2024春新教材高中化學(xué)第1章有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法第2節(jié)研究有機(jī)化合物的一般方法第2課時(shí)有機(jī)化合物分子式和分子結(jié)構(gòu)的確定一確定實(shí)驗(yàn)式和分子式學(xué)案新人教版選擇性

第2課時(shí)有機(jī)化合物分子式和分子結(jié)構(gòu)的確定學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道紅外光譜、核磁共振氫譜等現(xiàn)代儀器分析方法在有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)測定中的應(yīng)用。2．通過測定有機(jī)化合物元素含量、相對(duì)分子質(zhì)量的一般方法，能確定有機(jī)化合物分子式，并能根據(jù)特征結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代物理技術(shù)確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)。核心素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振氫譜等現(xiàn)代儀器測定和探析有機(jī)物的分子組成、結(jié)構(gòu)，揭示有機(jī)物結(jié)構(gòu)的異同；能認(rèn)識(shí)儀器分析對(duì)確定物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的作用。一、確定實(shí)驗(yàn)式和分子式1．確定實(shí)驗(yàn)式(1)原理：將一定量的有機(jī)化合物燃燒，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)化合物(如C→CO2，H→H2O)，并通過測定無機(jī)物的質(zhì)量，推算出該有機(jī)化合物所含各元素的_質(zhì)量分?jǐn)?shù)__，然后計(jì)算出該有機(jī)化合物分子內(nèi)各元素原子的_最簡整數(shù)比__，確定其實(shí)驗(yàn)式(也稱最簡式)。(2)元素分析方法①李比希法分析思路：C、H、O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)eq\o(→,\s\up7(÷摩爾質(zhì)量))C、H、O的原子個(gè)數(shù)比eq\o(→,\s\up7(最簡比))實(shí)驗(yàn)式。②現(xiàn)代化的元素分析儀分析的精確度和分析速度都達(dá)到了很高的水平。2．確定分子式(1)質(zhì)譜法——測定_相對(duì)分子質(zhì)量__①原理質(zhì)譜儀用高能電子流等轟擊樣品，使有機(jī)分子失去電子，形成帶正電荷的_分子離子__和碎片離子等。這些離子因質(zhì)量不同、電荷不同，在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)行為不同。計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析后，得到它們的_相對(duì)質(zhì)量與電荷數(shù)__的比值，即_質(zhì)荷比__。②質(zhì)譜圖：以_質(zhì)荷比__為橫坐標(biāo)，以_各類離子的相對(duì)豐度__為縱坐標(biāo)，根據(jù)記錄結(jié)果所建立的坐標(biāo)圖。如圖為某有機(jī)化合物的質(zhì)譜圖：從圖中可知，該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為_46__，即_質(zhì)荷比最大__的數(shù)據(jù)就是樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。(2)測定相對(duì)分子質(zhì)量的其他方法相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)值上等于摩爾質(zhì)量(以g·mol－1為單位時(shí))的值。①標(biāo)況密度法：已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度ρ，求算摩爾質(zhì)量。M＝ρ×22.4L·mol－1②相對(duì)密度法：根據(jù)氣體A相對(duì)于氣體B(已知)的相對(duì)密度d。MA＝d×MB③混合氣體平均摩爾質(zhì)量：eq\x\to(M)＝eq\f(m總,n總)。(3)確定分子式在確定了物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式(最簡式)和相對(duì)分子質(zhì)量之后，就可進(jìn)一步確定其分子式。計(jì)算依據(jù)：_分子式是實(shí)驗(yàn)式的整數(shù)倍__。正誤判斷在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”。(1)驗(yàn)證有機(jī)物屬于烴時(shí)只需測定產(chǎn)物中的CO2和H2O的物質(zhì)的量之比。(×)(2)0.1mol兩種氣態(tài)烴組成的混合氣體完全燃燒得0.16molCO2和3.6gH2O，則一定含CH4。(√)(3)有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式、分子式一定不同。(×)(4)已知某有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式，必須知道相對(duì)分子質(zhì)量才可以確定分子式。(×)(5)質(zhì)譜圖中最右邊的譜線表示的數(shù)值為該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量。(√)應(yīng)用體驗(yàn)1．某烴A蒸氣的密度是相同狀況下氫氣密度的36倍，已知該烴中的碳、氫元素質(zhì)量之比為5∶1，則：(1)該烴的相對(duì)分子質(zhì)量為_72__。(2)該烴的分子式為_C5H12__。(3)該烴的同分異構(gòu)體有_3__種。解析：(1)已知烴A蒸氣的密度是相同狀況下氫氣密度的36倍，則烴A的摩爾質(zhì)量為36×2g·mol－1＝72g·mol－1，所以該烴的相對(duì)分子質(zhì)量為72。(2)已知烴A分子中碳、氫元素的質(zhì)量比為5∶1，1mol烴A的質(zhì)量為72g，則1mol烴A分子中含C原子的物質(zhì)的量為eq\f(\f(5,6)×72g,12g·mol－1)＝5mol，含H原子的物質(zhì)的量為eq\f(\f(1,6)×72g,1g·mol－1)＝12mol，則烴A的分子式為C5H12。(3)根據(jù)戊烷的組成，其可能的同分異構(gòu)體有CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3和C(CH3)4，共3種。2．某有機(jī)物的分子式確定：(1)測定實(shí)驗(yàn)式：某含C、H、O三種元素的有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測定其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64.86%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是13.51%，則其實(shí)驗(yàn)式是_C4H10O__。(2)確定分子式：如圖是該有機(jī)物的質(zhì)譜圖，則其相對(duì)