第六章 烃的衍生物 第三节有机物分子式和结构式的确定(第一课时

第三节有机物分子式和结构式的确定●教学目标1.使学生了解确定有机物实验式、分子式的方法，掌握有关有机物分子式确定的计算；2.通过学习有机物分子式、结构式的确定方法，进一步强化科学意识，端正科学态度，学习科学方法；3.通过乙醇和钠反应的定量实验，培养学生的观察能力和分析思维能力。●教学重点有关有机物分子式确定的计算。●教学难点有关有机物分子式确定的计算。●课时安排二课时●教学用具投影仪、无水乙醇、钠、烧瓶、铁架台、分液漏斗、玻璃导管、双孔塞、广口瓶、量筒。●教学方法1.采用教师启发点拨，学生讨论、归纳总结的方法学习有机物分子式确定的方法；2.利用实验探究、问题讨论法确定乙醇的结构式。●教学过程第一课时［复习提问］请大家说出初中化学所学的分子式所表示的意义。［学生讨论后回答］①表示一种物质。②表示该物质的组成元素。③表示该物质分子中各元素的原子个数及比值。④表示该物质的各元素质量比及质量百分比。［师］那么，我们可以通过哪些已知条件采用哪些方法来确定有机物的分子式呢？本节课我们就来学习这方面的内容。［板书］第三节有机物分子式和结构式的确定(一)一、有机物分子式的确定［师］确定物质的分子式，即确定物质分子里所含元素的种类和原子的数目。元素的种类，有些是由实验直接测出的，有些则还需对实验现象和结果作必要的分析和计算才能得出。各元素原子的数目，通常是根据测得的相对分子质量及各元素的质量百分含量来求得。具体如何求解，下面我们通过例题共同讨论得出。［板书］(1)根据相对分子质量和元素质量分数求分子式［投影］例1：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。［师］只根据C、H两元素的质量分数能否求得该烃的分子式？［生］不能。因为根据各元素的质量分数只能求得该物质的分子中各元素原子数目的最简整数比，而无法确定该物质分子中各元素原子的具体数目。［师］很正确。表示化合物分子中所含各元素原子数目最简整数比的式子，叫最简式或实验式。与分子式不同，分子式是表示化合物所含元素的原子种类及数目的式子。实验式不能表示分子的真实组成而分子式可以。［问］已知最简式，还需知道什么条件就可求得分子式？［生］相对分子质量。［师］对，下面我们共同求解例1。［板书］例1：解：(1)求化合物的实验式即是求该化合物分子中各元素原子的数目(N)之比。N(C)∶N(H)=1280∶120=1∶3该化合物的实验式是CH3。(2)设该化合物分子式为(CH3)n，则：n=)CH()A(3rrMM=1530=2该化合物的分子式是C2H6。答：该碳氢化合物的实验式是CH3，分子式是C2H6。［师］例1中的A的分子式还可以采用什么方法求解？［生］根据分子式所表示的意义，只要我们确定1molA分子中所含各元素原子的物质的量，即确定了A分子式中各元素原子的数目。［师］回答得很好，下面我们再用这种方法来求出A的分子式。［板书］或：解：1molA分子中所含各元素原子的物质的量为：n(C)=1-molg1280%g30=2moln(H)=1-molg120%g30=6mol因此，该化合物的分子式为C2H6。［师］除了以上两种方法以外，哪位同学还有不同的方法？［生］直接用相对分子质量除以12来求。［师］很好。这也是求化学式的一种方法即12rM=n…m则化学式为CnHm。这种方法在解选择题或填空题时使用，可以节省时间。但作为计算题，尤其是已知元素质量分数时，一般不用。请大家根据以上解题方法做下面练习。［投影练习］某有机化合物由三种元素组成，其中碳、氢质量分数分别为22.0%和4.59%。将该化合物在强碱水溶液中水解后先用HNO3酸化，再用AgNO3溶液试验，结果生成淡黄色沉淀。又测得该化合物的相对分子质量为109，求该有机化合物的分子式。［学生活动，教师巡视］［投影］解法1：该有机化合物为溴代烷，其中溴元素的质量分数为：100%－22.0%－4.59%=73.41%1mol该有机化合物中所含各元素原子的物质的量分别为：n(C)=1-molg1222.0%g109=2moln(H)=1-molg1.59%4g109=5moln(Br)=1-molg80.41%73g109=1mol%%所以，该有机化合物的分子式为C2H5Br。解法2：据题意，该有机化合物中还含有溴元素，其质量分数为:100%－22.0%－4.59%=73.41%该有机化合物各元素原子个数之比N(C)∶N(H)∶N(Br)=1222.0%g109∶1.59%4g109∶80.41%73g109=2∶5∶1设该化合物的分子式为(C2H5Br)nn=109109=1该化合物分子式为C2H5Br。答：该有机化合物的分子式为C2H5Br。［投影小结］已知物质中各元素的质量分数和物质的相对分子质量，求物质分子式的方法是：［过渡］对于气态的有机物有时告知其分子的相对分子质量或相对密度，此时如何求分子式呢？下面我们看例题：［板书］(2)根据气态有机物密度或相对密度求分子式［投影］例2：2.3g某有机物A完全燃烧后，生成0.1molCO2和2.7gH2O，测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6，求该化合物的分子式。［师］根据题意，该有机物燃烧的产物只有CO2和H2O，因此该有机物中一定含有C和H两种元素，是否含O元素，我们该如何确定呢？［生］根据燃烧前后C、H质量守恒，可由产物CO2和H2O中含C、H的质量计算出有机物中C、H的总质量。若m(有机物)=m(C)+m(H)则有机物中只含C、H两种元素；若m(有机物)＞m(C)+m(H)，则有机物中含C、H、O三种元素，m(O)=m(有机物)－m(C)－m(H)。［师］这位同学分析得很全面。下面请同学们按照该思路来求解例2。［请一位同学到黑板上计算］［学生板演］解：(1)求2.3g该有机物中组成元素的质量根据C、H守恒可求得m(C)=0.1mol×12g·mol－1=1.2gm(H)=2.7g×182=0.3gm(C)+m(H)=1.5g＜2.3g因此A中还含有O，其质量为m(O)=m(A)－m(C)－m(H)=2.3g－1.5g=0.8g(2)求该有机物的相对分子质量Mr(A)=dMr(空气)=1.6×29=46(3)确定该有机物的分子式由于N(C)∶N(H)∶N(O)=122.1∶13.0∶168.0=2∶6∶1所以该有机物的实验式为C2H6O设有机物A的分子式为(C2H6O)nn=4646=1故该有机物A的分子式为C2H6O。答：该有机物的分子式为C2H6O。［师］据例1，这位同学的第三步还可以采用什么方法确定有机物的分子式？［生］利用1mol分子中所含各元素原子的物质的量求解。［师］再请一位同学到黑板上求解。［学生板演］1molA分子中含各元素原子的物质的量为n(C)=g2.3g2.1×46g÷12g·mol－1=2moln(H)=g2.3g3.0×46g÷1g·mol－1=6moln(O)=g2.3g8.0×46g÷16g·mol－1=1mol因此A的分子式为C2H6O。［过渡］如果已知某气态化合物的密度，能否求出其分子量，再求其分子式呢？下面我们再做一道题。［投影显示］例3：某气态烃在标准状况下150mL的质量是0.5223g，经测定，该烃含碳92.3%，含氢7.7%，试求它的分子式。［师］本题是根据气体密度和元素含量计算有机物分子式的常见题型。若能根据标况下的体积和质量求出它的相对分子质量，那么就可以利用例1或例2的解题方法来计算了。下面请同学们自己思考本题应如何做。［学生思考后写出各自的解法，教师总结并板书］解法(1)：求相对分子质量M=L0.15g5223.0×22.4L/mol=78g/mol∴该烃的相对分子质量为78。求C、H原子个数比，得出实验式：N(C)∶N(H)=12%3.92∶1%7.7=1∶1。实验式为CH，则分子组成为(CH)n。∴13n=78n=6∴分子式为C6H6解法(2)：相对分子质量计算方法同上。N(C)=12%3.9278=6N(H)=1%7.778=6∴分子式为C6H6。［过渡］我们知道烃的组成可表示为CxHy，烃的含氧衍生物的组成可表示为CxHyO，若为饱和一元醇则可用CnH2n+1OH表示，据此，还可以写出以通式表示的有机反应的化学方程式。若已知这些有机化学反应中各物质间量的关系，就可以求算有机物的分子式。通常计算有两种方法：一是根据有关生成物的量，求出有机物中元素的含量，再结合相对分子质量的计算，将此类问题用前面几道例题的方法解答；二是写出用有机物通式表示的化学方程式，利用方程式求出有机物的相对分子质量，或直接利用反应通式确定分子式。下面我们来看一道例题。［板书］(3)根据有机物在化学反应中量的关系求分子式［投影］例4：0.60g某饱和一元醇A，与足量的金属钠反应，生成氢气112mL(标准状况)。求该一元醇的分子式。［学生计算，教师巡视］［投影］求解上题的规范步骤：解：饱和一元醇的通式为CnH2n+1OH，该一元醇的摩尔质量为M(A)2CnH2n+1OH+2Na2CnH2n+1ONa+H2↑2mol×M(A)22.4L0.60g0.112LM(A)=L0.112mol2g0.60L4.22=60g·mol－1该一元醇的相对分子质量为60根据该一元醇的通式，有下列等式：12n+2n+1+16+1=60n=3答：该一元醇的分子式是C3H8O。［投影练习］某有机物4.5g，完全燃烧后生成2.7gH2O和3.36LCO2(标况)，该有机物的蒸气对H2相对密度为30，求该有机物的分子式。解：该有机物中各元素的质量为：C：L/mol22.4L36.3×12g/mol=1.8gH:2.7g×182=0.3gO:4.5g－1.8g－0.3g=2.4g则N(C)∶N(H)∶N(O)=128.1∶13.0∶164.2=1∶2∶1∴最简式为CH2O设化学式为(CH2O)n则30n=60n=2即有机物分子式为C2H4O2［师］请同学们根据以上例题和练习，讨论求有机物的分子式需要知道哪些数据？［学生讨论后小结］①相对分子质量及元素质量分数。②有机物在反应中各反应物及生成物的量的关系。［师］通过计算确定分子式之后，还需根据其特殊性质或实验确定结构式。具体方法我们下节课再学习。［布置作业］P159一、二、四、1.2.●板书设计第三节有机物分子式和结构式的确定(一)一、有机物分子式的确定(1)根据相对分子质量和元素质量分数求分子式。(2)根据气态有机物密度或相对密度求分子式。(3)根据有机物在化学反应中量的关系求分子式。●教学说明有机物分子式的确定是初中阶段有关化学式计算的延伸。本节课的学习对于学生认识未知世界，探索形形色色的物质世界，推断物质的元素组成，确定其分子式，提供了一定的知识基础。因此在教学过程中应重视培养学生严肃认真的科学态度、严密的科学思维方法以及良好的学习习惯。注意把前后知识有机地结合起来，进一步达到新旧知识的融会贯通。在以后的授课中，还要注意对此部分内容进行不断的巩固和练习。●参考练习1.某有机物的蒸气密度是相同状况下甲烷密度的3.625倍。把1.1g该有机物在氧气中充分燃烧，将生成的气体混合物通过足量碱石灰，碱石灰增重3.72g，又知生成H2O和CO2物质的量之比为1∶1。求此有机物的分子式。解：Mr=16×3.625=58∴n=g/mol58g16.1=0.02molCxHyOz+(x+4y－2z)O2xCO2+2yH2O1molxmol2ymol0.02mol0.02mol0.01mol依题意：0.02x=0.01y2x=y0.02x×44+0.01y×18=3.72解得：x=3y=63×12+6+16z=58z=1∴分子式为C3H6O2.取3.40g只含羟基，不含其他官能团的液体饱和多元醇，置于5.00L氧气中。经点燃醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56L，将气体通过CaO进行吸收，体积又减少2.80L(所有体积均已换算成