知世界，探索形形色色的物质世界，推断物质的元素组成，确定其分子式，提供了一定的知识基础。有机化学中分子式的确定对学生来说是一个难点,对于这部分的计算,很多学生感到无处下手,针对这一问题,对这部分知识做一个总结,让学生学会确定有机物分子式、结构式的方法和解题要点;巩固以物质的量为核心的化学计算.因此在教学过程中应重视培养学生严肃认真的科学态度、严密的科学思维方法以及良好的学习习惯。本节课较好的实现了教学目标，教学过程中，以学生为中心，充分运用学生讨论、学生归纳总结学习有机化合物分子式的确定的方法，体现了教师的主导性和学生的主体性；在时间分配方面，时间分配合理，学生思考和讨论过程占用较长的时间，从而学生更好的理解各种方法运用；通过教材例题分析学生明确测定有机化合物分子式的求解方法，课后习题的有效训练，明确了每种方法的优缺点，熟练掌握了分子式的求解，突破了本节课的重点、难点；课堂练习上，重视学生逻辑思维能力的训练，通过PPT课件演示解题步骤，明确解题方法。课堂教学给学生营造一个良好的学习氛围，学生不仅能够获取课内外的知识，还可以获得高度求知的自觉性、主动性和独立性，得到创新意识的培养，学会分析批判地学习，学会捕捉问题、发现问题、解决问题的方法。本节内容是有机化学基础第三章第二节有机化合物结构的测定中的一课时，而有机物分子式的确定是有机化合物结构测定的前提；有机物分子式的确定是初中阶段有关化学式计算的延伸，是有机化学的重要组成部分，它在分子生物学、天然有机化学、医药学以及材料学等领域有着重要的应用；教材在“有机化合物的合成”的基础上编写了本节内容，一方面是希望帮助学生对有机合成的一般程序有一个完整的认识，有机化合物结构测定的核心步骤为确定其分子式和检测分子所含的官能团及其在碳骨架中的位置。另一方面，在一定程度上对主要官能团的化学性质进行了总结，也反映了这些化学性质在结构测定的应用。这样的编写有血有肉，便于教学活动的开展。[基础过关]一、有机物组成元素的确定1．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、提纯答案B解析分离提纯后的有机物经过纯度鉴定后才能确定实验式，进一步确定化学式，最后分析出结构式。2．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，则下列说法中正确的是()A．分子中C、H、O个数比为1∶2∶3B．分子中C、H个数比为1∶4C．分子中含有氧元素D．此有机物的最简式为CH4答案B解析由n(CO2)∶n(H2O)＝1∶2仅能得出n(C)∶n(H)＝1∶4，不能确定是否含O。3．某有机物2mol在氧气中充分燃烧，消耗氧气5mol，生成水和二氧化碳各4mol，由此可得出的结论是()A．该有机物不含氧元素B．该有机物分子中含有一个氧原子C．该有机物分子中含有二个氧原子D．不能确定该有机物分子中含氧原子的个数答案B4．一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10g，但称量滤液时只减少2.9g，则此有机物不可能是()A．C2H5OH B．C4H8O2C．C2H6 D．C2H6O2答案B解析n(CO2)＝n(CaCO3)＝eq\f(10g,100g·mol－1)＝0.1mol，则通入石灰水中的CO2的质量应是4.4g，而产生的CaCO3的质量是10g，若无其他物质进入，则石灰水质量应减少5.6g，题目中只减少2.9g，故A燃烧时应同时生成2.7g水，有机物中所含H元素的物质的量为n(H)＝eq\f(2.7g,18g·mol－1)×2＝0.3mol，所以此有机物中C、H元素物质的量之比是1∶3，与含氧多少无关，故选项A、C、D均有可能，B选项符合题意。二、有机物分子式的确定5．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答案B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。6．某化合物由碳氢两种元素组成，其中含碳的质量分数为85.7%，在标准状况下，11.2L此气态化合物的质量为14g，则该化合物的分子式为()A．C2H4B．C2H6C．C3H6D．C4H8答案A解析由已知条件可以求出该化合物的摩尔质量：M＝eq\f(14g,11.2L/22.4L·mol－1)＝28g·mol－1，由含碳量及含氢量可知：N(C)＝eq\f(28×85.7%,12)≈2，N(H)＝eq\f(28×14.3%,1)≈4，所以分子式为C2H4。7．若1mol某气态烃CxHy完全燃烧，需消耗3molO2，则()A．x＝2，y＝2B．x＝2，y＝4C．x＝3，y＝6D．x＝3，y＝8答案B解析由烃CxHy燃烧通式CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2xCO2＋eq\f(y,2)H2O知，1mol烃燃烧后需(x＋eq\f(y,4))molO2，将各选项代入即可求得。8．在20℃时将某气态烃与O2的混和气体装入密闭容器中，点燃爆炸后恢复至20℃，此时容器内压强为反应前压强的一半，经NaOH溶液吸收后，容器内几乎为真空，此烃的分子式为()A．CH4B．C2H6C．C3H8D．C7H16答案C解析烃燃烧通式为CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2xCO2＋eq\f(y,2)H2O由题意得1＋x＋eq\f(y,4)＝2x即x＝1＋eq\f(y,4)，因x、y均为整数故有：x＝2y＝4x＝3y＝8x＝4y＝12所以符合条件的选项只有C。[能力提升]9．某有机化合物A的相对分子质量大于110，小于150。经分析得知，其中碳和氢的质量分数之和为52.24%，其余为氧。请回答：(1)该化合物分子中含有几个氧原子，为什么？(2)该化合物的相对分子质量是____________________________________________。(3)该化合物的化学式(分子式)是______________。(4)该化合物分子中最多含______个官能团。答案(1)含有4个氧原子；因为110＜A的相对分子质量＜150，氧在分子中的质量分数为1－52.24%＝47.76%110×47.76%≈52.5150×47.76%≈71.6所以52.5＜分子中氧原子的相对质量之和＜71.6，又因为只有4个氧原子的相对质量之和为64，符合上述不等式，所以化合物A中含有4个氧原子。(2)134(3)C5H10O4(4)1解析本题属计算型有机推断题，该题的切入点是A的相对分子质量大于110小于150，由C、H的质量分数之和推出O的质量分数从而求出分子式。本题主要考查学生计算推断能力，同时也考查了学生对有机物组成及官能团的推断能力。A中O的质量分数为1－52.24%＝47.76%。若A的相对分子质量为150，其中O原子个数为eq\f(150×47.76%,16)＝4.4775；若A的相对分子质量为110，其中O原子个数为eq\f(110×47.76%,16)＝3.2835。实际O原子个数介于3.2835和4.4775之间，即O原子个数为4。A的相对分子质量为eq\f(16×4,47.76%)≈134。其中C、H的相对原子质量之和为134－16×4＝70，可确定有机物A的分子式为C5H10O4。C5H10O4与5个C原子的饱和衍生物(可表示为C5H12On)比较可知，分子中最多含有1个。10．某种有机物在气态时对H2的相对密度为30，充分燃烧3.0g此有机物可得3.36L二氧化碳(标准状况)和3.6g水。此有机物能与金属钠反应。(1)该有机物的分子式为______________________。(2)该有机物的结构简式为____________________。答案(1)C3H8O(2)CH3CH2CH2OH或解析根据题意可得：Mr＝30×2＝60。有机物中各元素的质量为m(C)＝eq\f(3.36L,22.4L·mol－1)×12g·mol－1＝1.8g，m(H)＝eq\f(3.6g,18g·mol－1)×2×1g·mol－1＝0.4g，m(O)＝3.0g－1.8g－0.4g＝0.8g。则有机物分子中N(C)＝eq\f(1.8g,12g·mol－1)÷eq\f(3.0g,60g·mol－1)＝3，N(H)＝eq\f(0.4g,1g·mol－1)÷eq\f(3.0g,60g·mol－1)＝8，N(O)＝eq\f(0.8g,16g·mol－1)÷eq\f(3.0g,60g·mol－1)＝1。故得分子式为C3H8O。正好符合饱和一元醇和醚的通式，由于该有机物能和钠反应，则该有机物属于醇类。综上所述，该有机物的结构简式为CH3CH2CH2OH或CHCH3OHCH3。11．化合物H是一种香料，存在于金橘中，可用如下路线合成：已知：R—CH=CH2eq\o(→,\s\up7((ⅰ)B2H6),\s\do5((ⅱ)H2O2/OH－))RCH2CH2OH请回答下列问题：(1)11.2L(标准状况)的气态烃A在氧气中充分燃烧可以产生88gCO2和45gH2O。A的分子式是____________。(2)B和C均为一氯代烃，它们的名称(系统命名)分别为_____________________。(3)在催化剂存在下1molF与2molH2反应，生成3苯基1丙醇。F的结构简式是______________。(4)反应①的反应类型是______________；②的反应类型是______________。答案(1)C4H10(2)2甲基1氯丙烷、2甲基2氯丙烷(4)消去反应酯化反应解析(1)88gCO2为2mol,45gH2O为2.5mol，标准状况下的烃11.2L为0.5mol，所以烃A中含碳原子数为4，H原子数为10，则化学式为C4H10。(2)C4H10存在正丁烷和异丁烷两种，但从框图上看，A与Cl2光照取代时有两种产物，且在NaOH醇溶液作用下的产物只有一种，则只能是异丁烷。取代后的产物为2甲基1氯丙烷和2甲基2氯丙烷。(3)F可以与Cu(OH)2反应，故应为醛基，与H2之间为1∶2加成，则应含有碳碳双键。从生成的产物3苯基1丙醇分析，F的结构简式为。(4)反应①为卤代烃在醇溶液中的消去反应。12．某含苯环的化合物A，其相对分子质量为104，碳的质量分数为92.3%。(1)A的分子式为____________。(2)A与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式为________________________，反应类型是______________。(3)已知：。请写出A与稀、冷的KMnO4溶液在碱性条件下反应的化学方程式________________________________________________。(4)一定条件下，A与氢气反应，得到的化合物中碳的质量分数为85.7%，写出此化合物的结构简式________________________________________________________________________。(5)在一定条件下，由A聚合得到的高分子化合物的结构简式为_____________________。答案(1)C8H8解析(1)m(C)＝92.3%×104≈96，则m(H)＝8，此含量不可能含其他原子。则碳原子数为96÷12＝8，所以分子式为C8H8；(2)该分子中含苯环，且分子能与溴的四氯化碳溶液反应，所以A应为苯乙烯，该反应为加成反应；(3)分子中有碳碳双键，直接套用信息可得结果；(4)加氢反应，若只加成碳碳双键，则含H9.43%，若苯环也加氢，则含H14.3%，后者符合题意。(5)按碳碳双键的加聚反应写即可。[拓展探究]13．电炉加热时用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成，下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。(1)产生的氧气按从左到右的流向，所选装置各导管的连接顺序是_____________________。(2)C装置中浓H2SO4的作用是__________。(3)D装置中MnO2的作用是___________。(4)燃烧管中CuO的作用是_____________。(5)若准确称取0.90g样品(只含C、H、