2024春新教材高中化学第1章有机化合物的结构特点与研究方法第2节研究有机化合物的一般方法第2课时有机化合物分子式和分子结构的确定一确定实验式和分子式学案新人教版选择性

第2课时有机化合物分子式和分子结构的确定学习目标1．知道红外光谱、核磁共振氢谱等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。2．通过测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法，能确定有机化合物分子式，并能根据特征结构和现代物理技术确定物质结构。核心素养宏观辨识与微观探析：通过质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等现代仪器测定和探析有机物的分子组成、结构，揭示有机物结构的异同；能认识仪器分析对确定物质微观结构的作用。一、确定实验式和分子式1．确定实验式(1)原理：将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物(如C→CO2，H→H2O)，并通过测定无机物的质量，推算出该有机化合物所含各元素的_质量分数__，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的_最简整数比__，确定其实验式(也称最简式)。(2)元素分析方法①李比希法分析思路：C、H、O的质量分数eq\o(→,\s\up7(÷摩尔质量))C、H、O的原子个数比eq\o(→,\s\up7(最简比))实验式。②现代化的元素分析仪分析的精确度和分析速度都达到了很高的水平。2．确定分子式(1)质谱法——测定_相对分子质量__①原理质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的_分子离子__和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其进行分析后，得到它们的_相对质量与电荷数__的比值，即_质荷比__。②质谱图：以_质荷比__为横坐标，以_各类离子的相对丰度__为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。如图为某有机化合物的质谱图：从图中可知，该有机物的相对分子质量为_46__，即_质荷比最大__的数据就是样品分子的相对分子质量。(2)测定相对分子质量的其他方法相对分子质量数值上等于摩尔质量(以g·mol－1为单位时)的值。①标况密度法：已知标准状况下气体的密度ρ，求算摩尔质量。M＝ρ×22.4L·mol－1②相对密度法：根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d。MA＝d×MB③混合气体平均摩尔质量：eq\x\to(M)＝eq\f(m总,n总)。(3)确定分子式在确定了物质的实验式(最简式)和相对分子质量之后，就可进一步确定其分子式。计算依据：_分子式是实验式的整数倍__。正误判断在括号内打“√”或“×”。(1)验证有机物属于烃时只需测定产物中的CO2和H2O的物质的量之比。(×)(2)0.1mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧得0.16molCO2和3.6gH2O，则一定含CH4。(√)(3)有机物的实验式、分子式一定不同。(×)(4)已知某有机物的实验式，必须知道相对分子质量才可以确定分子式。(×)(5)质谱图中最右边的谱线表示的数值为该有机物的相对分子质量。(√)应用体验1．某烃A蒸气的密度是相同状况下氢气密度的36倍，已知该烃中的碳、氢元素质量之比为5∶1，则：(1)该烃的相对分子质量为_72__。(2)该烃的分子式为_C5H12__。(3)该烃的同分异构体有_3__种。解析：(1)已知烃A蒸气的密度是相同状况下氢气密度的36倍，则烃A的摩尔质量为36×2g·mol－1＝72g·mol－1，所以该烃的相对分子质量为72。(2)已知烃A分子中碳、氢元素的质量比为5∶1，1mol烃A的质量为72g，则1mol烃A分子中含C原子的物质的量为eq\f(\f(5,6)×72g,12g·mol－1)＝5mol，含H原子的物质的量为eq\f(\f(1,6)×72g,1g·mol－1)＝12mol，则烃A的分子式为C5H12。(3)根据戊烷的组成，其可能的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3和C(CH3)4，共3种。2．某有机物的分子式确定：(1)测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，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%，则其实验式是_C4H10O__。(2)确定分子式：如图是该有机物的质谱图，则其相对