第一章第二节　第2课时　确定分子式确定分子结构--高二下学期化学（2019） 选择性必修3 课件

内容索引自主预习 新知导学合作探究 释疑解惑课标定位素养阐释1.知道红外光谱、核磁共振等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。2.观察典型有机化合物的质谱、红外光谱和核磁共振图谱,能结合简单图谱信息分析判断有机化合物的分子结构。自主预习 新知导学一、确定分子式1.质谱法是快速、精确测定相对分子质量的重要方法,测定时只需要很少量的样品。计算机对有机分子形成的带正电荷的分子离子和碎片离子进行分析后,得到它们的相对质量与电荷数的比值,即质荷比。以此为横坐标,以各类离子的相对丰度为纵坐标记录测试结果,就得到有机化合物的质谱图。2.某有机化合物的实验式为C2H6O,其质谱图如下图所示。 图中最右侧的分子离子峰的质荷比数值为 46 ,因此该有机化合物的相对分子质量为 46 。由此可推出该有机化合物的分子式为 C2H6O。3.符合分子式C2H6O的可能的结构有: 二、确定分子结构确定比较复杂的有机化合物的分子结构,仅靠质谱法很难完成,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。1.红外光谱:分析有机化合物的红外光谱,可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息。2.核磁共振氢谱:由核磁共振氢谱图可以获得有机化合物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的相对数目等信息。3.X射线衍射:经过计算可以从中获得分子结构的有关数据,包括键长、键角等分子结构信息。【自主思考】 除了质谱法,还有以下几种常见的确定有机化合物相对分子质量的方法。1.已知有机化合物蒸气在标准状况下的密度为a g·L-1,则其相对分子质量为 22.4a 。2.已知有机化合物蒸气与某气体物质(相对分子质量为M0)在相同状况下的相对密度为D,则其相对分子质量为 M0D 。3.已知标准状况下a L某有机化合物的质量为b g,则其相对分子质量为【效果自测】 1.某有机化合物样品的质荷比如下图所示(假设离子均带一个单位正电荷,信号强度与该离子的多少有关),则该有机化合物可能是(　　)。A.甲醇 B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯 答案:B解析:如题图所示,质荷比最大的数据是16,说明有机化合物的相对分子质量为16,因此应为甲烷。2.鉴别二甲醚和乙醇可采用化学方法或物理方法,下列方法中不能对两者进行鉴别的是(　　)。A.利用金属钠 B.利用质谱法C.利用红外光谱法 D.利用核磁共振氢谱法答案:B解析:质谱法只能确定相对分子质量,而二甲醚和乙醇的相对分子质量相等,不能用这种方法鉴别两者。3.某有机化合物的结构确定:(1)测定实验式:某含C、H、O三种元素的有机化合物,经燃烧分析实验测定其碳元素的质量分数是64.86%,氢元素的质量分数是13.51%, 则其实验式是　　　　。 (2)确定分子式:下图是该有机化合物的质谱图,则其相对分子质量为　　　　,分子式为　　　　。 答案:(1)C4H10O(2)74　C4H10O解析:(1)碳元素的质量分数是64.86%,氢元素的质量分数是13.51%,氧元素的质量分数是21.63%,则该物质中碳、氢、氧原子个数之比= ≈4∶10∶1,所以其实验式为C4H10O。(2)由质谱图可知,其相对分子质量为74,实验式的相对分子质量为12×4+1×10+16=74,故其分子式为C4H10O。合作探究 释疑解惑问题引领在有机化合物结构的测定中,根据元素分析确定了实验式,但不一定能确定其分子式。解题时快速确定有机化合物分子式的基本思路是什么?提示:快速确定有机化合物分子式的思路是结合题目所给信息,建立起已知量和未知量的关系,判断分子中各元素原子的数目。此部分的计算多与物质的量的知识相关,注意计算公式的选择和使用。归纳提升1.直接计算利用相对分子质量和各元素的质量分数直接计算一个分子中各元素原子的个数,从而确定分子式。2.实验式法先利用有机化合物中各元素的质量分数求出有机化合物的实验式,再结合有机化合物的相对分子质量求得分子式。如:N(C)∶N(H)∶N(O)= =a∶b∶c(最简整数比),则实验式为CaHbOc,分子式为(CaHbOc)n,n= 。3.商余法例如:某烃的相对分子质量为Mr。4.燃烧法在温度高于100 ℃时,气态烃与足量氧气充分燃烧后,若总体积保持不变,则烃分子中氢原子数为4;若体积增大,则烃分子中氢原子的数目大于4;若体积减小,则烃分子中氢原子数小于4。典型例题【例题1】 某有机化合物A的相对分子质量大于110,小于150。经分析得知,其中碳和氢的质量分数之和为52.24%,其余为氧。请回答:(1)该化合物分子中含有几个氧原子,为什么?(2)该化合物的相对分子质量是　　　　。 (3)该化合物的分子式是　　　　。 答案:(1)含有4个氧原子;因为110