2020版高中化学第一章元素分析与相对分子质量的测定　分子结构的鉴定学案（含解析）

《2020版高中化学第一章元素分析与相对分子质量的测定　分子结构的鉴定学案（含解析）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、元素分析与相对分子质量的测定　分子结构的鉴定[核心素养发展目标]　1.宏观辨识与微观探析：通过质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等现代仪器测定、探析有机物的分子组成、结构，揭示有机物结构的异同；能认识仪器分析对确定物质微观结构的作用。2.证据推理与模型认知：从官能团的鉴别，构建不同有机物的结构模型，结合官能团的性质，推理出各类有机物的特性。一、元素分析与相对分子质量的测定1．元素分析(1)定性分析用化学方法鉴定有机物的元素组成。如完全燃烧后，一般情况下：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。(2)定量分析——确定有机物的实验式(最简式)①测定原理将一定量的有机物燃烧并

2、测定各产物的质量，从而推断出各元素的质量分数，然后计算出有机物分子中所含元素原子的最简整数比，确定有机物的最简式。②测定步骤(李比希法)③实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。2．有机物相对分子质量的测定——质谱法(1)原理用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间将因质量不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。(2)质荷比：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量。例如，由上图可知，样

3、品分子的相对分子质量为46。例1　某化合物6.2g在氧气中完全燃烧，只生成8.8gCO2和5.4gH2O。下列说法正确的是(　　)A．该化合物仅含碳、氢两种元素B．该化合物中碳、氢原子个数比为1∶2C．该有机物的分子式为C2H6D．该化合物中一定含有氧元素答案　D解析　n(CO2)＝0.2mol，n(C)＝n(CO2)＝0.2mol，m(C)＝0.2mol×12g·mol－1＝2.4g；n(H2O)＝0.3mol，n(H)＝2n(H2O)＝0.6mol，m(H)＝0.6g；n(C)∶n(H)＝0.2mol∶0.6mol＝1∶3；m(C)＋m(H)＝2.4g＋0.6g＝3

4、.0g＜6.2g，所以该化合物中一定含有氧元素，其质量为6.2g－3.0g＝3.2g，其物质的量n(O)＝＝0.2mol。n(C)∶n(H)∶n(O)＝N(C)∶N(H)∶N(O)＝1∶3∶1，实验式为CH3O，无法确定其分子式。【考点】　有机物分子式的确定【题点】　有机物组成元素的分析及应用有机物完全燃烧的产物为CO2和H2O，确定是否含有氧元素的方法：通过相关的实验可以先确定CO2和H2O的质量，进而求得有机物中所含碳元素和氢元素的质量。m(C)＝×m(CO2)，m(H)＝×m(H2O)。若m(有机物)＝m(C)＋m(H)，则说明该有机物中只含碳和氢两种元素。若m(

5、有机物)>m(C)＋m(H)，且完全燃烧只生成CO2和H2O，则说明有机物中含有C、H、O三种元素，其中m(O)＝m(有机物)－m(C)－m(H)。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________。(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_________。答案　(1)C4H10O　(2)74　C4H10O解析　(1)该物质中碳、氢、氧原子个数之比＝∶∶≈4∶10∶1，其实验式为C4H10O。

6、(2)由质谱图知其相对分子质量为74，而其实验式的相对分子质量为12×4＋1×10＋16＝74，故其分子式为C4H10O。相关链接有机物相对分子质量的计算方法(1)标态密度法：根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：Mr＝22.4×ρ。(2)相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D，求算该气体的相对分子质量：MA＝D×MB。(3)混合物的平均相对分子质量：＝。二、分子结构的鉴定1．红外光谱(1)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。(2)作用：初步判断有机物中含有的官能团或化学键。如分子式为C2H6O的有机物A有如下两种

7、可能的结构：Ⅰ(CH3CH2OH)或Ⅱ(CH3OCH3)，利用红外光谱来测定，分子中有O—H键或—OH可确定A的结构简式为Ⅰ(CH3CH2OH)。2．核磁共振氢谱(1)原理：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，在谱图上出现的位置不同，而且吸收峰的面积与氢原子数目成正比。(2)作用：测定有机物分子中氢原子的类型和数目。(3)分析：吸收峰数目＝氢原子的类型，吸收峰面积比＝氢原子个数比。如CH3CH2OH的吸收峰面积比＝3∶2∶1。谱图法在确定有机物分子结构中的应用(1)核磁共振氢谱图中，峰的个数即氢原子的种类数，而峰面