第二单元 科学家怎样研究有机物
1-2-1 有机化合物组成的研究
【教学目标】
1、知道如何确定有机化合物的最简式;
2、了解元素分析仪的工作原理。
【教学重点】
能通过计算求得不同有机物的分子式。
【教学过程】
[引入]我们已经知道,有机化合物都含有碳元素,绝大多数含有氢元素,很多有机化合物还含有氧元素、氮元素、卤族元素、硫元素、磷元素等。人们对有机物的研究经历了“从天然的动植物中提取、分离出一些纯净物”、“研究有机化合物的组成、结构、性质、和应用”、“根据需要对有机物分子进行设计和合成”的发展过程。
那么,如何确定有机物的组成呢?这是我们这节课所要学习的内容。
[板书]一、有机化合物组成的研究
[提问]要研究一种有机化合物的组成,该如何进行呢?
[讲解]所谓有机化合物组成的研究,即明确:(1)该有机物由哪些元素组成?(2)各元素的质量分数是多少?从而确定最简式,并进而求得化学式。
[你知道吗]在日常生活中,我们经常见到有机物燃烧。有机物燃烧的产物能给我们提供哪些有机物组成方面的信息?
[信息提示]有机物通常含有碳元素和氢元素。测定有机化合物中碳、氢元素质量分数的方法最早是由李比希于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吸收水和二氧化碳,根据前后质量的变化获得反应生成的水和二氧化碳的质量。确定有机化合物中氢和碳的质量分数。
用钠熔法可定性确定有机物中是否含有氮、氯、溴、硫等元素。将有机样品与金属Na混合熔融,氮、氯、溴、硫等元素将以氰化钠(NaCN)、NaCl 、NaBr 、Na2S等的形式存在,再用无机定性分析法测定。
用铜丝燃烧法可定性确定有机物是否存在卤素。将一根纯铜丝加热至红热,蘸上试样,放在火焰上灼烧,若存在卤素,火焰呈绿色。
[讲解]李比希法:利用CuO在高温下氧化有机物,生成水和二氧化碳。
H→H2O 高氯酸镁吸收;
C→CO2 碱石棉吸收;
从而确定C、H的量。
[板书]1、燃烧法(又叫李比希法)――有机物组成元素的一般测定方法
有机物完全燃烧,各元素分别转化为以下物质:C→CO2,H→H2O,N→N2,Cl →HCl。
[思考](1)某有机物完全燃烧后,若产物只有CO2和H2O,其组成元素有哪些?(2)如何判断该有机物中是否含氧元素?
[解答](1)肯定有C、H,可能有O。
(2)设有机物燃烧后CO2中碳元素的质量为m(C),H2O中氢元素质量为m(H)。
若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。
例1、3.2克某有机物在纯氧中燃烧,生成4.4克CO2和3.6克H2O,则该化合物由哪些元素组成?这几种元素的物质的量之比为多少?若该有机物的分子量为32,求该有机物的分子式。
例2、实验测得某碳氢化合物A中含碳80%,含氢20%,又测得该化合物对氢气的相对密度为15。求该化合物的分子式。
[板书]2、钠熔法定性确定有机物中是否含有氮、氯、溴、硫等元素。
有机物与Na混合熔融:N → NaCN ,Cl → NaCl ,Br → NaBr ,S → Na2S
[板书]3、铜丝燃烧法定性确定有机物是否含有卤素。
将一根纯铜丝加热至红色,蘸取试样,放在火焰上灼烧,若存在卤素,火焰呈绿色。
[板书]4、元素分析仪确定元素组成。