1.2.2有机化合物的研究方法 课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

第一章 有机化合物的结构特点与研究方法 第一节 研究有机化合物的一般方法 课时2 有机化合物的研究方法 选择性必修3 2. 明确实验式与分子式的关系，掌握质谱法测定有机物相对分子质量的原理，会根据实验式和相对分子质量确定有机物的分子式； 学习目标 本节重点 本节难点 1.了解有机化合物元素分析的方法，掌握通过燃烧法确定有机物实验式的原理和计算方法； 3.理解红外光谱、核磁共振氢谱和X射线衍射等现代分析方法在确定有机物分子结构中的作用，能根据谱图分析有机物的结构。 2 新课导入 粗产品 分离提纯 定性分析 蒸馏 定量分析 重结晶 确定元素种类 红外光谱 质谱 核磁共振 分液 萃取 教师点拨 一、确定实验式-元素分析 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原子的质量分数，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(最简式) 简单的无机物 有机物 点燃 C→CO2 H→H2O N→N2 S→SO2 Cl→HCl 定性分析： 用化学方法鉴定有机化合物的元素组成，如燃烧法： 定量分析—最简整数比 根据CO2的质量和H2O的质量分别求出C和H的质量；剩下的即为O的质量 教师点拨 李比希元素分析流程图 吸收H2O 吸收CO2 m(C)＝ × 12 44 m(CO2) m(H)＝ × 2 18 m(H2O) 若m(有机物) ＝ m(C)+m(H)，则说明该有机物中只含碳和氢两种元素 若m(有机物)>m(C)＋m(H)且完全燃烧只生成CO2和H2O，则说明有机物中含有C、H、O三种元素，其中m(O)=m(有机物)-m(C)-m(H) 教师点拨 【例题】某种含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测得其中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%，试求该未知物A的实验式。 【解】(1)计算该有机化合物中氧元素的质量分数： w(O)= 100%-52.2%-13.1% = 34.7% (2)计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比： = 2 : 6 : 1 答：该未知物A的实验式为C2H6O。 N(C) : N(H) : N(O) = 52.2% 12.01 13.1% 1.008 34.7% 16.00 : : 教师点拨 二、确定分子式—质谱法 元素定量分析只能得到实验式；要确定它的分子式，还必须知道其相对分子质量。质谱法是其中最精确测定相对分子质量的方法 少量样品 有机分子失去电子形成带正电荷的分子离子和碎片离子 计算机分析 得到它们相对质量与电荷数比值 （质荷比） 以质荷比为横坐标，以各类离子相对丰度为纵坐标记录测试结果，得到质谱图 质谱仪用高能电子流等轰击 离子因质量、电荷不同，在电场和磁场中运动行为不同 乙醇的质谱图 教师点拨 相对分子质量 质谱图： 质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标 相对分子质量＝质荷比最大值＝最右边的分子离子峰 相对密度法：根据气体A相对于气体B的相对密度D， 标态密度法：根据STP下气体的密度 M＝m总/n总 Mr＝22.4×ρ MA＝D×MB 混合物的平均相对分子质量： 教师点拨 三、有机物分子结构确定 红外光谱仪 核磁共振波谱仪 X射线衍射仪 确定比较复杂的有机化合物的分子结构，仅靠质谱法是很难完成的，需要借助其他现代分析仪器，进行红外光谱、核磁共振氢谱和X射线衍射等分析 教师点拨 红外光谱 原理： 不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图上处于不同位置 初步判断有机物中含有的官能团或化学键 作用： 利用红外光谱来测定，分子中有O—H或—OH可确定其结构简式为______________ CH3CH2OH 吸收峰数目＝_______________，吸收峰面积比＝ ______________ 教师点拨 核磁共振氢谱 原理： 电磁波照射化合物，不同化学环境中的氢原子吸收电磁波的频率不同，且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 作用： 氢原子的类型数 氢原子个数比 测定有机物分子中氢原子的类型和数目 由图可知，有__种不同化学环境的氢原子且个数比为_______，可推知该有机物的结构应为____________ 3 3∶2∶1 CH3CH2OH 教师点拨 核磁共振氢谱 原理： X射线是一种波长很短的电磁波，它和晶体中的原子相互作用产生衍射图。 作用： 可获得分子结构的有关数据，如_______、______等，用于有机化合物_________的测定。 键长 键角 晶体结构 X射线衍射仪 单晶衍射图 我国科学家通过X射线衍射获得的青蒿素的分子结构 $