有机物分子式和结构式的确定教学设计

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1、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

2、化学所学的分子式所表示的意义。学生讨论后回答表示一种物质。表示该物质的组成元素。表示该物质分子中各元素的原子个数及比值。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

3、(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

4、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)13该化合物的实验式是CH3。(2)设该化合物分子式为(CH3)n，则：n2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1 mol A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：1 mol A分子中所含各元素原子的物质的量为：n(C)2 moln(H)6 mo

5、l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nm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

6、中溴元素的质量分数为：100%-22.0%-4.59%73.41%1 mol该有机化合物中所含各元素原子的物质的量分别为：n(C)2 moln(H)5 moln(Br)1 mol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)251设该化合物的分子式为(C2H5Br)nn1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

7、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2：2.3 g某有机物A完全燃烧后，生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O，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、

8、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2.3 g该有机物中组成元素的质量根据C、H守恒可求得m(C)0.1 mol12 gmol-11.2 gm(H)2.7 g0.3 gm(C)m(H)1.5 g2.3 g因此A中还含有O，其质量为m(O)m(A)-m(C)-m(H)2.3 g1.5 g0.8 g(2)求该有机物的相对分子质量Mr(A)dMr(空气)1.62946(3)确定该有机物的分子式由于N(C)N(H)N(O)261所以该有机物的实验式为C2H6O设有机物A的分子式为(C2

9、H6O)nn1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1 mol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1 mol A分子中含各元素原子的物质的量为n(C)46 g12 gmol-12 moln(H)46 g1 gmol-16 moln(O)46 g16 gmol-11 mol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150 mL的质量是0.5223 g，经测定

10、，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M22.4 L/mol78 g/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)11。实验式为CH，则分子组成为(CH)n。13n78n6分子式为C6H6解法(2)：相对分子质量计算方法同上。N(C)6N(H)6分子式为C6H6。过渡我们知道烃的组成可表示为CxHy

11、，烃的含氧衍生物的组成可表示为CxHyOz，若为饱和一元醇则可用CnH2n1OH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4：0.60 g某饱和一元醇A，与足量的金属钠反应，生成氢气112 mL(标准状况)。

12、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CnH2n1OH，该一元醇的摩尔质量为M(A)2CnH2n1OH2Na2CnH2n1ONaH22 molM(A) 22.4 L0.60 g 0.112 LM(A)60 gmol-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：12n2n116160n3答：该一元醇的分子式是C3H8O。投影练习某有机物4.5 g，完全燃烧后生成2.7 g H2O和3.36 L CO2(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：12 g/mol1.8 gH：2.

13、7 g0.3 gO：4.5 g-1.8 g-0.3 g2.4 g则N(C)N(H)N(O)121最简式为CH2O设化学式为(CH2O)n则30n60n2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？学生讨论后小结相对分子质量及元素质量分数。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。例1：解：(1)求化合物的实验式

14、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)13该化合物的实验式是CH3。(2)设该化合物分子式为(CH3)n，则：n2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。或：解：1 mol A分子中所含各元素原子的物质的量为：n(C)2 moln(H)6 mol因此，该化合物的分子式为C2H6。(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

15、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1.16 g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3.72 g，又知生成H2O和CO2物质的量之比为11。求此有机物的分子式。解：Mr163.62558n0.02 molCxHyOz(x-)O2xCO2H2O1 molx molmol0.02 mol 0.02x mol0.01y mol

16、依题意：0.02 x0.01 y2xy0.02 x440.01y183.72解得：x3y6312616z58z1分子式为C3H6O2取3.40 g只含羟基，不含其他官能团的液体饱和多元醇，置于5.00 L氧气中。经点燃醇完全燃烧。反应后气体体积减少0.56 L，将气体通过CaO进行吸收，体积又减少2.80 L(所有体积均已换算成标准状况下的体积)。(1)3.4 g醇中C、H、O的物质的量分别为：n(C)_ mol，n(H)_ mol，n(O)_ mol；该醇中C、H、O原子数之比为：_。(2)从以上比值能否确定该醇的分子式？其原因是_。答案：(1)n(C)0.125 moln(H)0.300

17、moln(O)0.100 molC、H、O原子个数比为5124(3)从以上比值能确定该醇的分子式。其原因是该最简式中H原子数已饱和，所以最简式即分子式C5H12O4。3在101325 Pa、120时，某气态烃和过量O2在一密闭容器内完全燃烧，在相同条件下反应前后容器内的压强相等。求该烃可能的分子式。解析：本题可采用规律法求解。因分子中氢原子数为4的烃，在相同条件下燃烧前后(水为气态)气体物质的量不变，压强相等。应用这一规律可得该烃的分子式可能为CH4、C2H4或C3H4。答案：该烃的分子式可能为CH4、C2H4或C3H4。第二课时引言由于有机物中普遍存在着同分异构现象，因此，根据有机物的分子式

18、是无法确定其分子结构的。要想确定其结构式，还需利用该物质的特殊性质，并通过定性或定量实验来确定。本节课我们将以乙醇为例来了解有机物结构式的确定方法。板书第三节有机物分子式和结构式的确定(二)二、通过实验确定乙醇的结构式师已知乙醇的分子式为C2H6O，根据C四价，O二价，H一价的价键规则写出它可能的结构式。学生活动、教师巡视讨论如何确定乙醇的结构式是(1)式而不是(2)式？生根据乙醇能与Na反应。师如何确定乙醇与钠反应是羟基上的H原子被Na取代呢？生可以根据一定量的乙醇与Na反应产生H2的量来确定。师请同学们设计一个实验，验证乙醇可以与Na反应，并能通过实验测出生成H2的体积。画出装置图。教师投

19、影显示学生所画装置图，并指出其不足之处，最后得出以下两种常用装置师这两套装置都是排水量气法常用的装置，我们这节课就用第二套装置来进行实验。演示实验按图示组装各仪器。提问装药品之前应首先干什么？如何检查这套装置的气密性？学生讨论后回答关闭分液漏斗活塞，在烧瓶处微热，观察广口瓶中导管内是否有液面上升。向广口瓶内加水，在烧瓶里放入几小块钠，向分液漏斗中加入一定量的无水乙醇，并将数值记入表中。n(C2H6O)/ molV(H2)/L(标准状况)0.1001.12轻轻打开分液漏斗的活塞，使无水乙醇慢慢全部滴入烧瓶中。当分液漏斗颈内最后一滴无水乙醇刚刚流出时，及时关闭分液漏斗的活塞。待烧瓶的温度恢复至室温

20、，量筒内水的水面稳定后，读取并记录量筒内水的体积，并将数值换算为标准状况下的数值，记入上表中。收拾仪器并放回合适之处。师根据以上实验如何确定乙醇的结构式是(1)还是(2)？学生讨论 生由于0.100 mol C2H6O与足量Na完全反应可以生成1.12 L H2，则1.00 mol C2H6O与Na反应能生成11.2 L H2，即0.5 mol H2，也就是1 mol H。这就是说在一个C2H6O分子中，只有一个H可以被Na所置换，这说明C2H6O中的6个H中，有1个与其他5个是不同的。这一事实与(2)式不符，而与(1)式相符。因此，可以推断乙醇的结构式应为(1)式。师大家分析得非常透彻，这位

21、同学回答得也非常完整。板书通过乙醇和钠反应生成H2的定量实验可确定乙醇的结构式是(1)式。师请同学们根据本实验分组讨论投影中的问题。投影显示1若用乙醇的水溶液代替无水乙醇进行确定乙醇结构的实验(其他实验用品和方法都正确)，实验结果会怎样？2若准确称取一定质量的钠，使之与足量或过量的无水乙醇反应，并准确测出反应生成的氢气在标准状况下的体积，能否确定乙醇分子的结构？为什么？3由广口瓶、导管、量筒组成的量气装置，在反应完全后，对量筒内液面读数时应注意什么？4为什么要使广口瓶与量筒液面等高时读数？学生阅读、思考、讨论教师让学生分别回答以上各个问题，其中问题3由教师和学生一块完成1无水乙醇的相对密度为0

22、.7893(20时无水乙醇的密度对4时水的密度的比值)。C2H5OH的相对分子质量是46，H2O的相对分子质量是18。C2H5OH分子、H2O分子均有一个H原子可被Na置换：2C2H5OH2Na2C2H5ONaH22H2O2Na2NaOHH2在相同温度下，相同体积的无水乙醇与含水乙醇相比，含水乙醇中可被置换的H原子数多于1，C2H5OH结构式测定的结果不准确。2不能确定乙醇分子的结构。理由是：在化学反应中，参加反应的钠的质量与生成氢气在标准状况下的体积成正比，但这种关系的存在与反应物醇的状况无必然联系，如：2CH3CH2OH2Na2CH3CH2ONaH2m(Na)V(H2)4622.4HOCH

23、2CH2OH2NaNaOCH2CH2ONaH2m(Na)V(H2)4622.42H2O2Na=2NaOHH2m(Na)V(H2)4622.43待烧瓶温度恢复至室温。使广口瓶与量筒液面等高时读数。应平视观察液面，读出与液面最低点相切的刻度线。4保证内外压强相等，减小实验误差。投影练习1准确量取一定体积的无水乙醇，使之与钠反应，准确测量反应生成氢气的体积，以确定乙醇的分子结构。下列实验操作中，能使测得乙醇分子中可被置换氢原子数偏低的是_。钠的取用量不足钠的取用量过量采用20、1.01105 Pa的V(H2)进行最终点的计算用仰视式读取测水体积的量筒的刻度线。解析：、使V(H2)偏小，使V(H2)偏

24、大(因温度高，气体的体积大)，对V(H2)无影响。V(H2)与一定量乙醇中可被置换氢原子数目成正比。答案：2测定有机化合物中碳与氢的含量常用的方法是燃烧分析法。用氧化铜为催化剂，在750左右使有机物在氧气流中全部氧化为CO2和H2O，分别用装有固体NaOH和高氯酸镁Mg(ClO4)2的吸收管吸收CO2和H2O。某课外活动小组用此方法测定某烃A的分子式，经测定知高氯酸镁增重4.5 g，NaOH增重8.8 g，则A的最简式为_。若要确定A的分子式，是否还需要其他数据？(若需要，说明还需测定哪些数据；若不需要请说明原因)_。解析：由题意知，CO2为8.8 g，即0.2 mol；H2O为4.5 g，即

25、0.25 mol。则n(C)n(H)25。A的最简式为C2H5要确定A的分子式，不需要其他数据，原因是n(C)n(H)2512，此烃只能是烷烃。由烷烃通式CnH2n2可得n(2n2)25，即n4，故A的分子式为C4H10。小结通过学习有机物分子式、结构式的确定方法，使我们系统地了解了确定有机物分子式、结构式通常应采取的方法和途径。具体可归纳如下：板书小结作业布置P159三、P160四、3、4板书设计第三节有机物分子式和结构式的确定(二)二、通过实验确定乙醇的结构式通过乙醇和Na反应生成H2的定量实验可确定出乙醇的结构式为(1)式。小结教学说明物质的结构决定物质的性质，物质的性质又反映其结构特点

26、。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所具有的特殊结构，即主要确定该物质的官能团。本节课先让学生根据乙醇的分子式写出它可能具有的结构式；然后演示测量一定量乙醇和钠反应放出氢气的体积的实验，使学生直观感受到推断结果的真实、可信；最后利用测量数据，组织学生讨论乙醇的结构式是哪一种。这样设计体现了结构性质的关系，从而培养学生严密的科学思维方法，提高他们综合应用知识的能力。参考练习1经分析，某链烃含碳87.8%，该烃蒸气密度是相同条件下H2密度的41倍。若该烃与H2加成产物是2，2二甲基丁烷，写出该烃的结构简式。解析：由加成产物的结构反推原不饱和烃的结构。(1)求分子式：Mr41

27、282n(C)n(H)35设分子式为(C3H5)n(1235)n82n2，分子式为C6H10。(2)由分子式可知分子结构中有2个双键或一个叁键，但从加成产物可以看出原不饱和化合物只能是。2某烃的含氧衍生物气化后的密度是相同条件下氢气密度的31倍。将18.6 g此有机物在足量氧气中燃烧，将生成的气体通过盛有浓H2SO4的洗气瓶，气体减少16.2 g，再通过装有足量Na2O2的干燥管，干燥管增重16.8 g。若将相同量的此有机物与足量金属钠反应，产生的气体在标准状况下体积为6.72 L。试计算并确定该有机物的分子式和结构简式。解析：Mr31262n0.3 moln(H2O)0.9 mol。设燃烧产

28、生的CO2物质的量为x。2Na2O22CO22Na2CO3O2m 2 mol 56 g x 16.8 gx0.6 mol。n(CO2)n(H2O)0.60.923n(C)n(H)13又知：R(OH)nH21 0.3 moln2该有机物分子式为(CH3)xO2则15 x3262x2分子式为C2H6O2结构简式：备课资料速解有机物分子式的技巧：(1)当条件不足时，可利用已知条件列方程进而解不定方程，结合烃CxHy中x、y为正整数、烃的三态与碳原子数相关规律(特别是烃气态时x4)及烃的通式和性质，运用化学数学分析法，即讨论法，可简捷地确定气态烃的分子式。(2)当烃为混合物时，一般是设平均分子式，结合

29、反应式和体积求出平均组成，利用平均值的含义确定各种可能混合烃的分子式。有时也利用平均相对分子质量来确定可能的组成，此时，采用十字交叉法计算比较简捷。(3)两混合烃，若其平均相对分子质量小于或等于26，则该烃中必含甲烷。(4)两混合气态烃，充分燃烧后，生成CO2气体的体积小于2倍原混合烃的体积，则原混合烃中必含CH4，若生成水的物质的量小于2倍原混合烃的量，则必含C2H2。(5)气态混合烃与足量氧气充分燃烧后，若总体积保持不变，则原混合烃中的氢原子平均数为4；若体积扩大，氢原子平均数大于4；若体积缩小，氢原子平均数小于4，即必含有C2H2(温度在100以上)。综合能力训练题1有两种饱和一元醇，它

30、们的分子中碳原子数相差1个，已知它们的某种混合物8 g与足量金属钠充分反应，可产生标准状况下的氢气2.24 L，则它们可能是()A甲醇和乙醇B甲醇和乙二醇C丙醇和丁醇D丁醇和戊醇答案：A2某烃分子中碳和氢的质量比为51，则该烃的分子式为_，推导的理由是_。答案：C5H12理由是n(C)n(H)512，实验式为C5H12，而实验式中H原子个数已达饱和，故实验式就是该烃的分子式3相对分子质量为142的烃的分子式为_。相对分子质量为178的烃的分子式为_。答案：C10H22或C11H10C13H22或C14H1041 mol含碳原子数为n mol的有机物完全燃烧，需O2 mol。该有机物的分子式为_

31、。若该有机物4.4 g与足量的钠反应可收集到560 mL标况下的H2，该有机物的分子式为_，若该有机物不能被氧化，则其结构简式为_。若该有机物不能发生消去反应，则其结构简式为_。高考真题(2001全国)标况下1.68 L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0 g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3 g。(1)计算燃烧产物中水的质量。(2)若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式。(3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中只有一种是烃，请写出它们的分子式(只要求写出一组)。解析：(1)m(CO2)15.0 g44 g/mol100 g/mol6.6 gm(CO2H2O)9.3 gm(H2O)9.3 g-6.6 g2.7 g(2)n(CO2)0.15 moln(H2O)0.15 mol分子中CH12n(无色可燃气体)0.075 mol分子中C原子数2分子中H原子数224该烃的分子式为C2H4。(3)C4H6和H2(或C3H8和CO；C3H6和CH2O等)