元素分析仪测定化合物的组成及分子式
(必考题)高中化学选修三第一章《有机化合物的结构特点与研究方法》测试题(有答案解析)
一、选择题1．(0分)[ID ：140194]随着科学技术的发展，人们可以利用很多先进的方法和手段来测定有机物的组成和结构。
下列说法正确的是A ．李比希元素分析仪可以测定有机物的结构简式B ．质谱仪能根据最小的碎片离子确定有机物的相对分子质量C ．红外光谱分析能测出各种化学键和官能团D ．对有机物CH 3CH (OH )CH 3进行核磁共振分析，能得到4个峰，且峰面积之比为1：1：3：32．(0分)[ID ：140177]分子式为C 5H 10Cl 2且结构中只含有一个甲基的有机物共有(不考虑立体异构)A ．5种B ．6种C ．7种D ．8种3．(0分)[ID ：140166]杀虫剂溴氰菊酯的结构如图所示，下列有关说法错误的是A ．该分子中有两个手性碳原子B ．该分子中碳原子的杂化方式有三种C ．该分子中含有两种含氧官能团D ．可以发生加成、氧化、聚合及取代反应4．(0分)[ID ：140152]某单烯烃与2H 加成后的产物为，则该烯烃可能的结构简式有A ．1种B ．2种C ．3种D ．4种 5．(0分)[ID ：140151]某直链烷烃分子中有18个氢原子，它的分子式是（ ）A ．818C HB ．918C H C ．1018C HD ．1118C H 6．(0分)[ID ：140137]化合物甲、乙、丙、丁的结构如下，下列说法正确的是A ．甲苯苯环上的二溴代物有3种B ．丙和丁的一溴代物均有8种C ．甲、乙均属于含有碳碳双键的不饱和烯烃类D ．甲、乙、丙、丁四种物质互为同分异构体7．(0分)[ID ：140134]下列分子表示的物质一定是纯净物的是A ．C 5H 10B ．C 2H 4O 2 C ．C 2H 5ClD ．C 2H 4Cl 28．(0分)[ID ：140127]下列说法正确的是A ．煤的干馏属于物理变化B ．石油的裂解目的主要是为了得到汽油C ．纤维素在人体内可最终水解为葡萄糖D．分子式为C4H8Cl2的有机物有9种(不考虑立体异构)9．(0分)[ID：140120]有机物M的结构简式如图所示，其芳香族同分异构体有多种，其中与M含有相同官能团，且苯环上有两个取代基的同分异构体共有(不考虑立体异构)A．10种B．12种C．14种D．15种10．(0分)[ID：140119]下列有关有机物种类众多的原因的叙述中不正确的是A．碳原子既可以跟碳原子形成共价键，又可以跟其它原子形成共价键B．碳原子性质活泼，可以跟多数原子形成共价键和离子键C．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成稳定的双键和三键D．碳原子之间可以形成长度不同的碳链和碳环，且碳链、碳环之间又可以相互结合11．(0分)[ID：140111]分子式与苯丙氨酸(下图)相同，且同时符合下列条件：①有带两个取代基的苯环，②有一个硝基直接连接在苯环上的同分异构体的数目为A．3种B．6种C．8种D．10种、12．(0分)[ID：140104]下列各组中的反应，属于同一反应类型的是A．溴乙烷与NaOH水溶液共热制乙醇；丙烯与水反应制丙醇B．甲苯与浓硫酸、浓硝酸混合加热制对硝基甲苯；甲苯与酸性KMnO4作用制苯甲酸C．氯代环己烷与NaOH醇溶液共热制环己烯；丙烯与溴水反应制1,2−二溴丙烷D．乙酸、乙醇与浓硫酸共热制乙酸乙酯；苯甲酸乙酯与稀硫酸共热制苯甲酸和乙醇二、填空题13．(0分)[ID：140376](1)H()中的官能团名称为_______。
测定有机化合物的组成和结构的分析方法
教学建议：
以学生已有知识为基础，在结构确定的过程中逐步了解确定 有机物组成与结构的一般途径、方法与手段。
燃烧法 元素分析仪
密度测定 质谱仪
最简式 C3H8O
相对分 子质量 （60）
分子式 C3H8O
分析：三种 化学环境
得出结论： 异丙醇
分析差异： 羟基的化学
环境不同
核磁共振
提出问题： 是正丙醇还
OH
B、CH3CH2COHH2－OH
CH－OH
COOH CH2－OH
指出手CH性3－碳C原H子－：
COOHNH2
CHO H CBrCl
CHBrCl
三、有机化合物结构的研究
1831年李比希提出的基团理论启发、引导化学家们对 有机化合物分子结构与性质之间的关系展开研究， 如今我们学习过那些方法对有机化合物进行分类？
有机物分子式确定的基本方法
各组成元素的质量分数
最
各组成元素的质量
简
各组成元素的质量比
式
1 mol 有机物燃烧生成产物的量
分
子
质量和物质的量
式
相对密度 标况下密度
摩尔质量 相对分子质量
化学反应
课堂练习：实验表明，许多咖啡喝可乐 饮料中含有兴奋物质咖啡因。经实验测 定咖啡因分子中含各元素的质量分数是： 碳 49.5%、氢5.20%、氧 16.5%、 氮28.9%，其摩尔质量为 194.1 g/mol，你能确定它的分子式吗？
hohc烃的衍生物ohc2h5coohohhcooc2h5coohchh2c归纳小结归纳小结科科学学家家怎怎样样研研究究有有机机物物有机物的分离与提纯有机物的分离与提纯有机物组成的研究有机物组成的研究有机物结构的研究有机物结构的研究核磁共振氢谱核磁共振氢谱红外光谱红外光谱质谱法质谱法手性分子手性分子手性碳手性碳对映结构对映结构有机化学反应的研究有机化学反应的研究结合方式结合方式共价键共价键基团理论基团理论现代结构现代结构研究法研究法确定有机物结构式的方法确定有机物结构式的方法解解题题思思路路特征反应特征反应推知官能团的种类推知官能团的种类反应机理反应机理推知官能团的位置推知官能团的位置计算解析计算解析推知官能团的数目推知官能团的数目产物结构产物结构推知碳架结构推知碳架结构化学性质核磁共振氢谱红外光谱化学性质核磁共振氢谱红外光谱确定有机确定有机物的结构物的结构有机物结构的确定p7有机物结构的确定p7结构式分子式结构特征化学性质红外光谱官能团紫外光谱核磁共振教学要求
有机化合物的结构分析
有机化合物的结构分析有机化合物是由碳元素与氢、氧、氮、硫等非金属元素通过共价键所组成的化合物。
它们广泛存在于自然界中，并且在生物学、药学、化学等领域中具有重要的应用价值。
在进行有机化合物的结构分析时，需要借助于一系列的实验方法和仪器设备，以确定有机化合物的分子式、结构式以及功能团的位置。
一、红外光谱分析法红外光谱分析是一种常用的有机化合物结构分析方法。
通过检测有机化合物分子中化学键的振动和伸缩，可以得到有关它们的结构信息。
红外光谱图上的吸收峰可以帮助我们确定分子中存在的功能团，比如氨基、羟基、羰基等。
此外，红外光谱还可以用于检测有机化合物中的非对称拉伸振动和对称拉伸振动，帮助我们确定有机化合物的手性性质。
二、质谱分析法质谱分析是一种通过检测有机化合物中离子的质量和相对丰度来确定其结构的方法。
通过质谱图上的质荷比（m/z）峰，可以推测出有机化合物的分子式和分子离子峰。
同时，质谱图上的裂解峰还可以提供有机化合物中化学键的断裂位置和分子结构的信息。
质谱分析法在有机化合物的鉴定和结构研究中发挥着重要的作用。
三、核磁共振分析法核磁共振分析是一种通过检测有机化合物中氢、碳等核自旋的能级差和共振频率来确定其结构的方法。
核磁共振谱图提供了有机化合物中各个原子核的相对化学位移和耦合常数，从而可以推导出有关化合物的结构信息。
核磁共振分析法可以用于确定有机化合物的碳谱和氢谱，进而得到有机化合物的结构式。
四、元素分析法元素分析是一种通过测定有机化合物中碳、氢、氧、氮等元素的含量和比例来确定其分子式的方法。
通过考察有机化合物的百分含量和摩尔比，可以推测它们的结构和化学式。
元素分析法广泛应用于有机化合物的合成和表征过程中。
综上所述，有机化合物的结构分析是一个重要且综合的研究领域。
通过运用红外光谱分析法、质谱分析法、核磁共振分析法和元素分析法等一系列的方法和技术，我们可以准确地确定有机化合物的结构信息，进而深入研究其性质和应用价值。
能够确定化合物的分子量和分子式的方法
能够确定化合物的分子量和分子式的方法确定化合物的分子量和分子式是化学分析中的重要内容之一、在化学实验和研究中，分子量和分子式往往是开始研究或分析化合物性质的基础。
下面将详细介绍几种常用的方法。
一、元素分析法元素分析法是一种经典的确定化合物分子量和分子式的方法。
该方法将待测化合物进行燃烧或者与氧化剂反应，使化合物中的元素转化成相应化合物进行计量。
然后通过得到的元素质量与摩尔比值来确定分子式和分子量。
例如，对于一个有机化合物，可以通过将其与氧化剂如铜氧化剂或铬酸钾等反应，并测定生成的相应氧化产物质量，然后通过质量比计算出原始有机化合物中各元素的摩尔比，从而确定分子式和分子量。
二、质谱法质谱法是一种基于质谱仪进行化合物分析的方法。
利用质谱仪对化合物进行离子化和碎片化，然后测量产生的离子质谱图，从而确定化合物的分子离子峰和基团质谱峰，进而确定分子式和分子量。
质谱法的优点在于可以提供分子离子峰的相关信息，可以直接确定分子离子峰的质量，并通过质谱峰的位置和强度来确定分子组成。
三、红外光谱法红外光谱法是一种通过测定化合物在特定波长范围内对红外辐射的吸收，从而确定化合物分子中存在的基团和它们之间的连接方式的方法。
通过红外光谱仪对化合物进行红外光谱分析，可以确定振动频率和强度，从而确定化合物中的基团种类，排除一些可能的分子结构，进而确定化合物的分子式和分子量。
四、核磁共振谱法核磁共振谱法是一种通过测量化合物中核自旋在磁场中的行为来确定化合物结构的方法。
通过核磁共振仪对化合物进行核磁共振谱分析，可以得到化合物中各种核自旋的有效峰和相应的化学位移，进而确定各种基团的存在和它们之间的相对位置。
利用核磁共振谱法可以确定分子中各种原子之间的连接方式，并通过其峰形和峰强的特征来确定化合物的分子式和分子量。
以上几种方法是常用的确定化合物分子量和分子式的方法。
在实际应用中，可以根据待测化合物的性质和实验条件选择合适的方法进行分析，以获得准确的结果。
【课件】有机化合物的实验式、分子式和分子结构的确定课件高二化学人教版(2019)选择性必修3
【解答】
12g mol 1 1.12L
m(C)
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
m(O) 1.5g (0.6g 0.1g) 0.8g
带正电荷的
离子的 确定相对
有机物 高能电子
磁场作用下先
质谱图
分子离子和
质荷比 分子质量
分子 流轰击
后到达检测仪
碎片离子
相对分子质量
质荷比=
电荷
离子的质荷比越大，达到检
测器需要的时间越长，因此质
谱图中的质荷比最大的就是未
知物的相对分子质量。
质荷比最大的就是其相对分子质量
相对分子质量
课堂练习4：2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机
物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的（10－9g）化合
物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更
小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋
……，然后测定其质荷比。某有机物样品的质荷比如右图所示（假
设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该
有机物可能是（ B
）
A 甲醇
B 甲烷
C 丙烷
D 乙烯
课堂练习5：某有机物的结构确定过程前两步为：
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，则其相对分子质量为
有机元素分析仪
第二章有机元素分析导言有机元素通常是指在有机化合物中分布较广和较为常见的元素，如碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素。
通过测定有机化合物中各有机元素的含量，可确定化合物中各元素的组成比例进而得到该化合物的实验式。
有机元素分析最早出现在19世纪30年代，李比希首先建立燃烧方法测定样品中碳和氢两种元素的含量，他首先将样品充分燃烧，使碳和氢分别转化为二氧化碳和水蒸气，然后分别以氢氧化钾溶液和氧化钙吸收，根据各吸收管的重量变化分别计算出碳和氢的含量。
目前，元素的一般分析法有化学法、光谱法、能谱法等，其中化学法是最经典的分析方法。
传统的化学元素分析方法，具有分析时间长、工作量大等不足。
随着科学技术的不断发展，自动化技术和计算机控制技术日趋成熟，元素分析自动化便随之应运而生。
有机元素分析的自动化仪器最早出现于20世纪60年代，后经不断改进，配备了微机和微处理器进行条件控制和数据处理，方法简便迅速，逐渐成为元素分析的主要方法手段。
目前，有机元素分析仪上常用检测方法主要有：示差热导法、反应气相色谱法、电量法和电导法几种。
一、基本原理V ario EL Ⅲ型元素分析仪是由德国Elementar公司生产。
该仪器主要采用微量燃烧法等实现多样品的自动分析，通过自动在线测定和计算可提供数据处理、计算、报告、打印及存储等功能。
仪器有CHN模式、CHNS模式和O模式3种工作模式，主要测定固体样品，仪器状态稳定后，可实现每9min 即可完成一次样品测定，同时给出所测定元素在样品中的百分含量，且仪器可自动连续进样。
该仪器具有所需样品量少（几毫克）、分析速度快、适合进行大批量分析的特点，其主要性能指标如下。
(1) 3种工作模式：CHN模式、CHNS模式和O模式。
(2) 空白基线(He 载气)：C:± 30；H: ± 100；N: ± 16；S: ±20；O: ± 50。
思考题
d.离子色谱法测定水样中阴离子
1．为什么抑制器能使信噪比改善检测灵敏度提高。
答：从抑制柱子流出的洗脱液中，洗脱液已经被转变为电导值很小的水，消除了本底电导的影响，试样中阴离子则转变为相应的酸，由于氢离子淌度七倍于钠离子，这样就大大提高了所测阴离子的灵敏度。
2．影响离子洗脱顺序的因素有那些。
取下三角烧瓶，冷却到室温，加入约20毫升1％的稀硝酸，加热溶解，用中速定量滤纸过滤于100毫升容量瓶中，三角烧瓶、滤纸和沉淀物用1％硝酸一一洗净，冷却后，用二次蒸馏水稀释至刻度，备作原子吸收测定。
（3）APDC——MIBK萃取液测定参阅实验“水和废水中铜、铅、锌、镉的测定——萃取火焰原子吸收光度法”。
1.衰减全反射附件有什么特点？
答：(1)红外辐射通过穿透样品与样品发生相互作用而产生吸收，因此ATR谱是有投射吸收谱的特性和形状，但由于不同波数区间ATR技术灵敏度不同，因此，ATR谱吸收峰相对强度与投射谱相比较并不完全一致。
2.衰减全反射附件为什么可以检测含水的样品？
答：光穿透样品的深度很小的，一般在微米量级，水对光的吸收容易控制在一定范围内，其次，操作简捷，样品厚度重复性也比用透射性样品要好得多，易于扣除含水的本底。
3．如果选用的总摩尔浓度增加1倍或稀释1倍，实验得到的曲线会有什么变化？对计算配合物的组成及稳定常数有何影响？
答：总摩尔浓度增加一倍，吸光度会随之增加，但是R值不变，所以曲线会变陡，从使曲线的线性部分斜率变大，水平线性部分变高，但是相交点对应的R值不变，即对计算配合物的组成及稳定常数没有影响。
将放置样品及试剂空白的三角烧瓶放在电热板上加热分解。（必须在通风柜 内进行），开始时低温，逐渐提高温度，温度不宜过高，以防止样液溢出，液面始终保持在微沸状态，（温度在140～160℃）使其充分分解。
能够确定化合物的分子量和分子式的方法
能够确定化合物的分子量和分子式的方法确定化合物的分子量和分子式是化学分析的重要内容之一、本文将介绍几种常见的确定化合物分子量和分子式的方法。
一、化合物分子量的确定方法：1.通过元素的相对原子质量计算。
在元素周期表中，每个元素都有一个相对原子质量，即该元素一个原子的质量与碳-12同位素核质量的比值。
分子量可以通过化学式中各元素相对原子质量的总和计算得出。
例如，若化合物的化学式为H2SO4，那么其分子量计算如下：(1个H原子的相对原子质量)*2+(1个S原子的相对原子质量)+(4个O原子的相对原子质量)=1.007*2+32.07+16.00*4=2.014+32.07+64.00=98.0842.通过质谱仪测定。
质谱仪是一种能够测量化合物分子量的仪器。
质谱仪通过将化合物样品中的分子转化为气态离子，并测量离子的质量来确定分子量。
这是一种高灵敏度和高分辨率的方法，能够准确地确定分子量。
二、化合物分子式的确定方法：1.通过质谱仪测定。
质谱仪可以测定化合物的质谱图，质谱图可以提供化合物中各离子的相对丰度，从而确定其分子式。
根据不同的质谱峰，可以得知化合物中含有哪些元素和它们的相对丰度。
2.通过元素分析测定。
元素分析是一种通过分析化合物中元素含量的方法来确定其分子式。
它可以确定化合物中元素的相对数量，进而推断出分子式中各元素的比例关系。
例如，若通过元素分析得到一个化合物中含有碳、氢和氧三种元素，其中碳和氢的相对数量分别为1和4，那么其分子式可以推断为CH4O。
3.通过质量光谱测定。
质谱是分析样品中离子质量的方法，也可以用来确定化合物的分子式。
质谱图中，可以得到样品中各分子离子的相对丰度，从而可以推断出它们之间的相对数量，进而确定分子式。
总结：化合物的分子量和分子式的确定是通过一系列分析方法进行的。
其中，质谱仪、元素分析和质量光谱是常用的技术手段。
通过这些方法，可以准确地确定分子量和分子式，为进一步的化学研究提供基础数据。
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实验八元素分析仪测定化合物的组成及分子式
一•实验目的
1.掌握元素分析仪的使用方法及基本原理。
2.了解元素分析仪测定C,H,N等含量的方法。
3.了解元素分析仪测定有机化合物的分子式。
二. 实验内容
1.标准物的C,H,N的信号分析
2.C,H,N的相对含量的计算
3.测定有机物的分子式，及C,H,N的摩尔比
三. 实验原理，方法和手段
1.元素分析仪工作原理，将有机物在高温下，与氧气反应生成相应的氧化物，混合气体在载气冲洗下，在色谱柱中彼此分离，用热导电（TCD）测定相应的浓度信号以此进行定：1。
2.元素分析仪varion是一个快速的用C.H.N.O.S的定量测定的全自动仪器。
仪器有不同的操作方式，从一个样品中同时测定C.H.N.O.S的各含量，可以计算相应的摩尔比，推出有机物的C,H,N,O,S的分子式。
四. 实验条件
（一）仪器
1.元素分析仪
2•样品架与样品池
3•载气瓶，氧气瓶
（二）试剂
1.有机标准物及有机试样
2.载气氮气和氧气
五. 实验步骤
1.打开元素分析仪电源预热2小时
2.在准确度很高的电子天平上称取适量的样品
3.把样品放入提前做好的锡盒中，用钱子把边封好，折叠锡边，把样品中空气排除掉
4.把样品放入元素分析仪中，盖上盖子
5.启动电脑软件，自动分析待测样品
6•分析结束，打印数据
六. 实验数据记录及处理
•
样品3
Designation
N[%] C[%] H[%] Userl User2 C/N ratio
MW Srel Sabs MW Srel Sabs MW Srel Sabs MW Srel Sabs MW Srel Sabs MI Srel
Sabs
C,H,N的摩尔比：
n c：nn：n Ss%/12 :%/l： 14^3：2： 1
七. 思考题
1.元素分析仪使用什么检测器基本原理是什么
答：元素分析仪使用的是热导电(TCD)检测器。
基本原理是将有机物在高温下与負气反应生成相应的氧化物，混合气体在载气冲洗下在色谱柱中彼此分离。
用检测器测定相应的浓度信号一次进行定量。
2.如何求C,H,N的摩尔比
答：通过仪器测出C,H,N的相对含量W,用C,H,N的各自的相对含量W除以其对应的相对原子质量此然后将所得的值进行相比，即得C,H,N摩尔比。
3.试验中如何操作键盘
答：按照仪器的有关说明和注意爭项以及实验的操作步骤进行操作。