第二单元
科学家怎样研究有机物
[课标要求]
1.知道燃烧法测定有机物组成的方法。
2.知道李比希的基团理论;了解常见的基团。
3.知道质谱图、核磁共振氢谱和红外光谱测定有机物结构的方法。
4.会识别手性碳。
5.知道同位素示踪法研究有机反应机理的方法。
1.研究方法
2.仪器——元素分析仪
(1)工作原理:使有机化合物充分燃烧,再对燃烧产物进行自动分析。
(2)特点①自动化程度高②所需样品量小③分析速度快④可同时对碳、氢、氯、硫等多种元素进行分析
1.3.2 g某有机化合物,完全燃烧测得生成8.8 g CO2 和7.2 g H2O,无其他物质生成。你能确定该有机化合物中是否含有氧元素吗?
提示:8.8 g CO2中碳元素的质量为8.8 g44 g•mol-1×12 g•mol-1=2.4 g,7.2 g H2O中氢元素的质量为7.2 g18 g•mol-1×2 g•mol-1=0.8 g。因3.2 g=(2.4 g+0.8 g),故该有机物中不含氧元素。
2.有机物X是某抗癌药物中的一种有效成分,经测定该有机物只含C、H、O三种元素,其中碳元素质量分数为60%,氢元素质量分数为13.33%,0.2 mol该有机物的质量为12 g,求它的分子式?
提示:M=mn=12 g0.2 mol=60 g•mol-1,含碳原子数为60×60%/12=3,含氢原子数为60×13.33%/1=8,含氧原子数为(60-3×12-8×1)/16=1,则分子式为C3H8O。
(1)有机物燃烧时会生成CO2和H2O,用浓硫酸(或高氯酸镁)吸收水,再用碱石灰吸收CO2,再分别求出两者的物质的量,即可得出C和H的物质的量之比。
(2)确定有机物中是否含有氧原子的方法
由碳元素守恒,得出n(C)=n(CO2);由氢元素守恒,得出n(H)=2n(H2O)。
若m(有机物)-m(C)-m(H)=0,则不含有氧原子;
若m(有机物)-m(C)-m(H)>0,则含有氧原子,
m(O)=m(有机物)-m(C)-m(H),则m(O)得出n(O)。
(3)由元素的物质的量之比,可以求出有机物的最简式(实验式)。
(4)要注意H2O和CO2的吸收要分别计算,不能用碱石灰将两者一起吸收。
1.某化合物6.4 g在氧气中完全燃烧,只生成8.8 g CO2和7.2 g H2O。下列说法正确的是( )
A.该化合物仅含碳、氢两种元素
B.该化合物中碳、氢原子个数比为1∶2
C.无法确定该化合物是否含有氧元素
D.该化合物中一定含有氧元素
解析:选D 由题中数据可求出n(CO2)=8.8 g44 g•mol-1=0.2 mol,m(C)=0.2 mol×12 g•mol-1=2.4 g,n(H2O)=7.2 g18 g•mol-1=0.4 mol,m(H)=0.4 mol×2×1 g•mol-1=0.8 g,所以m(C)+m(H)=3.2 g<6.4 g,故该化合物中还含有氧元素,n(O)=6.4 g-3.2 g16 g•mol-1=0.2 mol,该化合物最简式可表示为CH4O。
2.某有机物在氧气中充分燃烧,生成二氧化碳和水的物质的量之比为1∶1,由此可得出的正确结论是( )
A.该有机物分子中碳、氢、氧原子个数比