《分子结构的测定》教案

《分子结构的测定》教案一、课标解读“分子结构的测定”是《普通高中化学课程标准》选择性必修模块2《物质的结构与性质》第二章《分子结构与性质》第二节《分子的空间结构》中二级标题“分子结构的测定”的内容。1．内容要求知道早期和现代了解分子结构的方法和目前测定分子结构的一般步骤，了解红外光谱和质谱的原理，掌握红外光谱图和质谱图的简单分析；2．学业要求能够利用红外光谱分析分子的化学键或官能团信息，能够利用质谱得知分子的相对分子质量。二、教材分析旧教材是把质谱的部分放在了第二章第一节“共价键”的“科学视野”部分，把红外光谱放在了第二章第二节“分子的立体结构”的“科学视野”部分，而新教材则是单独将其放在了第二章第二节“分子的空间结构”中，体现了教材对分子结构测定内容的重视，分子结构测定是了解分子结构和性质的基础，通过从未知物利用现代仪器和方法一步一步推出其分子结构的过程，体现了科学认识是循循渐进的并不断发展的。三、学情分析在化学必修学习阶段，学生对分子的结构有了一定的认识，如分子的结构式、球棍模型、空间填充模型等。在选择性必修2第二章第一节，学生了解了共价键的相关性质，有了键长和键角的概念，知道了键长键角是描述分子空间结构的重要参数。但并还不了解测定分子结构是如何测定的，不了解测定分子结构的一般流程和仪器方法。四、素养目标【教学目标】1．了解测定分子结构的一般方法；2．掌握红外光谱和质谱的原理，学会对红外光谱图和质谱图进行简单分析；3．通过测定分子结构方法的进步，体会技术进步对科学发展的重要影响。【评价目标】1．通过对红外光谱、质谱的学习，诊断并发展学生推理分子结构的能力；五、教学重点、难点重点：红外光谱、质谱难点：红外光谱、质谱的谱图分析六、教学方法1、讲授法2、讨论法3、多媒体演示法七、教学思路目标落实任务环节问题线活动线任务一：引发认知冲突情境创设如何知道分子结构？请同学讨论测定分子结构的方法教学目标1任务二：认识测定分子结构的方法新课讲授古今测定分子结构的方法是什么？现代测定分子结构的一般步骤是什么？讨论如何从未知物通过何种方式一步一步得知其分子结构教学目标2任务三：掌握红外光谱和质谱的原理和分析方法新课讲授红外光谱、质谱原理是什么？有何作用？如何进行谱图分析？通过谱图分析实例，体会红外光谱和质谱在分子结构测定中的应用任务四：总结提升课堂小结八、教学过程环节教师活动学生活动创设情境请同学们观察多样的分子结构，思考肉眼看不见分子，科学家是如何知道分子结构的？讨论了解分子结构的方法环节一：早期分子结构测定早期科学家通过实验总结推测分子的结构李比希发明元素分析仪凯库勒发现苯的结构思考讨论：早期科学家推测分子结构给了我们什么启示？环节二：现代分子结构测定如今科学家应用许多现代仪器和方法测定分子结构演示现代测定分子结构的一般流程引导学生如何从未知物一步一步得知其分子结构思考讨论：如何确定未知物的实验式、分子式、分子结构环节三：红外光谱红外光谱原理：分子吸收跟它某些化学键的振动频率相同的红外线红外光谱分析：分析吸收峰，确定分子所含的化学键或官能团分析未知物的红外光谱确定分子结构环节四：质谱质谱原理：分子经离子化和电场加速后，在磁场中发生偏转，分析偏转半径可确定离子的质荷比m/z质谱分析：m/z最大的信号峰对应的m/z值即为该物质的相对分子质量分析未知物的质谱确定相对分子质量环节五：巩固练习布置练习题完成练习题环节六：小结作业总结本节课知识九、板书设计十、课堂练习1、单项选择题（1）可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是A.核磁共振氢谱 B.质谱C.红外光谱 D.紫外光谱（2）某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O的振动吸收，质谱显示该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOH2、填空题（1）分子中的原子不是固定不动的，而是不断地________着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它某些化学键的__________相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可得知各吸收峰是由哪种__________、哪种____________引起的，综合这些信息，可分析出分子中含有何种_________或__________的信息。（2）在质谱仪中使分子_______电子变成带____电荷的__________和__________等粒子。由于生成的离子具有不同的___________，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家通过对这些峰进行系统分析，可得知样品的__________________。其中荷质比m/z最_______的信号峰对应的荷质比的值即为该分子的__________________。3、简答题（1）某有机物由C、H、O三种元素组成，经元素分析仪测得其元素含量为C:52.17%，H:13.04%，O:34.78%，质谱显示m/z值最大的信号峰对应的m/z为46，红外光谱发现该分子有O—H、C—H、C—C和C—O键的振动吸收，试分析该物质的分子结构。《分子结构的测定》作业设计一、单项选择题1.可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是A.核磁共振氢谱 B.质谱C.红外光谱 D.紫外光谱【参考答案】C考点细化内容质量水平分子结构测定方法A核磁共振氢谱的作用L1B质谱的作用L1C红外光谱的作用L1D紫外光谱的作用L12.某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O键的振动吸收，质谱测得它的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式为A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOH【参考答案】B考点细化内容质量水平分子结构测定方法A红外光谱、质谱的简单分析L2B红外光谱、质谱的简单分析L2C红外光谱、质谱的简单分析L2D红外光谱、质谱的简单分析L23．下图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图，则该有机物分子可能为()A．CH3COOCH2CH3B．CH3CH2CH2COOHC．HCOOCH2CH2CH3D．(CH3)2CHCH2COOH【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平红外光谱图A根据红外光谱图推断有机物结构L2BL2CL2DL24.乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体,其结构式分别如图和,在下列哪种检测仪上显示出的信号是完全相同的 ()A.李比希元素分析仪 B.红外光谱仪C.核磁共振氢谱仪 D.质谱仪【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平现代仪器分析作用A李比希元素分析仪作用L1B红外光谱仪作用L1C核磁共振氢谱仪作用L1D质谱仪作用L15.将有机物完全燃烧,生成CO2和H2O。将12g该有机物完全燃烧后的产物通过浓H2SO4,浓H2SO4增14.4g,再通过碱石灰,碱石灰增重26.4g。该有机物实验式为()A.C4H10 B.C2H6OC.C3H8O D.C2H4O2【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平实验式的推断A通过浓H2SO4增重，推断出有机物中H原子的质量，通过碱石灰增重增重，推断出有机物中C原子的质量，跟有机物总质量对比分析有机物中O原子的质量。L3BL3CL3DL36．研究有机物一般经过以下几个基本步骤：分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式，以下用于研究有机物的方法错误的是()A．分析X射线衍射图可以获得键长、键角等分子结构信息B．燃烧法是研究确定有机物成分的有效方法C．核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量D．对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的基团【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平现代仪器分析作用AX射线衍射图作用L1B燃烧法作用L1C核磁共振氢谱图作用L1D红外光谱图作用L17.下列有关叙述正确的是 ()A.质谱法通常用来确定有机物的分子结构B.将有机物燃烧进行定量分析,可以直接确定该有机物的分子式C.在核磁共振氢谱中能出现三组峰,峰面积之比为3∶1∶4D.二甲醚与乙醇不能利用红外光谱图进行鉴别【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平现代仪器分析作用A质谱仪作用L1B燃烧进行定量分析作用L1C核磁共振氢谱分析L3D红外光谱仪作用L2二、单项选择题=2\*ROMANII8.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.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2CH2OH D.CH3CH2CHO【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平红外光谱图核磁共振氢谱综合分析A不存在O—HL3B相对分子量：60三组峰面积比为6∶1∶1L3C四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1L3D相对分子量：58L39．某有机物A用质谱仪测定如图①，核磁共振氢谱如图②，则A的结构简式可能是（）A．HCOOHB．CH3CHO C．CH3CH2CH2COOH D．CH3CH2OH【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平质谱图核磁共振氢谱综合分析A最大质荷比46两组峰,且其氢原子数之比为1∶1L3B最大质荷比44两组峰,且其氢原子数之比为3∶1L3C最大质荷比88四组峰,且其氢原子数之比为3∶2∶2∶1L3D最大质荷比46三组峰,且其氢原子数之比为3∶2∶1L3三、非选择题10、某有机物由C、H、O三种元素组成，经元素分析仪测得其元素含量为C:52.17%，H:13.04%，O:34.78%，质谱显示m/z值最大的信号峰对应的m/z为46，