专项1第二单元第1课时

专项1第二单元第1课时

第1课时有机化合物组成的研究

【考试标准】

自主预习

知识点一有机物的组成

有机物都含有碳元素，绝大多数含有氢元素，很多有机物还含有氧元素、氮元素、卤族元素、硫元素、磷元素等。

知识点二有机化合物的最简式

最简式又称实验式，指有机化合物含各元素原子个数的最简整数比。

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.Lieb ig)于1831年提出，其基本原理是利用氧化铜在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳，然后分别采用高氯酸镁和烧碱石棉剂(简称碱石棉，即附有氢氧化钠的石棉)吸收水和二氧化碳，根据吸收前后的质量变化获得反应生成的水和二氧化碳的质量，进而确定有机化合物中氢和碳的质量分数。

2.用钠融法可定性确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素。将有机样品与金属钠混合熔融，氮、氯、溴、硫等元素将以氰化钠、氯化钠、溴化钠、硫化钠等形式存在，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卤素。将一根纯铜丝加热至红热，蘸上试样，放在火焰上灼烧，如存在卤素，火焰为绿色。

4.元素分析仪自动化程度高，分析元素含量时所需样品量小，分析速度快，可以同时对碳、氢、氧、硫等多种元素进行分析。

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1∶4，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

( )

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950～1 200 ℃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

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。

3.测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法最早是由下列哪位科学家提出来的( )

A.贝采利乌斯

B.道尔顿

C.李比希

D.门捷列夫

解析 李比希采用燃烧有机物的方法测定碳、氢元素质量分数。 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)Mr ＝m n 。

(2)根据有机蒸气的相对密度D ：Mr1＝D ×Mr2。

(3)标准状况下有机蒸气的密度为ρ g ·L －1，Mr ＝22.4 ρ 。

2.确定分子式的方法

①实验式法 ⎭⎪⎬⎪⎫由各元素的质量分数→求各元素的原子个数最简整数比（实验式）相对分子质量

求分子式

②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。

【例1】某有机物在氧气中充分燃烧，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1∶2∶3

B.分子中C、H的个数比为1∶2

C.该有机物的相对分子质量为14

D.该分子中肯定不含氧

解析因为n(CO2)∶n(H2O)＝1∶1，所以n(C)∶n(H)＝1∶2。

[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？

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

【训练1】燃烧0.1 mol某有机物得0.2 mol CO2和0.3 mol H2O，由此得出的结论不正确的是()

A.该有机物分子的结构简式为CH3—CH3

B.该有机物中碳、氢元素原子数目之比为1∶3

C.该有机物分子中不可能含有碳碳双键

D.该有机物分子中可能含有氧原子

解析n(有机物)∶n(CO2)∶n(H2O)＝0.1 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶2∶3，所以n(有机物)∶n(C)∶n(H)＝1∶2∶6，故有机物的分子式为C2 H6Ox。

【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____ ____。

解析 由题意知，被浓硫酸吸收的水蒸气n(H2O)＝10.8 g 18 g ·mol －1

＝0.6 mol 。 CO ＋CuO =====△Cu ＋CO2 减轻Δm

1 mol 80 g 64 g 1 mol Δm ＝16 g

n(CO)＝0.2 mol n(CO2)＝0.2 mol 3.2 g 被碱石灰吸收n(CO2)＝17.6 g 44 g ·mol －1

＝0.4 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。

【训练2】 一定量的甲烷燃烧后得到CO 、CO2和水蒸气，其总质量为49.6 g ，当燃烧后的产物缓慢通过无水CaCl2时，无水CaCl2增重25.2 g ，原混合气体中CO2的质量是( )

A.12.5 g

B.13.2 g

C.19.7 g

D.24.4 g 解析 通过无水CaCl2时，无水CaCl2增重25.2 g ，说明反应生成水的质量为25.2 g ，水的物质的量是1.4 mol ，反推出甲烷的物质的量是0.7 mol ，则设CO 、CO2物质的量各为x 、y ，可建立如下关系：x ＋y ＝0.7 mo l ①，28 g ·mol －1x ＋44 g ·mol －1y ＝24.4 g ②，解得y ＝0.3 mol ，C O2的质量是13.2 g 。

课堂笔记：

分子式的确定方法有3种：一是先求最简式，再求分子式；二是直接求分子中碳、氢、氧原子个数，然后写出分子式；三是求有机物与碳、氢、氧原子个数比(将有机物化成1 mol)，然后写出分子式。

探究二 有机物组成的实验研讨

1.先用红热的CuO 作氧化剂，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：

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。