元素分析相对分子质量的测定和分子结构的鉴定

1、第2课时 元素分析一一相对分子质量的测定和分子结构的鉴定?见学生用书学习目标1 .了解现代物理方法在测定有机 物的元素组成、相对分子质量和 分子结构中的重要作用.2 . 了解确定有机物实验式、分 子式的方法.3 .掌握某些物理方法是如何确 定有机化合物的相对分子质量 和分子结构的.P018练法指导1 .了解元素分析及相对分子质量 的测定方法；掌握由有机化合物 元素含量及相对分子质量确定 分子式的一般方法和步骤.2 . 了解红外光谱、核磁共振氢 谱的原理,掌握有机化合物分子 结构鉴定的方法. 课/前/预/习轻/松/搞/定 1 .能够快速、微量、精确地测定相对分子质量的物理方法是 ()A.质谱 B

2、.红外光谱C.紫外光谱 D.核磁共振氢谱答案 A解析质谱用于测定相对分子质量,红外光谱用于测定分子中含 有何种化学键或官能团,紫外光谱主要用于确定有机物中是否存在双 键,或是否为共钝体系,核磁共振氢谱用于测定有机物有几种不同化 学环境的氢原子及它们的数目.2 .能够测定分子结构和化学键的方法是()A.质谱 B.红外光谱C.紫外光谱 D.核磁共振氢谱答案 B解析质谱法是近代开展起来的快速、微量、精确测定相对分子 质量的方法；紫外光谱法是用紫外分光光度法测定试样中某一组分的含量的方法；红外光谱是测定分子结构和化学键的方法；核磁共振氢谱是测定有机物分子中不同类型氢原子及其数目的一种方法.3 .在核磁

3、共振氢谱中,只有一个吸收峰的物质是 A. CH3CH2OH B. HCOOCH 3C. CH3COCH 3 D. CH2=CHCH3答案 C解析 核磁共振氢谱中只有一个吸收峰,说明该分子中的H原子都是等效的,只有1种H原子.CH3CH20H的核磁共振氢谱中有 3个峰,故A项错误；HCOOCH 3的核磁共振氢谱中有2个峰,故B 项错误；CH3COCH3的核磁共振氢谱中有1个峰,故C项正确； CH2=CHCH3的核磁共振氢谱中有3个峰,故D项错误.4 .二氟甲烷是性能优异的环保产品,它可替代某些会破坏臭氧 层的 氟利昂产品,用作空调、冰箱和冷冻库等中的制冷剂.试判断 二氟甲烷的核磁共振氢谱共有多少

4、个峰A. 4 B. 3 C. 2 D. 1答案 D解析 二氟甲烷的结构中只有一种氢原子,故其核磁共振氢谱只 有1个峰.5 .完全燃烧某可燃物2.3 g,只生成4.4 g二氧化碳和2.7 g水, 那么该可燃物的组成为A. 一定属于炫B. 一定含碳、氢元素,可能含氧元素C. 一定含碳、氢、氧三种元素D.所含元素大于三种答案 C解析 生成的4.4 g二氧化碳中C元素的质量=4.4 g 12/44= 1.2 g,生成的H元素的质量=2.7 g 2/18=0.3 g; C、H两种元素的质量 之和=1.2 g+0.3 g=1.5 g;因1.5 g<2.3 g,且生成物中只有 CO2与 H2O,故可燃

5、物中除含C、H元素外一定还含O元素.6 .如图是一个核磁共振氢谱,请你观察图谱,分析其可能是下 列物质中的()A. CH3CH2CH2CH3B. (CH 3)2CHCH 3C. CH3CH2CH2OH D. CH3CH2COOH答案 C解析 根据核磁共振氢谱的定义,从图中可知有4种化学环境不 同的氢原子.分析选项,A项中物质有2种化学环境不同的氢原子, B项中物质有2种化学环境不同的氢原子,C项中物质有4种化学环 境不同的氢原子,D项中物质有3种化学环境不同的氢原子.7.充分燃烧0.1 mol气态炫A,在标准状况下生成4.48 L CO2 和5.4 g H2O,那么炫A是()A. C2H6B.

6、 C2H4C. C2H2D. C4H6答案 A4.48 L解析 n(CO2) = 224 L mol 1 = 0.2 mol,八.5.4 gn(H2O) = TZ= 0.3 mol,'1 18 g mol 1n(炫 A) : n(C) : n(H) =0.1 mol : 0.2 mol : 0.6 mol = 1 ： 2 ： 6. 课/堂/效/果题/ 组/检/ 测 题组一元素分析1 .验证某有机物属于炫,应完成的实验内容是()A.只测定它的C、H比8 .只要证实它完全燃烧后产物只有H2O和CO2C.只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量的比值D.测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成

7、CO2和H2O的质答案 D解析 当CO2和H2O中m(C) + m(H)=m(有机物)时,说明有机物中不含氧元素题组二分子式确实定2.某炫中碳和氢的质量比是24 : 5,该煌在标准状况下的密度为2.59 g/L,其分子式为A. C2H6B. C4H10C. C5H8D. C7H8答案 B24 5解析 先求取间式,NC : NH=12：彳=2： 5,所以该炫的取简式为C2H5；再求摩尔质量,22.4 L/mol x 2.59J/L = 5电/mol,故该有机物的分子式为C4H10.3.某有机物完全燃烧,生成 CO2和H2.将12 g该有机物完 全燃烧的产物通过浓硫酸,浓硫酸质量增加14.4 g,

8、再通过碱石灰,碱石灰质量增加26.4 g.那么该有机物的分子式为A. C4Hio B. C2H6.C. C3H8.D. C2H4O2答案 C解析由题意知,该有机物完全燃烧生成14.4 g H2O、26.4 g14.4 gCO2,那么 n(H2O) = 18 /rl = 0.8 mol, n(H) = 2n(H20) = 2>0.8 mol =n(O) =1.6 mol, n(C) = n(CO2) = 446/moy=0.6 mol,那么该有机物中0.2 mol .12 g 1.6 mol 1 g/mol 0.6 mol 12 g/mol16 g/moln(C) : n(H) : n(O

9、) = 0.6 mol ： 1.6 mol : 0.2 mol = 3 ： 8 ： 1,只有 C 项 符合题意.4 .双选某有机物的蒸气完全燃烧时,需要三倍于其体积的.2, 产生二倍于其体积的 CO2,那么该有机物可能是体积在同温同压下测 定A. C2H4 B. C2H5OHC. CH3CHO D. CH3COOH答案 AB解析 产生的CO2与耗氧量的体积比为2： 3,设该有机物为1 mol,那么含2 mol的C原子,完全燃烧时只能消耗 2 mol的氧气,剩 余的1 mol氧气必须由氢原子消耗,所以氢原子为 4 mol,即该有机 物可以是A,从耗氧量相当的原那么可知 B也正确.题组三研究有机物

10、的一般步骤5 .研究有机物一般经过以下几个根本步骤：别离、提纯 一确定实 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.蒸储常用于别离提纯液态有机混合物B.核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量C.燃烧法是研究确定有机物元素组成的有效方法之一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 官能团答案 B解析核磁共振氢谱主要用于分析有机物中不同化学环境的氢 原子及它们的数目.用于分析相对分子质量的是质谱,故B项错误.题组四红外光谱6 .利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录,可以初步判 断该有机物的分子拥有的A.同分异构体数B.原子个数C.基团种类 D.

11、共价键种类答案 C解析 红外光谱主要用于判断分子结构中的化学键或官能团的 信息,即答案是Co7 .双选以下关于红外光谱的说法中正确的选项是A.在有机物分子中,组成化学键或官能团的原子处于不断振动 的状态,其振动频率与红外光的振动频率相当8 .不同的化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱图上将处 于不同的位置,从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团信息C.通过红外光谱图的分析可以知道有机物的相对分子质量D.通过红外光谱图的分析可以知道有机物中氢原子所处的化学 环境答案 AB解析 根据红外光谱只能知道含有的官能团,根据质谱仪可以知 道相对分子质量,根据核磁共振氢谱可以知道有机物中氢原子所处的 环

12、境.题组五核磁共振氢谱8 .通过核磁共振氢谱可以推知CH32CHCH 2CH 20H中不同化学 环境的氢原子有A. 6种 B. 5种 C. 4种 D. 3种答案 B解析 两个一CH3上的氢原子化学环境相同.9 .以下化合物中,在核磁共振氢谱中能给出三种信号的是 答案 B解析 B项的分子中有三种不同化学环境的氢原子, A项中有2 种,C项中有1种,D项中有2种. 课/后/巩/固快/速/提/能 1.以下说法正确的选项是A.通过核磁共振氢谱可以推知有机物分子中有几种不同类型的 氢原子及它们的数目B.红外光谱是用高能电子流等轰击样品分子,使分子失去电子 变成分子离子或碎片离子C.质谱法具有慢速、微量、

13、精确的特点D.利用紫外光谱可以确定有机物中的化学键和官能团答案 A解析 B项应是质谱法的特点；C项,质谱法具有快速、微量、 精确的特点；D项,利用紫外光谱可以测知有机物所含的共钝结构, 但不能确定有机物的化学键和官能团.2 .双选某化合物由碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图 中有CH键、O H键、CO键的振动吸收,该有机物的相对分 子质量是60,那么该有机物白结构简式是A. CH3CH2OCH3B. CH3CHOHCH 3C. CH3CH2CH2OHD. CH3CH2CHO答案 BC解析 A项,分子中不含O H键；D项,相对分子质量是58.3 . 1 L标准状况下某烧,完全燃烧生成的CO2和

14、水蒸气在273 C、1.01 X05 Pa下,混合气体体积为y L,当冷却至标准状况时 气体体积为x L,以下用x、y表示的该炫的化学式中正确的选项是A. CxHyB. CxHy xC. CxH2y 2x D. CxHy 2x答案 D解析 此题考查的是炫的燃烧计算.273 C、1.01 X05 Pa下体积 y L 相当于标准状况下 y/2 L.那么 VCO2 = x L,VH2O=； x L, 该炫分子组成为CxH 2 x X2,即CxHy 2x.4 .某气态有机物X只含C、H、O三种元素,以下条件, 现欲确定X的分子式,所需的最少条件是X中含碳质量分数 X中含氢质量分数 X在标准状况下 的体

15、积 质谱确定X的相对分子质量X的质量A. B.C. D.答案 B解析 由C、H质量分数可推知O的质量分数,由各元素的质 量分数可确定X的实验式,由相对分子质量和实验式可确定 X的分 子式.5 . A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物.： A中碳的质量分数为44.1%,氢的质量分数为8.82%.那么A的实验式是A. C5H12.4C. C4H10.4 答案 AB. C5H12O3D. C5H10O4解析n(C):n(H):n(O) =44.1%128.82%1144.1%8.82%16=5： 12 : 4.6 .设H +的质荷比为 &具有机物样品的质荷比方以下图所示假 设离子均带一个

16、单位正电荷,信号强度与该离子的多少有关 ,那么该 有机物可能是A.甲醇CH3OHB.甲烷C.丙烷 D.乙烯答案 B解析 从题图中可看出其右边最顶峰质荷比为 16,是H +质荷比 的16倍,即该有机物的相对分子质量为 16,为甲烷.7 .某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如下图,以下说法不正确的选项是A.由红外光谱可知,该有机物中至少有三种不同的化学键8 .由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有三种不同的氢原子C.仅由核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数D.假设A的化学式为C2H6O,那么其结构简式为 CH3-O-CH3 答案 D解析 根据红外光谱图可以看出,该有机物分子中含有 CH、CO、-

17、O-H等化学键,A正确；根据核磁共振氢谱只能判断 出有机物分子中氢原子类型而无法知道氢原子总数,B、C正确；因为A有三种类型氢原子,且个数比为 2 ： 1 ： 3,故其结构简式应为 CH3CH2OH, D 错误.8.在核磁共振氢谱中出现两组峰,其氢原子数之比为3 ： 2的化合物是答案 D单靠 死记还不行,还得 活用,姑且称之为 先死后活吧.让学 生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自 己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等 定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出.这样,即稳固了所学 的材料,又锻炼了学生的写作水平,同时还培养了学生的观察水平、思

18、维水平等等,到达 二石多鸟的效果.解析 由于在核磁共振氢谱中 出现两组峰,说明该有机物分子中处在不同化学环境中的氢原子有两 种,且根据题意这两种氢原子个数之比为3 ： 2,分析四个选项：A项中处在不同化学环境中的氢原子有 2种,其个数比为6 ： 2,不合 题意；B项, ,氢原子有3种,其个数比为3 ： 1 ： 1,不合题意;种,其个数比为 6：2：8,不合题意；D 项,CH3-Z|CH3 r毒.氢原子有2种,其个数比为3 ： 2,符合题后、.9,以下四幅谱图是结构简式为CH3CH2OH、CH3OCH3、CH3CH2CH20H和CH3CHOHCH 3的四种有机物的核磁共振氢谱 1HNMR.其中属

19、于 CH3CH2CH20H 的1H NMR 谱图的是答案 A解析 CH3CH2CH20H分子中含有四种类型的氢原子,应该有4 个吸收峰.10.有机物分子式确实定常采用燃烧法, 具操作如下：在电炉加 热下用纯氧气氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成. 如 图所示是用燃烧法测定有机物分子式常用的装置,其中 A管装碱石 灰,B管装无水CaCl2.现准确称取1.80 g有机物样品(含C、H元素, 还可能含有0元素),经燃烧被吸收后A管质量增加1.76 g, B管质 量增加0.36 g.请按要求填空：(1)此法适宜于测定固体有机物的分子式,此有机物的组成元素 可能是.(2)产生的气体按从左到右的

20、流向,所选各装置导管口的连接顺 序是.(3)E和D中应分别装有何种药品 .(4)如果将CuO网去掉,A管增加的质量将 (填 增 大“减小"或不变,(5)该有机物的最简式是.(6)要确定该有机物的分子式,还必须知道的数据是 .A.消耗E中液体的质量B.样品的摩尔质量C. CuO固体减少的质量D. C装置增加的质量E.燃烧消耗氧气的物质的量(7)在整个实验开始之前,需先让 D产生的气体通过整套装置一 段时间,其目的是-答案 (1)C、H、0 (2)gefhicd(或 dc)ab(或 ba)±02(或 H2O)、MnO2(或 Na2O2) (4)减小(5)CH0 2 (6)B (

21、7)除去装置中的空气解析(1)B管质量增加为所吸收的水的质量,A管质量增加为所吸收 CO2 的质量,那么 m(H2O) = 0.36 g, m(H) = 0.36 g 2/18=0.04 g, m(CO2)=1.76 g, m(C) = 1.76 g 12/44= 0.48 g,1.80 g-0.04 g-0.48 g = 1.28 g,故有机物中除C、H两种元素外,还有O元素.(2)要确定 有机物的分子式,首先要确定有机物的组成元素.由题中信息可知,B管吸收水分,A管吸收CO2,所以B管应在A管前面,否那么A管 会将CO2、H2O 一同吸收.有机物在电炉中燃烧需要.2,这就需要将D装置与电炉

22、相连,D装置提供的氧气中有水分,其后应连接 C 装置除去水分,故导管的接口顺序为g-e-fhi cdab(其 中a与b、c与d的顺序可交换).(3)E、D中的药品显然是用来制 O2的,E中为液体,D中为固体.显然液体是 H2O2(或H2O),固体 为MnO2(或Na2O2)0(4)假设将氧化铜网去掉,那么有机物燃烧产生的CO 不能被A管吸收,A管增加的质量减小.(5)由(1)可知,n(H)=0.04 mol, n(C) = 0.48 g =0.04 mol, n(O)= 1.28 g 1 = 0.08 mol,该'' '12 g mol 116 g mol 1有机物的最

23、简式为CHO 2.(6)最简式为CHO2,只要再知道有机 物的相对分子质量,即可求出其分子式.设其分子式为 (CHO2)n,那么 n =相对分子质量/最简式的式量=相对分子质量/45.(7)通O2赶尽装 置中的CO2和水,否那么所求有机物中 C、H含量偏高.11.有机物A可由葡萄糖发酵得到,也可从酸牛奶中提取.纯 净的A为无色黏稠液体,易溶于水.为研究 A的组成与结构,进行 了如下实验：实验步骤解释或实验结论(1)称取A 9.0 g,升温使其汽化,测 其密度是相同条件下H2的45倍试通过计算填空：(1)A的相对分子质里为 将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃 烧,并使具产物依次缓缓通过浓硫

24、酸、碱石灰,发现二者质量分别增加 5.4 g 和 13.2 g(2)A的分子式为(3)另取A 9.0 g,跟足量的NaHCO3(3)用结构简式表示A中含有的官粉末反响,生成2.24 L CO2(标准状 况),假设与足量金属钠反响那么生成 2.24 L H2(标准状况)能团是(4)A的核磁共振氢谱如以下图：(4)A中含有种氢原子(5)综上所述,A的结构简式为答案 (1)90 C3H6.3 (3)COOH、OH (4)4OHI CH.CH-COOH解析 (1)Mr(A) = D(H2)Mr(H2)=45X2 = 90o(2)由 m(H2O) = 5.4 g, m(CO2)=13.2 g,知 A 中

25、 m(H)=0.6 g, m(C)=3.6 g,故 A 中还应有 O, m(O) = 9.0 g-0.6 g-3.6 g=4.8 g. 那么 A 中 n(C) : n(H) : n(O)=/6 g : 706g7 := 0.312 g/mol 1 g/mol 16 g/molmol : 0.6 mol ： 0.3 mol = 1 ： 2 ： 1,故 A 的实验式应为 CH2O.又因A的相对分子质量为90,故A的分子式为C3H6O30(3)A能与NaHCO 3 反响放出0.1 mol CO2,与Na反响放出0.1 mol H2,故0.1 mol A中 有0.1 mol -COOH和0.1 mol

26、OH.(4)由核磁共振氢谱可知,A有OH4种氢原子(5)A的结构简式应为CH,CHC()OH12.为测定某有机化合物 A的结构,进行如下实验:(1)将一定量的有机物A置于氧气流中充分燃烧,实验测得：生 成5.4 g H2O和8.8 g CO2,消耗氧气6.72 L(标准状况下).那么该物质 的实验式是.(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量,得到如下图的质谱图,那么其相对分子质量为 ,该物质的分子式是O一般说来,“教师概念之形成经历了十分漫长的历史.杨士勋 (唐初学者,四门博士)?春秋谷梁传疏?日：“师者教人以不及,故 谓师为师资也.这儿的“师资,其实就是先秦而后历代对教师的别 称之一.

27、?韩非子?也有云：“今有不才之子师长教之弗为变其“师长当然也指教师.这儿的“师资和“师长可称为“教师 概念的雏形,但仍说不上是名副其实的“教师,由于“教师必须 要有明确的传授知识的对象和本身明确的责任.(3)根据价键理论,预测A的可能结构并写出结构简式: 的峰值信号,根据峰值信号可以确定分子中氢原子的种类和数目. 例如甲基氯甲基醍C1-CH2-O-CH3,有2种氢原子的核磁共振 氢谱如图甲所示：经测定,有机物A的核磁共振氢谱如图乙所示,那么 A的结构简 式为.观察内容的选择,我本着先静后动,由近及远的原那么,有目的、 有方案的先安排与幼儿生活接近的, 能理解的观察内容.随机观察也 是不可少的,

28、是相当有趣的,如蜻蜓、蚯蚓、毛毛虫等,孩子一边观 察,一边提问,兴趣很浓.我提供的观察对象,注意形象逼真,色彩 鲜明,大小适中,引导幼儿多角度多层面地进行观察, 保证每个幼儿 看得到,看得清.看得清才能说得正确.在观察过程中指导.我注意 帮助幼儿学习正确的观察方法,即按顺序观察和抓住事物的不同特征 重点观察,观察与说话相结合,在观察中积累词汇,理解词汇,如一 次我抓住时机,引导幼儿观察雷雨,雷雨前天空急剧变化,乌云密布, 我问幼儿乌云是什么样子的,有的孩子说：乌云像大海的波浪.有的 孩子说 乌云跑得飞快.我加以肯定说 这是乌云滚滚.当幼儿看到 闪电时,我告诉他 这叫电光闪闪.接着幼儿听到雷声惊叫起来,我 抓住时机说： 这就是雷声隆隆.一会儿下起了大雨,我问： 雨下 得怎样 幼儿说大极了,我就舀一盆水往下一倒,作比拟观察,让幼 儿掌握 倾盆大雨这个词.雨后,我又带幼儿观察晴朗的天空,朗诵 自编的一首儿歌： 蓝天高,白云飘,鸟儿飞,树儿摇,太阳公公咪 咪笑.这样抓住特征见景生情,幼儿不仅印象深刻,对雷雨前后气 象变化的词语学得快,记得牢,而且会应用.我还在观察的根底上, 引导幼儿联想,让他们与以往学的词语、生活经验联系起来,在开展 想象力中开展语言.如啄木鸟的嘴是长长的,尖尖的,硬硬的,像医 生用的手术刀一样,给大树开刀