1.2.2实验式和分子式的确定 课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

第二节 研究有机化合物的一般方法 第一章 有机化合物的结构特点与研究方法 第2课时 确定有机化合物 的实验式和分子式 高中化学人教版（2019）选择性必修3 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。 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。 明·学习目标 观看视频：屠呦呦与生命之药 明·学习目标 情 境 引 入 屠呦呦与青蒿素 东晋葛洪《肘后备急方》中对青蒿治疗疟疾的记载：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。” 20世纪70年代初，屠呦呦等科学家提取了青蒿素，后通过元素分析和质谱法分析，确定其相对分子质量为282，分子式为C15H22O5。经红外光谱和核磁共振谱分析，确定其分子中含有酯基和甲基等结构片段。通过化学反应证明其分子中含有过氧基(—O—O—)。1975年底，我国科学家通过X射线衍射最终测定了它的分子结构。 分离提纯 蒸馏、萃取、重结晶等 确定实验式 元素定量分析 确定分子式 质谱仪 确定分子结构 波谱分析： 质谱、红外光谱、核磁共振氢谱、X射线衍射等 【思考】科学家们是如何确定有机物的分子组成和结构的呢？ 李比希元素分析仪 李比希元素分析仪 李比希元素分析仪 李比希元素分析仪 【学习任务1】有机化合物实验式的确定 1.元素定量分析的原理 元素分析 定性分析：用化学方法鉴定有机化合物的元素组成 有机物 燃烧 CO2 H2O 检验产物 有机物 元素组成 定量分析：用化学方法测定有机化合物的元素组成，如李比希燃烧法 一定量有机物 燃烧 CO2 H2O 测定产物质量 有机物 元素组成 推算 确定实验式：李比希元素分析法 将一定量的有机物充分燃烧，转化为简单的无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出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最简单的整数比，即确定其实验式(又称为最简式)。 C→CO2 H→H2O 确保将C完全氧化为CO2 或浓H2SO4 或碱石灰 最好再接一个装有碱石灰的干燥管 防止空气中的H2O或CO2进入系统 N(C)∶N(H)∶N(O) = ∶∶ 最简式求法： 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)。 确定实验式：李比希元素分析法 【例1】含C、H、O三元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。试求该未知物A的实验式。 （2）计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比： 【解】 （1）计算该有机化合物中氧元素的质量分数： ω(O)＝100%－52.2%－13.1%＝34.7% N(C)：N(H)：N(O)＝ 52.2% 12.01 13.1% 1.008 34.7% 16.00 ： ： ＝2：6：1 【答】该未知物A的实验式为C2H6O。 实验式为 C2H6O 【学以致用】 【例2】 3.0 g某有机化合物在氧气中完全燃烧，只生成4.4g CO2和 1.8g H2O。下列说法正确的是 ( ) A．该化合物仅含碳、氢两种元素 B．该化合物中碳、氢原子个数比为1 : 8 C．无法确定该化合物是否含有氧元素 D．该化合物实验式为CH2O 【小试牛刀】 D 现代化元素分析仪 现代化的元素分析仪 李比希不仅建立了可以定量测定碳、氢 、氧元素的分析方法，还建立了含氮、硫、卤素等有机化合物的元素定量分析方法，为现代元素定量分析奠定了基础。现在，元素定量分析使用现代化的元素分析仪，分析的精确度和速度都达到了很高的水平。 :直接测出有机物各元素原子的质量分数 【小资料】 【学习任务2】有机化合物分子式的确定 确定了实验式，还需要什么条件才能确定分子式？ C3H6O 实验式 (C3H6O)n 分子式 实验式(最简式)与分子式的关系：分子式=(实验式)n 实验式 分子式 CH4 CH4 CH2O C2H4O2 怎样确定n？ 确定相对分子质量 【思考】 元素定量分析只能确定有机化合物分子中各组成原子的最简整数比，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。目前有许多测定相对分子质量的方法，质谱法是其中最精确而快捷的方法。 【学习任务2】有机化合物分子式的确定 分子离子 质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的_________和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同，在电场和磁场中的运动行为不同。 计算机对其分析后，得到它们的 _________________ 的比值，即 。 原理 相对质量与电荷数 质荷比 质谱仪 探·知识奥秘 质荷比 有机分子离子或碎片离子的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。 质谱图：以质荷比为横坐标， 以各类离子相对丰度为纵坐标 计算机分析 得到它们相对质量与电荷数比值（质荷比） 质谱图中最大质荷比=相对分子质量 【学习任务2】有机化合物分子式的确定 【小练笔】某有机物的结构确定： (1)已知某含C、H、O三种元素的有机物，实验式 是C4H10O (2)确定分子式：如图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为______；分子式为_________。 C4H10O 74 【学习任务2】有机化合物分子式的确定 析·典型范例 根据气体A相对于气体B的相对密度D，MA＝D×MB Mr＝22.4×ρ 标态密度法 相对密度法 相对分子质量 读图法 质谱图中，质荷比最大值即为该有机物的相对分子质量 M＝m/n 【拓展归纳】：有机物相对分子质量的求算方法 【学习任务2】有机化合物分子式的确定 探·知识奥秘 1.某气体在标准状况下的密度为0.8g/L,该气体的相对分子质量为多少？ 2.某烃的蒸气密度是相同状况下氢气密度的80倍，该烃的摩尔质量是多少？ 【课堂小练】 探·知识奥秘 第2课时 确定有机化合物 的实验式、分子式 有机化合物实验式的确定 燃烧法(李比希法) 现代化的元素分析仪 质谱法测定相对分子质量 有机化合物分子式的确定 【课堂小结】 理·核心要点 课后作业 基础巩固层：完成课后练习题 实践拓展层：查阅资料，了解青蒿素的提取过程 $