2024_2025学年高中化学第3章有机合成及其应用合成高分子化合物第2节第1课时有机化合物分子式的确定学案鲁科版选修5.docxVIP

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有机化合物分子式的确定

[核心素养发展目标]1.证据推理与模型认知：学会测定有机物元素含量、相对分子质量的一般方法，建立确定有机物分子式的思维模型。2.宏观辨识与微观探析：通过燃烧分析法、质谱法等微观探析有机物分子的元素组成、相对分子质量及元素的质量分数。

一、有机化合物元素组成的确定

1．有机化合物元素组成的分析

(1)确定有机物中含C、H元素的方法

若将有机物完全燃烧，生成物使无水CuSO4变蓝色、澄清石灰水变浑浊，则该有机物中确定含有C、H元素，可能含有O元素。

(2)确定有机物是否含O元素的方法

有机物完全燃烧产物为CO2和H2O，通过相关的试验可以先确定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)＝eq\f(12,44)×m(CO2)，m(H)＝eq\f(2,18)×m(H2O)。

①若m(有机物)＝m(C)＋m(H)，则说明该有机物中只含C和H两种元素。

②若m(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)。

2．有机化合物中各元素养量分数的测定

(1)碳、氢元素养量分数的测定——燃烧分析法

(2)氮元素养量分数的测定

eq\x(样品)eq\o(――→,\s\up7(CO2气流),\s\do5(CuO催化))N2eq\o(――→,\s\up7(测定))N2的体积eq\o(――→,\s\up7(计算))氮元素的质量分数

(3)卤素养量分数的测定

eq\x(样品)eq\o(――――――――→,\s\up7(Ⅰ.NaOH溶液),\s\do5(Ⅱ.稀硝酸、AgNO3溶液))AgXeq\o(――→,\s\up7(计算))卤素的质量分数

(4)氧元素养量分数的计算

氧元素的质量分数＝100%－其他元素养量分数之和。

例1某化合物6.4g在氧气中完全燃烧只生成8.8gCO2和7.2gH2O。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∶2

C．无法确定该化合物中是否含氧元素

D．该化合物中确定含氧元素

【考点】有机物分子式的确定

【题点】有机物组成元素的分析

答案D

解析n(CO2)＝eq\f(8.8g,44g·mol－1)＝0.2mol

m(C)＝0.2mol×12g·mol－1＝2.4g

n(H2O)＝eq\f(7.2g,18g·mol－1)＝0.4mol

m(H)＝0.4mol×2×1g·mol－1＝0.8g

m(C)＋m(H)＝2.4g＋0.8g＝3.2g＜6.4g

所以该化合物中含氧元素n(O)＝eq\f(6.4g－3.2g,16g·mol－1)＝0.2mol

所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.2∶0.8∶0.2＝1∶4∶1。

规律总结

完全燃烧只生成H2O和CO2的有机物不确定含有氧元素，可依据氧原子守恒推断有机物中是否含有氧元素。

二、有机物分子式的确定

1．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，样品分子的相对分子质量为46。

2．有机物分子式的确定方法

(1)干脆法

①由题意求算出1mol有机化合物中各元素原子的物质的量，从而确定各原子的个数，即可推出分子式。

②利用相对分子质量及各元素养量分数求算出1分子有机物中各元素的原子个数，从而确定分子式。

例如：燃烧某有机物A1.50g，生成1.12L(标准状况)CO2和0.05molH2O。该有机物的蒸气对空气的相对密度是1.04，该有机物的分子式为________。

答案CH2O

解析有机物的相对分子质量是1.04×29≈30，

有机物的物质的量为eq\f(1.50g,30g·mol－1)＝0.05mol，

有机物分子中含有：

N(C)＝eq\f(1.12L,22.4L·mol－1×0.05mol)＝1，

N(H)＝eq\f(0.05mol×2,0.05mol)＝2，

N(O)＝eq\f(30－12×1－1×2,16)＝1。

故该有机物分子式为CH2O。

(2)试验式法

先利用有机物中各元素的质量分数求出有机物的最简式，再结合有机物的相对分子质量求得分子式。

例如：试验测得某碳氢化合物A中，含碳80%，含氢20%，该化合物的试验式为________。又测得该化合物的相对分