第四节 （第2课时 元素分析与相对分子质量的测定分子结构的鉴定）-2020-2021学年高二化学必做提升讲义（人教版选修5）

第2课时　元素分析与相对分子质量的测定　分子结构的鉴定 【学习目标】 1.了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法能根据其确定有机化合物的分子式； 3.了解确定有机物结构的化学方法和某些物理方法； 一　有机物分子式的确定 1.鉴定有机物分子的元素组成(定性分析) (1)将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。 (2)若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O(使无水CuSO4变蓝)和CO2(使澄清石灰水变浑浊)，则该有机物中一定含有的元素是C、H，可能含有的元素是O。 (3)判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中C、H两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中不含氧元素，否则有机物中含氧元素。 2.测定有机物中各元素的质量分数(定量分析) (1)有机物中元素定量分析原理(李比希法) ①先用CuO作氧化剂将仅含C、H、O元素的有机物氧化，然后分别用无水CaCl2和KOH浓溶液吸收生成的水和二氧化碳； ②根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的水和二氧化碳的质量，从而确定有机物中氢原子和碳原子的质量，剩余则为氧原子的质量； ③最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数，从而确定有机物的最简式，即化合物分子中所含元素的原子数目最简整数比的式子。 (2)实验式(最简式)与分子式的关系： 分子式＝(最简式)n 3.有机物相对分子质量的测定——质谱法 (1)原理 用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间将因质量不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。 (2)质荷比：指分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量。 例如，由上图可知，样品分子的相对分子质量为46。 课堂练01 1.电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成，下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。 （1）产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是________。 （2）C装置中浓硫酸的作用是________。 （3）D装置中MnO2的作用是________。 （4）燃烧管中CuO的作用是________。 （5）若准确称取0.90 g样品（含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，A管质量增加1.32 g，B管质量增加0.54 g，则该有机物的实验式为________。 答案：（1）g—f，e—h，i—c（或d），d（或c）—a（或b），b（或a） （2）吸收水分，干燥氧气 （3）催化剂，加快O2的生成速率 （4）使有机物充分氧化生成CO2和H2O （5）CH2O 【解析】本题利用H2O2在MnO2催化下分解产生氧气，用浓硫酸除去氧气中的水蒸气后氧化有机物生成CO2和H2O，利用装置B测定H2O的质量，利用装置A测定CO2的质量，从而可求出有机物含有的C、H（或O）的质量，进而求出有机物的实验式。电炉中CuO的作用是为了尽可能保证有机物全部氧化生成CO2和H2O。 第（5）问中， ， m (O)=0.90 g―m (C)―m (H)=0.90 g―0.03 mol×12 g·mol―1―0.03 mol×2×1 g·mol－1=0.48 g， 因n (C)∶n (H)∶n (O)=0.03 mol∶(0.03 mol×2)∶0.03 mol=1∶2∶1，故该有机物的实验式为CH2O。 2. 某有机物X由C、H、O三种元素组成，它的红外吸收光谱表明有羟基O—H键、C—O键、C—H键的红外吸收峰。X的核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是4∶1∶1∶2（其中羟基氢原子数为3），X的相对分子质量为92，试写出X的结构简式。 答案： 【解析】由红外吸收光谱判断X应属于含有羟基的化合物。由核磁共振氢谱判断X分子中有四种不同类型的氢原子，若羟基氢原子数为3（两种类型氢原子），则烃基氢原子数为5且有两种类型。由相对分子质量减去已知原子的相对原子质量就可求出碳原子的个数：。故分子式为C3H8O3。羟基氢原子有两种类型，判断三个羟基应分别连在三个碳原子上，推知结构简式为 。 特别提醒：相对分子质量（或摩尔质量）计算的基本方法 已知有关化学量 公式 适用范围或注意事项 气体密度，气体摩尔体积Vm M=Vm 适用于气体（标准状况下） 相对密度d，另一已知气体的相对分子质量Mr Mr=d·M。 同温同压条件下的气体 物质的质量m，物质的量n