高中化学人教版（2019）选择性必修3-1.2.3有机化合物实验式和分子式的确定 课件（30张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中化学人教版（2019）选择性必修3-1.2.3有机化合物实验式和分子式的确定 课件（30张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-08 20:14:50 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第三课时
确定实验式和分子式
第二节
研究有机化合物的一般方法
创设情境
实验式是有机化合物分子内各元素原子个数的最简整数比的式子，那如何确定实验式呢？
1.有机化合物的实验式的确定方法。
2.能依据元素分析和质谱数据推断有机化合物的分子式。
课程目标
教学重点
有机化合物的实验式和分子式的确定方法。
教学难点
有机化合物的实验式和分子式的确定方法。
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
元素定量分析
质谱法
波谱分析：
质谱、红外光谱、
核磁共振氢谱、
X射线衍射等
研究有机化合物的基本步骤：
问题导向
有机物（纯净）
确定实验式
我们需要知道哪些数据才能确定呢？
有机物元素组成
各元素质量分数
元素的定性、定量分析
确定实验式---元素分析
测定有机化合物的元素组成，
以及各元素质量分数的化学方法
元素的定性分析
元素的定量分析
然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定实验式（最简式）
通过无机化合物的质量推算出该有机化合物所含各元素的质量分数
将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物，并进行定量测定
元素的定性、定量分析是用化学方法测定有机化合物的元素组成，以及各元素的质量分数。
元素定量分析：
将一定量的有机物燃烧
定量测定
转化为简单的无机物
推算有机物各元素质量分数
计算有机物各元素原子最简整数比
确定实验式（最简式）
①含义
②原理
1.元素的定性、定量分析
2．实验式：
有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，也称为最简式。
3．李比希定量分析一般过程
定量分析的原理
有机化合物
燃烧
简单的无机物
定量测定
计算推算
各元素的质量分数
计算
实验式(最简式）
看书本上的例题
对李比希元素分析法的几点思考
1、实验过程需要测定哪些物理量？
样品的质量及吸收剂在吸收前和吸收后的质量差
2、氯化钙和氢氧化钾位置能否互换？
不能互换，因为氢氧化钾既可以吸收水又可以吸收二氧化碳
合作探究
对李比希元素分析法的几点思考
3、怎样确定有机物中是否含氧元素？
先分别计算出碳、氢的质量分数，剩余的就是氧。
4、你觉得该装置有需要改进的地方吗？
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。
合作探究
李比希不仅建立了可以定量测定碳、氢 、氧元素的分析方法，还建立了有机化合物中含氮、硫、卤素等元素的定量分析方法，为现代元素定量分析奠定了基础。现在，元素定量分析使用现代化的元素分析仪。
现代元素分析仪
1、某仅由C、H、O三种元素组成的未知有机物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为40.00%，氢的质量分数为6.67%。
试求该未知物A的实验式（分子中各原子的最简单的整数比）。
n(C)∶n(H)∶n(O)
＝（40.00／12）∶（6.67／1）∶（53.33／16） ＝1∶2∶1
∴实验式为 CH2O
展示交流
14
已知由C、H、O元素组成的某化合物9.2 g完全燃烧后可以得到17.6 g CO2和10.8 g H2O，通过计算确定该化合物的实验式。
15
一般有机物中氧元素的确定方法
一般来说，某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和H2O，其组成元素可能为碳、氢元素或碳、氢、氧元素。欲判断该有机物分子是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，然后将C、H的质量之和与原来有机物质量比较，若两者相等，则原有机物分子的组成中不含氧元素；否则，原有机物分子的组成中含氧元素。
精讲点评
元素定量分析只能确定有机化合物分子中各组成原子的最简整数比，得到实验式。要确定它的分子式，还必须知道其相对分子质量。
怎么计算相对分子质量？
展示交流
相对分子质量的计算方法
（1）M = m / n
（2）根据有机蒸气的相对密度D，
D =M1 / M2
（3）标况下有机蒸气的密度为ρg/L，
M = 22.4L/mol ×ρg/L
相对分子质量也可以通过仪器测定，测定相对分子质量的方法很多，
质谱法是最精确、最快捷的方法。
精讲点评
计算相对分子质量的方法很多
还有哪些呢？
合作探究
确定分子式——质谱法
1．原理 质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其进行分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。以质荷比为横坐标，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．相对分子质量确定质谱图中最右侧的分子离子峰或质荷比最大值表示样品中分子的相对分子质量。
21
3．示例说明下图是某未知物A(实验式为C2H6O)的质谱图，由此可确定该未知物的相对分子质量为46 。
质谱仪——确定相对分子质量的利器
2、质荷比
碎片离子或分子离子的相对质量与电荷的比值
有机物分子
高能电子流轰击
带电的“碎片”
确定相对式量
碎片的质荷比
1、质谱仪工作原理
3、质谱图
质谱图中质荷比最右侧的质荷比最大，等于相对分子质量
有机化合物分子式的确定
(1)确定流程
(2)确定分子式的方法
①根据有机物中各元素的质量分数，求出有机物的实验式，再根据有机物的相对分子质量确定分子式。
②根据有机物的摩尔质量和各元素的质量分数，求出1 mol 该有机物中各元素原子的物质的量，从而确定出该有机物的分子式。
③根据有机物燃烧时消耗O2的量及产物的量，求出有机物的实验式，再通过计算确定出有机物的分子式。
④化学方程式法
利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。在有机化学中，常利用有机物燃烧等方程式对分子式进行求解。常用的化学方程式有：
精讲点评
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 ④CH3OH
A．②③ B．①④ C．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
课堂测验
2．验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是( )
A．只测定它的C、H原子个数比
B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2
C．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CO2和H2O的质量
解析：当CO2和H2O中m(C)＋m(H)＝m(有机物)时，说明有机物中没有氧元素。
D
3．某有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件：
①碳的质量分数 ②氢的质量分数 ③X蒸气的体积(已折算成标准状况下的体积) ④X对氢气的相对密度 ⑤X的质量 ⑥X的沸点，确定X的分子式所需要的最少条件是( )
A．①②⑥ B．①③⑤ C．①②④ D．①②③④⑤
解析：确定分子式的方法有许多种，若有碳、氢元素的质量分数，则可求出氧元素的质量分数，根据质量分数可计算各元素的原子个数之比，从而确定最简式；再根据相对分子质量即可求得分子式，相对分子质量可由标准状况下气体的密度或相对密度求出。
C
4．设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，相对丰度与该离子的质量有关)，则该有机物可能是
( )
A．甲醇 B．甲烷C．丙烷 D．乙烯
解析：根据图示可知该有机物的相对分子质量为16。
B
课堂小结
我们这节课重点学习了
(1)通过元素分析——确定实验式；
(2)通过相对分子质量与实验式——确定分子式。
再 见
第三课时
确定实验式和分子式
第二节
研究有机化合物的一般方法
创设情境
实验式是有机化合物分子内各元素原子个数的最简整数比的式子，那如何确定实验式呢？
1.有机化合物的实验式的确定方法。
2.能依据元素分析和质谱数据推断有机化合物的分子式。
课程目标
教学重点
有机化合物的实验式和分子式的确定方法。
教学难点
有机化合物的实验式和分子式的确定方法。
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
元素定量分析
质谱法
波谱分析：
质谱、红外光谱、
核磁共振氢谱、
X射线衍射等
研究有机化合物的基本步骤：
问题导向
有机物（纯净）
确定实验式
我们需要知道哪些数据才能确定呢？
有机物元素组成
各元素质量分数
元素的定性、定量分析
确定实验式---元素分析
测定有机化合物的元素组成，
以及各元素质量分数的化学方法
元素的定性分析
元素的定量分析
然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定实验式（最简式）
通过无机化合物的质量推算出该有机化合物所含各元素的质量分数
将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物，并进行定量测定
元素的定性、定量分析是用化学方法测定有机化合物的元素组成，以及各元素的质量分数。
元素定量分析：
将一定量的有机物燃烧
定量测定
转化为简单的无机物
推算有机物各元素质量分数
计算有机物各元素原子最简整数比
确定实验式（最简式）
①含义
②原理
1.元素的定性、定量分析
2．实验式：
有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，也称为最简式。
3．李比希定量分析一般过程
定量分析的原理
有机化合物
燃烧
简单的无机物
定量测定
计算推算
各元素的质量分数
计算
实验式(最简式）
看书本上的例题
对李比希元素分析法的几点思考
1、实验过程需要测定哪些物理量？
样品的质量及吸收剂在吸收前和吸收后的质量差
2、氯化钙和氢氧化钾位置能否互换？
不能互换，因为氢氧化钾既可以吸收水又可以吸收二氧化碳
合作探究
对李比希元素分析法的几点思考
3、怎样确定有机物中是否含氧元素？
先分别计算出碳、氢的质量分数，剩余的就是氧。
4、你觉得该装置有需要改进的地方吗？
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。
合作探究
李比希不仅建立了可以定量测定碳、氢 、氧元素的分析方法，还建立了有机化合物中含氮、硫、卤素等元素的定量分析方法，为现代元素定量分析奠定了基础。现在，元素定量分析使用现代化的元素分析仪。
现代元素分析仪
1、某仅由C、H、O三种元素组成的未知有机物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为40.00%，氢的质量分数为6.67%。
试求该未知物A的实验式（分子中各原子的最简单的整数比）。
n(C)∶n(H)∶n(O)
＝（40.00／12）∶（6.67／1）∶（53.33／16） ＝1∶2∶1
∴实验式为 CH2O
展示交流
14
已知由C、H、O元素组成的某化合物9.2 g完全燃烧后可以得到17.6 g CO2和10.8 g H2O，通过计算确定该化合物的实验式。
15
一般有机物中氧元素的确定方法
一般来说，某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和H2O，其组成元素可能为碳、氢元素或碳、氢、氧元素。欲判断该有机物分子是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，然后将C、H的质量之和与原来有机物质量比较，若两者相等，则原有机物分子的组成中不含氧元素；否则，原有机物分子的组成中含氧元素。
精讲点评
元素定量分析只能确定有机化合物分子中各组成原子的最简整数比，得到实验式。要确定它的分子式，还必须知道其相对分子质量。
怎么计算相对分子质量？
展示交流
相对分子质量的计算方法
（1）M = m / n
（2）根据有机蒸气的相对密度D，
D =M1 / M2
（3）标况下有机蒸气的密度为ρg/L，
M = 22.4L/mol ×ρg/L
相对分子质量也可以通过仪器测定，测定相对分子质量的方法很多，
质谱法是最精确、最快捷的方法。
精讲点评
计算相对分子质量的方法很多
还有哪些呢？
合作探究
确定分子式——质谱法
1．原理 质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其进行分析后，得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。以质荷比为横坐标，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．相对分子质量确定质谱图中最右侧的分子离子峰或质荷比最大值表示样品中分子的相对分子质量。
21
3．示例说明下图是某未知物A(实验式为C2H6O)的质谱图，由此可确定该未知物的相对分子质量为46 。
质谱仪——确定相对分子质量的利器
2、质荷比
碎片离子或分子离子的相对质量与电荷的比值
有机物分子
高能电子流轰击
带电的“碎片”
确定相对式量
碎片的质荷比
1、质谱仪工作原理
3、质谱图
质谱图中质荷比最右侧的质荷比最大，等于相对分子质量
有机化合物分子式的确定
(1)确定流程
(2)确定分子式的方法
①根据有机物中各元素的质量分数，求出有机物的实验式，再根据有机物的相对分子质量确定分子式。
②根据有机物的摩尔质量和各元素的质量分数，求出1 mol 该有机物中各元素原子的物质的量，从而确定出该有机物的分子式。
③根据有机物燃烧时消耗O2的量及产物的量，求出有机物的实验式，再通过计算确定出有机物的分子式。
④化学方程式法
利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。在有机化学中，常利用有机物燃烧等方程式对分子式进行求解。常用的化学方程式有：
精讲点评
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 ④CH3OH
A．②③ B．①④ C．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
课堂测验
2．验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是( )
A．只测定它的C、H原子个数比
B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2
C．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CO2和H2O的质量
解析：当CO2和H2O中m(C)＋m(H)＝m(有机物)时，说明有机物中没有氧元素。
D
3．某有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件：
①碳的质量分数 ②氢的质量分数 ③X蒸气的体积(已折算成标准状况下的体积) ④X对氢气的相对密度 ⑤X的质量 ⑥X的沸点，确定X的分子式所需要的最少条件是( )
A．①②⑥ B．①③⑤ C．①②④ D．①②③④⑤
解析：确定分子式的方法有许多种，若有碳、氢元素的质量分数，则可求出氧元素的质量分数，根据质量分数可计算各元素的原子个数之比，从而确定最简式；再根据相对分子质量即可求得分子式，相对分子质量可由标准状况下气体的密度或相对密度求出。
C
4．设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，相对丰度与该离子的质量有关)，则该有机物可能是
( )
A．甲醇 B．甲烷C．丙烷 D．乙烯
解析：根据图示可知该有机物的相对分子质量为16。
B
课堂小结
我们这节课重点学习了
(1)通过元素分析——确定实验式；
(2)通过相对分子质量与实验式——确定分子式。
再 见