2023/2/31第一章認識有機化合物第四節(jié)研究有機化合物的一般步驟和方法第2課時新課標人教版高中化學課件系列選修5有機化學基礎2023/2/321.元素分析：李比希法→現(xiàn)代元素分析法元素分析儀三、元素分析與相對分子質量的測定元素分析與相對分子質量的測定2023/2/33德國化學家李比希（1803～1873）化學史話李比希對有機化合物結構的研究有什么貢獻？定量測定有機物中碳和氫元素含量的一種分析方法

將準確稱量的樣品置于一燃燒管中，再將其徹底燃燒成二氧化碳和水，用純的氧氣流把它們分別趕入燒堿石棉劑（附在石棉上粉碎的氫氧化鈉）及高氯酸鎂的吸收管內，前者將排出的二氧化碳變?yōu)樘妓徕c，后者吸收水變?yōu)楹薪Y晶水的高氯酸鎂，這兩個吸收管增重量分別表示生成的二氧化碳和水的重量，由此即可計算樣品中的碳和氫的含量。如果碳與氫的百分含量相加達不到100%，而又檢測不出其他元素，則差數(shù)就是氧的百分含量。本法的特點是碳氫分析在同一樣品中進行，且對儀器裝置稍加改裝后，即能連續(xù)檢測其他元素。元素分析與相對分子質量的測定2023/2/34“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有機物加氧化銅氧化H2OCO2用無水CaCl2吸收用KOH濃溶液吸收得前后質量差得前后質量差計算C、H含量計算O含量得出實驗式

將一定量的有機物燃燒，分解為簡單的無機物，并作定量測定，通過無機物的質量推算出組成該有機物元素原子的質量分數(shù)，然后計算出該有機物分子所含元素原子最簡單的整數(shù)比，即確定其實驗式（又稱為最簡式）。元素分析與相對分子質量的測定2023/2/35例1、5.8g某有機物完全燃燒，生成CO213.2g,H2O5.4g。含有哪些元素?思考：能否直接確定該有機物的分子式?

實驗式和分子式有何區(qū)別?實驗式和分子式的區(qū)別;實驗式：表示化合物分子中所含元素的原子數(shù)目最簡整數(shù)比的式子。分子式：表示化合物所含元素的原子種類及數(shù)目的式子,表示物質的真實組成。n(C)∶n(H)∶n(O)＝13.2／44∶5.4×2／18∶1.6／16＝0.3：0.6：0.1＝3∶6∶1

∴實驗式為

C3H6O元素分析與相對分子質量的測定2023/2/36確定有機化合物的分子式的方法：[方法一]

由物質中各原子（元素）的質量分數(shù)→各原子的個數(shù)比(實驗式)→由相對分子質量和實驗式→有機物分子式

[方法二]

1mol物質中各原子（元素）的質量除以原子的摩爾質量→1mol物質中的各種原子的物質的量→知道一個分子中各種原子的個數(shù)→有機物分子式

三、元素分析與相對分子質量的測定元素分析與相對分子質量的測定2023/2/37[練習]某含C、H、O三種元素組成的未知有機物A，經燃燒分析實驗測定該未知物中碳的質量分數(shù)為52.16%，氫的質量分數(shù)為13.14%。（1）試求該未知物A的實驗式（分子中各原子的最簡單的整數(shù)比）。（2）若要確定它的分子式，還需要什么條件？相對分子質量n(C)∶n(H)∶n(O)＝52.16／12∶13.14／1∶34.7／16＝2∶6∶1

∴實驗式為

C2H6O元素分析與相對分子質量的測定2023/2/38例2、實驗測得某碳氫化合物A中，含碳80%、含氫20%，求該化合物的實驗式。又測得該化合物的相對分子質量是30，求該化合物的分子式。解法一解法二∵n(C)∶n(H)＝80／12∶20／1＝1∶3∴該化合物的實驗式：CH3設分子式為(CH3)n則15n＝30∴n＝2分子式為C2H6∵1mol有機物中含C原子30×80%／12＝2mol1mol有機物中含H原子30×20%／1＝6mol則一個分子中含2個C原子6個H原子∴分子式為

C2H6元素分析與相對分子質量的測定2023/2/39思考：確定相對分子質量的方法有哪些？（1）M=m/n（2）M1=DM2

(D為相對密度)（3）M=22.4L/mol·ρg/L=22.4ρg/mol(標況下氣體)三、元素分析與相對分子質量的確定（4）質譜法元素分析與相對分子質量的測定2023/2/310——相對分子質量的確定有機物分子高能電子束轟擊帶電的“碎片”確定結構碎片的質荷比質荷比：碎片的相對質量（m）和所帶電荷（e-）的比值（由于分子離子的質荷比越大，達到檢測器需要的時間最長，因此譜圖中的質荷比最大的就是未知物的相對分子質量）質譜法作用：測定相對分子質量

測定相對分子質量的方法很多，質譜法是最精確、最快捷的方法。它是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質量，質量不同的離子在磁場作用下達到檢測器的時間有差異，其結果被記錄為質譜圖。2.質譜法元素分析與相對分子質量的測定2023/2/311質譜儀元素分析與相對分子質量的測定2023/2/312CH3CH2OH+質荷比311008060402002030405027294546CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+相對豐度/%乙醇的質譜圖

最大分子、離子的質荷比越大，達到檢測器需要的時間越長，因此質譜圖中的質荷比最大的就是未知物的相對分子質量。三、元素分析與相對分子質量的測定元素分析與相對分子質量的測定2023/2/313例3．2002年諾貝爾化學獎獲得者的貢獻之一是發(fā)明了對有機物分子進行結構分析的質譜法。其方法是讓極少量的（10－9g）化合物通過質譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，然后測定其質荷比。設H＋的質荷比為β，某有機物樣品的質荷比如右圖所示（假設離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子的多少有關），則該有機物可能是（）A.甲醇B.甲烷C.丙烷D.乙烯B元素分析與相對分子質量的測定2023/2/314[練習]某有機物的結構確定：①測定實驗式：某含C、H、O三種元素的有機物，經燃燒分析實驗測定其碳的質量分數(shù)是64.86%，氫的質量分數(shù)是13.51%,則其實驗式是（）。

②確定分子式：下圖是該有機物的質譜圖，則其相對分子質量為（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O74n(C)∶n(H)∶n(O)＝64.86％／12∶13.51％／1∶21.63％／16＝4∶10∶1∴實驗式為：

C4H10O

設分子式為；(C4H10O)n則74n＝74

∴n＝1分子式為

C4H10O元素分析與相對分子質量的測定2023/2/315[練習]嗎啡和海洛因都是嚴格查禁的毒品。嗎啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余為O。已知其分子量不超過300。試求：⑴嗎啡的分子量；⑵嗎啡的分子式。分析：可先假設分子中只含1個氮原子，可通過N的百分含量和N的原子量，計算出嗎啡的最小分子量。解：⑴嗎啡最小分子量

，而又知嗎啡分子量不超過300，故可知嗎啡分子量即為285。⑵一個嗎啡分子中碳原子數(shù)為

氫原子數(shù)為

氮原子數(shù)為1氧原子數(shù)為

故嗎啡的分子式為

2023/2/316四、分子結構的鑒定

有機物的性質結構式（確定有機物的官能團）分子式計算不飽和度推測可能的官能團寫出可能的同分異構體利用官能團的特征性質，通過化學實驗確定。當化合物結構比較復雜時，若用化學方法，時間長、浪費試劑，因此科學上常常需要采取一些物理方法。與鑒定有機物結構有關的物理方法有質譜、紅外光譜、核磁共振譜等。分子結構的鑒定2023/2/317②核磁共振氫譜氫原子種類不同（所處的化學環(huán)境不同）特征峰也不同①紅外光譜作用：獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的信息作用：測定有機物分子中等效氫原子的類型和數(shù)目

四、分子結構的鑒定利用特征反應鑒定出官能團，再進一步確認分子結構2.物理方法：1.化學方法：分子結構的鑒定2023/2/318由于有機物中組成化學鍵、官能團的原子處于不斷振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當。所以，當用紅外線照射有機物分子時，分子中的化學鍵、官能團可發(fā)生震動吸收，不同的化學鍵、官能團吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機物含有哪些化學鍵、官能團，以確定有機物的結構。紅外光譜法確定有機物結構的原理是：1.紅外光譜(IR)四、分子結構的鑒定分子結構的鑒定2023/2/3192、紅外光譜的應用原理分子結構的鑒定2023/2/320例4、下圖是一種分子式為C4H8O2的有機物的紅外光譜譜圖,則該有機物的結構簡式為：C―O―CC=O不對稱CH3CH3CH2COOCH3或CH3COOCH2CH3分子結構的鑒定2023/2/321練習5：有一有機物的相對分子質量為74，確定分子結構，請寫出該分子的結構簡式

C―O―C對稱CH3對稱CH2CH3CH2OCH2CH3分子結構的鑒定2023/2/322核磁共振儀分子結構的鑒定2023/2/323

核磁共振中的核指的是氫原子核。氫原子核具有磁性，如用電磁波照射氫原子核，它能通過共振吸收電磁波能量，發(fā)生躍遷。用核磁共振儀可以記錄到有關信號，處于不同化學環(huán)境中的氫原子因產生共振時吸收的頻率不同，在譜圖上出現(xiàn)的位置也不同。且吸收峰的面積與氫原子數(shù)成正比。可以推知該有機物分子有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目多少。2.核磁共振氫譜四、分子結構的確定分子結構的鑒定2023/2/324結構分析：核磁共振法（H’—NMR）作用：測定有機物中H原子的種類信號個數(shù)和數(shù)目信號強度之比峰面積吸收峰數(shù)目＝氫原子類型不同吸收峰的面積之比（強度之比）＝不同氫原子的個數(shù)之比分子結構的鑒定2023/2/325核磁共振氫譜分子結構的鑒定2023/2/326例5、分子式為C2H6O的兩種有機化合物的1H核磁共振譜，你能分辨出哪一幅是乙醇的1H-NMR譜圖嗎?分子式為C2H6O的兩種有機物的1H核磁共振譜圖

H—C—O—C—HH―C―C―O-H

HHHHH

HH

H分子結構的鑒定2023/2/327下圖是某有機物的1H核磁共振譜圖，則該有機物可能是()

A.CH3CH2OH

B.CH3CH2CH2OH

C.CH3—O—CH3

D.CH3CHOC下列有機物在H’-NMR上只給出一組峰的是()

A、HCHO

B、CH3OHC、HCOOHD、CH3COOCH3A分子結構的鑒定2023/2/328問題探究：２種；９∶１１種３種；３∶２∶１４種；３∶２∶１∶６CH3-CH-CH3CH3CH3-