13级《研究有机化合物的一般步骤和方法(2)》元素分析与相对分子质量的测定
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
啡的最小分子量。 解： 吗啡最小分子量 一个吗啡分子中碳原子数为 ， 因吗啡分子量不超过300，故可知吗啡分子量即为285。
氢原子数为
氧原子数为 故吗啡的分子式为
氮原子数为1
（5） 3．余数法
(1)用烃的相对分子质量除以 14，视商数和余数． 余2为烷烃 整除为烯烃或环烷烃 MCxHy M ＝ ＝a„„ MCH2 14 差2整除为炔烃或二烯烃 差6整除为苯或其同系物 其中商数 a 为烃中的碳原子数．
4、确定有机化合物的分子式的方法： （1）实验式法：由物质中各原子（元素） 的质量分数→ 各原子的个数比(实 验式)→由相对分子质量和实验式 → 有机物分子式
例题2：实验测得某碳氢化合物A中，含碳80%、含 氢20%，求该化合物的实验式。又测得该 化合物的相对分子质量是30，求该化合物
的分子式。
答案：实验式是CH3，分子式是C2H6
第一章 认识有机化合物
第二章 分子结构与性质 第4节 研究有机化合物的一般 步骤和方法(2)
有机物分子式与结构式的确定
有 机 物 （纯净）
？
首先要确定有机物 中含有哪些元素
确定 分子式
用实验的方法确定有机物中C、H、O各 元素的质量分数？
李比希法
现代元素分析法
二、元素分析与相对分子质量的确定
1、元素分析： 定性分析——用化学方法鉴定有机物的元素组
Leabharlann Baidu
此法用于具有确定通式的烃(如烷、烯、炔、苯或苯的同系 物等)．
（6）
(4)化学方程式法 利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分 子式的方法。在有机化学中，常利用有机物燃烧等方程式对 分子式进行求解。常用的化学方程式有：
y 点燃 y x＋ O2――→xCO2＋ H2O C xHy＋ 4 2 y z 点燃 y CxHyOz＋x＋4－2O2――→xCO2＋ H2O 2
1、确定分子式：下图是例1中有机物A的质 谱图，则其相对分子质量为（ ），分子 式为（ ）。
2、2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明 了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法 是让极少量的（10－9g）化合物通过质谱仪的离 子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成 更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6＋、 C2H5＋、C2H4＋……，然后测定其质荷比。某有机 物样品的质荷比如下图所示
例5、某有机物的结构确定： ①测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物， 经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%， C4 氢的质量分数是13.51%, 则其实验式是（H10O ）。 ②确定分子式：下图是该有机物的质谱图， 则其相对分子质量为（ 74 ），分子式为（ C4H10O ）。
成；
如燃烧后C生成 CO2 ，H生成 H2O ，Cl生 成 HCl . 定量分析——分子内各元素原子的质量分数 （一定量有机物燃烧，分解为简单的无机
物，作定量测定，通过无机物的质量推算 出组成该有机物元素原子的质量分数）
分析方法
李比希氧化产物吸收法 现代元素分析法
数据经处理后即可确定有机物的实验式（最简式）
则该有机物可能是 A 甲醇 B 甲烷 C 丙烷
D 乙烯
3、下图是某有机物A的质谱图，你能确定A的相 对分子质量吗？
3、求有机物相对分子质量的常用方法
（1）M = m / n （2）根据有机物蒸气的相对密度D， M1 = DM2 （3）标况下有机蒸气的密度为ρg/L， M = 22.4L/mol ▪ρg/L
2O.将12
（4）、对只知道相对分子质量的范围的有机物， 要通过估算求分子量，再求分子式
例4、（08测试题）吗啡和海洛因都是严格查禁的 毒品。吗啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%、其余为O。已知其分子量不超过300。 试求：⑴ 吗啡的分子量；⑵ 吗啡的分子式。
思路分析： 可通过N的百分含量和N的原子量，计算出吗
2、相对分子质量的测定：质谱法（MS）
质谱仪
原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去 电子变成带正电荷（通常是1个电子） 的分子离子和碎片离子，在磁场的作 用下，由于它们的相对质量不同而使 其到达检测器的时间也先后不同，其 结果被记录为质谱图。
如：C2H6离子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，
（2）直接法：1mol物质中各原子（元素） 的质量除以原子的摩尔质量→ 1mol物质中的各种原子的物质的量 →知道一个分子中各种原子的个数 → 有机物分子式
[练习1] P21的“学与问”
14.4 g （3）特殊方法： －1＝0.8 mol， [解析] n(H2O)＝ 18 g· mol
－
部分特殊组成的实验式如：CH3 当n=2时即达饱 26.4 g n(CO2)＝ 和，在不知相对分子质量时也可求得。 1＝0.6 mol. 44 g· mol 部分有机物的实验式中H已达饱和，则该有机物 有机物中氧元素的物质的量为： 的实验式就是分子式。（如：CH4、CH3Cl、C2H6O等）
(1)李比希氧化产物吸收法确定有机物实验式 ①用CuO作氧化剂将仅含C、H、O元素的有机 物氧化，产物 H2O 用无水CaCl2吸收，CO2 用 KOH浓溶液吸收．分别称出吸收剂吸收前后的质 量，计算出 C、H 原子在分子中的含量，剩余的 就是 O 的含量．
②数据处理：碳、氢、氧在有机物中的原子个数比为 N(C)∶N(H)∶N(O) ＝ n(C)∶n(H)∶n(O) ＝
乙醇的质谱图
质荷比最大 CH2=OH+ 相对丰度 的数据表示未 质荷比：分子离子、 乙醇 知物A的相对分 31 100% 碎片离子的 相对质量 与 子质量。 电荷
其 的比值．
+
60%
CH3CH2 27
15
29 CH3
+45 CH=OH
20% 0
CH3CH2OH+ 46
20 30 50
m/e
相对丰度(RA)——以图中最强的离子峰(基峰)高为100％， 其它峰的峰高则用相对于基峰的百分数表示。
12 g－0.6 mol×12 g· －1－0.8 mol×2×1 g· －1 mol mol 16 g· －1 mol 例3、将有机物完全燃烧，生成CO 和H
2
g ＝0.2 mol. 该有机物的完全燃烧产物通过浓H2SO4，浓 H2SO4增重14.4 g，再通过碱石灰，碱石灰增 则 n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.6∶(0.8×2)∶0.2＝3∶8∶1. 重26.4 g．则该有机物的分子式为( ) 故有机物的分子式为 C3H8O. A．C4H10 B．C2H6O C．C3H8O D．C2H4O2
mCO2 mH2O mO ∶ ×2∶ .利用元素分析只能确定 44 18 16 有机分子的实验式．
(2)现代元素分析法：
元素分析仪
例1、（P20）某含C、H、O三种元素的未知物A， 经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分 数为52.16%，氢的质量分数为13.14% 。 （1）试求该未知物A的实验式（分子中各原子的 最简单的整数比）。 （2）若要确定它的分子式，还需要什么条件？ 例2、5.8g某有机物完全燃烧，生成CO2 13.2g , H2O 5.4g .含有哪些元素? C3H6O 思考：能否直接确定该有机物的分子式? 实验式和分子式有何区别? （3）、实验式和分子式的区别 实验式：表示化合物分子中所含元素的原子数目 最简整数比的式子。 分子式：表示化合物所含元素的原子种类及数目 的式子,表示物质的真实组成。
氢原子数为
氧原子数为 故吗啡的分子式为
氮原子数为1
（5） 3．余数法
(1)用烃的相对分子质量除以 14，视商数和余数． 余2为烷烃 整除为烯烃或环烷烃 MCxHy M ＝ ＝a„„ MCH2 14 差2整除为炔烃或二烯烃 差6整除为苯或其同系物 其中商数 a 为烃中的碳原子数．
4、确定有机化合物的分子式的方法： （1）实验式法：由物质中各原子（元素） 的质量分数→ 各原子的个数比(实 验式)→由相对分子质量和实验式 → 有机物分子式
例题2：实验测得某碳氢化合物A中，含碳80%、含 氢20%，求该化合物的实验式。又测得该 化合物的相对分子质量是30，求该化合物
的分子式。
答案：实验式是CH3，分子式是C2H6
第一章 认识有机化合物
第二章 分子结构与性质 第4节 研究有机化合物的一般 步骤和方法(2)
有机物分子式与结构式的确定
有 机 物 （纯净）
？
首先要确定有机物 中含有哪些元素
确定 分子式
用实验的方法确定有机物中C、H、O各 元素的质量分数？
李比希法
现代元素分析法
二、元素分析与相对分子质量的确定
1、元素分析： 定性分析——用化学方法鉴定有机物的元素组
Leabharlann Baidu
此法用于具有确定通式的烃(如烷、烯、炔、苯或苯的同系 物等)．
（6）
(4)化学方程式法 利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分 子式的方法。在有机化学中，常利用有机物燃烧等方程式对 分子式进行求解。常用的化学方程式有：
y 点燃 y x＋ O2――→xCO2＋ H2O C xHy＋ 4 2 y z 点燃 y CxHyOz＋x＋4－2O2――→xCO2＋ H2O 2
1、确定分子式：下图是例1中有机物A的质 谱图，则其相对分子质量为（ ），分子 式为（ ）。
2、2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明 了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法 是让极少量的（10－9g）化合物通过质谱仪的离 子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成 更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6＋、 C2H5＋、C2H4＋……，然后测定其质荷比。某有机 物样品的质荷比如下图所示
例5、某有机物的结构确定： ①测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物， 经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%， C4 氢的质量分数是13.51%, 则其实验式是（H10O ）。 ②确定分子式：下图是该有机物的质谱图， 则其相对分子质量为（ 74 ），分子式为（ C4H10O ）。
成；
如燃烧后C生成 CO2 ，H生成 H2O ，Cl生 成 HCl . 定量分析——分子内各元素原子的质量分数 （一定量有机物燃烧，分解为简单的无机
物，作定量测定，通过无机物的质量推算 出组成该有机物元素原子的质量分数）
分析方法
李比希氧化产物吸收法 现代元素分析法
数据经处理后即可确定有机物的实验式（最简式）
则该有机物可能是 A 甲醇 B 甲烷 C 丙烷
D 乙烯
3、下图是某有机物A的质谱图，你能确定A的相 对分子质量吗？
3、求有机物相对分子质量的常用方法
（1）M = m / n （2）根据有机物蒸气的相对密度D， M1 = DM2 （3）标况下有机蒸气的密度为ρg/L， M = 22.4L/mol ▪ρg/L
2O.将12
（4）、对只知道相对分子质量的范围的有机物， 要通过估算求分子量，再求分子式
例4、（08测试题）吗啡和海洛因都是严格查禁的 毒品。吗啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%、其余为O。已知其分子量不超过300。 试求：⑴ 吗啡的分子量；⑵ 吗啡的分子式。
思路分析： 可通过N的百分含量和N的原子量，计算出吗
2、相对分子质量的测定：质谱法（MS）
质谱仪
原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去 电子变成带正电荷（通常是1个电子） 的分子离子和碎片离子，在磁场的作 用下，由于它们的相对质量不同而使 其到达检测器的时间也先后不同，其 结果被记录为质谱图。
如：C2H6离子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，
（2）直接法：1mol物质中各原子（元素） 的质量除以原子的摩尔质量→ 1mol物质中的各种原子的物质的量 →知道一个分子中各种原子的个数 → 有机物分子式
[练习1] P21的“学与问”
14.4 g （3）特殊方法： －1＝0.8 mol， [解析] n(H2O)＝ 18 g· mol
－
部分特殊组成的实验式如：CH3 当n=2时即达饱 26.4 g n(CO2)＝ 和，在不知相对分子质量时也可求得。 1＝0.6 mol. 44 g· mol 部分有机物的实验式中H已达饱和，则该有机物 有机物中氧元素的物质的量为： 的实验式就是分子式。（如：CH4、CH3Cl、C2H6O等）
(1)李比希氧化产物吸收法确定有机物实验式 ①用CuO作氧化剂将仅含C、H、O元素的有机 物氧化，产物 H2O 用无水CaCl2吸收，CO2 用 KOH浓溶液吸收．分别称出吸收剂吸收前后的质 量，计算出 C、H 原子在分子中的含量，剩余的 就是 O 的含量．
②数据处理：碳、氢、氧在有机物中的原子个数比为 N(C)∶N(H)∶N(O) ＝ n(C)∶n(H)∶n(O) ＝
乙醇的质谱图
质荷比最大 CH2=OH+ 相对丰度 的数据表示未 质荷比：分子离子、 乙醇 知物A的相对分 31 100% 碎片离子的 相对质量 与 子质量。 电荷
其 的比值．
+
60%
CH3CH2 27
15
29 CH3
+45 CH=OH
20% 0
CH3CH2OH+ 46
20 30 50
m/e
相对丰度(RA)——以图中最强的离子峰(基峰)高为100％， 其它峰的峰高则用相对于基峰的百分数表示。
12 g－0.6 mol×12 g· －1－0.8 mol×2×1 g· －1 mol mol 16 g· －1 mol 例3、将有机物完全燃烧，生成CO 和H
2
g ＝0.2 mol. 该有机物的完全燃烧产物通过浓H2SO4，浓 H2SO4增重14.4 g，再通过碱石灰，碱石灰增 则 n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.6∶(0.8×2)∶0.2＝3∶8∶1. 重26.4 g．则该有机物的分子式为( ) 故有机物的分子式为 C3H8O. A．C4H10 B．C2H6O C．C3H8O D．C2H4O2
mCO2 mH2O mO ∶ ×2∶ .利用元素分析只能确定 44 18 16 有机分子的实验式．
(2)现代元素分析法：
元素分析仪
例1、（P20）某含C、H、O三种元素的未知物A， 经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分 数为52.16%，氢的质量分数为13.14% 。 （1）试求该未知物A的实验式（分子中各原子的 最简单的整数比）。 （2）若要确定它的分子式，还需要什么条件？ 例2、5.8g某有机物完全燃烧，生成CO2 13.2g , H2O 5.4g .含有哪些元素? C3H6O 思考：能否直接确定该有机物的分子式? 实验式和分子式有何区别? （3）、实验式和分子式的区别 实验式：表示化合物分子中所含元素的原子数目 最简整数比的式子。 分子式：表示化合物所含元素的原子种类及数目 的式子,表示物质的真实组成。