有机物分子式和结构式的确定课件下学期高二化学人教版选择性必修
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数________k逆增大倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。T1℃时,k正k逆=________。 (3)由题干可知,LiFePO4的晶胞中,Fe存在于由O构成的正八面体内部,P存在于
数 (2)氨气与浓盐酸反应放出热量 氢谱图 入阴极室, 穿过阴膜进入产品室,错误。 峰面积之比=氢原子数之比 +H2O。(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是增大
阅读课本15到19页,对关键内容进行勾圈点画,同时解决一下 问题:
1、李比希法确定化合物最简式的原理是什么? 2、怎么通过最简式得到化学式,有哪些计算方式? 3、怎么确定有机物的结构式? 4、掌握有机物测定中红外光谱、核磁共振氢谱、质谱法、X射线 衍射的工作原理是什么?
厚德 笃行 智慧 幸福
冠县实验高级中学
厚德 笃行 智慧 幸福
冠县实验高级中学
【思考】怎样研究有机化合物?有哪些基本步骤?
分离、提纯
确定实验式
确定分子式 确定分子结构
蒸馏、萃 取、重结 晶
元素定量 分析
质谱法
测量相对分子 质量
波谱分析: 质谱、红 外光谱、 核磁共振 氢谱、x射 线衍射谱
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自学任务:
②分离方法
2V2++2H+ 2V3++H2↑。
(吸收强度) 【解析】选B。A.银镜反应需在水浴加热的条件下进行,用图1装置进行银镜反应是错误的,故A错误;B.溴乙烷在氢氧化钠的醇溶液中加热发生消去反应,生成的气体经水洗除去挥
发出来的乙醇后,再通入酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液褪色,说明溴乙烷消去反应的产物是乙烯,所以图2装置能检验乙烯的存在,故B正确;C.用图3装置制备乙酸乙酯时,
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核磁共振氢谱
确 定
氢原子核具有磁性
电磁波照射
含氢元素的化合物
氢核会吸收特定频 率电磁波的能量
分
子
产生 核磁共振现象
结
处于不同化学环境中的氢原子因产
构
生共振时吸收电磁波的频率不同
用核磁共振仪可
相应的信号在谱图中出现的位置也不同 以记录有关信号
具有不同的化学位移(用δ表示), 而且吸收峰的面积与氢原子数成正比
为防止倒吸,导管不能插入液面以下,故C错误;D.乙酸具有挥发性,用图4装置不能比较碳酸与苯酚的酸性强弱,故D错误。
(4)常温常压下,22.4 L氯气与足量的镁粉充分反应,转移的电子数为2NA
的Li+,Fe和P的数目均为4,所以一个晶胞中含有4个LiFePO4单元。对比(a)和(b) 6.C 由图可知,该装置将光能转化为化学能并分解水,A正确;双极性膜可将水
第一章 有机化合物的结构特点与研究方法 第二节 研究有机化合物的一般方法
1.2.2 有机化合物分子式和分子结构的确定
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科学 社会 技术
青蒿素的提取
葛洪《肘后备急方》 “青蒿一握,以水升渍, 绞取汁,尽服之。”20世纪70年代初,我国屠喲呦 等科学家使用乙醚从中药中提取并用柱色谱分离得 到抗疟有效成分青萄素,随后展开了对青蓠素分子 结构的测定和相关医学研究。
利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率,b项符合题意;增大CO2和H2的初始投料比,相当于c(H2)不变,增大c(CO2),平衡正向移动,但是CO2的平衡转化率减小,c项不符合题
意;初始投料比和容器体积不变,增大反应物的浓度,平衡正向移动,有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率,d项符合题意。
吸收峰数目=氢原子种类 红色沉淀产生,若有证明含有甲酸或甲酸盐,否则不含有甲酸或甲酸盐(其他答案合理也可) 核磁共振 ③已知:瞬时速率表达式v正=k正c3(H2)·c(N2),v逆=k逆c2(NH3)(k为速率常数,只与温度有关)。温度由T1调到T2,活化分子百分数________(填“增大”“减小”或“不变”),k正增大倍
为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、Mn2+,以及部分的Fe3+、
1.有关银镜反应
以质荷比为横坐标,以各类
质谱仪
离子相对丰度为纵坐标记录 测试结果,得厚到德质笃行谱智图慧 幸福
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二、确定分子式
未知物A的实验式为C2H6O,其质谱 图中最右侧的分子离子峰(CH3CH2OH的 信号)的质荷比数值为46,因此A的相对 分子质量为46,由此可以推算出A的分子 式也是C2H6O。
提示:乙醛和银氨溶液发生银镜反应实验中需要注意以下几点:①试管内壁必须洁净;②必须水浴加热(60~70 ℃),不可用酒精灯直接加热;③加热时不可振荡和摇动试管;④乙
醛用量不宜太多,即需要保持碱性环境。 (2)“酸浸氧化”中,钒矿粉中的Fe3O4与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水, 起始/mol 1 2 0
Mn2+的高萃取率,同时Co2+的萃取率要小,3.0~3.5最为合适;
②安全性问题。有机溶剂应该性能稳定且为___态,具有_____结构的高分子 3)Ksp(CaF2)=5.29×10-9,除铁后所得100 mL溶液中c(Ca2+)=0.01 mol·L-1,加 7.D 由图可知,甲室电极与电源正极相连,为阳极室,Cl-放电能力大于OH-,所
【解】(1)计算该有机化合物中氧元素的质量分数: ω(O)=100%-52.2%-13.1%=34.7%
(2)计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比:
N(C):N(H):N(O)=
52.2% 12.01
: 13.1% 1.008
:
34.7% 16.00
=2:6:1 【答】该未知物A的实验式为C2H6O。
一、确定实验式
测定有机化合物的元素组成, 以及各元素质量分数的化学方法
元素的定性分析 元素的定量分析
炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。可以减少热量的流失,可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离。
【解析】(1)滤液2中仍然含有Mn2+,经过萃取后的溶液不含有Mn2+,故加萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+;根据金属离子在萃取剂中的萃取率与pH的关系图,pH的取值范围应该满足
(1)某粒子一般不与其他元素的原子反应,这种粒子的符号是_____。
理可写出其通价过电子无排布机图化为 合物;的质量推算出该有机化合物所含
各元素的质量分数
然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比, 确定实验式(最简式)
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04
一、确定实验式
方法:
李比希元素分析仪示意图
将一定量的有机化合物燃烧,转化为简单的无机化 合物,并进行定量测定
(1)具有1个4p电子的元素为____(写元素名称,下同),简化电子排布式为______________。
2.(2020年四川省乐山市第一中学高三模拟)化学与生活、环境密酸性KMnO4溶液褪色。③醇 醛 羧酸。
与它的某些化学键或官能团的振动频率 相同的红外线,通过红外光谱仪的记录 形成该有机化合物的红外光谱图。 应用:可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息。
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确定分子结构
下图所示是未知物A(化学式为C2H6O)的红外光谱图,推测A的分子结构 未知物A含有-OH
该未知物A是含有羟基官能团的化合物,结构简式为:C2H5OH
质谱仪用高能 不同,在电场和磁 解析:丙容器投入4 mol NH3,采用“极限转化法”转化为2 mol N2、6 mol H2,是甲容器的2倍,若平衡不移动,则c3=2c1,由于丙容器相当于增大压强,平衡正向移动,所以丙容 有机分子失去电子形 器中氨的浓度大于甲容器中氨浓度的2倍,即c3>2c1,A项错误;甲容器投入1 mol N2、3 mol H2,乙容器投入2 mol NH3,则甲容器与乙容器是完全等效的,根据盖斯定律可知, 少量 电子流等轰击 场中运动行为不同 甲容器与乙容器的反应的能量变化之和为92.4 kJ,故a+b=92.4,B项错误; 成带正电荷的分子离 Ag电极发生还原反应,故A错误;左侧Ag电极上得电子作正极、Pt作负极,则连接 计算机分析 例3:可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( ) 样品 子和碎片离子等 2.【解析】(1)Ni的原子序数为28,在元素周期表中处于第10纵行,根据构造原
质谱图中质荷比的最大值就是 样品分子的相对分子量。
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二、确定分子式 符合分子式为C2H6O的可能的结构有以下两种:
H
H
HH
H—C—O—C—H
H—C—C—O—H
HH
H
H
二甲醚
乙醇
质谱图中的碎片峰对我们确定有机化合物的分子结构有一定帮助,但 未知物A究竟是二甲醚还是乙醇?这还需要我们根据其他证据作出进 一步推断。
仅含C、H、 CuO作 生成的CO2
O元素的 氧化剂
有机化合 物
氧化 生成的H2O
李比希
KOH浓溶 △m1
液吸收
有机物中C、H 实 计算 质量分数,剩 验
无水CaCl2 △m2 吸收
余的就是O的 式 质量分数
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【例1】含C、H、O三元素的未知物A,经燃烧分析实验测定该未知物中碳的 质量分数为52.2%,氢的质量分数为13.1%。试求该未知物A的实验式。
核磁共振仪
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确定分子结构
未知物A的核磁共振氢谱
➢ 由未知物A(分子式为C2H6O ) 的核磁共振氢谱图,可以判断A 的分子中有3中处于不同化学环 境的氢原子,个数比为3:2:1。
二甲醚的核磁共振氢谱
➢ CH3OCH3(二甲醚)分子中的6 个氢原子的化学环境相同,对应 的核磁共振氢谱图中只有一个峰
实验式
相对分子质量 确定分子式
元素分析
质谱法
分子结构
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二、确定分子式—质谱法
原理:
7.D 由图可知,甲室电极与电源正极相连,为阳极室,Cl-放电能力大于OH-,所
离子因质量、电荷
作用。双氢键是指带正电的H原子与带负电的H原子之间的一种弱电性相互作用。 mol·L-1=2.3×10-2 mol·L-1,即剩余c(F-)=2.3×10-2 mol·L-1,而体积
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李比希还建立了含氮、硫、卤素等有机化合物的元素定量分析方 法,这些方法为现代元素定量分析奠定了基础。现在,元素定量分析使用 现代化的元素分析仪分析的精确度和分析速度都达到了很高的水平。
现代化的元素分析仪
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【思考与交流】
液体A
得到它们相对质
量与电荷数比值 (2)某粒子的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,这种粒子的符号是_____。
解析:(1)①反应B是吸热反应,温度升高,平衡正向移动,CO的产率增大。②由题图1可知在250 ℃时CH3OH的产率最高,所以获取CH3OH最适宜的温度是250 ℃。使用催化剂可以
(质荷比) 增大反应速率,但是不能使平衡发生移动,故不能提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率,a项不符合题意;反应A是反应前后气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,有
有几种不同类型的氢 原子及它们的相对 数目等信息
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确定分子结构
分解,n(Co)∶n(O)= ∶[(80.65-59× )÷16]≈1∶1,剩余固体成分
(3)常温常压下,11 g CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA( )
答案:向试管中加入2 mL NaOH溶液,然后向其中滴加CuSO4溶液4~6滴,产生Cu(OH)2蓝色絮状沉淀,取少量反应后的溶液,加入新制Cu(OH)2悬浊液中,加热煮沸,观察有无砖
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液体A
相对 实验式 分子质量
化学键、官能团等
分子结构信息
分子式
分子结构
元素分析
质谱法
现代分析仪器
德国化学家Fischer历时七年才测得葡萄糖结构 1902年获得诺贝尔奖
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确定分子结构
红外光谱 原理:有机化合物受到红外线照射时,能吸收
中国科学院上海有机化学研究所和中国中医研 究院中药研究所等单位的科学家们通过元素分析和 质谱法分析,确定青蒿素的相对分子质量为282, 分子式为C15H22O5。 经红外光谱和核磁共振谱分析, 确定青嵩素分子中含有酯基和甲基等结构片段。通 过化学反应证明其分子中含有过氧基(一0一0一)。 1975年底, 我国科学家通过X射线衍射最终测定了 青蒿素的分子结构。
数 (2)氨气与浓盐酸反应放出热量 氢谱图 入阴极室, 穿过阴膜进入产品室,错误。 峰面积之比=氢原子数之比 +H2O。(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是增大
阅读课本15到19页,对关键内容进行勾圈点画,同时解决一下 问题:
1、李比希法确定化合物最简式的原理是什么? 2、怎么通过最简式得到化学式,有哪些计算方式? 3、怎么确定有机物的结构式? 4、掌握有机物测定中红外光谱、核磁共振氢谱、质谱法、X射线 衍射的工作原理是什么?
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【思考】怎样研究有机化合物?有哪些基本步骤?
分离、提纯
确定实验式
确定分子式 确定分子结构
蒸馏、萃 取、重结 晶
元素定量 分析
质谱法
测量相对分子 质量
波谱分析: 质谱、红 外光谱、 核磁共振 氢谱、x射 线衍射谱
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②分离方法
2V2++2H+ 2V3++H2↑。
(吸收强度) 【解析】选B。A.银镜反应需在水浴加热的条件下进行,用图1装置进行银镜反应是错误的,故A错误;B.溴乙烷在氢氧化钠的醇溶液中加热发生消去反应,生成的气体经水洗除去挥
发出来的乙醇后,再通入酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液褪色,说明溴乙烷消去反应的产物是乙烯,所以图2装置能检验乙烯的存在,故B正确;C.用图3装置制备乙酸乙酯时,
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核磁共振氢谱
确 定
氢原子核具有磁性
电磁波照射
含氢元素的化合物
氢核会吸收特定频 率电磁波的能量
分
子
产生 核磁共振现象
结
处于不同化学环境中的氢原子因产
构
生共振时吸收电磁波的频率不同
用核磁共振仪可
相应的信号在谱图中出现的位置也不同 以记录有关信号
具有不同的化学位移(用δ表示), 而且吸收峰的面积与氢原子数成正比
为防止倒吸,导管不能插入液面以下,故C错误;D.乙酸具有挥发性,用图4装置不能比较碳酸与苯酚的酸性强弱,故D错误。
(4)常温常压下,22.4 L氯气与足量的镁粉充分反应,转移的电子数为2NA
的Li+,Fe和P的数目均为4,所以一个晶胞中含有4个LiFePO4单元。对比(a)和(b) 6.C 由图可知,该装置将光能转化为化学能并分解水,A正确;双极性膜可将水
第一章 有机化合物的结构特点与研究方法 第二节 研究有机化合物的一般方法
1.2.2 有机化合物分子式和分子结构的确定
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青蒿素的提取
葛洪《肘后备急方》 “青蒿一握,以水升渍, 绞取汁,尽服之。”20世纪70年代初,我国屠喲呦 等科学家使用乙醚从中药中提取并用柱色谱分离得 到抗疟有效成分青萄素,随后展开了对青蓠素分子 结构的测定和相关医学研究。
利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率,b项符合题意;增大CO2和H2的初始投料比,相当于c(H2)不变,增大c(CO2),平衡正向移动,但是CO2的平衡转化率减小,c项不符合题
意;初始投料比和容器体积不变,增大反应物的浓度,平衡正向移动,有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率,d项符合题意。
吸收峰数目=氢原子种类 红色沉淀产生,若有证明含有甲酸或甲酸盐,否则不含有甲酸或甲酸盐(其他答案合理也可) 核磁共振 ③已知:瞬时速率表达式v正=k正c3(H2)·c(N2),v逆=k逆c2(NH3)(k为速率常数,只与温度有关)。温度由T1调到T2,活化分子百分数________(填“增大”“减小”或“不变”),k正增大倍
为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、Mn2+,以及部分的Fe3+、
1.有关银镜反应
以质荷比为横坐标,以各类
质谱仪
离子相对丰度为纵坐标记录 测试结果,得厚到德质笃行谱智图慧 幸福
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二、确定分子式
未知物A的实验式为C2H6O,其质谱 图中最右侧的分子离子峰(CH3CH2OH的 信号)的质荷比数值为46,因此A的相对 分子质量为46,由此可以推算出A的分子 式也是C2H6O。
提示:乙醛和银氨溶液发生银镜反应实验中需要注意以下几点:①试管内壁必须洁净;②必须水浴加热(60~70 ℃),不可用酒精灯直接加热;③加热时不可振荡和摇动试管;④乙
醛用量不宜太多,即需要保持碱性环境。 (2)“酸浸氧化”中,钒矿粉中的Fe3O4与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水, 起始/mol 1 2 0
Mn2+的高萃取率,同时Co2+的萃取率要小,3.0~3.5最为合适;
②安全性问题。有机溶剂应该性能稳定且为___态,具有_____结构的高分子 3)Ksp(CaF2)=5.29×10-9,除铁后所得100 mL溶液中c(Ca2+)=0.01 mol·L-1,加 7.D 由图可知,甲室电极与电源正极相连,为阳极室,Cl-放电能力大于OH-,所
【解】(1)计算该有机化合物中氧元素的质量分数: ω(O)=100%-52.2%-13.1%=34.7%
(2)计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比:
N(C):N(H):N(O)=
52.2% 12.01
: 13.1% 1.008
:
34.7% 16.00
=2:6:1 【答】该未知物A的实验式为C2H6O。
一、确定实验式
测定有机化合物的元素组成, 以及各元素质量分数的化学方法
元素的定性分析 元素的定量分析
炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。可以减少热量的流失,可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离。
【解析】(1)滤液2中仍然含有Mn2+,经过萃取后的溶液不含有Mn2+,故加萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+;根据金属离子在萃取剂中的萃取率与pH的关系图,pH的取值范围应该满足
(1)某粒子一般不与其他元素的原子反应,这种粒子的符号是_____。
理可写出其通价过电子无排布机图化为 合物;的质量推算出该有机化合物所含
各元素的质量分数
然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比, 确定实验式(最简式)
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一、确定实验式
方法:
李比希元素分析仪示意图
将一定量的有机化合物燃烧,转化为简单的无机化 合物,并进行定量测定
(1)具有1个4p电子的元素为____(写元素名称,下同),简化电子排布式为______________。
2.(2020年四川省乐山市第一中学高三模拟)化学与生活、环境密酸性KMnO4溶液褪色。③醇 醛 羧酸。
与它的某些化学键或官能团的振动频率 相同的红外线,通过红外光谱仪的记录 形成该有机化合物的红外光谱图。 应用:可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息。
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确定分子结构
下图所示是未知物A(化学式为C2H6O)的红外光谱图,推测A的分子结构 未知物A含有-OH
该未知物A是含有羟基官能团的化合物,结构简式为:C2H5OH
质谱仪用高能 不同,在电场和磁 解析:丙容器投入4 mol NH3,采用“极限转化法”转化为2 mol N2、6 mol H2,是甲容器的2倍,若平衡不移动,则c3=2c1,由于丙容器相当于增大压强,平衡正向移动,所以丙容 有机分子失去电子形 器中氨的浓度大于甲容器中氨浓度的2倍,即c3>2c1,A项错误;甲容器投入1 mol N2、3 mol H2,乙容器投入2 mol NH3,则甲容器与乙容器是完全等效的,根据盖斯定律可知, 少量 电子流等轰击 场中运动行为不同 甲容器与乙容器的反应的能量变化之和为92.4 kJ,故a+b=92.4,B项错误; 成带正电荷的分子离 Ag电极发生还原反应,故A错误;左侧Ag电极上得电子作正极、Pt作负极,则连接 计算机分析 例3:可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( ) 样品 子和碎片离子等 2.【解析】(1)Ni的原子序数为28,在元素周期表中处于第10纵行,根据构造原
质谱图中质荷比的最大值就是 样品分子的相对分子量。
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二、确定分子式 符合分子式为C2H6O的可能的结构有以下两种:
H
H
HH
H—C—O—C—H
H—C—C—O—H
HH
H
H
二甲醚
乙醇
质谱图中的碎片峰对我们确定有机化合物的分子结构有一定帮助,但 未知物A究竟是二甲醚还是乙醇?这还需要我们根据其他证据作出进 一步推断。
仅含C、H、 CuO作 生成的CO2
O元素的 氧化剂
有机化合 物
氧化 生成的H2O
李比希
KOH浓溶 △m1
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有机物中C、H 实 计算 质量分数,剩 验
无水CaCl2 △m2 吸收
余的就是O的 式 质量分数
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【例1】含C、H、O三元素的未知物A,经燃烧分析实验测定该未知物中碳的 质量分数为52.2%,氢的质量分数为13.1%。试求该未知物A的实验式。
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未知物A的核磁共振氢谱
➢ 由未知物A(分子式为C2H6O ) 的核磁共振氢谱图,可以判断A 的分子中有3中处于不同化学环 境的氢原子,个数比为3:2:1。
二甲醚的核磁共振氢谱
➢ CH3OCH3(二甲醚)分子中的6 个氢原子的化学环境相同,对应 的核磁共振氢谱图中只有一个峰
实验式
相对分子质量 确定分子式
元素分析
质谱法
分子结构
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原理:
7.D 由图可知,甲室电极与电源正极相连,为阳极室,Cl-放电能力大于OH-,所
离子因质量、电荷
作用。双氢键是指带正电的H原子与带负电的H原子之间的一种弱电性相互作用。 mol·L-1=2.3×10-2 mol·L-1,即剩余c(F-)=2.3×10-2 mol·L-1,而体积
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现代化的元素分析仪
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液体A
得到它们相对质
量与电荷数比值 (2)某粒子的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,这种粒子的符号是_____。
解析:(1)①反应B是吸热反应,温度升高,平衡正向移动,CO的产率增大。②由题图1可知在250 ℃时CH3OH的产率最高,所以获取CH3OH最适宜的温度是250 ℃。使用催化剂可以
(质荷比) 增大反应速率,但是不能使平衡发生移动,故不能提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率,a项不符合题意;反应A是反应前后气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,有
有几种不同类型的氢 原子及它们的相对 数目等信息
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确定分子结构
分解,n(Co)∶n(O)= ∶[(80.65-59× )÷16]≈1∶1,剩余固体成分
(3)常温常压下,11 g CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA( )
答案:向试管中加入2 mL NaOH溶液,然后向其中滴加CuSO4溶液4~6滴,产生Cu(OH)2蓝色絮状沉淀,取少量反应后的溶液,加入新制Cu(OH)2悬浊液中,加热煮沸,观察有无砖
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相对 实验式 分子质量
化学键、官能团等
分子结构信息
分子式
分子结构
元素分析
质谱法
现代分析仪器
德国化学家Fischer历时七年才测得葡萄糖结构 1902年获得诺贝尔奖
厚德 笃行 智慧 幸福
冠县实验高级中学
确定分子结构
红外光谱 原理:有机化合物受到红外线照射时,能吸收
中国科学院上海有机化学研究所和中国中医研 究院中药研究所等单位的科学家们通过元素分析和 质谱法分析,确定青蒿素的相对分子质量为282, 分子式为C15H22O5。 经红外光谱和核磁共振谱分析, 确定青嵩素分子中含有酯基和甲基等结构片段。通 过化学反应证明其分子中含有过氧基(一0一0一)。 1975年底, 我国科学家通过X射线衍射最终测定了 青蒿素的分子结构。