【大纲版创新设计】2011届高考化学一轮复习 第6节有机物分子式和结构式的确定课件 新人教版.ppt
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1、第十三章 烃的衍生物 第六节 有机物分子式和结构式的确定复习目标展示复习目标展示1.掌握有关相对分子质量的计算方法。掌握有关相对分子质量的计算方法。2掌握有关分子式的求法。掌握有关分子式的求法。3掌握有关有机物的结构式的推导和确定方法。掌握有关有机物的结构式的推导和确定方法。此类试题内容主要包括:此类试题内容主要包括:(1)根据有机物的燃烧进行有机物组成的判断和计算。多以选择根据有机物的燃烧进行有机物组成的判断和计算。多以选择题出现。题出现。(2)根据特征性质判断有机物的官能团和结构式,多以推断题形根据特征性质判断有机物的官能团和结构式,多以推断题形式出现。式出现。(3)联系实验进行定量分析,
2、结合同分异构体知识进行有关的综联系实验进行定量分析,结合同分异构体知识进行有关的综合应用。合应用。 知识点知识点1 有机物组成和结构的表示方法有机物组成和结构的表示方法问题问题1:分子式、实验式(最简式)结构式和结构简式的含义及:分子式、实验式(最简式)结构式和结构简式的含义及 表示方法?表示方法?1.分子式:分子式:用元素符号表示用元素符号表示 组成的式子,如组成的式子,如 CH4、C2H4O2等。等。2.实验式实验式(最简式最简式):表示分子中各元素原子个数表示分子中各元素原子个数 的的 式子。式子。3.结构式结构式:用:用 表示分子里各直接相连原子的结合情况的式表示分子里各直接相连原子的
3、结合情况的式 子称为结构式。子称为结构式。4.结构简式:结构简式:通常为了方便,将结构式中的通常为了方便,将结构式中的“CC”单键及单键及“CH”键省略不写,而将碳氢原子按一定规律写在一起,只键省略不写,而将碳氢原子按一定规律写在一起,只标出分子中官能团的式子称为结构简式。标出分子中官能团的式子称为结构简式。分子分子最简整数比最简整数比价键价键知识点知识点2 有机物组成元素的判断有机物组成元素的判断问题问题2:有机物中常见元素的实验确定?特征元素的有效判断方:有机物中常见元素的实验确定?特征元素的有效判断方 法?法?5一般来说,有机物在一般来说,有机物在O2或空气中完全燃烧,各元素对应的或空气
4、中完全燃烧,各元素对应的 产物是:产物是:C ,H ,SSO2,NN2等。等。6烃、烃的含氧衍生物,在氧气中完全燃烧,都生成且仅生烃、烃的含氧衍生物,在氧气中完全燃烧,都生成且仅生 成成 和和 。有机物和。有机物和CO2之间碳质量守恒,有机物和之间碳质量守恒,有机物和 H2O之间氢质量守恒。即有机物完全燃烧后若产物仅为之间氢质量守恒。即有机物完全燃烧后若产物仅为 CO2和和H2O,则其组成元素可能为,则其组成元素可能为 或或 。7有机物中是否含氧元素的求算方法,燃烧前后有机物中是否含氧元素的求算方法,燃烧前后C、H质量守质量守 恒,可根据产物恒,可根据产物CO2和和H2O中含中含C、H的质量计
5、算出有机物的质量计算出有机物CO2H2OCO2H2OC、HC、H、O中中C、H的总质量。若的总质量。若m(有机物有机物) m(C)m(H),则有机物中只,则有机物中只含含 两种元素;若两种元素;若m(有机物有机物) m(C)m(H),则有机物中含,则有机物中含C、H、 三种元素,三种元素,m(O)m(有机物有机物)m(C)m(H)。【思维延伸】【思维延伸】 有机物分子式的确定途径有机物分子式的确定途径C、HO考点考点1 有机物分子式的确定方法有机物分子式的确定方法1.直接法直接法 直接推算出直接推算出1 mol该有机物中各元素原子的物质的量,从而该有机物中各元素原子的物质的量,从而 得到分子中
6、各原子的个数,确定分子式。如给出一定条件下得到分子中各原子的个数,确定分子式。如给出一定条件下 的密度(或相对密度)及各元素的质量比(或百分比),求的密度(或相对密度)及各元素的质量比(或百分比),求 算分子式的途径为:密度(或相对密度)算分子式的途径为:密度(或相对密度)摩尔质量摩尔质量 1 mol物质中各元素原子的物质的量物质中各元素原子的物质的量分子式。分子式。2.实验式法实验式法 根据有机物中各元素的质量分数(或元素的质量比),求出根据有机物中各元素的质量分数(或元素的质量比),求出 有机物的实验式,再根据有机物的相对分子质量确定分子有机物的实验式,再根据有机物的相对分子质量确定分子
7、式。这种方法有以下两种特殊方法:式。这种方法有以下两种特殊方法:特殊方法特殊方法:某些特殊组成的实验式,在不知化合物的相对分:某些特殊组成的实验式,在不知化合物的相对分子质量时,也可根据组成特点确定其分子式。例如实验式为子质量时,也可根据组成特点确定其分子式。例如实验式为CH3的有机物,其分子式可表示为(的有机物,其分子式可表示为(CH3)n,仅当,仅当n=2时,氢时,氢原子已达饱和,故其分子式为原子已达饱和,故其分子式为C2H6。同理,实验式为。同理,实验式为CH3O的的有机物,当有机物,当n=2时,其分子式为时,其分子式为C2H6O2。特殊方法特殊方法:部分有机物的实验式中,氢原子已达到饱
8、和,则:部分有机物的实验式中,氢原子已达到饱和,则该有机物的实验式即为分子式。例如实验式为该有机物的实验式即为分子式。例如实验式为CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O3等有机物,其实验式即为分子式。等有机物,其实验式即为分子式。要点深化要点深化1.1.确定有机化合物的相对分子质量确定有机化合物的相对分子质量(1 1)根据标准状况下气体的密度)根据标准状况下气体的密度0 0, ,求算该气体的摩尔质量,求算该气体的摩尔质量, 即该气体的式量即该气体的式量M Mr=r=0 022.422.4(限于标准状况下使用)。(限于标准状况下使用)。(2 2)根据气体在非标准状况下的密度)根据气体在非标
9、准状况下的密度,求算该气体的摩尔,求算该气体的摩尔 质量,即该气体的式量。质量,即该气体的式量。 pVpV= =nRTnRT= = (M M: :摩尔质量摩尔质量m:m:质量)质量) 即即M M= = M M= = (3 3)根据气体的相对密度)根据气体的相对密度D D,求气体的式量,求气体的式量M MA A= =D DMBMB。MmRTVpmRTpRt (4 4)求混合气体的平均式量)求混合气体的平均式量 = =M MA AA%+A%+M MB BB%+B%+M MC CC%C%(A%A%、B%B%、C%C% 为为A A、B B、C C气体在混合气体中的体积分气体在混合气体中的体积分 数或物
10、质的量分数)。数或物质的量分数)。 (5 5)求混合物的平均式量:)求混合物的平均式量: =m=m(混总)(混总)/n/n(混总)。(混总)。 (6 6)根据化学方程式的有关计算求烃的式量。)根据化学方程式的有关计算求烃的式量。2.商余法确定烃的类别和分子式商余法确定烃的类别和分子式为苯或其同系物差为炔烃或二烯烃差为烯烃或环烷烃除尽为烷烃余622A14)CH()(2MMHCMyx 其中商其中商A A为烃中的碳原子数。为烃中的碳原子数。 此法适用于具有确定通式的烃(如烷烃、烯烃、炔烃、苯的此法适用于具有确定通式的烃(如烷烃、烯烃、炔烃、苯的 同系物等)。同系物等)。 若烃的类别不确定:可用相对分
11、子质量若烃的类别不确定:可用相对分子质量M M除以除以1212,看商和余,看商和余 数。数。 即即 =x=x余余y y,分子式为,分子式为C Cx xH Hy y,其中,其中y2x+2y2x+2。3.3.方程式法求解分子式方程式法求解分子式 可根据题给条件依据下列通式燃烧所得的可根据题给条件依据下列通式燃烧所得的COCO2 2和和H H2 2O O的量求的量求 解解x x、y y。12rM 利用此法要抓住以下关键:利用此法要抓住以下关键:气体体积变化;气体体积变化;气体压强变气体压强变 化;化;气体密度变化;气体密度变化;混合物平均相对分子质量等,同时混合物平均相对分子质量等,同时 可结合适当
12、方法,如平均值法、十字交叉法、讨论法等可快可结合适当方法,如平均值法、十字交叉法、讨论法等可快 速确定有机物的分子式。速确定有机物的分子式。【例【例1】有机物】有机物A和和B无论以何种比例混合,组成中所含原子核无论以何种比例混合,组成中所含原子核 外电子总数均不变。外电子总数均不变。 (1)若)若A是分子中含是分子中含8个氢原子的烃,个氢原子的烃,B是分子中含是分子中含3个碳原个碳原 子的烃的含氧衍生物。写出两组符合下述条件的有机物的分子的烃的含氧衍生物。写出两组符合下述条件的有机物的分 子式:子式: 相对分子质量之差为相对分子质量之差为2:A ;B 。C4H8C3H6O(或或C8H8C3H6
13、O4)相对分子质量相等相对分子质量相等:A ;B 。 (2)若)若A是分子中含有是分子中含有4个碳原子的烃,个碳原子的烃,B是饱和链烃的一元是饱和链烃的一元含氮衍生物,则含氮衍生物,则A的分子式为的分子式为 ,B的分子式为的分子式为 。符。符合合B的分子式的同分异构体有的分子式的同分异构体有 种。种。解析解析:本题是一道开放性试题,解题时要紧紧抓住本题是一道开放性试题,解题时要紧紧抓住A A与与B B电子数电子数相等这一主线,灵活运用等量代换思想,由相等这一主线,灵活运用等量代换思想,由A A变式过渡到变式过渡到B B。(。(1 1)设设A A的分子式为的分子式为C Cx xH H8 8,B
14、B的分子式为的分子式为C C3 3H Hy yO Oz z。A A与与B B电子数相等,相电子数相等,相对分子质量相差对分子质量相差2 2,注意观察,注意观察C C和和O O的电子数之差和相对原子质量的电子数之差和相对原子质量之差,如表所示:之差,如表所示:C7H8C3H8O3C4H10C3H9N4CO电子数电子数68相对原子质量相对原子质量1216若若A A为为C C4 4H H8 8,则,则B B为为C C3 3H H6 6O O(用(用O O替换替换CHCH2 2,既是等电子代,既是等电子代换又是相对分子质量之差为换又是相对分子质量之差为2 2)。若)。若A A为为C C8 8H H8
15、8,则,则B B可以用可以用3 3个个氧原子代替氧原子代替4 4个碳原子(等电、等质代换),再用个碳原子(等电、等质代换),再用1 1个氧原子替个氧原子替换换1 1个亚甲基(个亚甲基(CHCH2 2),那么),那么B B的分子式为的分子式为C C3 3H H6 6O O4 4。若选若选定定A A为为C C7 7H H8 8,根据电子总数相等,相对分子质量相等,即,根据电子总数相等,相对分子质量相等,即4 4个个碳原子换为碳原子换为3 3个氧原子,即个氧原子,即B B为为C C3 3H H8 8O O3 3。(2 2)设)设A A为为C C4 4H Hx x,将,将A A分子中的分子中的CHCH
16、用用N N替换(等电子代换)可替换(等电子代换)可得得B B。由于。由于B B是饱和链烃的一元含氮衍生物,可推知相应的是饱和链烃的一元含氮衍生物,可推知相应的A A为为C C4 4H H1010,B B为为C C3 3H H9 9N N,B B的同分异构体有的同分异构体有4 4种。种。变式练习变式练习1.有机物有机物A可视为是烃可视为是烃B分子中的所有氢原子被烃分子中的所有氢原子被烃C分子中最简分子中最简 单的烃基取代而得到的。且已知:单的烃基取代而得到的。且已知: A遇遇Br2的的CCl4溶液不褪色,其一氯代物只有一种。溶液不褪色,其一氯代物只有一种。 一定量的一定量的B完全燃烧,产物中完全
17、燃烧,产物中n(CO2):n(H2O) =2 1,且,且 26Mr(B)78。 烃烃C为饱和链烃,通常情况下呈气态,其同分异构体不超过为饱和链烃,通常情况下呈气态,其同分异构体不超过 2种,而二溴代物有种,而二溴代物有3种。种。 试回答下列问题:试回答下列问题:(1)烃)烃B的最简式为的最简式为 ,分子式为,分子式为 。CHC4H4(2)烃)烃C的的3种二溴代物的结构简式种二溴代物的结构简式 为为: , , 。(3)A的分子式为的分子式为 。 解析:由解析:由可知,可知,B的最简式为的最简式为CH,又烃中氢为偶数,且,又烃中氢为偶数,且 26Mr(B)78。故。故B的分子式只能为的分子式只能为
18、C4H4;由;由 可知烃可知烃C为异丁烷,因为只有异丁烷的二溴代物有为异丁烷,因为只有异丁烷的二溴代物有3种。最简种。最简C8H12单的烃基为甲基(单的烃基为甲基(CHCH3 3),取代),取代B B中的四个氢原子,则中的四个氢原子,则A A为为C C4 4(CHCH3 3)4 4,分子式为,分子式为C C8 8H H1212。考点考点2 有机物结构式的确定方法有机物结构式的确定方法物质的结构决定其性质,物质的性质又反映其结构特点。确定物质的结构决定其性质,物质的性质又反映其结构特点。确定物质的结构,主要是利用物质所具有的特殊性质来确定该物质物质的结构,主要是利用物质所具有的特殊性质来确定该物
19、质所具有的特殊结构,即主要确定该物质的官能团。所具有的特殊结构,即主要确定该物质的官能团。要点深化要点深化有机物结构式的确定有机物结构式的确定(1 1)依据有机物的分子式确定有机物的结构式)依据有机物的分子式确定有机物的结构式 确定有机物结构式的一般步骤确定有机物结构式的一般步骤a.a.根据分子式写出它可能具有的同分异构体。根据分子式写出它可能具有的同分异构体。b.b.利用该物质的性质推测其可能含有的官能团,最后确定所写利用该物质的性质推测其可能含有的官能团,最后确定所写同分异构体中的一种。同分异构体中的一种。由分子式确定结构式的方法由分子式确定结构式的方法a.a.通过价键规律确定通过价键规律
20、确定某些有机物根据价键规律只存在一种结构,则直接可由分子式某些有机物根据价键规律只存在一种结构,则直接可由分子式确定其结构式。例如:确定其结构式。例如:C C2 2H H6 6,根据价键规律,只有一种结构:,根据价键规律,只有一种结构:CHCH3 3CHCH3 3,又如,又如CHCH4 4O O根据价键规律,只有一种结构:根据价键规律,只有一种结构:CHCH3 3OHOH。b.b.通过定性或定量实验确定通过定性或定量实验确定由于有机物存在同分异构现象,故可利用该物质的特殊性质,由于有机物存在同分异构现象,故可利用该物质的特殊性质,通过定性或定量实验来确定其结构式。通过定性或定量实验来确定其结构
21、式。(2)依据有机物的性质推断有机物的结构)依据有机物的性质推断有机物的结构 有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质,有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质, 这些都是有机结构推断的突破口。这些都是有机结构推断的突破口。官能团种类官能团种类试剂试剂判断依据判断依据碳碳双键或碳碳双键或碳碳三键碳碳三键溴的四氧化碳溶液溴的四氧化碳溶液橙红色褪去橙红色褪去酸性酸性KMnO4溶液溶液紫红色褪去紫红色褪去卤素原子卤素原子NaOH、AgNO3和稀和稀硝酸硝酸有沉淀产生有沉淀产生醇羟基醇羟基钠钠有氢气放出有氢气放出酚羟基酚羟基FeCl3溶液溶液显紫色显紫色浓溴水浓溴水有白色沉淀产生有
22、白色沉淀产生醛基醛基银氨溶液银氨溶液有银镜生成有银镜生成新制氢氧化铜悬浊液新制氢氧化铜悬浊液有砖红色沉淀产生有砖红色沉淀产生羟基羟基NaHCO3溶液溶液有二氧化碳气体放有二氧化碳气体放出出【例【例2】(】(2008宁夏高考宁夏高考)已知化合物)已知化合物A中各元素的质量分数中各元素的质量分数 分别为分别为C 37.5%,H 4.2%和和O 58.3%。请填空。请填空。(1)0.01 mol A在空气中充分燃烧需消耗氧气在空气中充分燃烧需消耗氧气1.01 L(标准状(标准状 况),则况),则A的分子式是的分子式是 ;(2)实验表明:)实验表明:A不能发生银镜反应。不能发生银镜反应。1 mol A
23、与足量的碳酸与足量的碳酸 氢钠溶液反应可以放出氢钠溶液反应可以放出3 mol二氧化碳。在浓硫酸催化下,二氧化碳。在浓硫酸催化下,A与乙酸可发生酯化反应。核磁共振氢谱表明与乙酸可发生酯化反应。核磁共振氢谱表明A分子中有分子中有4个氢个氢 处于完全相同的化学环境。则处于完全相同的化学环境。则A的结构简式的结构简式 是是 ;C6H8O7(3)在浓硫酸催化和适宜的反应条件下,)在浓硫酸催化和适宜的反应条件下,A与足量的乙醇反应与足量的乙醇反应 生成生成B(C12H20O7),),B只有两种官能团,其数目比为只有两种官能团,其数目比为 3 1。由。由A生成生成B的反应类型是的反应类型是 ,该反应的化学方
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