第一部分 第一章 第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法

第一章 认识有机化合物 第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法 晨背关键语句 理解教材新知 应用创新演练 把握热点考向 知识点一 知识点二 考向一 考向二 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向三 返回 返回 第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法 返回 返回 (1)采用蒸馏法可将沸点差大于 30 热稳定性强的有机混合物提纯。 (2)利用萃取剂将有机物从另一种溶剂中提取出来的过程叫萃取。 (3)质谱图中最大质荷比即为相对分子质量。 (4)红外光谱测定有机物分子中的化学键或官能团。 (5)核磁共振氢谱图中峰数即氢原子种类数，面积之比为各类氢原子个数之比。 返回 返回 返回 自学教材 填要点 1研究有机物的基本步骤 返回 2分离、提纯 (1)蒸馏： 原理：分离、提纯 有机物的常用方法。而且该有机物热稳定性较强，与杂质的沸点相差较大 (一般约大于 )。 含杂质的工业乙醇的蒸馏： 30 液态 返回 a实验装置： 返回 b注意事项： 。 。 进水， 出水。 支管口处 暴沸 下口 上口 返回 (2)重结晶： 选择溶剂的要求： a杂质在此溶剂中溶解度 或 ，易于除去。 b被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度，受温度影响 。 c冷却后易于 。 很小 很大 较大 结晶析出 返回 苯甲酸的重结晶： 操作步骤： 。 加热溶解 趁热过滤 冷却结晶 返回 (3)萃取： 液 液萃取是利用溶质在两种 的溶剂中的 不同，将溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。 固 液萃取是用有机溶剂从 中溶解出 的过程。 互不相溶 溶解性 固体物质 有机物 返回 师生互动 解疑难 混合物 试剂 分离提纯 的方法 主要仪器 苯 (苯甲酸 ) 分液 分液漏斗、烧杯 苯 (苯酚 ) 乙酸乙酯 (乙酸 ) 饱和 溴苯 (溴 ) 苯 (乙苯 ) 常见有机物的分离提纯方法 (括号内为杂质 ) 返回 混合物 试剂 分离提纯的方法 主要仪器 乙醇 (水 ) 馏 蒸馏烧瓶、冷凝 管 乙醛 (乙酸 ) 苯酚 (苯甲酸 ) 分液 分液漏斗、烧杯 肥皂 (甘油 ) 析 漏斗、烧杯 淀粉 (纯碱 ) 析 半透膜、烧杯 乙烷 (乙烯 ) 溴水 洗气 洗气瓶 返回 1选择下列实验方法分离提纯物质，将分离提纯方 法的序号填在横线上。 A萃取分液 B升华 C重结晶 D分液 E蒸馏 F过滤 G洗气 返回 (1)_分离饱和食盐水与沙子的混合物。 (2)_从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾。 (3)_分离水和汽油的混合物。 (4)_分离 点为 )和甲苯 (沸点为 )的混合物。 (5)_除去混在乙烷中的乙烯。 (6)_提取碘水中的碘 返回 解析： 沙子不溶于食盐水，采用过滤的方法即可分离；硝酸钾在水中的溶解度随温度升高明显增大而 用重结晶和过滤可将其分离；水和汽油互不相溶，分层，可用分液法进行分离； 点差大于 30 ，可用蒸馏法分离；乙烯可被溴水吸收，可用洗气的方法除去；碘在有机溶剂中溶解度大，可用萃取分液方法提纯。 答案： (1)F (2)3)D (4)E (5)G (6)A 返回 返回 自学教材 填要点 1元素分析 返回 2相对分子质量的测定方法 质谱法 在质谱图中，质荷比最大的离子的相对分子质量即是 此有机物的 。 3分子结构的鉴定 测定分子结构常用的方法有 、 。 相对分子质量 红外光谱 核磁共振氢谱 返回 (1)红外光谱： 当用红外线照射有机物分子时，分子中的 或 可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置。从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。 化学键 官能团 返回 如 此其结构简式为 。 回 (2)核磁共振氢谱： 处在不同 中的氢原子在谱图上出现的 不同。 吸收峰的面积与氢原子数 。 如未知物 A(核磁共振氢谱有三个峰，且峰面积之比为 1 2 3，则 ，若 。 化学环境 位置 成正比 O 回 师生互动 解疑难 1有机物分子式的确定 (1)直接法： 直接求算出 1 可推出分子式。如给出一定条件下的密度 (或相对密度 )及各元素的质量比，求算分子式的途径为： 密度 (或相对密度 ) 摩尔质量 1 分子式。 返回 (2)最简式法： 根据分子式为最简式的整数倍，因此利用相对分子质量和最简式可确定其分子式。如烃的最简式的求法为： 返回 N ( C ) N ( H) 碳的质量分数12氢的质量分数1 a b ( 最简整数比 ) 。最简式为 C a H b ，则分子式为 (C a H b ) n ，n M /( 12 a b )( M 为烃的相对分子质量， 12 a b 为最简式的式量 ) 。 返回 (3)余数法： A用烃的相对分子质量除以 14，视商数和余数。 返回 其中商数 a 为烃分子中的碳原子数。 此法用于具有确定通式的烃 ( 如烷、烯、炔、苯或苯的同系物等 ) 。 B 若烃 用相对分子质量 M 除以12 ，看商和余数。即x 余 y ，分子式为 返回 (4)方程式法： 利用燃烧反应方程式时，要抓住以下关键： 时可结合适当方法，如平均值法、十字交叉法、讨论法等技巧来速解有机物的分子式。 返回 确定有机物分子式的基本方法可做如下归纳： 返回 2有机物结构式的确定 (1)根据价键规律确定： 某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接根据分子式确定其结构式。例如 能是 (2)通过定性实验确定： 实验 有机物表现的性质及相关结论 官能团 确定结构式。 返回 如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有 ，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。 返回 (3)通过定量实验确定： 通过定量实验确定有机物的官能团，如乙醇结构式的确定； 通过定量实验确定官能团的数目，如测得 1 可说明醇分子含 2个 返回 (4)根据实验测定的有机物的结构片段 “ 组装 ”有机物： 实验测得的往往不是完整的有机物，这就需要我们根据有机物的结构规律如价键规律、性质和量的规律等来对其进行 “ 组装 ” 和 “ 拼凑 ” 。 返回 (5)确定有机物结构的物理方法： 红外光谱的应用： 当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。 返回 核磁共振氢谱的应用： 处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在光谱图上出现的位置也不同，且吸收峰的面积与氢原子数成正比。因此，从核磁共振氢谱图上可以推知该有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目。 返回 2为了测定某有机物 如下实验： 将 2.3 成 0.1 .7 用质谱仪测得其相对分子质量为 46； 用核磁共振仪处理该化合物，得到如下图所示谱图， 图中三个峰的面积之比是 1 2 3。 返回 试回答下列问题： (1)有机物 _。 (2)能否根据 的分子式？ _(填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” )；若能，则 _； (若不能，则此空不填 )。 (3)写出有机物 _。 返回 解析： ( 1) 在 2.3 g 该有机物中： n ( C ) 0.1 m m ( C ) 0.1 m 12 g/m 1.2 g ； n ( H) 2.7 g m 1 2 0.3 m m ( H) 0.3 m 1 g/m o l 0.3 g ； m ( O) 2.3 g 1.2 g 0.3 g 0.8 g ， n ( O) 0.8 g m 1 m 返回 n(C) n(H) n(O) 0.1 0.3 6 1，所以 2 (2)因为该有机物的实验式是 原子数已经达到饱和，所以其实验式 返回 (3)为前者，则在核磁共振氢谱中应只有一个峰；若为后者，则在核磁共振氢谱中应有三个峰，而且三个峰的面积之比是 1 2 3。显然后者符合题意，所以 答案： (1)2)能 3)回 返回 返回 例 1 现有一瓶乙二醇和丙三醇的混合液，已知它们的性质如下表： 物质 分子式 熔点 / 沸点 / 密度 / g3 溶解性 乙二醇 98 溶于水和 乙醇 丙三醇 90 水和乙醇任意比互溶 返回 据此，将乙二醇和丙三醇分离的最佳方法是 ( ) A萃取 B升华 C蒸馏 D蒸发 返回 解析 根据表中乙二醇和丙三醇两物质性质的对比可知：应根据它们沸点的差异，选择蒸馏的方法进行分离。 答案 C 返回 相互溶解的液体混合物，可根据它们沸点的不同，用蒸馏方法分离。若混合物中有一种能转化为有机离子化合物时，一般先转化为有机离子化合物并分离出其中一种有机物 (采用分液或蒸馏 )，然后把有机离子化合物再转化为有机物分离出来。 返回 1现有三组混合液体： 乙酸乙酯和乙酸钠溶液； 丁醇和乙醇； 溴化钠和单质溴的水溶液，分 离以上各混合液的正确方法是 ( ) A分液、萃取、蒸馏 B萃取、蒸馏、分液 C分液、蒸馏、萃取 D蒸馏、萃取、分液 返回 解析： 乙酸乙酯难溶于水，乙酸钠易溶于水，利用溶液分层采取分液的方法将两者分开；乙醇和丁醇互溶，不能用分液的方法分离，但两者的沸点相差较大，可采用蒸馏法分离；溴化钠和单质溴的混合物，可利用溴在有机溶剂中的溶解度比在水中的溶解度大得多而采用萃取法将溴从水中萃取出来，从而达到与溴化钠分离的目的。 答案： C 返回 返回 例 2 0.2 和 0.4 2在密闭容器中燃烧后的产物为 2O(g)(，产物经过浓 0.8 g；再通过灼热的分反应后， .2 g；最后气体再通过碱石灰被完全吸收，碱石灰质量增加 17.6 g。试推断该有机物 返回 解析 由题意知：被浓 n (10.8 g/m 0.6 m = = m 1 m 80 g 64 g 1 m 16 g n ( n ( 3.2 g n ( 0.2 m n ( 0.2 m 被碱石灰吸收 n ( 17.6 g/m 0.4 m 返回 则 0.2 与 0.4 2反应生成 0.6 2O、0.2 .2 1 消耗 2 2生成3 2O、 1 据质量守恒定律得 2相对分子质量为 62。 答案 2对分子质量为 62。 返回 本题是通过燃烧法确定物质分子式，根据燃烧后生成的 、氧原子的物质的量，再结合所给有机物的物质的量即可得到该有机物分子中碳、氢、氧的原子数目。 返回 2将有机物完全燃烧，生成 2O。将 12 g 该有机 物的完全燃烧产物通过浓 4.4 g， 再通过碱石灰，碱石灰增重 26.4 g。则该有机物的分 子式为 ( ) A B D 回 解析： n (14.4 g/ m 0.8 m n ( 26.4 g/ m 0.6 m 有机物中氧元素的物质的量为： 12 g 0.6 m 12 g/ m 0.8 m 2 1 g/ m g/ m 0 2 m 则 n ( C) n ( H ) n ( O ) ( 2) 3 8 1 。 故有机物的分子式为 答案： C 返回 返回 例 3 分子式为 果在核磁共振氢谱图上观察到氢的原子给出的峰有两种情况：第一种情况峰的强度比为 1 1，请写出其对应化合物的结构简式_；第二种情况峰的强度比为 3 2 1，请写出该化合物可能的结构简式 _。 返回 解析 第一种情况峰强度比为 1 1，说明有两种环境不同的氢原子，且两种氢原子数目相等，即有 2个环境不同、连接方式不同的 结构简式 为 。第二种情况峰强度比为 3 2 1，说明结构中含有 3种不同环境的氢原子，其个数分别为 3、 2、1，则结构简式可能为： 返回 答案 (其他合理答案也可 )。 (其他合理答案也可 ) 返回 确定有机物结构式的一般步骤 根据分子式写出其可能具有的同分异构体； 利用该物质的性质推测其可能含有的官能团，确定其同分异构体的一般结构。 利用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机物中的官能团和各类氢原子的数目，最后确定结构式。 返回 若例 3观察到的核磁共振氢谱峰的强度比为 3 1 1 1时，则 简式是 。 提示： 的强度比为 3 1 1 1说明该有机物 含有 4种不同环境的 氢原子，且有一个甲基， 结构简式为 。 返回 返回 随堂基础巩固 返回 1下列分离方法不合理的是 ( ) A从石油中得到汽油，可用蒸馏的方法 B提取溴水中的溴，可用加入乙醇萃取的方法 C只含有泥沙的粗盐，可通过溶解、过滤、结晶的 方法提纯 D除 用加入足量铁屑 过滤的方法 返回 解析： 乙醇与水互溶，不能作溴水中溴的萃取剂，可以选择 正确答案为 B。 答案： B 返回 2已知某有机物 列 说法中，错误的是 ( ) 返回 A若 3其结构简式为 由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学 环境的氢原子，且个数之比为 1 2 3 C仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数 D若 3其同分异构体有三种 返回 解析： 由核磁共振氢谱可知，其分子中含有三种不同化学环境的氢原子，峰的面积之比等于其原子个数之比，但不能确定具体个数，故 B、 3同分异构体有 6种： 返回 。 其中有三种不同化学环境 的氢原子且个数之比为 1 2 3的有机物的结构简式为 或 正确答案为 A。 答案： A 返回 3下列每组中各有三对物质，它们都能用分液漏斗分离 的是 ( ) A乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水 B四氯化碳和水，溴苯和苯，硝基苯和水 C甘油和水，乙酸和水，乙酸和乙醇 D汽油和水，苯和水，己烷和水 返回 解析： 酒精和水互溶， 苯能溶于苯，油和水，乙酸和水，乙酸和乙醇均能互溶， 答案： D 返回 4下图实验装置一般不用于分离物质的是 ( ) 返回 解析： 过滤； 正确。 答案： D 返回