1.4《研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法》 第2課時(shí)

1、第第2課時(shí)元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的鑒定課時(shí)元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的鑒定 第 一 章 認(rèn) 識(shí) 有 機(jī) 化 合 物 預(yù)習(xí)全程設(shè)計(jì) 第四節(jié) 第2課 時(shí) 名師全程導(dǎo)學(xué) 訓(xùn)練全程跟蹤 讀教材讀教材填要點(diǎn)填要點(diǎn) 一、元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定一、元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定 1元素分析元素分析 (1)定性分析定性分析 用化學(xué)方法鑒定有機(jī)物分子的元素組成如燃燒后用化學(xué)方法鑒定有機(jī)物分子的元素組成如燃燒后 C生成生成 ，H生成生成 ，Cl生成生成 . CO2 H2O HCl (2)定量分析定量分析 將一定量有機(jī)物燃燒并測(cè)定各產(chǎn)物的量，從而推算出各將一定量有機(jī)物燃燒并測(cè)定各產(chǎn)物的量

2、，從而推算出各 組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (3)李比希氧化產(chǎn)物吸收法確定有機(jī)物實(shí)驗(yàn)式李比希氧化產(chǎn)物吸收法確定有機(jī)物實(shí)驗(yàn)式 用用CuO作氧化劑將僅含作氧化劑將僅含C、H、O元素的有機(jī)物氧化，元素的有機(jī)物氧化， 產(chǎn)物產(chǎn)物 用無(wú)水用無(wú)水CaCl2吸收，吸收， 用用KOH濃溶液吸濃溶液吸 收分別稱出吸收劑吸收前后的質(zhì)量，計(jì)算出收分別稱出吸收劑吸收前后的質(zhì)量，計(jì)算出 原原 子在分子中的含量，剩余的就是子在分子中的含量，剩余的就是 的含量的含量 H2OCO2 C、H O 2相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定質(zhì)譜法質(zhì)譜法 (1)原理：用高能電子流轟擊樣品分子，使分子失去電子變?cè)恚河酶吣茈娮恿?/p>

3、轟擊樣品分子，使分子失去電子變 成帶成帶 的分子離子和碎片離子分子離子和碎片的分子離子和碎片離子分子離子和碎片 離子各自具有不同的離子各自具有不同的 ，它們?cè)诖艌?chǎng)的作用下，它們?cè)诖艌?chǎng)的作用下 到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間因到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間因 而先后有別，其結(jié)果被而先后有別，其結(jié)果被 記錄為質(zhì)譜圖記錄為質(zhì)譜圖 (2)質(zhì)荷比：分子離子、碎片離子的質(zhì)荷比：分子離子、碎片離子的 與其與其 的比的比 值其中比值最大的為該有機(jī)物的值其中比值最大的為該有機(jī)物的 正電荷正電荷 相對(duì)質(zhì)量相對(duì)質(zhì)量 相對(duì)質(zhì)量相對(duì)質(zhì)量 質(zhì)量不同質(zhì)量不同 電荷電荷 相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量 二、分子結(jié)構(gòu)的鑒定二、分子結(jié)構(gòu)的鑒定 1鑒定方法鑒定方法

4、 鑒定有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的方法有物理方法和化學(xué)方法化學(xué)鑒定有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的方法有物理方法和化學(xué)方法化學(xué) 方法主要是通過(guò)特征反應(yīng)來(lái)鑒別方法主要是通過(guò)特征反應(yīng)來(lái)鑒別 鑒定有機(jī)物分鑒定有機(jī)物分 子結(jié)構(gòu)的物理方法主要有質(zhì)譜、紫外光譜、子結(jié)構(gòu)的物理方法主要有質(zhì)譜、紫外光譜、 、 紅外光譜紅外光譜 官能團(tuán)官能團(tuán) 核磁共振氫譜核磁共振氫譜 2紅外光譜紅外光譜 用紅外線照射有機(jī)物時(shí)，分子中的化學(xué)鍵或官能團(tuán)用紅外線照射有機(jī)物時(shí)，分子中的化學(xué)鍵或官能團(tuán) 可發(fā)生振動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率可發(fā)生振動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率 不同，在紅外光譜上將處于不同的位置，從而可以不同，在紅外光譜上將處于不同的位

5、置，從而可以 獲得分子中含有何種獲得分子中含有何種 或或 的信息的信息 化學(xué)鍵化學(xué)鍵 官能團(tuán)官能團(tuán) 3核磁共振氫譜核磁共振氫譜 (1)作用作用 測(cè)定有機(jī)物分子中氫原子的測(cè)定有機(jī)物分子中氫原子的 和和 (2)原理原理 處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子在譜圖上出現(xiàn)的處于不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子在譜圖上出現(xiàn)的 ， 而且吸收峰的面積與而且吸收峰的面積與 成正比成正比 類型類型 數(shù)目數(shù)目 位置不同位置不同 氫原子個(gè)數(shù)氫原子個(gè)數(shù) 先思考先思考再交流再交流 1怎樣判斷有機(jī)物怎樣判斷有機(jī)物(烴或烴的含氧衍生物烴或烴的含氧衍生物)中是否含有氧中是否含有氧 元素？元素？ 分析：分析：烴或烴的含氧衍生物燃燒后生成烴或烴的含

6、氧衍生物燃燒后生成CO2和和H2O， 若原有機(jī)物的質(zhì)量大于若原有機(jī)物的質(zhì)量大于CO2中中C的質(zhì)量與的質(zhì)量與H2O中中H的質(zhì)的質(zhì) 量之和，則說(shuō)明有機(jī)物中含有氧元素量之和，則說(shuō)明有機(jī)物中含有氧元素 答案：答案：有機(jī)化合物中是否含氧元素的確定方法：一般來(lái)有機(jī)化合物中是否含氧元素的確定方法：一般來(lái) 說(shuō)，有機(jī)物完全燃燒后各元素對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為說(shuō)，有機(jī)物完全燃燒后各元素對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為CCO2， HH2O，某有機(jī)物完全燃燒后若產(chǎn)物只有，某有機(jī)物完全燃燒后若產(chǎn)物只有CO2和和H2O， 則其組成元素為則其組成元素為C、H或或C、H、O.欲判斷該有機(jī)物是否欲判斷該有機(jī)物是否 含氧元素，首先應(yīng)求出產(chǎn)物含氧元素，首先應(yīng)求出

7、產(chǎn)物CO2中碳元素的質(zhì)量及中碳元素的質(zhì)量及H2O中中 氫元素的質(zhì)量，然后將氫元素的質(zhì)量，然后將C、H質(zhì)量之和與原來(lái)的有機(jī)物質(zhì)質(zhì)量之和與原來(lái)的有機(jī)物質(zhì) 量比較，若兩者相等，則原有機(jī)物的組成中不含氧；否量比較，若兩者相等，則原有機(jī)物的組成中不含氧；否 則，原有機(jī)物的組成中含氧則，原有機(jī)物的組成中含氧 2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定含氮有機(jī)物中氮元素的質(zhì)量分設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定含氮有機(jī)物中氮元素的質(zhì)量分 數(shù)數(shù) 分析：分析：將含氮有機(jī)物氧化后生成將含氮有機(jī)物氧化后生成N2，通過(guò)測(cè)量，通過(guò)測(cè)量N2的體積的體積 來(lái)確定氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)確定氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 答案：答案：將樣品通入二氧化碳?xì)饬髦?，在氧化銅的催化作將樣品

8、通入二氧化碳?xì)饬髦校谘趸~的催化作 用下燃燒生成氮?dú)?，并借助二氧化碳?xì)饬鲗⑸傻臍怏w用下燃燒生成氮?dú)?，并借助二氧化碳?xì)饬鲗⑸傻臍怏w 帶出，經(jīng)帶出，經(jīng)KOH濃溶液吸收二氧化碳?xì)怏w后，測(cè)得剩余濃溶液吸收二氧化碳?xì)怏w后，測(cè)得剩余 氣體的體積，即可計(jì)算出樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)氣體的體積，即可計(jì)算出樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3下圖是某有機(jī)物下圖是某有機(jī)物A的質(zhì)譜圖，你能確定的質(zhì)譜圖，你能確定A的相對(duì)分子的相對(duì)分子 質(zhì)量嗎？質(zhì)量嗎？ 分析：分析：從有機(jī)物從有機(jī)物A的質(zhì)譜圖上可以看出，質(zhì)荷比最大的的質(zhì)譜圖上可以看出，質(zhì)荷比最大的M 為為72，故，故A的相對(duì)分子質(zhì)量為的相對(duì)分子質(zhì)量為72. 答案：答案：72

9、 4某有機(jī)物某有機(jī)物X的分子式為的分子式為C2H6O，其紅外光譜和核磁共振，其紅外光譜和核磁共振 氫譜如下：氫譜如下： 你能確定你能確定X的結(jié)構(gòu)嗎？的結(jié)構(gòu)嗎？ 分析：分析：由由X的紅外光譜確定的紅外光譜確定X分子結(jié)構(gòu)中存在分子結(jié)構(gòu)中存在CH鍵、鍵、 CO鍵、鍵、OH鍵由鍵由X的核磁共振氫譜確定的核磁共振氫譜確定X分子分子 結(jié)構(gòu)中有三種不同類型的氫原子，且強(qiáng)度比為結(jié)構(gòu)中有三種不同類型的氫原子，且強(qiáng)度比為 1 2 3.故故X的分子結(jié)構(gòu)為：的分子結(jié)構(gòu)為：CH3CH2OH. 答案：答案： CH3CH2OH 要點(diǎn)一有機(jī)化合物相對(duì)分子質(zhì)量的確定方法要點(diǎn)一有機(jī)化合物相對(duì)分子質(zhì)量的確定方法 1根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣

10、體的密度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度，計(jì)算該氣體的摩爾質(zhì)，計(jì)算該氣體的摩爾質(zhì) 量，即數(shù)值上等于該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量：量，即數(shù)值上等于該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量：M 22.4(限于標(biāo)準(zhǔn)狀況下限于標(biāo)準(zhǔn)狀況下) 2依據(jù)氣體的相對(duì)密度依據(jù)氣體的相對(duì)密度D，計(jì)算氣體的相對(duì)分子質(zhì)量：，計(jì)算氣體的相對(duì)分子質(zhì)量： MADMB. 例例1燃燒某有機(jī)物燃燒某有機(jī)物A 1.50 g，生成，生成1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO2 和和0.05 mol H2O.該有機(jī)物的蒸氣對(duì)空氣的相對(duì)密度是該有機(jī)物的蒸氣對(duì)空氣的相對(duì)密度是1.04， 試求該有機(jī)物的分子式試求該有機(jī)物的分子式 答案答案CH2O A甲醇甲醇B甲烷甲烷 C丙烷丙烷

11、 D乙烯乙烯 解析：解析：從質(zhì)譜圖中可看出，信號(hào)強(qiáng)度最大的碎片質(zhì)量為從質(zhì)譜圖中可看出，信號(hào)強(qiáng)度最大的碎片質(zhì)量為16， 即相當(dāng)于碎片甲烷即相當(dāng)于碎片甲烷 答案：答案：B 要點(diǎn)二有機(jī)物分子式的確定要點(diǎn)二有機(jī)物分子式的確定 1直接法直接法 直接計(jì)算出直接計(jì)算出l mol氣體中各元素原子的物質(zhì)的量，即可氣體中各元素原子的物質(zhì)的量，即可 推出分子式如給出一定條件下的密度推出分子式如給出一定條件下的密度(或相對(duì)密度或相對(duì)密度)及及 各元素的質(zhì)量比，計(jì)算分子式的途徑為：密度各元素的質(zhì)量比，計(jì)算分子式的途徑為：密度(或相對(duì)或相對(duì) 密度密度)摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量1 mol氣體中各元素原子分別為多少氣體中各元素原子分

12、別為多少 摩爾摩爾分子式分子式 有機(jī)物的分子式、結(jié)構(gòu)確定的基本思路可歸納為如有機(jī)物的分子式、結(jié)構(gòu)確定的基本思路可歸納為如 下圖所示：下圖所示： 例例2將有機(jī)物完全燃燒，生成將有機(jī)物完全燃燒，生成CO2和和H2O.將將12 g 該有機(jī)該有機(jī) 物的完全燃燒產(chǎn)物通過(guò)濃物的完全燃燒產(chǎn)物通過(guò)濃H2SO4，濃，濃H2SO4增重增重14.4 g，再，再 通過(guò)堿石灰，堿石灰增重通過(guò)堿石灰，堿石灰增重26.4 g則該有機(jī)物的分子式為則該有機(jī)物的分子式為 () AC4H10 BC2H6O CC3H8O DC2H4O2 答案答案C 2實(shí)驗(yàn)測(cè)得某碳?xì)浠衔飳?shí)驗(yàn)測(cè)得某碳?xì)浠衔顰中含碳中含碳80%，含氫，含氫20%，

13、求該化合物的實(shí)驗(yàn)式又測(cè)得該化合物的相對(duì)分子求該化合物的實(shí)驗(yàn)式又測(cè)得該化合物的相對(duì)分子 質(zhì)量是質(zhì)量是30，求該化合物的分子式，求該化合物的分子式 答案：答案：C2H6 要點(diǎn)三有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定要點(diǎn)三有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定 1根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律確定根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律確定 某些有機(jī)物根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律只存在一種結(jié)構(gòu)，則直接根某些有機(jī)物根據(jù)價(jià)鍵規(guī)律只存在一種結(jié)構(gòu)，則直接根 據(jù)分子式確定其結(jié)構(gòu)式例如據(jù)分子式確定其結(jié)構(gòu)式例如C2H6，只能是，只能是CH3CH3. 2通過(guò)定性實(shí)驗(yàn)確定通過(guò)定性實(shí)驗(yàn)確定 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)有機(jī)物表現(xiàn)的性質(zhì)及相關(guān)結(jié)論有機(jī)物表現(xiàn)的性質(zhì)及相關(guān)結(jié)論官能團(tuán)官能團(tuán)確定確定 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 如能使溴的四氯化碳溶液退色的有機(jī)物

14、分子中可能含如能使溴的四氯化碳溶液退色的有機(jī)物分子中可能含 有有 ，不能使溴的四氯化碳溶液退色卻能使酸，不能使溴的四氯化碳溶液退色卻能使酸 性高錳酸鉀溶液退色的可能是苯的同系物等性高錳酸鉀溶液退色的可能是苯的同系物等 3通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定 (1)通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定有機(jī)物的官能團(tuán)，如乙醇結(jié)構(gòu)式的確通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定有機(jī)物的官能團(tuán)，如乙醇結(jié)構(gòu)式的確 定；定； (2)通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定官能團(tuán)的數(shù)目，如測(cè)得通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)確定官能團(tuán)的數(shù)目，如測(cè)得1 mol 某醇與某醇與 足量鈉反應(yīng)可得到足量鈉反應(yīng)可得到1 mol 氣體，則可說(shuō)明醇分子含有氣體，則可說(shuō)明醇分子含有2 個(gè)個(gè)OH. 4根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的有機(jī)

15、物的結(jié)構(gòu)片段根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)片段“組裝組裝”有機(jī)物有機(jī)物 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的往往不是完整的有機(jī)物，這就需要我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的往往不是完整的有機(jī)物，這就需要我們根據(jù) 有機(jī)物的結(jié)構(gòu)規(guī)律如價(jià)鍵規(guī)律、性質(zhì)和量的規(guī)律等來(lái)對(duì)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)規(guī)律如價(jià)鍵規(guī)律、性質(zhì)和量的規(guī)律等來(lái)對(duì) 其進(jìn)行其進(jìn)行“組裝組裝”和和“拼湊拼湊” 5其他方法確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)其他方法確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu) 可用紅外光譜、核磁共振氫譜確定有機(jī)物中的官能團(tuán)和可用紅外光譜、核磁共振氫譜確定有機(jī)物中的官能團(tuán)和 各類氫原子數(shù)目，確定結(jié)構(gòu)式各類氫原子數(shù)目，確定結(jié)構(gòu)式 紅外光譜圖可確定有機(jī)物中含有的官能團(tuán)，核磁共紅外光譜圖可確定有機(jī)物中含有的官能團(tuán)，核磁共

16、振氫譜可以測(cè)定分子中有多少氫原子，二者相結(jié)合一般振氫譜可以測(cè)定分子中有多少氫原子，二者相結(jié)合一般 可以確定分子的結(jié)構(gòu)可以確定分子的結(jié)構(gòu) 例例3核磁共振氫譜是指有機(jī)物分子中的氫原子核所處核磁共振氫譜是指有機(jī)物分子中的氫原子核所處 的化學(xué)環(huán)境的化學(xué)環(huán)境(即其附近的基團(tuán)即其附近的基團(tuán))不同，表現(xiàn)出的核磁性就不不同，表現(xiàn)出的核磁性就不 同，代表核磁性特征的峰在核磁共振圖中坐標(biāo)的位置同，代表核磁性特征的峰在核磁共振圖中坐標(biāo)的位置(化化 學(xué)位移，符號(hào)為學(xué)位移，符號(hào)為)也就不同現(xiàn)有一物質(zhì)的核磁共振氫也就不同現(xiàn)有一物質(zhì)的核磁共振氫 譜如圖所示則可能是下列物質(zhì)中的譜如圖所示則可能是下列物質(zhì)中的 () ACH3C

17、H2CH3 BCH3CH2CH2OH C DCH3CH2CHO 解析解析由核磁共振氫譜的定義可知，在氫譜圖中從峰由核磁共振氫譜的定義可知，在氫譜圖中從峰 的個(gè)數(shù)即可判斷分子中有幾種化學(xué)環(huán)境不同的氫原的個(gè)數(shù)即可判斷分子中有幾種化學(xué)環(huán)境不同的氫原 子分析可得子分析可得A中是中是2種，種，B中是中是4種，種，C中是中是2種，種，D中是中是 3種種 答案答案B 3在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，且其面積之比為在核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，且其面積之比為 3 2的化合物是的化合物是 () 解析：解析：核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，說(shuō)明其分子結(jié)構(gòu)中核磁共振氫譜中出現(xiàn)兩組峰，說(shuō)明其分子結(jié)構(gòu)中 有兩種類型的氫原子，選項(xiàng)

18、有兩種類型的氫原子，選項(xiàng)A、C、D中的物質(zhì)符合這一中的物質(zhì)符合這一 要求，選項(xiàng)要求，選項(xiàng)A中面積比為中面積比為6 2，C中面積比為中面積比為6 8，而，而D 中面積比為中面積比為6 4. 答案：答案：D 1實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素原子數(shù)目最簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素原子數(shù)目最簡(jiǎn) 單整數(shù)比的式子，不能確切表明分子中的原子個(gè)數(shù)，單整數(shù)比的式子，不能確切表明分子中的原子個(gè)數(shù)， 而分子式是表示分子中所含元素的原子種類和數(shù)目而分子式是表示分子中所含元素的原子種類和數(shù)目 2某些特殊組成的實(shí)驗(yàn)式，可根據(jù)其組成特點(diǎn)直接確定某些特殊組成的實(shí)驗(yàn)式，可根據(jù)其組成特點(diǎn)直接確定 其分子式，如實(shí)驗(yàn)式為其分子式，如實(shí)驗(yàn)式為CH3的有機(jī)物，其分子式為的有機(jī)物，其分子式為 C2H6時(shí)，氫原子已達(dá)到飽和；實(shí)驗(yàn)式為時(shí)，氫原子已達(dá)到飽和；實(shí)驗(yàn)式為CH3O的有機(jī)物，的有機(jī)物， 其分子式為其分子式為C2H6O2(乙二醇乙二醇) 例例為了測(cè)定某有機(jī)物為了測(cè)定某有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)，做如下實(shí)驗(yàn)