1 4 2元素分析與相對分子質(zhì)量的測定課件人教選修5精編版

1、 1知道現(xiàn)代物理方法在測定有機(jī)物的元素組成、相對分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)中的重要作用。 2掌握相對分子質(zhì)量的測定方法質(zhì)譜法。 1用化學(xué)方法鑒定有機(jī)物分子的元素組成，以及分子內(nèi)各元素原子的_，這就是元素的_、_分析。元素定量分析的原理是將一定量的有機(jī)物_，分解為簡單的_，并作_測定，通過無機(jī)物的_推算出組成該有機(jī)物元素原子的_，然后計算出該有機(jī)物分子所含元素原子最簡單的_，即確定其_。 2元素分析只能確定組成分子的各原子最簡單的_。有了實(shí)驗(yàn)式，還必須知道未知物的_，才能確定它的分子式，目3質(zhì)譜法是近代發(fā)展起來的快速、微量、精確測定相對分子質(zhì)量的方法。它用高能_等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電

2、荷的_和_。_、_各自具有不同的_，它們在磁場的作用下到達(dá)檢測器的時間將因_的不同而先后有別，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。 【答案】 1質(zhì)量分?jǐn)?shù) 定性 定量 燃燒 無機(jī)物 定量 質(zhì)量 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 整數(shù)比 實(shí)驗(yàn)式 2整數(shù)比 相對分子質(zhì)量 質(zhì)譜法 3電子流 分子離子 碎片離子 分子離子 碎片離子 相對質(zhì)量 質(zhì)量 只根據(jù)相對分子質(zhì)量是否可以直接確定化合物的分子式？是否可以確定其分子結(jié)構(gòu)？ 提示：一般來說，僅僅根據(jù)相對分子質(zhì)量難以確定化合物的分子式，更不易確定其結(jié)構(gòu)。但利用某些有機(jī)化合物的分子組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等方面的特殊性，有時也可以根據(jù)組成推測其結(jié)構(gòu)。 1元素分析 元素定量分析的原理是將一定量的有機(jī)物燃燒，

3、分解為簡單的無機(jī)物，并作定量測定，通過無機(jī)物的質(zhì)量推算出該有機(jī)物的元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計算出該有機(jī)物分子所含元素原子最簡單的整數(shù)比，即實(shí)驗(yàn)式。 一般來說，有機(jī)物完全燃燒后，各元素對應(yīng)產(chǎn)物為：CCO2，HH2O，ClHCl，NN2。 某有機(jī)物完全燃燒后若產(chǎn)物只有CO2和H2O，則其組成元素可能為C、H或C、H、O。 欲判定該有機(jī)物中是否含氧元素，首先應(yīng)求出產(chǎn)物CO2中碳元素的質(zhì)量及H2O中氫元素的質(zhì)量，然后將碳、氫元素的質(zhì)量之和與原有機(jī)物質(zhì)量比較，若兩者相等，則原有機(jī)物的組成中不含氧元素；否則，原有機(jī)物的組成中含氧元素。 碳、氫、氮元素及鹵素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定： 2相對分子質(zhì)量的確定質(zhì)譜法。 用

4、高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質(zhì)量，質(zhì)量不同的離子在磁場作用 【例1】 某有機(jī)化合物爆炸后的氣體中，各組分的體積分?jǐn)?shù)如下：CO20.4138，H2O(g)0.3448，N20.2069，O20.0345。設(shè)爆炸時，并沒有摻入空氣，試推算該化合物的實(shí)驗(yàn)式_。 【解析】 本題是利用數(shù)據(jù)、靈活處理倒推結(jié)構(gòu)式的試題。首先將所給數(shù)據(jù)列出，求得物質(zhì)的量之比的最簡整數(shù)比：H2O( CO2 N2 O2 g) 體積比即0.344 0.206 0.034物質(zhì)的量0.4138 8 9 5 之比 由此即得：n(C)n(H)n(N)n(O)122102

5、6(1221012)3539。得最簡式為C3H5N3O9。 【答案】 C3H5N3O9 【例2】 在高真空下，用高能電子束轟擊一種氣態(tài)分子時，分子中的一個電子可以被打擊出去生成陽離子自由基，如苯甲酸：C6H5COOHC6H5COOHe。它的質(zhì)量與電荷比(m/z)可以測出為122(即122/1)。與此同時，這樣的離子還會被打成碎片離子，各有它們的質(zhì)量與電荷比，苯甲酸產(chǎn)生的碎片離子按所測出的質(zhì)量與電荷比(都只帶一個m/z 離子 反應(yīng) 單位正電荷)為： C H COOH65105 C6H5CO C6H5COOH C HC H CO656577 C6H5 CO 現(xiàn)有C、H、O組成的一種無色透明液體A，

6、不溶于水及冷酸、堿，加熱時能逐漸溶于稀NaOH溶液或鹽酸，冷卻后不再析出原來的液體。如用高能電子束轟擊氣態(tài)A時，在70eV下的質(zhì)量與電荷比為88、73、45、29、27等離子。它們都帶一個電荷，試確定該化合物是什么，并寫出產(chǎn)生這些碎片的過程。 【解析】 由題目所給的信息即苯甲酸質(zhì)荷比可知，最大質(zhì)荷比即為該分子的相對分子質(zhì)量，A的相對分子質(zhì)量為88，根據(jù)化學(xué)性質(zhì)，A可能為酯，設(shè)為CnH2nO2，不難得出n4，分子式為C4H8O2，符合該分子式的酯有甲酸丙酯，乙酸乙酯，丙酸甲酯，只有乙酸乙酯可得質(zhì)荷比為88、73、45、43、43、29等碎片，產(chǎn)生碎片的方式為： 【答案】【答案】 見解析見解析 實(shí)

7、驗(yàn)測得某碳?xì)浠衔顰中含碳80%，含氫20%，求該化合物的實(shí)驗(yàn)式。又測得該化合物的相對分子質(zhì)量是30，求該化合物的分子式。 【解析】【解析】 實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素的原實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素的原子數(shù)目最簡整數(shù)比的式子，求化合物的實(shí)驗(yàn)式，即是求該子數(shù)目最簡整數(shù)比的式子，求化合物的實(shí)驗(yàn)式，即是求該化合物分子式中各元素原子的數(shù)目化合物分子式中各元素原子的數(shù)目(N)之比。之比。 80%20%方法一方法一 N(C)N(H)13 121該化合物的實(shí)驗(yàn)式是該化合物的實(shí)驗(yàn)式是CH3。 Mr? ?A? ?30設(shè)該化合物分子中含有設(shè)該化合物分子中含有n個個CH3，則，則nMr? ?CH3? ?

8、152 該化合物的分子式是該化合物的分子式是C2H6。 方法二方法二 A的分子式中各元素原子的數(shù)目：的分子式中各元素原子的數(shù)目： 3080%3020%N(C)2 N(H)6 121A的分子式是的分子式是C2H6。 【答案】 該碳?xì)浠衔锏膶?shí)驗(yàn)式是CH3，分子式是C2H6。 某有機(jī)物A1.44g完全燃燒生成2.16gH2O，生成的CO2恰好與200mL1mol/LKOH溶液作用生成正鹽，將A試樣進(jìn)行檢測所得質(zhì)譜圖如下圖。請寫出A的分子式。 【解析】【解析】 由質(zhì)譜圖可知由質(zhì)譜圖可知A的相對分子質(zhì)量為的相對分子質(zhì)量為72。 2.16gn(H)2 n(H2O)210.24mol 18g mol1n(

9、C)n(CO2)n(KOH)1mol/L0.2L/20.1mol 2因因m(C)m(H)0.1mol12g mol0.24mol1g mol 1.44g，則，則A只含有只含有C、H兩種元素，兩種元素， n(C)n(H)0.1mol0.24mol512，由，由M(C5H12)72，則，則A的分子式的分子式C5H12。 11 【答案】 A的分子式C5H12。 【點(diǎn)撥】 分析質(zhì)譜圖確定有機(jī)物A的相對分子質(zhì)量，掌握由燃燒產(chǎn)物確定有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式的方法。 2.3g某有機(jī)物A完全燃燒后生成0.1mol CO2和2.7g H2O。將A試樣進(jìn)行檢測，所得質(zhì)譜圖如下圖。請寫出A的分子式？ 【解析】 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，該有

10、機(jī)物燃燒的產(chǎn)物有CO2和H2O，因此，該有機(jī)物中一定含有C和H；至于O，需要通過計算反應(yīng)物中C、H元素的質(zhì)量之和并與該有機(jī)物的質(zhì)量進(jìn)行比較后，才能作出判斷。 (1)求求2.3g該有機(jī)物中組成元素的質(zhì)量。該有機(jī)物中組成元素的質(zhì)量。 C C CO2 12 44 m(C) 44g/mol0.1mol 1244g/mol0.1molm(C)1.2g。 44H2H H2O 2 18 m(H) 2.7g 22.7gm(H)0.3g。 18m(C)m(H)1.2g0.3g1.5g。 該有機(jī)物中碳的質(zhì)量與氫的質(zhì)量之和(1.5g)小于該有機(jī)物的質(zhì)量(2.3g)，因此該有機(jī)物A中還含有O，其質(zhì)量為m(O)m(A)

11、m(C)m(H)2.3g1.5g0.8g。 由質(zhì)譜圖可知A的相對分子質(zhì)量為46 (2)求該有機(jī)物分子中各元素原子的數(shù)目。求該有機(jī)物分子中各元素原子的數(shù)目。 461.2g460.3gN(C)2；N(H)6； 2.3g122.3g1460.8gN(O)1. 2.3g16所以，該有機(jī)物的分子式為所以，該有機(jī)物的分子式為C2H6O。 【答案】 該有機(jī)物的分子式是C2H6O。 1有機(jī)化合物相對分子質(zhì)量的確定方法 (1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度，求算該氣體的摩爾質(zhì)量，即數(shù)值上等于該氣體的相對分子質(zhì)量：M22.4(限于標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。 (2)依據(jù)氣體在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度，求算該氣體的摩爾質(zhì)量，即數(shù)值上等于該氣

12、體的相對分子質(zhì)量。 mRTVnRTMRT Mp (3)依據(jù)氣體的相對密度依據(jù)氣體的相對密度D，求氣體的相對分子質(zhì)量：，求氣體的相對分子質(zhì)量：MADMB。 (4)求混合氣體的平均相對分子質(zhì)量：求混合氣體的平均相對分子質(zhì)量：MMA(A)MB(B)MC(C)(A)、(B)、(C)為為A、B、C在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。 m總總(5)求混合物的平均相對分子質(zhì)量：求混合物的平均相對分子質(zhì)量：M。 n總總 (6)運(yùn)用質(zhì)譜法來測定相對分子質(zhì)量。運(yùn)用質(zhì)譜法來測定相對分子質(zhì)量。 2有機(jī)物分子式的確定 (1)直接法 直接求算出1mol氣體中各元素原子的物質(zhì)的量，即可

13、推出分子式。如給出一定條件下的密度(或相對密度)及各元素的質(zhì)量比，求算分子式的途徑為： 密度(或相對密度)摩爾質(zhì)量1mol氣體中元素的原子各多少摩分子式。 (2)最簡式法最簡式法 根據(jù)分子式為最簡式的整數(shù)倍，因此利用相對分子根據(jù)分子式為最簡式的整數(shù)倍，因此利用相對分子質(zhì)量的最簡式可確定其分子式。如烴的最簡式的求法質(zhì)量的最簡式可確定其分子式。如烴的最簡式的求法為：為： 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)n(C)n(H)a121b(最簡整數(shù)比最簡整數(shù)比)。最簡式為。最簡式為CaHb，則分子式為，則分子式為(CaHb)n，nM/(12 ab)M為烴的相對分子質(zhì)量，為烴的相對分子質(zhì)量，(

14、12 ab)為最簡式為最簡式的相對分子質(zhì)量的相對分子質(zhì)量。 (3)余數(shù)法余數(shù)法 a用烴的相對分子質(zhì)量除以用烴的相對分子質(zhì)量除以14，視商數(shù)和余數(shù)。，視商數(shù)和余數(shù)。 M? ?CxHy? ?MaM? ?CH2? ?14 余余2為烷烴為烷烴整除為烯烴或環(huán)烷烴整除為烯烴或環(huán)烷烴差差2整除為炔烴或二烯烴整除為炔烴或二烯烴差差6整除為苯或其同系物整除為苯或其同系物 其中商數(shù)其中商數(shù)a為烴中的碳原子數(shù)。為烴中的碳原子數(shù)。 此法用于具有確定通式的烴此法用于具有確定通式的烴(如烷、烯、炔、苯的同系如烷、烯、炔、苯的同系物等物等)。 b若烴的類型不確定，可用相對分子質(zhì)量若烴的類型不確定，可用相對分子質(zhì)量M除以除以

15、M12，看商和余數(shù)。即，看商和余數(shù)。即x余余y，分子式為，分子式為CxHy。 12 (4)方程式法 利用燃燒反應(yīng)方程式時，要抓住以下關(guān)鍵：a.氣體體積變化；b.氣體壓強(qiáng)變化；c.氣體密度變化；d.混合物平均相對分子質(zhì)量等。同時可結(jié)合適當(dāng)方法，如平均值法、十字交叉法、討論法等技巧來速解有機(jī)物的分子式。 當(dāng)條件不足時，可利用已知條件列方程，進(jìn)而解不定方程， 結(jié)合烴CxHy中x、y為正整數(shù)，烴的三態(tài)與碳原子數(shù)相關(guān)規(guī)律(特別是烴為氣態(tài)時，x4及烴的通式和性質(zhì)，運(yùn)用化學(xué)數(shù)學(xué)分析法，即討論法，可簡捷地確定氣態(tài)烴的分子式。 當(dāng)烴為混合物時，一般是設(shè)平均分子組成，結(jié)合反應(yīng)式和體積求出平均組成，利用平均值的含義

16、確定可能的分子式。有時也利用平均相對分子質(zhì)量來確定可能的組成，此時，采用十字交叉法計算較為簡捷。 熟記一些特例：兩烴混合，若其中平均相對分子質(zhì)量小于或等于26，則該烴中必含有甲烷。 兩氣態(tài)烴混合，充分燃燒后，生成CO2氣體的體積小于2倍原混合烴的體積，則原混合烴中必含有CH4；若生成水的物質(zhì)的量小于2倍原混合烴的量，則必含C2H2。 氣態(tài)混合烴與足量的氧氣充分燃燒后(溫度高于100C)，若總體積保持不變，則原混合烴中的氫原子數(shù)平均為4；若體積擴(kuò)大，氫原子數(shù)平均大于4；若體積縮小，氫原子數(shù)平均小于4。 【例3】 某有機(jī)物的式量為180，則：(1)該有機(jī)物_(填“可能”或“不可能”)是飽和烴。 (

17、2)若該有機(jī)物含氧，且烴基飽和，則可能_或_。 【解析】 利用商余法求解：180141212 (1)若為烴，則分子式為C12H36，超飽和，顯然不可能。進(jìn)行替換，得C13H24，是不飽和烴。 (2)若含氧，根據(jù)Ar(O)Mr(CH4)，則可為C H O(超飽和)、C H O (為葡萄糖或果 【答案】 (1)不可能 (2)葡萄糖 (3)果糖 常溫下為氣 態(tài)的烷烴A和炔烴B的混合氣體，其密度是H2的的2.75倍，已知A、B分子中含碳原子數(shù)相同。求：(1)A、B的分子式；(2)A與B的體積之比。 【解析】 設(shè)A、B混合氣體的平均分子組成為CxHy，混合氣體平均相對分子質(zhì)量為27.5255，即12xy55。討論：若x3，則y19(不合實(shí)際，舍去)；若x4，則y7；若x5，不合題意(因兩種