研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法第二課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)人教

第二課時(shí)元素分析和相對分子質(zhì)量的測定【設(shè)問】定性檢測物質(zhì)的元素組成是化學(xué)研究中常見的問題之一，如何用實(shí)驗(yàn)的方法探討物質(zhì)的元素組成？【板書】二、元素分析與相對分子質(zhì)量的測定1、元素分析元素定量分析的原理是將一定量的有機(jī)物燃燒，分解為簡單的無機(jī)物，并作定量測定，通過無機(jī)物的質(zhì)量推算出組成該有機(jī)物元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計(jì)算出該有機(jī)物分子所含元素原子最簡單的整數(shù)比，即確定其實(shí)驗(yàn)式。以便于進(jìn)一步確定其分子式。例1、某烴含氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%，求此烴的實(shí)驗(yàn)式。又測得該烴的相對分子質(zhì)量是58，求該烴的分子式?！痉治鼋獯稹糠治觯捍祟}題給條件很簡單，是有機(jī)物分子式確定中最典型的計(jì)算。由于該物質(zhì)為烴，則它只含碳、氫兩種元素，則碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（100－）%＝%。則該烴中各元素原子數(shù)（N）之比為：C2H5僅僅代表碳原子和氫原子的最簡整數(shù)比，是該烴的實(shí)驗(yàn)式，不是該烴的分子式。設(shè)該烴有n個(gè)C2H5，則因此，烴的分子式為?！局v解】對于一種未知物，如果知道了物質(zhì)的元素組成和相對分子質(zhì)量，就會很容易通過計(jì)算得出分子式。確定有機(jī)物的分子式的途徑：1.確定實(shí)驗(yàn)式2.確定相對分子質(zhì)量例2、燃燒某有機(jī)物A1.50g，生成1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO2和H2O。該有機(jī)物的蒸氣對空氣的相對密度是，求該有機(jī)物的分子式。解答：首先要確定該物質(zhì)的組成元素。1.5gA中各元素的質(zhì)量：，所以有機(jī)物中還含有O元素。則實(shí)驗(yàn)式為CH2O，其式量為30。又因該有機(jī)物的相對分子質(zhì)量因此實(shí)驗(yàn)式即為分子式?！局v解】從例題可以看出計(jì)算相對分子量很重要，計(jì)算有機(jī)物相對分子質(zhì)量的方法有哪些？密度法(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，相對密度法(相同狀況)。另外可以看出元素的質(zhì)量有時(shí)不能由實(shí)驗(yàn)直接得出，還需要對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行必要的分析和計(jì)算?！練w納總結(jié)】確定有機(jī)物分子式的一般方法．（1）實(shí)驗(yàn)式法：①根據(jù)有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出分子組成中各元素的原子個(gè)數(shù)比（最簡式）。②求出有機(jī)物的摩爾質(zhì)量（相對分子質(zhì)量）。（2）直接法：①求出有機(jī)物的摩爾質(zhì)量（相對分子質(zhì)量）②根據(jù)有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接求出1mol有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量?！局v述】：有機(jī)物的分子式的確定方法有很多，在今后的教學(xué)中還會進(jìn)一步介紹。今天我們僅僅學(xué)習(xí)了利用相對分子質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)式共同確定有機(jī)物的基本方法。應(yīng)該說以上所學(xué)的方法是用推算的方法來確定有機(jī)物的分子式的。在同樣計(jì)算推出有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式后，還可以用物理方法簡單、快捷地測定相對分子質(zhì)量，比如——質(zhì)譜法?！景鍟?、相對分子質(zhì)量的測定——質(zhì)譜法【講述】：質(zhì)譜是近代發(fā)展起來的快速、微量、精確測定相對分子質(zhì)量的方法。接下來對質(zhì)譜法的原理，怎樣對質(zhì)譜圖進(jìn)行分析以確定有機(jī)物的相對分子質(zhì)量，以及此方法的優(yōu)點(diǎn)作簡要精確的介紹【說明】質(zhì)譜儀有什么作用？其原理是什么？它是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質(zhì)量，質(zhì)量不同的離子在磁場作用下達(dá)到檢測器的時(shí)間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。1、質(zhì)荷比是什么？分子離子與碎片離子的相對質(zhì)量與其電荷的比值2、如何確定有機(jī)物的相對分子質(zhì)量？由于相對質(zhì)量越大的分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測器需要的時(shí)間越長，因此質(zhì)譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對分子質(zhì)量【強(qiáng)調(diào)】以課本當(dāng)中乙醇為例，質(zhì)譜圖最右邊的分子離子峰表示的就是上面例題中未知物A（指乙醇）的相對分子質(zhì)量。通過測定，現(xiàn)在已經(jīng)知道了該有機(jī)物的分子式，但是，我們知道，相同的分子式可能出現(xiàn)多種同分異構(gòu)體，那么，該如何進(jìn)以步確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)呢？下面介紹兩種物理方法?！狙a(bǔ)充】1、求有機(jī)物相對分子質(zhì)量的常用方法（1）M=m/n（2）根據(jù)有機(jī)蒸氣的相對密度D，M1=DM2（3）標(biāo)況下有機(jī)蒸氣的密度為ρg/L，M=22.4L/mol?ρg/L2、有機(jī)物分子式的三種一般常用求法（1）、先根據(jù)元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求實(shí)驗(yàn)式，再根據(jù)分子量求分子式——課本例1（2）、直接根據(jù)相對分子質(zhì)量和元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求分子式（3）、對只知道相對分子質(zhì)量的范圍的有機(jī)物，要通過估算求分子量，再求分子式【板書】三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定1、紅外光譜（介紹紅外光譜法鑒定分子結(jié)構(gòu)的原理，對紅外光譜圖的正確分析，最終確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)）【注意】：該法不需要學(xué)生記憶某些官能團(tuán)對應(yīng)的波長范圍，主要讓學(xué)生知道通過紅外光譜可以知道有機(jī)物含有哪些官能團(tuán)。紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原理是由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處于不斷振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻率相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機(jī)物含有哪些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)?！景鍟?、核磁共振氫譜（介紹核磁共振氫譜法鑒定分子結(jié)構(gòu)的原理，對核磁共振氫譜圖的正確分析，最終確定有機(jī)物的分子中所含H原子的種類和個(gè)數(shù)）【注意】了解通過該譜圖確定了（1）某有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)中有幾種不同環(huán)境的氫原子（2）有核磁共振氫譜的峰面積之比可以確定不同環(huán)境的氫原子的個(gè)數(shù)比?！景鍟咳绾胃鶕?jù)核磁共振氫譜確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)？對于CH3CH2OH、CH3—O—CH3這兩種物質(zhì)來說，除了氧原子的位置、連接方式不同外，碳原子、氫原子的連接方式也不同、所處的環(huán)境不同，即等效碳、等效氫的種數(shù)不同。不同化學(xué)環(huán)境的氫原子（等效氫原子）因產(chǎn)生共振時(shí)吸收的頻率不同，被核磁共振儀記錄下來的吸收峰的面積不同。所以，可以從核磁共振譜圖上推知?dú)湓拥念愋图皵?shù)目。吸收峰數(shù)目＝氫原子類型不同吸收峰的面積之比（強(qiáng)度之比）＝不同氫原子的個(gè)數(shù)之比【說明】未知物A的核磁共振氫譜有三種類型氫原子的吸收峰，說明A只能是乙醇而并非甲醚，因?yàn)榧酌阎挥幸环N氫原子?！纠}】2022年諾貝爾化學(xué)獎表彰了兩項(xiàng)成果，其中一項(xiàng)是瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里希發(fā)明了“利用核磁共振技術(shù)測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”。在化學(xué)上經(jīng)常使用的是氫核磁共振譜，它是根據(jù)不同化學(xué)環(huán)境的氫原子在氫核磁共振譜中給出的信號不同來確定有機(jī)物分子中的不同的氫原子。下列有機(jī)物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號的是AHCHOBCH3OHCHCOOHDCH3COOCH3【例題】分子式為C3H6O2的二元混合物，如果在核磁共振氫譜上觀察到氫原子給出的峰有兩種情況。第一種情況峰給出的強(qiáng)度為1︰1；第二種情況峰給出的強(qiáng)度為3︰2︰1。由此推斷混合物的組成可能是（寫結(jié)構(gòu)簡式）。強(qiáng)調(diào)：總結(jié)三種譜圖的作用、讀譜方法?！狙a(bǔ)充】有機(jī)物燃燒的規(guī)律歸納1、烴完全燃燒前后氣體體積的變化完全燃燒的通式：CxHy＋(x+)O2xCO2＋H2O（1）燃燒后溫度高于100℃y＝4時(shí)，＝0，體積不變；y>4時(shí)，>0，體積增大；y<4時(shí)，<0，體積減小。（2）燃燒后溫度低于100℃無論水為氣態(tài)還是液態(tài)，燃燒前后氣體體積的變化都只與烴分子中的氫原子個(gè)數(shù)有關(guān)，而與氫分子中的碳原子數(shù)無關(guān)。例：盛有CH4和空氣的混和氣的試管，其中CH4占1/5體積。在密閉條件下，用電火花點(diǎn)燃，冷卻后倒置在盛滿水的水槽中（去掉試管塞）此時(shí)試管中 A．水面上升到試管的1/5體積處； B．水面上升到試管的一半以上； C．水面無變化； D．水面上升。答案：D2．烴類完全燃燒時(shí)所耗氧氣量的規(guī)律完全燃燒的通式：CxHy＋(x+)O2xCO2＋H2O（1）相同條件下等物質(zhì)的量的烴完全燃燒時(shí)，(x+)值越大，則耗氧量越多；（2）質(zhì)量相同的有機(jī)物，其含氫百分率（或值）越大，則耗氧量越多；（3）1mol有機(jī)物每增加一個(gè)CH2，耗氧量多；（4）1mol含相同碳原子數(shù)的烷烴、烯烴、炔烴耗氧量依次減??；（5）質(zhì)量相同的CxH