元素分析与相对分子质量的测定
人教版高中化学选修5课件 1.4《研究有机化合物的一般步骤和方法》(共19张PPT)
吸收峰的面积与氢原子数成正比。
2、作用: 通过核磁共振氢谱可知道有机物里含有氢 原子种类以及不同种类氢原子的数目之比。
核磁共振 氢 谱信息
A.吸收峰数目＝氢原子类型
B.不同吸收峰的面积 不同氢原子
之比(强度之比)
的个数之比
思考：CH3-_O-CH3 、CH3CH2-OH各有几种吸收峰？ 不同氢原子数目为多少?
（ B）
练1：某有机物的结构确定: ①测定实验式：某含 C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测 定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是 13.51%, 则其实验式是( C4H10O ) .
②确定分子式：下 图是该有机物的质 谱图，则其相对分
子质量( 74 )
分子式（ C4H10O）。
对称CH3
对称CH2
C—O—C
[练2].下图是分子式为C3H6O2的有机物的红外光谱 谱图,推测其结构。
O
CH3—C—O—CH3
不对称CH3
C=O
C—O—C
2.核磁共振氢谱(HNMR) p22-23
1、原理:在不同环境中的氢原子因产生共振时吸收电
磁波的频率不同,在图谱上出现的位置也不同,
各类氢原子的这种差异被称作化学位移;而且,
【例1】 某含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析
实验测定该未知物碳的质量分数为52.16％，氢的 质量分数为13.14％，试求该未知物A的 实验式。
【思路点拨】 (1) 先确定该有机物中各组成元素原子的质量分数 (2) 再求各元素原子的个数比
实验式:C2H6O
若要确定它的分子式，还需要什么条件？
三、分子结构的鉴定：
1.红外光谱 p22第一段
原理:
人教版高中化学选修五课件1.4.2元素分析和相对分子质量的测定(共104张PPT).pptx
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第一章 认识有机化合物
第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法
第二课时 元素分析和相对分子质量的测定
自主学习 规律技巧 典例导析
随堂演练 课时作业
目标定位
知识 与技能
知道现代物理方法在测定有机物的元素 组成、相对分子质量和分子结构中的重 要作用。
过程 与方法
通过研究有机化合物的一般步骤和方法 的学习，进一步掌握学习物质及其化学 性质的一般方法，提高自主学习能力。
(5)实验中测得N2的体积为VmL(已换算为标准状况)， 为确定此氨基酸的分子式，还需要得到的数据有(填字 母)________。
A．生成二氧化碳气体的质量 B．生成水的质量 C．通入氧气的体积 D．该氨基酸的相对分子质量
[解析] 本题侧重考查用燃烧法测定氨基酸的分子组 成的方法。在实验中浓硫酸的作用是吸收H2O，盛浓硫酸 的洗气瓶增加的质量即为H2O的质量；碱石灰增加的质量 即为CO2的质量；通过铜网完全吸收O2后，利用排水法测 得N2的体积。再根据质量守恒求出氧原子质量，这样便可 求出氨基酸样品的实验式，如果再知道氨基酸的相对分子 质量，便可求出其分子式。为了保证实验测定的准确性，
(4)方程式法 利用燃烧反应方程式时，要抓住以下关键：a.气体体 积变化；b.气体压强变化；c.气体密度变化；d.混合物平 均相对分子质量等，同时可结合适当方法，如平均值法、 十字交叉法、讨论法等技巧来速解有机物的分子式。
确定有机物分子式的基本方法可做如下归纳
2．有机物结构式的确定 (1)根据价键规律确定 某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接根 据分子式确定其结构式。例如C2H6，只能是CH3CH3。
(2)卤素质量分数的测定：将样品先与NaOH溶液反应 后，再与AgNO3溶液及浓硝酸混合加热，此时卤素原子转 变为卤素离子，并与AgNO3溶液作用产生卤化银沉淀，根 据沉淀的量，计算出样品中卤素的质量分数。
有机化学分析
研究有机化合物的一般步骤和方法①蒸馏、重结晶等分离提纯有机物的实验操作②通过具体实例了解某些物理方法如何确定有机化合物的相对分子质量和分子结构③确定有机化合物实验式、相对分子质量、分子式的有关计算从天然资源中提取有机物成分或者是工业生产、实验室合成的有机化合物不可能直接得到纯净物，因此，必须对所得到的产品进行分离提纯，如果要鉴定和研究未知有机物的结构与性质，必须得到更纯净的有机物。
1（1）分离、提纯（蒸馏、重结晶、升华、色谱分离）；（2）元素分析（元素定性分析、元素定量分析）──确定实验式；（3）相对分子质量的测定（质谱法）──确定分子式；（4）分子结构的鉴定（化学法、物理法）。
2一、分离、提纯1．蒸馏蒸馏是分离、提纯液态有机物的常用方法。
当液态有机物含有少量杂质，而且该有机物热稳定性较强，与杂质的沸点相差较大时（一般约大于30ºC），就可以用蒸馏法提纯此液态有机物。
定义：利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的操作过程。
要求：含少量杂质，该有机物具有热稳定性，且与杂质沸点相差较大（大于30℃）。
所用仪器：铁架台（铁圈、铁夹）、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接受器等。
如图所示：特别注意：冷凝管的冷凝水是从下口进上口出。
蒸馏的注意事项1、注意仪器组装的顺序：“先下后上，由左至右”；2、不得直接加热蒸馏烧瓶，需垫石棉网；3、蒸馏烧瓶盛装的液体，最多不超过容积的1/3；不得将全部溶液蒸干；4、需使用沸石（防止暴沸）；5、冷凝水水流方向应与蒸汽流方向相反（逆流：下进上出）；6、温度计水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口齐平，以测量馏出蒸气的温度；2．重结晶定义：重结晶是使固体物质从溶液中以晶体状态析出的过程，是提纯、分离固体物质的重要方法之一。
重结晶常见的类型（1）冷却法：将热的饱和溶液慢慢冷却后析出晶体，此法适合于溶解度随温度变化较大的溶液。
（2）蒸发法：此法适合于溶解度随温度变化不大的溶液，如粗盐的提纯。
(完整版)研究有机化合物的一般步骤和方法教学设计
第一章认识有机化合物第四节研究有机化合物的一般步骤和方法北京市航天中学一、教学设计总体思路：（一）教学背景的分析：1．教学内容分析：任何学科都有其自身的逻辑结构，有机化学也不例外，可简单分为有机化学基础理论和各类有机物的组成、结构、性质和应用两个大的方面。
本章是学生经过初中和必修2的学习之后，在初步了解了某些常见有机物的结构和性质的基础上，比较系统、深入地学习有机化学选修模块。
因此本章有着承上启下，提纲挈领的作用。
本章第四节研究有机化合物的一般步骤和方法为学生打通了理论联系实际的桥梁，使学生了解科技进步对有机化学发展的促进作用，也为学生之后的探究学习活动提供了理论和方法的指导。
本节教材为课程标准新增的章节，内容全新。
有机物的分类、结构特点是学生学习后续章节的基础，而研究有机化合物的一般步骤和方法可以对学生以后的探究性学习活动奠定一定的基础。
教材的编写思路和逻辑结构：首先介绍人们研究有机化合物的一般步骤和方法，使学习者有个总体的认识；然后再分步按顺序介绍具体的研究内容和研究方法；从介绍元素分析开始以未知物A(乙醇)为例介绍运用化学和物理方法确定有机物结构的一般步骤：有机物最简式→相对分子质量→官能团→分子结构。
2．学习目标分析：（1）在本章前三节的学习中，学生已具备了有机化学初步知识的基础，具备了概括、小结有机化合物的分类、同分异构现象和命名的初步知识。
（2）学生对有机物有一定的认识，但是相对于无机物而言有机物是比较陌生的一个领域，面对陌生的知识，学生缺乏相应的学习手段与方法。
（3）学生在初中一年化学学习中对有机化学有了初步了解，但由于认知水平有限，搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力有待提高。
（二）教学设计思路和流程教学重点：研究有机化合物的一般步骤和常用方法。
1、蒸馏、重结晶、萃取等分离提纯有机物的方法的应用2、通过具体实例了解某些物理方法如何确定有机化合物的相对分子质量和分子结构3、确定有机化合物实验式、相对分子质量、分子式的有关计算教学难点：有机物组成元素的定量分析。
研究有机化合物的一般步骤和方法
➢（2）温度极低时，溶剂（水）也会结晶，给实验操 作带来麻烦。
蒸发结晶
结晶 冷却热饱和溶液结晶 （制含结晶水的晶体）
科学视野：了解色谱法 P19
茨维特
利用吸附剂对不同有机物吸附作用不同，分离、 提纯有机物的方法，叫色谱法。
（1）维生素C中碳的质量分数是 41％，氢的质量分数 是4.55％。
（2）维生素C中是否含有氧元素？为什么？肯定含有氧 （3）试求维生素C的实验式：C3H4O3 （3）若维生素C的相对分子质量为176，请写出它的 分子式 C6H8O6
研究有机化合物的一般步骤和方法
确定相对分子质量的常见方法：
（1）根据标况下气体的密度可求： M = 22.4L/mol ▪ρg/L=22.4ρ g/mol
定性分析
燃烧法
例1、某有机物A完全燃烧后，若产物只有CO2和 H2O ，其元素组成为肯定有C、H，可能有O 。
有 燃烧 机
物
碱液吸收 CO2
干燥剂吸收 H2O
李比希法
吸
收
剂 质
计算
量
变
化
碳、氢原子 的含量
剩余的是氧 原子的含量
P20例题
研究有机化合物的一般步骤和方法
讨论：某同学为测定维生素C（可能含C、H或C、H、 O）中碳、氢的质量分数，取维生素C样品研碎，称 取该样品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 通过无水硫酸铜和碱石灰，两者分别增重0.144g和 0.528g，生成物完全被吸收。试回答以下问题：
研究有机化合物的一般步骤
有机物 分离 （不纯） 提纯
元素分析与相对分子质量测定
[例2]某含C、H、O三种元素的未知物A，经燃 烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为 52.16%，氢的质量分数为13.14%。（P20）
（1）试求该未知物A的实验式（分子中各原子
的最简单的整数比）。C2H6O
（2）若要确定它的分子式，还需要什么条件？ 1、归纳确定有机物分子式的步骤是什么？
[方法一]有机物的分子式 ← 有机物的实验式和相对分子质量
【解析】 (1)据题意有：n(H2O)＝0.3 mol，则有 n(H)＝0.6 mol；n(CO2)＝0.2 mol，则有n(C)＝0.2 mol。 据氧原子守恒有n(O)＝n(H2O)＋2n(CO2)－2n(O2)＝0.3 mol＋2×0.2 mol－2×＝0.1 mol，则N(C)∶N(H)∶N(O) ＝n(C)∶n(H)∶n(O)＝2∶6∶1。(2)据(1)可知该有机物 的实验式为C2H6O，假设该有机物的分子式为(C2H6O)m， 由质谱图知其相对分子质量为46，则46m＝46，即m＝1， 故其分子式为C2H6O。(3)由A的分子式为C2H6O可知A 为饱和化合物，可推测其结构为CH3CH2OH或 CH3OCH3。(4)分析A的核磁共振氢谱图可知：A有三种 不同类型的氢原子，CH3OCH3只有一种类型的氢原子， 故A的结构简式为CH3CH2OH。
2020版化学人教版选修5学案：第一章 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
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[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：通过质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等现代仪器测定、探析有机物的分子组成、结构，揭示有机物结构的异同；能认识仪器分析对确定物质微观结构的作用。
2.证据推理与模型认知：从官能团的鉴别，构建不同有机物的结构模型，结合官能团的性质，推理出各类有机物的特性。
一、元素分析与相对分子质量的测定1．元素分析(1)定性分析用化学方法鉴定有机物的元素组成。
如完全燃烧后，一般情况下：C→CO2；H→H2O；N→N2；S→SO2。
(2)定量分析——确定有机物的实验式(最简式)①测定原理将一定量的有机物燃烧并测定各产物的质量，从而推断出各元素的质量分数，然后计算出有机物分子中所含元素原子的最简整数比，确定有机物的最简式。
②测定步骤(李比希法)③实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。
2．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。
例1 某化合物6.2 g 在氧气中完全燃烧，只生成8.8 g CO 2和5.4 g H 2O 。
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∶2C ．该有机物的分子式为C 2H 6D ．该化合物中一定含有氧元素答案 D解析 n (CO 2) ＝0.2 mol ，n (C)＝n (CO 2)＝0.2 mol ，m (C)＝0.2 mol ×12 g·mol －1＝2.4 g ；n (H 2O)＝0.3 mol ，n (H)＝2n (H 2O)＝0.6 mol ，m (H)＝0.6 g ；n (C)∶n (H)＝0.2 mol ∶0.6 mol ＝1∶3；m (C)＋m (H)＝2.4 g ＋0.6 g ＝3.0 g ＜6.2 g ，所以该化合物中一定含有氧元素，其质量为6.2 g －3.0 g ＝3.2 g ，其物质的量n (O)＝＝0.2 mol 。
第四节( 元素分析与相对分子质量的测定分子结构的鉴定)-2020-2021学年高二化学提升讲义
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→；H→；N→；S→。
(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，可能含有的元素是。
(3)判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中氧元素，否则有机物中氧元素。
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；②根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的和的质量，从而确定有机物中和碳原子的质量，剩余则为的质量；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的式子。
(2)实验式(最简式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n3.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，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。
课堂练011.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________。
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m(O) 1.5g (0.6g 0.1g) 0.8g
N (C) :
N(H) :
N (O)
0.6g 12g mol 1
0.1g : 1g mol 1
0.8g : 16g mol 1
1: 2:1
又因该有机物的相对分子质量 M (A) 1.04 29 30
∴实验式CH2O即为分子式。
2. 求有机物相对分子质量的常用方法
（1）M = m / n （2）标况下有机蒸气的密度为ρg/L，
M = 22.4L/mol ▪ρg/L （3）根据有机蒸气的相对密度D，
D =M1 / M2 （4）质谱法（最精确、最快捷的方法）
相对分子质量的测定—质谱法（MS）
质谱法：一种简单、微量、快捷、精确地测定相
未知物的相对分
子质量
即:M= 46,未知物A 的分子式为C2H6O
质荷比
对有机物分子进行质谱法分析,测定其质荷比. 设H＋的质荷比为β,某有机物样品的质荷比如图所
示,则该有机物可能是……………( B )
A 甲醇 B 甲烷 C 丙烷 D 乙烯
某有机物的结构确定: ①测定实验式：某含C、 H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其 碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%, 则其实验式是(C4H10O ) .
②确定分子式：下 图是该有机物的质 谱图，则其相对分
子质量( 74 )分子式
为（ C4H10 ）。 O
[解答]由于烃只含碳、氢两种元素，则碳元素的 质量分数为(100－17.2)%＝82.8%。
则该烃中各元素原子个数之比为：
N(C) : N(H) 82.8 : 17.2 2 : 5 12 1
[注意]C2H5仅仅代表碳原子和氢原子的最简整 数比,是该烃的实验式,不是该烃的分子式.若设该烃 有n个C2H5,则n=58/29=2因此,该烃的分子式C4H10。
二.元素分析与相对分子质量的测定
1. 确定有机化合物的元素组成
定性分析—有机物的组成元素分析 定量分析—分子内各元素原子的质量分数 分析方法 李比希氧化产物吸收法
现代元素分析法
原理： 有机物 燃烧 简单的无机物
实验式（最 简式）
原子最简单 的整数比
有机物元素原子 的质量分数
[例1]某烃含氢元素的质量分数为17.2%，求此烃的 实验式。又测得该烃的相对分子质量是58，求该 烃的分子式。
[例2燃烧某有机物A 1.50g,生成1.12L(标况)CO2和 0.05mol H2O。该有机物的蒸气对空气的相对密度 是1.04，求该有机物的分子式。
【解答】 m(C) 12g mol 1 1.12L 0.6g
22.4L/mol
m(H) 1g mol 1 0.05mol 2mol 0.1g m(C) m(H) 0.6g 0.1g 0.7g 1.5g
对分子质量的物理方法。
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。不同离子具有
不同的质量，质量不同的离子在磁场作用下达到检测
器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。
[读谱图]：
离子的质荷比越
相 对
大,达到检测器 丰
需要的时间最长,度
因此谱图中的质
荷比最大的就是