第1章 第2节 第2课时 有机化合物分子式和结构式的确定-【新课程学案】2026-2027学年高中化学选择性必修第三册教师用书word（人教版 双选版）

第2课时 有机化合物分子式和结构式的确定

新知探究(一)——确定实验式和分子式

 1.确定实验式

(1)化学元素定量分析原理

将一定量的有机化合物燃烧,转化为简单的无机物,并通过测定无机物的质量,推算出该有机化合物所含各元素的质量分数,然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比,确定其实验式(也称最简式)。

(2)实验式的测定步骤(李比希法)

(3)实例

某种含C、H、O三种元素的未知物A,经燃烧分析实验测得该未知物中碳的质量分数为52.2%,氢的质量分数为13.1%。则:

①氧的质量分数为34.7%;

②C、H、O的原子个数比(最简整数比):

N(C)∶N(H)∶N(O)≈2∶6∶1;

③未知物A的实验式为C2H6O。

2.确定分子式——质谱法

(1)原理:质谱仪用高能电子流等轰击样品,使有机分子失去电子,形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。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

算机对其进行分析后,得到它们的相对质量与电荷数的比值,即质荷比。以质荷比为横坐标,以各类离子的相对丰度为纵坐标记录测试结果,就得到有机化合物的质谱图。

(2)实例——乙醇质谱图

读谱:质荷比的最大值等于相对分子质量,乙醇的相对分子质量为46。

(3)确定分子式

在确定了物质的实验式(最简式)和相对分子质量之后,就可进一步确定其分子式。

　　[微点拨]　相对分子质量的计算方法

　　相对分子质量数值上等于摩尔质量(以g·mol-1为单位时)的值。

①标况密度法:已知标准状况下气体的密度ρ,摩尔质量:M=ρ×22.4 L·mol-1。

②相对密度法:根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d:MA=d×MB。

③混合气体平均摩尔质量:=。

 

[题点多维训练]

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)验证有机物属于烃时只需测定产物中的CO2和H2O的物质的量之比 (×)

(2)有机物燃烧后只生成CO2和H2O的物质一定只含有碳、氢两种元素 (×)

(3)有机物的实验式、分子式一定不同 (×)

(4)质谱图中最右边的谱线表示的数值为该有机物的相对分子质量 (√)

(5)最简式为CH4O的有机物的分子式一定为CH4O (√)

2.3 g某有机化合物在足量氧气中完全燃烧,生成4.4 g CO2和1.8 g H2O。下列说法不正确的是 (　　)

A.该有机化合物中只含有碳元素和氢元素

B.该有机化合物中一定含有氧元素

C.该有机化合物的分子式可能是C2H4O2

D.该有机化合物分子中碳原子数与氢原子数之比一定是1∶2

解析:选A　n(C)=0.1 mol,n(H)=0.2 mol,n(O)==0.1 mol,该有机物的最简式(实验式)为CH2O,A错误。

3.某同学为测定维生素C中碳、氢的质量分数,取维生素C样品研碎,称取该试样0.352 g,置于铂舟并放入燃烧管中,不断通入氧气流。用酒精喷灯持续加热样品,将生成物先后通过浓硫酸和碱石灰,两者分别增重0.144 g和0.528 g,生成物完全被吸收。试回答以下问题。

(1)维生素C中碳的质量分数是　　　　,氢的质量分数是　　　　。 

(2)维生素C中是否含有氧元素?　　　　。为什么? 　。 

(3)如果需要确定维生素C的分子式,还需要哪些信息? 　。

解析:(1)将生成物先后通过浓硫酸和碱石灰,两者分别增重0.144 g和0.528 g,则燃烧生成水为0.144 g、二氧化碳为0.528 g,0.528 g二氧化碳的物质的量为n(CO2)==0.012 mol,含有碳原子质量为m(C)=12 g·mol-1×0.012 mol=0.144 g,碳元素的质量分数为ω(C)=×100%≈40.9%;0.144 g水的物质的量为n(H2O)==0.008 mol,0.008 mol水中含有0.016 mol H 原子,含氢元素的质量为1 g·mol-1×0.016 mol=0.016 g,氢元素的质量分数为ω(H)=×100%≈4.5%。

(2)0.352 g 维生素C中含有碳元素的质量为0.144 g,含有氢元素的质量为0.016 g,则含有C、H元素的质量之和为0.144 g+0.016 g=0.160 g<0.352 g,则维生素C中一定含有氧元素,含有氧元素的质量为0.352 g-0.144 g-0.016 g=0.192 g。

(3)根据C、H、O元素的质量分数可以确定维生素C的最简式,要确定维生素C的分子式,需要知道维生素C的相对分子质量。