元素分析与相对分子质量的测定

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。

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。

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________。

元素分析和相对分子质量的测定一、选择题1．用核磁共振仪对分子式为C3H8O的有机物进行分析，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比是116，则该化合物的结构简式为( )A．CH3—O—CH2—CH3B．C．CH3CH2CH2OHD．C3H7OH解析：三个峰说明有三种不同化学环境的氢原子，且个数比为116，只有B项符合。

D项结构不明，是分子式而不是结构简式。

答案：B2．某化合物的结构(键线式)及球棍模型如下：该有机分子的核磁共振波谱图如下(单位是ppm)：下列关于该有机物的叙述正确的是( )A．该有机物不同化学环境的氢原子有6种B．该有机物属于芳香化合物C．键线式中的Et代表的基团为—CH3D．该有机物在一定条件下能够发生消去反应解析：A项，由谱图可知有8种不同环境的氢原子，A错；B项，由键线式可看出，该物质中无苯环，不属于芳香化合物，B错；C项，Et为—CH2CH3，C错。

答案：D3．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法不正确的是( )A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的氢原子C．仅由核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3—O—CH3解析：由A的红外光谱知A中有—OH，由A的核磁共振氢谱知A中有3种氢原子，故若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3CH2OH。

答案：D4．已知某有机物A的核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中，错误的是( )A．若A的分子式为C3H6O2，则其结构简式为CH3COOCH3B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子，且个数之比为12 3C．仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数D．若A的化学式为C3H6O2，则其同分异构体有三种解析：由核磁共振氢谱可知，其分子中含有三种不同化学环境的氢原子，峰的面积之比等于其原子个数之比，但不能确定具体个数，故B、C正确；由A的分子式C3H6O2可知，其同分异构体有3种：CH3COOCH3、CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3。