1.2.2有机物实验式分子式结构式的确定(1)课件高二下学期化学人教版选择性必修3

衡阳市八中高二化学组

第一章有机化合物的结构特点与研究方法第二节

研究有机化合物的一般方法第二课时有机化合物的分子式和结构的确定——确定实验式、分子式、结构式【教学目标】1.掌握李比希提出的燃烧有机物对产物的定量测定确定实验式；2.了解质谱法确定分子式的原理与方法；3.知道红外光谱、核磁共振等现代仪器分析方法在有机物分子结构测定中的应用。分离、提纯确定实验式确定分子式确定分子结构蒸馏、萃取、重结晶等研究有机化合物的基本步骤：研究有机化合物的基本步骤

经过分离、提纯，得到纯净的有机物后，如何确定它的分子式，如何测定其结构，了解其化学性质的呢？一、确定实验式实验式(也称最简式)：表示有机化合物分子中所含元素的原子个数最简整数比的式子，。

元素分析：定性分析定量分析化学方法测定鉴定有机物的元素组成测定有机物各元素的质量分数元素定量分析原理：一定量有机物完全燃烧简单无机物定量测定无机物质量推算各元素的质量分数实验式(最简式）计算一、确定实验式C→CO2H→H2ON→N2S→SO2Cl→HCl有机化合物的元素定量分析最早由德国化学家李比希提出。（J·vonLiebig，1803—1873）李比希元素分析仪李比希元素分析仪李比希元素分析仪李比希元素分析仪李比希元素分析仪一、确定实验式确定实验式1、李比希元素分析法取一定量仅含C、H、O的有机物加CuO氧化CO2H2O测得前后的质量差用无水CaCl2吸收用KOH浓溶液吸收计算C、H原子质量分数剩余得为O原子的质量分数测得前后的质量差确定实验式1.李比希元素分析法吸收H2O吸收CO2一、确定实验式根据吸收剂在吸收前后的质量差，计算出有机化合物中碳、氢元素的质量分数，剩余的就是氧元素的质量分数，据此计算可以得到有机化合物的实验式若m(有机物)＝m(C)+m(H)，则说明该有机物中只含C、H若m(有机物)>m(C)＋m(H)且完全燃烧只生成CO2和H2O，则说明有O。对李比希元素分析法的几点思考

（2）有人提出用CaCl2或浓硫酸替Mg(ClO4)

2，请说明替代Mg(ClO4)2物质的基本条件

。（3）氧气的作用主要是

。（4）为了提高实验的准确性，此装置还需要完善，请指出需要完善的地方（1）氧化铜的作用主要是

。只吸收水,不吸收CO2

氧化样品,将产物全部排入吸收装置末端再连接盛有碱石灰的U型管．思考与讨论a.在吸收剂之间加一个检验水是否吸收完全的装置b.在最后再加一个装有碱石灰的干燥管防止空气中的二氧化碳和水进入。确保碳元素被氧化成CO2【例1】含C、H、O三元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。试求该未知物A的实验式。

（2）计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比：【解】（1）计算该有机化合物中氧元素的质量分数：ω(O)＝100%－52.2%－13.1%＝34.7%N(C)：N(H)：N(O)＝52.2%12.0113.1%1.00834.7%16.00：：＝2：6：1【答】该未知物A的实验式为C2H6O。典例分析练习1某有机物在空气中完全燃烧时，生成水和二氧化碳的分子数之比为2∶1，则该物质可能是(

)①CH4

②C2H4

③C2H5OH

④CH3OHA．②③

B．①④C．①③ D．②④

解析：该物质完全燃烧生成水和二氧化碳的分子数之比为2∶1，即N(H2O)∶N(CO2)＝2∶1，则该物质中N(H)∶N(C)＝4∶1，分子式满足N(C)∶N(H)＝1∶4的有①CH4、④CH3OH。B变式练习练习1：燃烧某有机物A1.50g,生成1.12L(标况)CO2和0.05molH2O。求该有机物的分实验式。【解答】则，实验式为：CH2O典例分析确定实验式2.现代元素分析仪一、确定实验式可以直接测出有机物中各元素原子的质量分数“快、狠、准”现代化的元素分析仪常见最简式相同的有机物ＣＨ２Ｏ、Ｃ２Ｈ４Ｏ２、Ｃ３Ｈ６Ｏ３、Ｃ６Ｈ１２Ｏ６等③(CH2)n④(Ｃ２Ｈ４Ｏ)n

Ｃ2Ｈ２、、－ＣＨ＝ＣＨ２等

①(ＣＨ)n②(ＣＨ２Ｏ)n烯烃、环烷烃Ｃ２Ｈ４Ｏ、Ｃ４Ｈ８Ｏ２二、确定分子式根据实验式确定它的分子式，还需要什么条件？确定相对分子质量1、根据最简式和相对分子质量确定分子式元素定量分析实验式各组成原子的最简整数比分子式其中最精确、快捷的方法相对分子质量质谱法质谱仪二、确定分子式相对分子质量的测定——质谱法质谱法

待测样品带正电荷的分子离子和碎片离子等高能电子流等轰击有机分子失去电子这些离子因质量、电荷不同，在电场和磁场中运动行为不同得到它们相对质量与电荷数比值（质荷比）计算机分析以质荷比为横坐标，以各类离子相对丰度为纵坐标质谱图质谱图中质荷比的最大值就是样品分子的相对分子量。

未知物A的实验式为C2H6O，其质谱图中最右侧的分子离子峰（CH3CH2OH的信号）的质荷比数值为46，因此A的相对分子质量为46，由此可以推算出A的分子式也是C2H6O。二、确定分子式相对分子质量的测定——质谱法【例2】某有机物的结构确定：(1)测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，则其实验式是________。C4H10O(2)确定分子式：如图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为______；分子式为_________。C4H10O74典例分析相对分子质量的测定——质谱法练2、某烃A蒸气的密度是相同状况下氢气密度的36倍，已知该烃中的碳、氢元素质量比为5∶1，则：(1)该烃的相对分子质量为______。72(2)确定该烃的分子式为________。C5H12变式练习

练3、3.2g某饱和一元醇与足量金属钠反应得到1.12L(标况)氢气，则该饱和一元醇的相对分子质量为？分子式为？2R—OH+2Na→2R—ONa+H2↑32C2H6O拓展资料学习：其他求算相对分子质量的方法拓展资料小结：求算相对分子质量的方法（1）定义法：M=m/n（3）标况下有机物蒸气的密度为ρ

g/L（2）根据有机物蒸气的相对密度D

M=22.4L/mol×ρ

g/L(4)利用各类有机物的分子通式及相应的化学反应方程式(5)质谱法——测定相对分子质量。练习2.吗啡分子含C：71.58%H：6.67%N：4.91%,其余为氧，其相对分子质量不超过300。试确定其分子式。练习3.有机物A中含C、H、O,w(C)=44.1%,

w(H)=8.82%,(1)求A的最简式;(2)求A的分子式。

练习1.某烃中碳和氢的质量比是24∶5，该烃在标准状况下的密度是2.59g/L，写出该烃的分子式。C4H10C17H19O3NC5H12O4C5H12O42、根据各元素质量分数确定分子式法二、确定分子式部分有机物的最简式中，氢原子已达饱和，则该有机物的最简式即为分子式。例如最简式为CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O3,C5H12O4等有机物，其最简式即为分子式。三、确定分子结构三、确定分子结构例：未知物A的分子式为C2H6O，其结构可能是什么？确定有机物结构式的一般步骤是：（1）根据分子式写出可能的同分异构体（2）利用该物质的性质推测可能含有的官能团，最后确定正确的结构测定方法化学方法：看是否与Na反应物理方法：红外光谱法等红外光谱仪核磁共振波谱仪X射线衍射仪确定比较复杂的有机化合物的分子结构，仅靠质谱法是很难完成的，需要借助其他现代分析仪器，进行红外光谱、核磁共振氢谱和X射线衍射等分析三、确定分子结构三、确定分子结构原理不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置初步判断有机物中含有的

或

。作用官能团化学键1、红外光谱红外光谱三、确定分子结构1、红外光谱利用红外光谱来测定，分子中有O—H或—OH可确定其结构简式为______________分子式为C2H6O的有机物，可能的结构：_________或___________示例CH3CH2OHCH3OCH3CH3CH2OH红外光谱[例].下图是分子式为C3H6O2的有机物的红外光谱图,推测其结构。CH3—C—O—CH3O三、确定分子结构红外光谱有一有机物的相对分子质量为74，确定分子结构，请写出该分子的结构简式

C―O―C对称CH3对称CH2CH3CH2OCH2CH3同步练习三、确定分子结构课堂练习：有机物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱如图所示，则该有机物可能的结构简式为（）

A．CH3COOCH2CH3B．OHCCH2CH2OCH3C．HCOOCH2CH2CH3D．(CH3)2CHCOOHA红外光谱三、确定分子结构核磁共振氢谱2、核磁共振氢谱(NMR)具有不同的化学位移（用δ表示），而且吸收峰的面积与氢原子数成正比氢原子核具有磁性电磁波照射含氢元素的化合物氢核会吸收特定频率电磁波的能量产生核磁

共振现象用核磁共振仪可以记录有关信号处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同相应的信号在谱图中出现的位置也不同有几种不同类型的氢原子及它们的相对数目等信息测定有机物分子中氢原子的___________作用类型和数目（1）原理三、确定分子结构核磁共振氢谱吸收峰数目＝氢原子种类数核磁共振

氢谱图峰面积之比＝氢原子数之比（吸收强度）（2）获得信息由图可知，有____种不同化学环境的氢原子且个数比为___________，可推知该有机物的结构应为______________分子式为C2H6O的有机物的核磁共振氢谱图33∶2∶1CH3CH2OHCH3OCH3三、确定分子结构核磁共振氢谱课堂练习：（1）下列有机物中有几种H原子以及个数之比？２种；９∶１１种３种；３∶２∶１４种；３∶２∶１∶６CH3-CH-CH3CH3CH3-C-CH3CH3CH3CH3-CH2-CH-CH3CH3CH3-CH2-OHCH2-CH2

BrBr⑵化合物A和B的分子式都是C2H4Br2，A的NMR谱上只有1个峰，则A的结构简式为

.

三、确定分子结构核磁共振氢谱(3)已知1-丙醇和2-丙醇的结构简式如下：1-丙醇：2-丙醇：下图是这两种物质的其中一种的核磁共振谱，并且峰面积比分别为1:1:6，该有机物属于哪一种？2-丙醇三、确定分子结构X射线衍射3、X射线衍射原理作用X射线是一种波长很短的_________，它和晶体中的原子相互作用可以产生_______。可获得分子结构的有关数据，如_______、______等，用于有机化合物_________的测定。电磁波衍射图键长键角晶体结构【科学•技术•社会】青蒿素分子结构的确定中国科学院上海有机化学研究所和中国中医研究院中药研究所等单位的科学家们通过元素分析和质谱法分析，确定青蒿素的相对分子质量为282，分子式为C15H22O5。经红外光谱和核磁共振谱分析，确定青嵩素分子中含有酯基和甲基等结构片段。通过化学反应证明其分子中含有过氧基(—O—O—)。1975年底，我国科学家通过X射线衍射最终测定了青蒿素的分子结构。小结确定有机物分子式(结构式)的一般思路①C、H、O元素的质量或C、H、O元素的质量比或C、H、O元素的质量分数②燃烧产物的物质的量或质量①M=22.4ρ(标准状况下)②M=dMr(d为相对密度，Mr为已知气体相对分子质量)③质谱图红外光谱核磁共振氢谱X射线衍射根据同分异构体根据化学性质求1mol有机物中含各种元素原子的物质的量有机物燃烧方程式、计算、讨论分子式结构式实验式相对分子质量课后练习1：下列化合物中,核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为3∶2的是()H3CClA.B.CH3CH3BrBrC.H3CCH3D.CH3CH3ClClD学习评价课后练习2：已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中不正确的是(

)A．由红外光谱可知，该有机物分子中至少有三种不

同的化学键B．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．若A的分子式为C3H8O，则其结构简式可能为D学习评价课后练习3：乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体，其结构式