教學設計 有機化合物分子式和分子結構的確定

1、第一章有機化合物的結構特點與研究方法第二節(jié)研究有機化合物的一般方法第2課時有機化合物分子式和分子結構的確定一、課標解讀1內容要求知道紅外光譜、核磁共振氫譜、X射線衍射等現(xiàn)代儀器分析方法在有機物分子結構測定中的應用。2學業(yè)要求能說出測定有機化合物分子結構的常用儀器分析方法，能結合簡單圖譜信息分析判斷有機化合物的分子結構。二、素養(yǎng)目標【教學目標】1了解測定有機化合物結構的一些現(xiàn)代化技術，能進行簡單的計算確定有機化合物分子式。2通過有機化合物分子式的確定知道定性和定量分析在有機化學中的應用，通過有機化合物結構式的確定，了解光譜分析在有機化學中的應用。3感受現(xiàn)代技術對有機化學發(fā)展的推動作用，體驗嚴謹、

2、求實的有機化合物研究過程?！驹u價目標】1通過簡單的計算確定乙醇實驗式，診斷和發(fā)展學生的定量計算水平。2通過定量計算結合光譜分析，確定乙醇的結構，診斷并發(fā)展學生定性和定量分析相結合的能力。3通過體驗現(xiàn)代技術在乙醇結構分析中的重要作用，診斷并發(fā)展學生嚴謹求實的科學態(tài)度，同時體會學科融合的巨大價值。三、教學重點、難點重點：確定有機物結構的一般過程與方法。難點：確定實驗式的計算和確定有機化合物結構的方法的介紹。四、教學思路教學環(huán)節(jié)問題線活動線環(huán)節(jié)一：課堂引入測定A的結構需要經過哪些步驟教師展示未知液體A環(huán)節(jié)二：有機物實驗式的探究如何確定A含有的元素種類和實驗式介紹元素分析法環(huán)節(jié)二：有機物分子式的確定已

3、知A的實驗式，如何確定A分子式介紹質譜儀原理、分析質譜圖環(huán)節(jié)四：有機物結構式的推斷已知A的分子式，如何確定A的結構介紹紅外光譜和核磁共振氫譜環(huán)節(jié)五：課堂總結總結測定A的結構經過的步驟思維導圖、知識小結五、教學過程：環(huán)節(jié)一：課堂引入教師活動學生活動【展示】一瓶無色液體圖片【提問】這瓶無色液體，是通過蒸餾從我們生活中常見的一種飲料中提純得到的，我們想探究該物質的結構，需要經過哪些步驟？知識回顧、思考【過渡】已知該有機物可以燃燒，由此得出該有機物的組成元素可能有哪些？【提問】該有機物是否一定含C元素，如何通過實驗進行檢測？【提問】如何進一步確定該有機物中所含C的質量分數(shù)？【講述】此外，也常用KOH溶

4、液，KOH溶液對CO2的吸收更徹底，而且操作簡便，只需稱量實驗前后KOH溶液的【回答】C、H【回答】C、H、O【回答】將燃燒產物通入澄清石灰水，若變渾濁，證明此有機物一定含Co【回答】將燃燒產物通入澄清石灰水，將沉淀過濾干燥后，測沉淀的質量，進行計算。質量，質量差即為CO2的質量。除以有機物的總質量進一步得到C的質量分數(shù)?！净卮稹繉⑷紵a物通入無【提問】如何檢測出該有機物是否含H元素？水硫酸銅，若變藍，證明有水生成，此有機物含H?！净卮稹繉⑷紵a物通入濃【提問】如何確定該有機物中所含H的質量分數(shù)？硫酸，測反應前后該有機物增重多少，增重的量即為h2o的質量，通過計算可得到H的質量分數(shù)?！咎釂枴咳?/p>

5、何確定該有機物中是否含氧，以及氧的質量分數(shù)【回答】1-w(C)%-w(H)%如何確定4人一組，進行討論。【提問】根據(jù)剛才的分析，能否設計一個比較完善的實驗來【回答】有機物燃燒，將燃燒確定該有機物的兀素組成？產物依次通過濃硫酸測水的【投影】質量、通過KOH溶液測出CO2的質量，最后計算O的質量分數(shù)。-g1一早g1中曲Jil:心Kon【講述】19世紀30年代，科學家李比希首先建立燃燒方法測定樣品中碳和氫兩種兀素的含量，我們稱之為兀素分析法，把定性分析和定量分析相結合。【應用探究】某含C、H、O三種兀素的未知物A,經燃燒學生板演分析實驗測得該未知物碳的質量分數(shù)為52.16%,氫的質量獨立計算分數(shù)為1

6、3.14%，試求該未知物A的實驗式?！具^渡】經過計算我們得到了該有機物的實驗式是c2h6o,思考交流那么如何確定該有機物的分子式？還需要一個條件，是什【回答】相對分子質量么？【回答】測得同溫同壓下，氫氣的密度和該有機物的蒸汽密度，代入計算式即可求出它的相對分子質量。【提問】如何測得該有機物的相對分子質量？【提示】我們知道在同溫同壓條件下，對于氣體有:Pa皿【講述】這個方法是可行的，但比較麻煩，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，我們有更先進的儀器可以幫助我們迅速測定相對分子質量。投影：質譜儀，介紹質譜法原理【應用】已測得某未知物A的實驗式為C2H6O，其質譜圖如下圖所示，求A的相對分子質量?【回答】最大質荷比

7、就等于相對分子質量，所以相對分子質量是46270|III|IIII|IIIIrII|2lM如質荷比【提問】我們現(xiàn)在知道了該有機物的相對分子質量是46，實驗式是c2h6o，那該有機物的分子式是什么？【回答】C2H6O【過渡】根據(jù)有機物分子式為c2h6o,推測一下該物質可能的結構？【提問】有機物A究竟是乙醇還是二甲醚，如何確定該有機物的準確結構？思考交流HHHHHYT）CIHCCHH或HH【回答】是否可以和鈉反應產生氫氣是否可以與乙酸發(fā)生酯化反應是否可以發(fā)生催化氧化是否可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色傾聽，思考【講述】因為這個有機物結構比較簡單，而我們已經學過乙醇的性質，所以大家能很快想出推斷該物質結構

8、的方法。事實上探究一個化合物的結構是一個非常復雜而艱辛的過程。葡萄糖結構的測定是科學家Fischer歷時7年才得以完成。1902年獲得諾貝爾化學獎。但現(xiàn)代科技日新月異的迅猛發(fā)展，現(xiàn)在無論是簡單的乙醇還是復雜的葡萄糖這些有機物結構的測定只需幾個小時即可完成。我們已經知道質譜儀可以迅速幫助我們測得相對分子質量，還有哪些儀器能幫助我們測定有機物結構呢？投影：紅外光譜儀，介紹紅外光譜原理和用途【應用】下圖所示是未知物A（化學式為C2H6O）的紅外光譜圖，推測A的分子結構。投影：核磁共振儀，介紹核磁共振氫譜原理和用途【回答】從紅外光譜圖中分析該物質含有羥基，所以結構簡式為:c2h5oh【回答】該物質含有

9、三個峰,峰面積比6：4：2（3：2：1）故該物質是c2h5oh哎收SI-1111TT.11pII43211ppm感受現(xiàn)代分析方法的巨大作用【應用】下圖所示是未知物A（化學式為C2H6O）的核磁共振氫譜圖，推測A的分子結構教師引導學生總結本節(jié)課的內容，讓學生建立研究有機物思考總結的基本步驟和思維模型【拓展延伸】通過研究A的結構，我們了解了紅外光譜儀和核磁共振氫譜儀的作用，其實還有更多現(xiàn)代分析儀器可以更好的幫助我們研究有機物結構，比如X射線衍射儀?！局v述】X射線衍射的原理和作用。我們知道2015年諾貝爾醫(yī)學獎頒給了我國科學家屠呦呦，表彰她和科學團隊從中藥材中提取出抗瘧疾有效成分青蒿感受我們現(xiàn)代科學

10、家的成就素。其實屠呦呦等科學家提取青蒿素和研究青蒿素結構的過程正是沿用了現(xiàn)代研究有機物的基本方法和步驟。科學家們通過元素分析和質譜法分析，確定了青蒿素的相對分子質量為282,分子式為C15H22O5o經紅外光譜和核磁共振譜分析，確定青蒿素分子中含有酯基和甲基等結構片段。通過化學反應證明其分子中含有過氧基（OO）o1975年底，我國科學家通過X射線衍射最終測定了青蒿素的分子結構。六、板書設計研究有機物的基本步驟紅外光譜化學鍵和官能團核磁共振氫譜氫原子的種類和數(shù)目七、課堂練習已知由C、H、O元素組成的某化合物9.2g完全燃燒后可以得到17.6gCO,和10.8g巧0,TOC o 1-5 h z則該

11、化合物的實驗式為()C2H6O2B.C2H6OC.C2H4O2D.C2H4O設H曲勺質荷比為B某有機物樣品的質荷比如圖所示(假設離子均帶一個單位正電荷，相對豐度與該離子的質量有關)，則該有機物可能是()相對半度2U14L6荷比/串)A.甲醇B.甲烷C.丙烷D.乙烯該有機分子的核磁共振氫譜圖如下(單位是ppm)：駿收強度列關于該有機物的敘述正確的是()該有機物不同化學環(huán)境的氫原子有6種該有機物屬于芳香化合物鍵線式中的Et代表的基團為一CH3該有機物在一定條件下能完全燃燒生成CO2和H2O4.有機物A經李比希法和質譜法分析得知其相對分子質量為136,A分子中只含一個苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個取代基，其核磁共振氫譜與紅外光譜如圖。下列關于有機物A的說法中正確的是()iS過賓A.有機物A可能有多種結構B.有機物A的結構簡式可能為II：0CI1C.有機物A不能與H?發(fā)生反應D