2017-2018學(xué)年高一化學(xué)選修五教學(xué)案(11份)-蘇教版1

．某有機物在中完全燃燒生成和，你能確定該有機物中含有哪些元素嗎？提示：該有機物中一定含有碳、氫兩種元素，可能含有氧元素。．是否存在同分異構(gòu)體？若存在，寫出其結(jié)構(gòu)簡式。提示：存在同分異構(gòu)體，分別為和。．什么是官能團(tuán)？你能寫出羥基、醛基、羧基、氨基的結(jié)構(gòu)簡式嗎？提示：決定有機物化學(xué)性質(zhì)的原子或基團(tuán)稱為官能團(tuán)。羥基、醛基、羧基、氨基的結(jié)構(gòu)簡式分別為—、—、—、—。[新知探究]探究\\\()某有機化合物，完全燃燒測得生成和，無其他物質(zhì)生成。你能確定該有機化合物中是否含有氧元素嗎？提示：中碳元素的質(zhì)量為\(·－)×·－＝，中氫元素的質(zhì)量為\(·－)×·－＝。因>(＋)，故該有機物中一定含有氧元素。探究\\\()某烴在空氣中完全燃燒生成和的物質(zhì)的量相等，你能確定該烴的最簡式嗎？提示：該烴中、的原子個數(shù)比為∶，即最簡式為。[必記結(jié)論]．最簡式最簡式又稱實驗式，是表明有機化合物所含各元素原子個數(shù)的最簡整數(shù)比的式子。．李比希燃燒確定元素組成法有機化合物\(→,\\(氧化銅),\\(高溫))水＋二氧化碳\(→,\\(干燥劑),\\(吸收))測定出水和的質(zhì)量；由原有機化合物的質(zhì)量→確定有機化合物中碳、氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。模擬圖如下：說明：實驗中的能確保有機物充分氧化，最終生成和。．確定元素組成的其他方法()燃燒法：有機物完全燃燒，各元素分別轉(zhuǎn)化為以下物質(zhì)：→→→→()鈉融法：①應(yīng)用：用鈉融法可定性確定有機物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素。②方法：()銅絲燃燒法：將一根銅絲加熱至紅熱，蘸上有機試樣，放在火焰上灼燒，如存在鹵素，火焰為綠色。用銅絲燃燒法可定性確定有機物中是否存在鹵族元素。[成功體驗]．為測定一種氣態(tài)烴的化學(xué)式，取一定量的置于密閉容器中燃燒，定性實驗表明產(chǎn)物是、和水蒸氣。學(xué)生甲、乙設(shè)計了如下兩個方案，均認(rèn)為根據(jù)自己的方案能求出的最簡式。他們測得的有關(guān)數(shù)據(jù)如下(圖中的箭頭表示氣體的流向，實驗前系統(tǒng)內(nèi)的空氣已排除)：甲方案：燃燒產(chǎn)物\(→,\\(濃硫酸))增重\(→,\\(堿石灰))增重\(→,\\(點燃))生成乙方案：燃燒產(chǎn)物\(→,\\(堿石灰))增重減輕\(→,\\(石灰水))增重試回答：()根據(jù)兩方案，你認(rèn)為能否求出的最簡式(填“能”或“不能”)?甲方案：；乙方案：。()根據(jù)你選出的方案，求出的最簡式(實驗式)為。()若要確定的化學(xué)式，是否還需要測定其他數(shù)據(jù)？如果需要，應(yīng)該測定哪些數(shù)據(jù)？。解析：()乙方案中將燃燒產(chǎn)物通過堿石灰時，二氧化碳和水蒸氣都被吸收，不能求出碳?xì)湓氐奈镔|(zhì)的量之比，所以不能求出的最簡式。()甲方案中將燃燒產(chǎn)物先通過濃硫酸，水蒸氣被吸收，通過堿石灰時，二氧化碳被吸收，點燃時反應(yīng)生成二氧化碳，可以求出碳?xì)湓氐奈镔|(zhì)的量之比，所以能求出的最簡式。氫元素的物質(zhì)的量為：()＝\(·－)×＝，碳元素的物質(zhì)的量為：()＝\(＋·－)＝，()∶()＝∶＝∶，所以的最簡式為。答案：()能不能()最簡式為()還需要測定相對分子質(zhì)量[新知探究]探究\\\()甲醚和乙醇的分子式都是，用核磁共振譜為什么能區(qū)分二者？提示：甲醚()分子中的個氫原子處于相同的化學(xué)環(huán)境，在核磁共振譜上只有一組峰，而乙醇()分子中存在種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，在核磁共振譜上有組峰。探究\\\()(丙烷)的核磁共振譜中有幾組特征峰？其面積之比為多少？提示：的核磁共振譜中有組特征峰，其面積之比是∶。探究\\\()能快速、微量、精確的測定有機物相對分子質(zhì)量的物理方法是什么？提示：質(zhì)譜法。[必記結(jié)論]．基團(tuán)理論有機物中的“基團(tuán)”包含兩類，一類是烴基，另一類是官能團(tuán)。人們研究有機化合物時首先研究其所具有的基團(tuán)，如甲基(—)、羥基(—)、醛基(—)、羧基(—)、氨基(—)、烴基(—)。．有機物結(jié)構(gòu)的測定()紅外光譜法()：①作用：初步判斷該有機物中具有哪些基團(tuán)。②原理：用紅外線照射有機物分子時，分子中的基團(tuán)發(fā)生振動吸收，不同的基團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置。③紅外光譜圖：橫坐標(biāo)表示波長(或波數(shù))，即吸收峰的位置，縱坐標(biāo)表示吸收強度。如分子式為的化合物，紅外光譜如圖所示：根據(jù)譜值可判斷官能團(tuán)的種類，此化合物的結(jié)構(gòu)簡式為。()核磁共振譜法(—)：①作用：測定有機物分子中等效氫原子(氫原子處于相同的化學(xué)環(huán)境中)的類型和數(shù)目。②原理：用電磁波照射氫原子核時，不同化學(xué)環(huán)境(即其附近的基團(tuán))的氫原子通過共振吸收電磁波的頻率不同，在核磁共振譜圖上出現(xiàn)的位置也不同，而且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比。③核磁共振譜圖：橫坐標(biāo)表示化學(xué)位移，即吸收峰的位置，縱坐標(biāo)表示吸收強度，其中吸收峰數(shù)目＝氫原子種類，吸收峰面積比＝氫原子數(shù)目比。如分子式為的兩種有機物的核磁共振譜圖如下：分析譜圖知，圖只有一組峰，只有一種氫原子，則結(jié)構(gòu)簡式為；圖有三組峰，有三種氫原子，則結(jié)構(gòu)簡式為。．質(zhì)譜法()作用：測定有機物分子的相對分子質(zhì)量。()原理：用高能電子流轟擊樣品，使分子失去電子變成帶正電荷的碎片，在磁場的作用下，由于碎片的相對質(zhì)量不同，它們到達(dá)檢測器的時間也先后不同，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。()質(zhì)譜圖：橫坐標(biāo)表示碎片的質(zhì)荷比，縱坐標(biāo)表示碎片的相對豐度，峰上的數(shù)據(jù)表示碎片的相對質(zhì)量。分子離子的相對質(zhì)量越大，質(zhì)荷比就越大，到達(dá)檢測器需要的時間就越長，因此質(zhì)譜圖中最右邊的峰表示的就是樣品的相對分子質(zhì)量。如圖所示，甲苯的相對分子質(zhì)量為。．手性分子()手性分子的定義：兩種分子式相同的有機分子，其空間結(jié)構(gòu)互為鏡像，且不能完全重疊，其關(guān)系正和左、右手的關(guān)系相似，現(xiàn)在普遍地稱這類分子為手性分子。例如乳酸，它可以寫出結(jié)構(gòu)式(ⅰ)和(ⅱ)，(ⅰ)和(ⅱ)與左、右手一樣具有實體和鏡像的關(guān)系，因此乳酸是一個手性分子。()手性碳原子：手性分子中具有與個不同原子(或原子團(tuán))相連接的碳原子稱為手性碳原子，如丙氨酸分子中的手性碳原子。[成功體驗]．下圖是某有機物的核磁共振譜圖，則該有機物可能是()．．．．解析：選從譜圖看，只存在一組峰，項中兩個甲基上的個氫原子是等效的，與圖符合。項峰應(yīng)為∶∶；項峰為∶∶∶；項峰為∶。[新知探究]探究\\\()氯氣在光照或加熱條件下形成的氯自由基是什么？提示：氯自由基就是氯原子，氯原子易得電子，性質(zhì)很活潑。探究\\\()甲烷和氯氣在光照條件下得到的產(chǎn)物有哪些？提示：反應(yīng)產(chǎn)物有、、、和五種。探究\\\()和在濃硫酸作用下反應(yīng)一段時間后，能夠檢測出的物質(zhì)有哪些？提示：根據(jù)酯化反應(yīng)的實質(zhì)可知，酸和醇酯化反應(yīng)的機理是酸脫羥基、醇脫氫，所以能夠檢測出的物質(zhì)是和\\()和\\()。[必記結(jié)論]．甲烷與氯氣取代反應(yīng)的反應(yīng)機理()反應(yīng)機理：自由基型鏈反應(yīng)()反應(yīng)產(chǎn)物：共有、、、和五種。．同位素示蹤法研究酯的水解反應(yīng)()方法：將乙酸乙酯與\\()在催化下加熱水解，檢測的分布情況，判斷酯水解時的斷鍵情況。()反應(yīng)機理：由此可以判斷，酯在水解過程中斷開的是酯中的①鍵，水中的—連接在①鍵上。[成功體驗]．已知在水溶液中存在平衡：與發(fā)生酯化反應(yīng)時，不可能生成的是()．．．．解析：選溶液中存在，在與進(jìn)行酯化反應(yīng)時，根據(jù)酯化反應(yīng)機理羧酸脫羥基、醇脫氫可知，不可能生成?！猍關(guān)鍵語句小結(jié)]————————————————．有機物中通常含有碳和氫兩種元素，若將其完全燃燒，碳元素則生成，氫元素則生成，由此可以求出有機物中碳、氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。．常見的基團(tuán)：羥基(—)、醛基(—)、羧基(—)、氨基(—)、烴基(—)。．核磁共振譜圖中的峰代表有機物不同種類的氫原子。紅外光譜可以讀出有機物中含有的基團(tuán)。．手性分子即含有手性碳的分子，手性碳是指某個碳原子連接的四個原子或原子團(tuán)各不相同。．同位素示蹤法可以研究出有機化學(xué)反應(yīng)的歷程(機理)。．有機物組成元素的推斷一般來說，某有機物完全燃燒后，若產(chǎn)物只有和，其組成元素可能為、或、、。欲判斷該有機物是否含氧元素，首先應(yīng)求出產(chǎn)物中碳元素的質(zhì)量及中氫元素的質(zhì)量，然后將碳、氫的質(zhì)量之和與原來有機物質(zhì)量比較，若兩者相等，則原有機物的組成中不含氧元素；否則，原有機物的組成中含有氧元素。．確定分子式的方法()直接法：有機物的密度(或相對密度)→摩爾質(zhì)量→有機物中各原子的物質(zhì)的量→分子式。()最簡式法：各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)→最簡式分子式。()余數(shù)法：用烴的相對分子質(zhì)量除以，看商數(shù)和余數(shù)。\(（）（）)＝\()＝……\\\{(\\\\(余為烷烴,除盡為烯烴或環(huán)烷烴,差為炔烴或二烯烴,差為苯或苯的同系物))其中商數(shù)為烴中的碳原子數(shù)，此法適用于具有特定通式的烴(如烷烴、烯烴、炔烴、苯、苯的同系物等)。()化學(xué)方程式法：利用有機反應(yīng)中反應(yīng)物、生成物之間“量”的關(guān)系求分子式的方法。在有機化學(xué)中，常利用有機物燃燒等方程式對分子式進(jìn)行求解。常用的化學(xué)方程式有：＋\\\(\\)(\\\\(＋\()))\(→,\\(點燃),\\())＋\()＋\\\(\\)(\\\\(＋\()－\()))\(→,\\(點燃),\\())＋\()[例]某僅由碳、氫、氧三種元素組成的有機化合物，經(jīng)測定其相對分子質(zhì)量為。取有機物樣品，在純氧中完全燃燒，將產(chǎn)物先后通過濃硫酸和堿石灰，兩者分別增重和。試求該有機物的分子式。解析：已知()＝÷·－××·－＝，()＝÷·－×·－＝，()＝－－＝；()∶()∶()＝∶∶＝∶∶，則其實驗式為；可設(shè)分子式為()，則有＝，解之得：＝，故分子式為。答案：有機物分子式確定的解題流程．實驗測得某碳?xì)浠衔镏校?、含氫，又測得該化合物的相對分子質(zhì)量是，你能確定該化合物的分子式嗎？答案：化合物中()∶()＝\()∶\()＝∶，該化合物的實驗式為，設(shè)其化學(xué)式為()，則＝，＝，該化合物的分子式為。[例]某有機化合物經(jīng)李比希法測得其中含碳為、含氫為，其余為氧?，F(xiàn)用下列方法測定該有機化合物的相對分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)。方法一：用質(zhì)譜法分析得知的相對分子質(zhì)量為。方法二：核磁共振儀測出的核磁共振譜有組峰，其面積之比為∶∶∶∶，如圖所示。方法三：利用紅外光譜儀測得分子的紅外光譜如圖所示。請?zhí)羁眨?)的分子式為。()一個分子中含一個甲基的依據(jù)是。．的相對分子質(zhì)量．的分子式．的核磁共振譜圖．分子的紅外光譜圖()的結(jié)構(gòu)簡式為。解析：()由題意知，有機物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為－－＝，()＝得()＝\(×)＝，()＝\(×)≈，()＝\(×)≈，則的分子式為。()由分子式知中含有個，核磁共振譜中有組峰，說明中有種氫，峰面積之比為∶∶∶∶，則中種的個數(shù)比為∶∶∶∶，由于個相同的只有一種即有一個。()中含苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且苯環(huán)與原子相連形成的結(jié)構(gòu)，含和—，可聯(lián)想(酯基)，含和，可知含烷烴基，綜合可知的結(jié)構(gòu)簡式為。答案：()()、()有機物分子結(jié)構(gòu)的確定——物理方法(波譜法)化學(xué)方法以官能團(tuán)的特征反應(yīng)為基礎(chǔ)，鑒定出官能團(tuán)，進(jìn)一步確認(rèn)其結(jié)構(gòu)。但當(dāng)化合物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時，該法就比較費時，此時我們可以利用物理方法(波譜法)來確定有機物的結(jié)構(gòu)。①質(zhì)譜——可快速、準(zhǔn)確測定有機物的相對分子質(zhì)量。②紅外光譜——可以獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。③核磁共振氫譜——可推知有機物分子中有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目之比。．已知某有機物的紅外光譜和核磁共振譜圖如圖所示，下列說法中不正確的是()．由紅外光譜可知，該有機物中至少有三種不同的化學(xué)鍵．由核磁共振譜圖可知，該有機物分子中有三種不同的氫原子．僅由其核磁共振譜圖無法得知其分子中的氫原子總數(shù)．若的化學(xué)式為，則其結(jié)構(gòu)簡式為解析：選由圖可知，紅外光譜顯示該有機物含有—、—和—三種不同的化學(xué)鍵。在核磁共振譜圖中有三組峰，所以分子中有三種不同的氫原子，由核磁共振譜可知道分子中的氫原子種類及數(shù)目之比，但無法得知其分子中的氫原子總數(shù)。項，若為，則在核磁共振譜圖中應(yīng)只有一組峰，所以應(yīng)為。．某有機物完全燃燒后生成、和，該化合物可能不含有的元素是()....解析：選由生成物可知該有機物中一定含有、、元素，無法判斷是否含有氧元素。．能夠測出有機化合物分子中所處不同化學(xué)環(huán)境里的氫原子的儀器是()．核磁共振儀．紅外光譜儀．紫外光譜儀．質(zhì)譜儀解析：選核磁共振儀的作用是測定有機物分子中等效氫原子的類型和數(shù)目。．借助先進(jìn)的實驗儀器和方法，可用于測定有機物的分子結(jié)構(gòu)和有機化學(xué)反應(yīng)歷程，下列實驗方法主要用于測定有機化學(xué)反應(yīng)歷程的是()．同位素示蹤法．核磁共振法．紅外光譜法．李比希法答案：．某有機物的核磁共振譜圖如下，該物質(zhì)可能是()．乙酸．苯．丙醇．乙酸乙酯解析：選該有機物有種氫原子且個數(shù)比為∶∶。．判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”。()李比希法可以測定有機化合物中碳、氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)()()鈉融法可定性確定有機物中是否存在鹵素()()元素分析儀可同時對碳、氫、氧、硫等多種元素進(jìn)行分析()()常見含氧官能團(tuán)有羥基、醛基、羧基和氨基()()核磁共振譜可以測定有機化合物中氫原子的個數(shù)()()乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)的機理是酸脫羥基醇脫羥基氫()()同位素示蹤法是經(jīng)常使用的研究化學(xué)歷程的手段之一()答案：()√()×()√()×()×()√()√．利用紅外光譜對有機化合物分子進(jìn)行測試并記錄，可以初步判斷該有機物分子擁有的()．同分異構(gòu)體數(shù)．原子個數(shù)．基團(tuán)種類．共價鍵種類解析：選紅外光譜的作用是初步判斷該有機物中具有哪些基團(tuán)。有機物中的“基團(tuán)”包含兩類，一類是烴基，另一類是官能團(tuán)。．[雙選]年李比希提出了“基”的定義，從此，有機化學(xué)中“基”的概念就確定了，下列有機基團(tuán)的表達(dá)式正確的是()．羥基—－．醛基—．羧基—．甲基—解析：選項羥基為—；項醛基為—。．要證明有機物中是否存在鹵素，最方便的方法是()．鈉熔法．銅絲燃燒法．核磁共振法．紅外光譜法解析：選、均能確定有機物中是否含有鹵素，相比鈉熔法，銅絲燃燒法更方便。．若乙酸分子中的氧都是，乙醇分子中的氧都是，二者在濃硫酸作用下加熱發(fā)生反應(yīng)，一段時間后，分子中含有的物質(zhì)有()．種．種．種．種解析：選由故生成的酯、水中均含有，此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，乙酸本身也含有。．下列有機物在—上只給出一組峰的是()．．．．解析：選中甲醇在核磁共振譜中出現(xiàn)組峰，峰強度之比為∶，中甲酸在核磁共振譜中出現(xiàn)組峰，峰強度之比為∶，中乙酸甲酯核磁共振譜中出現(xiàn)組峰，峰強度之比為∶。．年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對有機物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少量(－)的化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如離子化后可得到\\(＋)、\\(＋)、\\(＋)……，然后測定其質(zhì)荷比。設(shè)＋的質(zhì)荷比為β，某有機物樣品的質(zhì)荷比如下圖所示(假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子的多少有關(guān))，則該有機物可能是()．甲醇．甲烷．丙烷．乙烯解析：選譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是該有機物的相對分子質(zhì)量，故該有機物的相對分子質(zhì)量為，即為甲烷。．某含、、三種元素的未知物經(jīng)元素分析儀測定，該未知物中含碳、氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為、。則該有機物的分子式為()．．．．解析：選未知物中、、的原子個數(shù)比為\()∶\()∶\(（－－）)＝∶∶。未知物的實驗式為，因其中氫原子數(shù)已達(dá)飽和，該實驗式即為未知物的分子式。．某有機物的核磁共振譜中有兩組共振峰，面積比為∶，該有機物的結(jié)構(gòu)簡式是()解析：選中有組峰，面積比為∶∶；中有組峰，面積比為∶∶∶；中有組峰，面積比為∶∶。．在核磁共振譜中出現(xiàn)兩組峰，其氫原子數(shù)之比為∶的化合物是()解析：選據(jù)核磁共振譜中出現(xiàn)兩組峰的情況分析，中氫原子數(shù)之比為∶；、兩項中出現(xiàn)的都是三組峰；對。．下列分子中指定的碳原子(用*標(biāo)記)不屬于手性碳原子的是()解析：選手性碳原子的特點是其所連接的四個原子或原子團(tuán)各不相同。項中的碳原子連接兩個氫原子，不是手性碳原子。.某含氧有機物中含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，含氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，該有機物的實驗式是，結(jié)合該有機物的質(zhì)譜圖，該有機物的相對分子質(zhì)量為：，分子式為：。解析：氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：－－＝，()∶()∶()＝\()∶\()∶\()＝∶∶，則實驗式為：。從質(zhì)譜圖讀出為最大值，即該有機物的相對分子質(zhì)量為，對比實驗式的相對分子質(zhì)量，剛好也為，所以實驗式即為分子式。答案：．僅由碳、氫、氧三種元素組成的有機化合物，經(jīng)測定其相對分子質(zhì)量為。取該有機化合物樣品，在純氧中完全燃燒，將產(chǎn)物先后通過濃硫酸和堿石灰，兩者分別增重和。()試求該有機化合物的分子式。()若該有機化合物的核磁共振譜圖如下圖所示，請寫出該有機化合物的結(jié)構(gòu)簡式。解析：()該有機物的物質(zhì)的量為：÷·－＝，其中：()＝()＝÷·－＝，()＝()＝×(÷·－)＝，則該有機物一個分子中含有個原子和個原子，由此推知其中含的個數(shù)為(－×－×)÷＝，所以，其分子式為。()從該有機化合物的核磁共振譜圖可以看出，其中只有組“峰”，即只有一種“”，因此，其結(jié)構(gòu)簡式為。答案：()()．測定有機化合物中碳和氫的組成常用燃燒分析法，下圖是德國化學(xué)家李比希測定有機物組成的裝置，氧化銅作催化劑，在℃左右使有機物在氧氣流中全部氧化為和，用含有固體氫氧化鈉和氯化鈣的吸收管分別吸收和。試回答下列