第六章烃的衍生物第三节有机物分子式和结构
式的确定(第一课时
●教学目标
1.使学生了解确定有机物实验式、分子式的方法，把握有关有机物分子式确定的运算；
2.通过学习有机物分子式、结构式的确定方法，进一步强化科学意识，端正科学态度，学习科学方法；
3.通过乙醇和钠反应的定量实验，培养学生的观看能力和分析思维能力。
●教学重点
有关有机物分子式确定的运算。
●教学难点
有关有机物分子式确定的运算。
●课时安排
二课时
●教学用具
投影仪、无水乙醇、钠、烧瓶、铁架台、分液漏斗、玻璃导管、双孔塞、广口瓶、量筒。
●教学方法
1.采纳教师启发点拨，学生讨论、归纳总结的方法学习有机物分子式确定的方法；
2.利用实验探究、问题讨论法确定乙醇的结构式。
●教学过程
第一课时
［复习提问］请大伙儿说出初中化学所学的分子式所表示的意义。
［学生讨论后回答］①表示一种物质。②表示该物质的组成元素。③表示该物质分子中各元素的原子个数及比值。④表示该物质的各元素养量比及质量百分比。
［师］那么，我们能够通过哪些已知条件采纳哪些方法来确定有机物的分子式呢？本节课我们就来学习这方面的内容。
［板书］第三节有机物分子式和结构式的确定(一)
一、有机物分子式的确定
［师］确定物质的分子式，即确定物质分子里所含元素的种类和原子的数目。元素的种类，有些是由实验直截了当测出的，有些则还需对实验现象和结果作必要的分析和运算才能得出。各元素原子的数目，通常是依照测得的相对分子质量及各元素的质量百分含量来求得。具体如何求解，下面我们通过例题共同讨论得出。
［板书］(1)依照相对分子质量和元素养量分数求分子式
［投影］例1：实验测得某碳氢化合物A中，含碳80%、含氢20%，求该化合物的实验式。又测得该化合物的相对分子质量是30，求该化合物的分子式。
［师］只依照C、H两元素的质量分数能否求得该烃的分子式？
［生］不能。因为依照各元素的质量分数只能求得该物质的分子中各元素原子数目的最简整数比，而无法确定该物质分子中各元素原子的具体数目。
［师］专门正确。表示化合物分子中所含各元素原子数目最简整数比的式子，叫最简式或实验式。与分子式不同，分子式是表示化合物所含元素的原子种类及数目的式子。实验式不能表示分子的真实组成而分子式能够。
［问］已知最简式，还需明白什么条件就可求得分子式？
［生］相对分子质量。
［师］对，下面我们共同求解例1。
［板书］例1：解：(1)求化合物的实验式即是求该化合物分子中各元素原子的数目(N )之比。
N (C)∶N (H)=12
80∶1 20=1∶3 该化合物的实验式是CH 3。
(2)设该化合物分子式为(CH 3)n ，则：
n =)CH ()A (3r r M M =15
30=2 该化合物的分子式是C 2H 6。
答：该碳氢化合物的实验式是CH 3，分子式是C 2H 6。
［师］例1中的A 的分子式还能够采纳什么方法求解？
［生］依照分子式所表示的意义，只要我们确定1 mol A 分子中所含各元素原子的物质的量，即确定了A 分子式中各元素原子的数目。
［师］回答得专门好，下面我们再用这种方法来求出A 的分子式。
［板书］或：解：1 mol A 分子中所含各元素原子的物质的量为：
n (C)=1
-mol g 1280%g 30??=2 mol n (H)=
1-mol g 120%g 30??=6 mol 因此，该化合物的分子式为C 2H 6。
［师］除了以上两种方法以外，哪位同学还有不同的方法？
［生］直截了当用相对分子质量除以12来求。 ［师］专门好。这也是求化学式的一种方法即12
r M =n …m 则化学式为C n H m 。这种方法在解选择题或填空题时使用，能够节约时刻。但作为运算题，专门是已知元素养量分数时，一样不用。
请大伙儿依照以上解题方法做下面练习。
［投影练习］某有机化合物由三种元素组成，其中碳、氢质量分数分别为22.0%和4.59%。将该化合物在强碱水溶液中水解后先用HNO 3酸化，再用AgNO 3溶液试验，结果生成淡黄色沉淀。又测得该化合物的相对分子质量为109，求该有机化合物的分子式。
［学生活动，教师巡视］
［投影］解法1：该有机化合物为溴代烷，其中溴元素的质量分数为：100%－22.0%－
4.59%=73.41%
1 mol 该有机化合物中所含各元素原子的物质的量分别为：
n (C)=1-mol
g 1222.0%g 109??=2 mol n (H)=
1-mol g 1.59%4g 109??=5 mol % %
n (Br)=1-mol g 80.41%73g 109??=1 mol 因此，该有机化合物的分子式为C 2H 5Br 。
解法2：据题意，该有机化合物中还含有溴元素，其质量分数为:100%－22.0%－
4.59%=73.41%
该有机化合物各元素原子个数之比
N (C)∶N (H)∶N (Br)=1222.0%g 109?∶1
.59%4g 109?∶80.41%73g 109?=2∶5∶1 设该化合物的分子式为(C 2H 5Br)n
n =109
109=1 该化合物分子式为C 2H 5Br 。
答：该有机化合物的分子式为C 2H 5Br 。
［投影小结］已知物质中各元素的质量分数和物质的相对分子质量，求物质分子式的方法是：
［过渡］关于气态的有机物有时告知其分子的相对分子质量或相对密度，现在如何求分子式呢？下面我们看例题：
［板书］(2)依照气态有机物密度或相对密度求分子式
［投影］例2： 2.3 g 某有机物A 完全燃烧后，生成0.1 mol CO 2和2.7 g H 2O ，测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6，求该化合物的分子式。
［师］依照题意，该有机物燃烧的产物只有CO 2和H 2O ，因此该有机物中一定含有C 和H 两种元素，是否含O 元素，我们该如何确定呢？
［生］依照燃烧前后C 、H 质量守恒，可由产物CO 2和H 2O 中含C 、H 的质量运算出有机物中C 、H 的总质量。若m (有机物)=m (C)+m (H)则有机物中只含C 、H 两种元素；若m (有机物)＞m (C)+m (H)，则有机物中含C 、H 、O 三种元素，m (O)=m (有机物)－m (C)－m (H)。
［师］这位同学分析得专门全面。下面请同学们按照该思路来求解例2。
［请一位同学到黑板上运算］
［学生板演］解：(1)求2.3 g 该有机物中组成元素的质量
依照C 、H 守恒可求得
m (C)=0.1 mol ×12 g ·mol －1=1.2 g
m (H)=2.7 g ×18
2=0.3 g m (C)+m (H)=1.5 g ＜2.3 g
因此A 中还含有O ，其质量为
m (O)=m (A)－m (C)－m (H)=2.3 g －1.5 g=0.8 g
(2)求该有机物的相对分子质量
M r (A)=dM r (空气)=1.6×29=46
(3)确定该有机物的分子式
由于N (C)∶N (H)∶N (O)=12
2.1∶1
3.0∶168.0=2∶6∶1 因此该有机物的实验式为C 2H 6O
设有机物A 的分子式为(C 2H 6O)n
n =46
46=1 故该有机物A 的分子式为C 2H 6O 。
答：该有机物的分子式为C 2H 6O 。
［师］据例1，这位同学的第三步还能够采纳什么方法确定有机物的分子式？
［生］利用1 mol 分子中所含各元素原子的物质的量求解。
［师］再请一位同学到黑板上求解。
［学生板演］1 mol A 分子中含各元素原子的物质的量为
n (C)=g
2.3g 2.1×46 g ÷12 g ·mol －1=2 mol n (H)=g
2.3g
3.0×46 g ÷1 g ·mol －1=6 mol n (O)=
g 2.3g 8.0×46 g ÷16 g ·mol －1=1 mol 因此A 的分子式为C 2H 6O 。
［过渡］假如已知某气态化合物的密度，能否求出其分子量，再求其分子式呢？下面我们再做一道题。
［投影显示］
例3：某气态烃在标准状况下150 mL 的质量是0.5223 g ，经测定，该烃含碳92.3%，含氢7.7%，试求它的分子式。
［师］本题是依照气体密度和元素含量运算有机物分子式的常见题型。若能依照标况下的体积和质量求出它的相对分子质量，那么就能够利用例1或例2的解题方法来运罢了。下面请同学们自己摸索本题应如何做。
［学生摸索后写出各自的解法，教师总结并板书］
解法(1)：求相对分子质量M =L
0.15g 5223.0×22.4 L/mol=78 g/mol ∴该烃的相对分子质量为78。
求C 、H 原子个数比，得出实验式：
N (C)∶N (H)=12
%3.92∶1%7.7=1∶1。 实验式为CH ，则分子组成为(CH)n 。
∴13n =78 n =6
∴分子式为C 6H 6
解法(2)：
相对分子质量运算方法同上。
N (C)=12
%3.9278?=6 N (H)=1%7.778?=6 ∴分子式为C 6H 6。
［过渡］我们明白烃的组成可表示为C x H y ，烃的含氧衍生物的组成可表示为C x H y O ，若为饱和一元醇则可用C n H 2n +1OH 表示，据此，还能够写出以通式表示的有机反应的化学方程式。若已知这些有机化学反应中各物质间量的关系，就能够求算有机物的分子式。通常运算有两种方法：一是依照有关生成物的量，求出有机物中元素的含量，再结合相对分子质量的运算，将此类问题用前面几道例题的方法解答；二是写出用有机物通式表示的化学方程式，利用方程式求出有机物的相对分子质量，或直截了当利用反应通式确定分子式。下面我们来看一道例题。
［板书］(3)依照有机物在化学反应中量的关系求分子式
［投影］例4： 0.60 g 某饱和一元醇A ，与足量的金属钠反应，生成氢气112 mL(标准状况)。求该一元醇的分子式。
［学生运算，教师巡视］
［投影］求解上题的规范步骤：
解：饱和一元醇的通式为C n H 2n +1OH ，该一元醇的摩尔质量为M (A)
2C n H 2n +1OH+2Na ?→?2C n H 2n +1ONa+H 2↑
2 mol ×M (A) 22.4 L
0.60 g 0.112 L
M (A)=L
0.112mol 2g 0.60L 4.22??=60 g ·mol －1 该一元醇的相对分子质量为60
依照该一元醇的通式，有下列等式：
12n +2n +1+16+1=60
n =3
答：该一元醇的分子式是C 3H 8O 。
［投影练习］
某有机物4.5 g ，完全燃烧后生成2.7 g H 2O 和3.36 L CO 2(标况)，该有机物的蒸气对H 2相对密度为30，求该有机物的分子式。
解：该有机物中各元素的质量为：
C ：
L/mol
22.4L 36.3×12 g/mol=1.8 g H:2.7 g ×182=0.3 g O:4.5 g －1.8 g －0.3 g=2.4 g
则N (C)∶N (H)∶N (O)=12
8.1∶13.0∶164.2=1∶2∶1 ∴最简式为CH 2O 设化学式为(CH 2O)n
则30n =60 n =2即有机物分子式为C 2H 4O 2
［师］请同学们依照以上例题和练习，讨论求有机物的分子式需要明白哪些数据？ ［学生讨论后小结］
①相对分子质量及元素养量分数。
②有机物在反应中各反应物及生成物的量的关系。
［师］通过运算确定分子式之后，还需依照其专门性质或实验确定结构式。具体方法我们下节课再学习。
［布置作业］P 159一、二、四、1.2.
●板书设计
第三节 有机物分子式和结构式的确定(一)
一、有机物分子式的确定
(1)依照相对分子质量和元素养量分数求分子式。
(2)依照气态有机物密度或相对密度求分子式。
(3)依照有机物在化学反应中量的关系求分子式。
●教学说明
有机物分子式的确定是初中时期有关化学式运算的延伸。本节课的学习关于学生认识未知世界，探究形形色色的物质世界，推断物质的元素组成，确定其分子式，提供了一定的知识基础。因此在教学过程中应重视培养学生严肃认确实科学态度、严密的科学思维方法以及良好的学习适应。注意把前后知识有机地结合起来，进一步达到新旧知识的融会贯穿。在以后的授课中，还要注意对此部分内容进行不断的巩固和练习。
●参考练习
1.某有机物的蒸气密度是相同状况下甲烷密度的3.625倍。把1.1 g 该有机物在氧气中充分燃烧，将生成的气体混合物通过足量碱石灰，碱石灰增重3.72 g ，又知生成H 2O 和CO 2物质的量之比为1∶1。求此有机物的分子式。
解：M r =16×3.625=58
∴n =g/mol
58g 16.1=0.02 mol C x H y O z +(x +
4y －2z )O 2?→? x CO 2 + 2
y H 2O 1 mol x mol 2y mol 0.02 mol 0.02 mol 0.01 mol
依题意：0.02 x =0.01 y 2x =y
0.02 x ×44+0.01y ×18=3.72
解得：x =3 y =6
3×12+6+16z =58 z =1
∴分子式为C 3H 6O
2.取
3.40 g 只含羟基，不含其他官能团的液体饱和多元醇，置于5.00 L 氧气中。经点燃醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56 L ，将气体通过CaO 进行吸取，体积又减少2.80 L(所有体积均已换算成标准状况下的体积)。
(1)3.4 g 醇中C 、H 、O 的物质的量分别为：
n (C)=______ mol ，n (H)=______ mol ，n (O)=______ mol ；该醇中C 、H 、O 原子数之比为： 。
(2)从以上比值能否确定该醇的分子式？其缘故是 。
答案:(1)n (C)=0.125 mol n (H)=0.300 mol
n (O)=0.100 mol C 、H 、O 原子个数比为5∶12∶4
(3)从以上比值能确定该醇的分子式。其缘故是该最简式中H 原子数已饱和，因此最简
式即分子式C5H12O4。
3.在101325 Pa、120℃时，某气态烃和过量O2在一密闭容器内完全燃烧，在相同条件下反应前后容器内的压强相等。求该烃可能的分子式。
解析：本题可采纳规律法求解。因分子中氢原子数为4的烃，在相同条件下燃烧前后(水为气态)气体物质的量不变，压强相等。应用这一规律可得该烃的分子式可能为CH4、C2H4或C3H4。
答案：该烃的分子式可能为CH4、C2H4或C3H4。