专题1.5 元素分析和相对分子质量的测定 分子结构的鉴定-2018-2019学年高二化学下学期同步培优（选修5）

专题05 元素分析和相对分子质量的测定 分子结构的鉴定 一. 元素分析 用化学方法鉴定有机物分子的元素组成。以及分子风各元素原子的质量分数，这就是元素的定性、定量分析。元素定量分析的原理是将一定量的有机物燃烧，分解为简单的无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定其实验式。 有机物的元素定量分析最早是由德国人李比希提出的。他用CuO作氧化剂将仅含C、H、O的有机物氧化，产生的H2O 用无水CaCl2吸收，CO2用KOH吸收，分别称出吸收前后吸收剂的质量。计算出碳、氢原子在分子中的含量。剩余的就是氧原子的含量。 欲判定该有机物中是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，然后将碳、氢元素的质量之和与原有机物质量比较，若两者相等，则原有机物的组成中不含氧；否则，原有机物的组成含氧。 典例1. （1）某实验小组尝试用燃烧法确定有机物M的分子式，所用装置如下： ①产生的氧气按从左到右方向流动，所选装置各导管的连接顺序是(以上装置不能重复使用)：g→fe→hi→ __________ → ___________ →jk。 ②F装置作用是________________。 ③若准确称取有机物M(只含C、H、O三种元素中的两种或三种)3.24g，经充分燃烧后，A管质量增加9.24g，B管质量增加2.16 g，则该有机物的实验式为________。 ④已知在相同条件下该M蒸气相对氢气的密度为54，且能与Na反应但不与NaOH溶液反应，写出该物质在灼热的铜丝条件下与氧气的反应方程式 _________________________________。 （2）在常温下测得的某烃C8H10(不能与溴水反应)的核磁共振谱上，观察到两种类型的H原子给出的信号，其强度之比为2∶3，试确定该烃的结构简式为________；该烃在光照下生成的一氯代物在核磁共振谱中产生的吸收峰强度比为________。 二. 相对分子质量的测定 ① 密度法 标况下: M(气体) = 22.4ρ (g/mol) 同温同压: D ＝M1 / M2＝ρ1/ ρ2 ② 质谱仪 相对分子质量=质荷比最大(横坐标最右)的数值 三. 有机物分子式的确定 1. 实验式(最简式)和分子式的区别与联系 (1) 最简式是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。不能确切表明分子中的原子个数。 注意： ① 最简式是一种表示物质组成的化学用语； ② 无机物的最简式一般就是化学式； ③ 有机物的元素组成简单，种类繁多，具有同一最简式的物质往往不止一种； ④ 最简式相同的物质，所含各元素的质量分数是相同的，若相对分子质量不同，其分子式就不同。例如，苯(C6H6)和乙炔(C2H2)的最简式相同，均为CH，故它们所含C、H元素的质量分数是相同的。 (2) 分子式是表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子。 注意： ① 分子式是表示物质组成的化学用语； ② 无机物的分子式一般就是化学式； ③ 由于有机物中存在同分异构现象，故分子式相同的有机物，其代表的物质可能有多种； ④ 分子式＝(最简式)n。即分子式是在实验式基础上扩大n倍， 。 2．确定分子式的方法 (1) 实验式法　 由各元素的质量分数→求各元素的原子个数之比(实验式)→相对分子质量→求分子式。 (2) 物质的量关系法　由密度或其他条件→求摩尔质量→求1mol分子中所含各元素原子的物质的量→求分子式。（标况下M=dg/cm3×103·22.4L/mol） (3) 化学方程式法　 利用化学方程式求分子式。 (4) 燃烧通式法　 利用通式和相对分子质量求分子式。 　　 由于x、y、z相对独立，借助通式进行计算，解出x、y、z，最后求出分子式。 典例2．将0.1 mol某有机物与0.3 mol O2混合，于密闭反应器中用电火花点燃，将燃烧产物通入过量的澄清石灰水中，可得到沉淀20g，溶液质量减少5.8g；剩余气体继续通过灼热的CuO，可以使CuO质量减少1.6g，由此可知该有机物的分子式为 A.C3H6O2 B.C3H6O C.C2H6O D.C4H8O2 典例3. 我国科学家屠呦呦因青蒿素研究获得诺贝尔奖，某实验小组拟提取靑蒿素并测定其化学式。 【査阅资料】青蒿素为无色针状晶体，熔点156～157℃，易溶于丙酮、氯仿和乙醚，在水几乎不溶。 I.实验室用乙醚提取靑萵素的工艺流程如下图： (1)在操作I前要对青蒿进行粉碎，其目的是____________。 (2)操作II的名称是_______________。 (3)操作III进行的是重结晶，其操作步骤为加热溶解→___