1、课前自学课堂互动第二单元 科学家怎样研究有机物课前自学课堂互动第1课时 有机化合物组成的研究课前自学课堂互动【考试标准】知识条目加试要求1有机化合物的组成、结构和性质特点2研究有机化合物组成的常用方法aa课前自学课堂互动自 主 预 习知识点一 有机物的组成 有机物都含有元素，绝大多数含有元素，很多有机物还含有元素、元素、元素、元素、元素等。知识点二 有机化合物的最简式 最简式又称，指有机化合物含各元素的。碳氢氧氮卤族硫磷实验式原子个数最简整数比课前自学课堂互动知识点三 有机物组成的确定方法1测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法最早由李比希(J.V.Liebig)于1831年提出，其基本原理
2、是利用在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用和(简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉)吸收和，根据吸收前后的获得反应生成的和的质量，进而确定有机化合物中和的质量分数。氧化铜高氯酸镁烧碱石棉剂水二氧化碳质量变化水二氧化碳氢碳课前自学课堂互动2用钠融法可定性确定有机物中是否存在等元素。将有机样品与混合熔融，等元素将以等形式存在，再用无机定性分析法测定。3用铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在。将一根纯铜丝加热至，蘸上试样，放在火焰上，如存在，火焰为色。4元素分析仪自动化程度高，分析元素含量时所需样品量，分析速度，可以同时对等多种元素进行分析。氮、氯、溴、硫金属钠氮、氯、溴、硫氰化钠、氯化钠
3、、溴化钠、硫化钠卤素红热灼烧卤素绿小快碳、氢、氧、硫课前自学课堂互动即 时 自 测1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)有机物中碳、氢原子个数比为14，则该有机物一定是CH4()(2)燃烧是测定有机物分子结构的有效方法()(3)有机物完全燃烧后仅生成CO2、H2O，则该有机物中一定含C、H、O三种元素()(4)已知某有机物的相对分子质量和实验式，可推出该有机物的分子式()答案(1)(2)(3)(4)课前自学课堂互动2分析有机物可以应用元素分析仪进行。下列有关元素分析仪的说法中，错误的是()A试样在氧气流中被加热到9501 200 充分燃烧，该仪器可对燃烧产物自动进行分析B该仪器不仅可以分
4、析试样中常见元素的含量，还可以测定试样分子的空间结构C使用该仪器时，所需样品量小，分析速度快，试样可以是易挥发或难熔的有机物D将该仪器与计算机连接，可以实现对试样检测数据存储、统计和形成分析报告课前自学课堂互动解析 元素分析仪只能分析试样中常见元素的含量，不能测定试样分子的空间结构。答案 B课前自学课堂互动3确定有机物中是否含有卤素的方法是()A将待测物与氧化铜混合高温加热，产物分别用高氯酸镁和碱石灰吸收B将待测物与金属钠混合熔融，再用水溶解，稀盐酸酸化后滴加AgNO3溶液C将待测物直接在空气中燃烧，观察火焰颜色和烟雾的浓烈程度D将一根纯铜丝加热至红热，蘸上试样，放在火焰上灼烧观察火焰颜色课前
5、自学课堂互动解析 A项，能测出水和二氧化碳的质量，B是钠融法应该用稀硝酸酸化，D是铜丝燃烧法可以，C项即使含有卤素，直接燃烧也无现象。答案 D课前自学课堂互动探究一 有机物组成和分子式的确定1求有机物相对分子质量的常用方法(1)Mrmn。(2)根据有机蒸气的相对密度 D：Mr1DMr2。(3)标准状况下有机蒸气的密度为 gL1，Mr22.4 。课前自学课堂互动2确定分子式的方法 实验式法 由各元素的质量分数求各元素的原子个数实验式相对分子质量求分子式。物质的量关系法由密度或其他条件求摩尔质量求 1 mol 分子中所含各元素原子的物质的量求分子式。课前自学课堂互动【例1】某有机物在氧气中充分燃烧
6、，生成等物质的量的二氧化碳和水。则该有机物的组成必须满足的条件是()A分子中C、H、O的个数比为123B分子中C、H的个数比为12C该有机物的相对分子质量为14D该分子中肯定不含氧解 析 因 为 n(CO2)n(H2O)11，所 以 n(C)n(H)12。答案 B课前自学课堂互动互动思考一种有机物燃烧后的产物只有 CO2 和 H2O，该有机物所含元素只有碳和氢吗？如何判断是否含有氧元素？答案 不一定，若产物只有 CO2 和 H2O，其组成元素肯定有 C、H 元素，可能有 O 元素，判断该有机物中是否含氧元素：设有机物燃烧后 CO2 中碳元素的质量为 m(C)，H2O 中氢元素质量为m(H)。若
7、m(有机物)m(C)m(H)有机物中含有氧元素m(有机物)m(C)m(H)有机物中不含氧元素课前自学课堂互动【训练 1】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，置于铂皿并放入燃烧管中，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 0.144 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_，氢的质量分数为_。(2)维生素 C 中是否含有氧元素？_，为什么？_。(3)如果需要你确定维生素 C 的分子式，你还需要哪些信息？_。课前自学课堂互动解析 有机物燃
8、烧生成 CO2 和 H2O，这样无水硫酸铜增重为水的质量，碱石灰增重为 CO2 的质量。答案(1)40.91%4.54%(2)是 因为氢、碳总质量小于原样品质量(3)维生素 C 的相对分子质量课前自学课堂互动【例 2】0.2 mol 某有机物 A 和 0.4 mol O2 在密闭容器中燃烧后的产物为 CO2、CO 和 H2O(g)，产物经过浓 H2SO4 后，质量增加 10.8 g；再通过灼热的 CuO，充分反应后，固体质量减轻3.2 g，最后气体再通过碱石灰被完全吸收，碱石灰质量增加17.6 g。试推断该有机物 A 的分子式为_。课前自学课堂互动解析 由题意知，被浓硫酸吸收的水蒸气 n(H2
9、O)10.8 g18 gmol10.6 mol。COCuO=Cu,CO2 减轻 m1 mol80 g64 g1 mol m16 g)n(CO)0.2 mol n(CO2)0.2 mol 3.2 g被碱石灰吸收 n(CO2)17.6 g44 gmol10.4 mol。则 0.2 mol A 与 0.4 mol O2 反应生成 0.6 mol H2O、0.2 mol CO 和0.2 mol CO2。即 1 mol A 消耗 2 mol O2，生成 3 mol H2O、1 mol CO和 1 mol CO2。根据质量守恒定律得 A 的分子式为 C2H6O2。答案 C2H6O2课前自学课堂互动【训练
10、2】某烃含氢元素的质量分数为 17.2%，该烃的实验式为_；又测得该烃的相对分子质量是 58，则该烃的分子式是_。解析 n(C)n(H)117.2%1217.2%125，所以该烃的实验式为 C2H5。设该烃的分子式为(C2H5)n，(21215)n58，解得 n2，所以该烃的分子式为 C4H10。答案 C2H5 C4H10课前自学课堂互动课堂笔记：分子式的确定方法有3种：一是先求式，再求式；二是直接求分子中原子个数，然后写出分子式；三是求有机物与碳、氢、氧原子将有机物化成1 mol，然后写出分子式。最简分子碳、氢、氧个数比课前自学课堂互动探究二 有机物组成的实验研讨1先用红热的CuO作氧化剂，
11、将仅含C、H、O元素的有机物氧化，然后分别用高氯酸镁和烧碱石棉剂吸收生成的水和二氧化碳。李比希法模拟测量装置图如图所示：课前自学课堂互动2根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的水和二氧化碳的质量，从而确定有机物中氢元素和碳元素的质量，剩余则为氧元素的质量。3最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数。4由此可知有机物的最简式(实验式)，再结合相对分子质量可最终确定分子式。课前自学课堂互动【例3】化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉里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。下图所列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。回答下列问题：课前自学课堂互动(1
12、)产生的氧气按从左到右流向，所选装置的连接顺序是_。(2)C 装置中浓 H2SO4 的作用是_。(3)D 装置中 MnO2 的作用是_。(4)燃烧管中 CuO 的作用是_。(5)若准确称取 0.90 g 样品(只含 C、H、O 三种元素的二种或三种)，经充分燃烧后，A 管质量增加 1.32 g，B 管质量增加 0.54 g，则该有机物的最简式为_。(6)要确定该有机物的分子式，还要知道_。课前自学课堂互动解析 本题利用 H2O2 在 MnO2 催化下分解产生氧气，用浓硫酸除去其中的水蒸气后氧化有机物生成 CO2 和 H2O，利用装置 B 测定H2O 的质量，利用装置 A 测定 CO2 的质量，
13、从而求出有机物含有的 C、H(或 O)的质量，进而求出有机物的实验式。电炉中 CuO的作用是为了尽可能保证有机物全部氧化生成 CO2 和 H2O。第(5)问，n(CO2)1.32 g/44 gmol10.03 mol，n(H2O)0.54 g/18 gmol10.03 mol，m(O)0.90 gm(C)m(H)0.90 g0.03 mol12 g/mol0.03 mol21 g/mol0.48 g，n(O)0.48 g/16 gmol10.03 mol。因 n(C)n(H)n(O)0.03(0.032)0.03121，故该有机物的实验式为 CH2O。(6)要确定有机物的分子式，还需要测出有机
14、物的相对分子质量。课前自学课堂互动答案(1)gf，eh，ic(或 d)，d(或 c)a(或 b)，b(a)(2)干燥 O2(3)催化剂(4)使有机物充分燃烧(5)CH2O(6)相对分子质量课前自学课堂互动【训练3】为了测定一种气态烃A的分子式，取标准状况下A气体置于密闭容器内燃烧，实验表明产物是CO2、CO和H2O，学生甲、乙设计如下两个方案，均认为根据自己的方案能求出A的最简式，他们测定的数据如图所示(假设每次处理均反应完全)课前自学课堂互动(1)根据两方案，你认为能否测得 A 的最简式(填“能”或“不能”)。甲方案_，乙方案_。根据能测出 A的最简式的方案，回答下列问题：(2)A 的最简式
15、为_。(3)若要确定 A 的化学式是否需要测定其他数据(填“是”或“否”)_ _，如果需要，测定数据是_。课前自学课堂互动解析(1)甲方案碱石灰增加的质量为 CO2 和 H2O 的质量之和，再通过灼热的 CuO 减少的质量或石灰水增加的质量，可求出烃不完全燃烧生成 CO 的质量，但不能求出 CO2 及水各自的质量，故无法确定有机物的最简式；而乙方案浓 H2SO4 增加的质量为水的质量，再通过灼热的 CuO 减少的质量可求出 CO 的质量，最后通过碱石灰可求出 CO2 的总质量，结合上述三个数据可求出烃中 C、H 的质量比，即得最简式。课前自学课堂互动(2)根据乙方案可知，n(H2O)5.4 g18 gmol10.3 mol，则 n(H)0.6 mol；再由最后碱石灰增加的质量，可求出 CO2 的总物质的量为n(CO2)13.20 g44 gmol10.3 mol，据此可求出该烃的最简式为 CH2。(3)因为题目已知烃在标准状况下为气体，故只要知道了气体的体积，即可求出烃的物质的量，进而可求出 1 mol 烃中所含 C、H原子的物质的量，即可求出烃 A 的分子式。答案(1)不能 能(2)CH2(3)是 烃 A 的体积课前自学课堂互动课堂笔记：