1.2.2实验式、分子式、分子结构的确定(教学课件)(共28张PPT)2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

(共28张PPT)
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2课时 实验式、分子式、
分子结构的确定
CONTENTS
目录
确定实验式
1
确定分子式
2
确定分子结构
3
了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的般方法，能确定有机化合物分子式。（证据推理）
知道通过化学实验和某些物理方法可以确定有机化合物的分子结构。（科学探究）
Teaching objectives
教学目标
初步了解质谱、红外光谱、核磁共振氢谱的原理及用途。（宏观辨识）
葡萄糖的实验式研究过程
初出茅庐
如何用实验的方法确定葡萄糖中的元素组成？
化学家李比希
（1803～1873）
将准确称量的样品置于一燃烧管中，再将其彻底燃烧成二氧化碳和水，用纯的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂（附在石棉上粉碎的氢氧化钠）及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的二氧化碳变为碳酸钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的二氧化碳和水的重量，由此即可计算样品中的碳和氢的含量。剩余的则为氧的含量。
要点一、确定实验式
必背知识
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。
2.元素定量分析——确定有机物的实验式(最简式)
（1）原理：通过无机物的质量推算出该有机物所含各元素的质量分数，然后计算出该有机物分子内各元素原子的 ，确定其 （也称 ）。
1.元素定性分析——确定有机物的元素组成
一般是将一定量的有机物燃烧，转化为简单的无机物。
（2）测定步骤（李比希法）
最简整数比
实验式
最简式
例如：某含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%。则：
①氧的质量分数为 ；
②C、H、O的原子个数比：N（C）：N（H）：N(O)= ；
③该未知物的实验式为 。
必背知识
34.7%
2:6:1
C2H6O
必背知识
（3）元素分析仪
李比希元素分析仪
现代元素分析仪
1.原理
要点二、确定分子式——质谱法
必背知识
2.质荷比
是指分子离子、碎片离子的 与
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。质谱图中，质荷比的 就表示了样品分子的相对分子质量。
由右图可知，样品分子的相对分子质量为 。
相对质量
电荷数
最大值
46
待测样品分子
分子离子、碎片离子
质谱图
高能电子流轰击
将所有离子及其相对丰度按质荷比记录
必背知识
3.质谱仪
相关链接
符合分子式C2H6O的可能的结构有以下两种：
二甲醚
乙醇
质谱图中的碎片峰对我们确定有机化合物的分子结构有一定帮助，但未知物A究竟是二甲醚还是乙醇？
1.红外光谱
要点三、确定分子结构——波谱分析
必背知识
（1）原理
有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成该有机化合物的红外光谱图。
（2）应用：可获得分子中所含有的 或 的信息。
红外光谱仪
（3）红外光谱仪
化学键
官能团
必背知识
（4）未知物A的红外光谱
必背知识
2.核磁共振氢谱
（1）原理
处于 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，具有不同的化学位移（用δ表示），而且吸收峰的面积与 成正比。
（2）应用
由核磁共振氢谱图可以获得该有机化合物分子中有几种 的氢原子及它们的 等信息。
（3）核磁共振仪
不同化学环境
氢原子数
不同类型
相对数目
必背知识
（4）核磁共振氢谱分析
吸收峰数目＝ ，吸收峰面积比＝ 。
氢原子种类
氢原子数目之比
未知物A的核磁共振氢谱
二甲醚(CH3—O—CH3)的核磁共振氢谱
未知物A有三种不同种类的氢原子，其吸收峰的比例为3:2:1，故未知物A为乙醇（CH3CH2OH)
二甲醚只有一种氢原子，故只有一个吸收峰
必背知识
3.X射线衍射谱
（1）原理
X射线是一种波长很短（约10m）的电磁波，它和晶体中的原子相互作用可以产生衍射谱图。
（2）应用
经过计算可以从中获得分子结构的有关数据，包括 、 等分子结构信息。将X射线衍射技术用于有机化合物（特别是复杂的生物大分子）晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息。
我国科学家通过X射线衍射获得的青蒿素的分子结构
键长
键角
（1）燃烧后只产生CO2和H2O的物质不一定只含有碳、氢两种元素。（ ）
（2）根据红外光谱可以确定有机物中化学键种类。（ ）
（3）核磁共振氢谱中，有几个吸收峰就说明有几个氢原子。（ ）
（4）根据核磁共振氢谱可推知分子中有几种不同类型的氢原子及它们的相对数目。（ ）
×
√
√
典例1 正误判断
过关检测
√
1.下列关于物质研究方法的说法中错误的是( )
A.用官能团的特征反应可推测有机物可能的结构
B.核磁共振氢谱能反映出未知有机物中不同化学环境氢原子的种类和个数
C.根据红外光谱图的分析可以初步判断有机物中具有哪些基团
D.质谱法可测定有机物的相对分子质量
B
强化训练
过关检测
2.下列说法中正确的是( )
A. 在其核磁共振氢谱图中有5组吸收峰
B.红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类和数目
C.质谱法不能用于相对分子质量的测定
D.红外光谱、核磁共振氢谱和质谱都可用于分析有机物结构
D
强化训练
过关检测
强化训练
3.在核磁共振氢谱中出现3组峰,且氢原子个数比为3:1:4的化合物是( )
A. B.
C. D.
C
过关检测
强化训练
4.二甲醚和乙醇是同分异构体,其鉴別可采用化学方法或物理方法,下列鉴别方法中不能对二者进行鉴别的是( )
A.利用金属钠或者金属钾 B.利用质谱法
C.利用红外光谱法 D.利用核磁共振氢谱
B
过关检测
强化训练
5.某有机物A用质谱仪测定如图① ,核磁共振氢谱示意图如图② ,则A的结构简式可能为( )
A.HCOOH B.CH3CHO C.CH3CH2OH D.CH3CH2CH2OH
C
过关检测
强化训练
6.某有机化合物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的二氧化碳和水。则该有机化合物的组成必须满足的条件是( )
A.分子中C、H、O原子的个数比为1:2:3
B.分子中C、H原子的个数比为1:2
C.该有机化合物的相对分子质量为14
D.该分子中肯定不含氧元素
B
过关检测
强化训练
7.下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是( )
A.2，2，3，3-四甲基丁烷 B.2，3，4-三甲基戊烷
C.3，4-二甲基己烷 D.2，5-二甲基己烷
过关检测
D
强化训练
8.将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g和8.8 g ，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该物质的最简式为________，若要确定其分子式，_____(填“是”或“否”)需有其他条件。已知有机物A的核磁共振氢谱、质谱如图所示，则A的结构简式为______________。
过关检测
C2H6O
否
CH3CH2OH
若质谱图显示B的相对分子质量为74，红外光谱如图所示，则B的结构简式为_____________________，其官能团的名称为_______。
强化训练
过关检测
CH3CH2OCH2CH3
醚键
课堂总结
课堂小结
Thank you for watching !
本部分内容讲解结束