1、第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法,知 识 梳 理,一、研究有机化合物的基本步骤,确定实验式,确定分子式,确定结构式,二、有机化合物的分离、提纯 1.蒸馏,液态,热稳定性,沸点,大于30 ,蒸馏烧瓶支管口处,防止暴沸,下口,上口,2.重结晶,固态,很小或很大,温度,较大,较小,3.萃取,互不相溶,溶解性,有机溶剂,分液漏斗,烧杯,铁架台,振荡,下层液体,上层液体,远大于,【自主思考】 1.萃取剂的选择应符合什么条件？能用酒精萃取溴水中的溴吗？,提示 选择条件：(1)溶质在萃取剂中的溶解度远大于原溶剂；(2)萃取剂与原溶剂互不相溶；(3)萃取剂与溶质不反应。不能用酒精作溴水的萃取剂，因为酒精
2、与水互溶。,三、元素分析与相对分子质量的测定 1.元素分析,有机物分子的元素组成,CO2,H2O,实验式,2.相对分子质量的测定质谱法,(1)原理：用高能电子流等轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子、碎片离子各自具有不同的_，它们在磁场作用下到达检测器的时间因质量不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。 (2)质荷比：指分子离子或碎片离子的_与其电荷的比值。在有机物的质谱图中，质荷比的最大值即为该有机物的相对分子质量。,相对质量,相对质量,【自主思考】,提示 首先求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，然后将C、H的质量之和与原来有机物的质量比较，若
3、两者相等，则原有机物只由碳和氢两种元素组成，否则原有机物的组成里含有氧元素。,2.某有机物燃烧产物只有CO2和H2O，如何判断该有机物中是否含有氧元素？,四、分子结构的鉴定 1.红外光谱法,(1)原理：不同的官能团或化学键对红外线的_不同，在红外光谱图中处于不同的位置。 (2)作用：初步判断某有机物中含有何种_或_。,吸收频率,化学键,官能团,2.核磁共振氢谱,(1)原理：处在不同化学环境中的氢原子在光谱图上出现的_，而且吸收峰的面积与_成正比。 (2)作用：测定有机物分子中氢原子的_和_。 (3)分析：吸收峰数目_，吸收峰面积比_。,位置不同,氢原子数,类型,数目,氢原子种类,氢原子数目比,
4、【自主思考】 3.某有机物的核磁共振氢谱图如下图所示：,该有机物有几种类型的氢原子？ 提示 有3种类型的氢原子。,4.乙酸(CH3COOH)在核磁共振氢谱中有几个吸收峰？其吸收峰面积之比是多少？,提示 有2个吸收峰，其吸收峰面积之比是13。,1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”。,(1)验证某有机物属于烃时只需测定产物中H2O和CO2的物质的量之比。( ) (2)分离和提纯只利用物质的物理性质，不利用物质的化学性质。( ) (3)能用分液的方法分离植物油和水的混合物。( ) (4)Br2、I2在水中的溶解度较小，但易溶于有机溶剂，故可用酒精萃取溴水中的Br2或碘水中的I2。( ) 解析 酒
5、精可与水互溶，故不能用酒精作萃取剂萃取水溶液中的溶质。,效 果 自 测,2.二甲醚和乙醇是同分异构体，其鉴别可采用化学方法或物理方法，下列鉴别方法不能对二者进行鉴别的是( ),A.利用金属钠或者金属钾 B.利用质谱法 C.利用红外光谱法 D.利用核磁共振氢谱 解析 质谱法是用于测定相对分子质量的方法。 答案 B,3.核磁共振氢谱是指有机物分子中的氢原子核所处的化学环境(即其附近的基团)不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中坐标的位置(化学位移，符号为)也就不同。现有一物质的核磁共振氢谱如下图所示。则可能是下列物质中的( ),解析 由核磁共振氢谱的定义可知，在氢谱图中从峰
6、的个数即可推知有几种化学环境不同的氢原子，从上图中可知有4种化学环境不同的氢原子。分析选项可得A项是2种，B项是4种，C项是2种，D项是3种。 答案 B,探究一、有机物分离和提纯 【合作交流】,1.工业乙醇含水、甲醇等杂质，通过蒸馏可获得含95.6%的乙醇和4.4%水的共沸混合物，如果要制得无水乙醇，你有什么方法？,提示 要除去乙醇中的少量水，可加入生石灰与水反应生成Ca(OH)2改变乙醇和水的比例，再用蒸馏的方法分离出纯净的乙醇。即先加入生石灰后再蒸馏。,2.在苯甲酸的重结晶实验中，是不是结晶的温度越低越好？,提示 不是。温度过低，杂质的溶解度也会下降，部分杂质也会析出，达不到提纯的目的。,
7、【点拨提升】 1.分离提纯物质的“四原则”,2.分离提纯的几种思路,(1)杂转纯：如除去Na2CO3中的NaHCO3，将混合物加热使NaHCO3全部转化为Na2CO3。 (2)杂变沉：如除去NaCl溶液中的BaCl2，先加过量Na2CO3使BaCl2转化为BaCO3沉淀，过滤后再在滤液中加盐酸。 (3)杂转气：如除去NaCl溶液中的Na2CO3，加盐酸使Na2CO3转化为CO2。 (4)萃取分：如用CCl4将碘水中的碘萃取出来。,3.有机物分离与提纯的常用方法,【典题例证1】 某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置(如图)，由环己醇制备环己烯。,已知：,(1)制备粗品：将12.5 mL环己醇加入试
8、管A中，再加入1 mL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品。 A中碎瓷片的作用是_， 导管B除了导气外还具有的作用是_。 试管C置于冰水浴中的目的是_。 (2)制备精品。 环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等。加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在_层(填“上”或“下”)，分液后用_(填入编号)洗涤。 a.KMnO4溶液 b.稀硫酸 c.Na2CO3溶液,再将环己烯按如图装置蒸馏，冷却水从_口进入。蒸馏时要加入生石灰，目的是_。,收集产品时，控制的温度应在_左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产量，可能的原因是_。 a.蒸馏时从70 开始收集产品 b.
9、环己醇实际用量多了 c.制备粗品时环己醇随产品一起蒸出 (3)以下区分环己烯精品和粗品的方法，合理的是_。 a.用酸性高锰酸钾溶液 b.用金属钠 c.测定沸点,解析 (1)粗品的制备既要防止反应物暴沸，又要防止生成物挥发。(2)环己烯密度比水小在上层，洗涤时选用KMnO4溶液会氧化环己烯，又因粗品中混有少量酸性物质，洗涤时不能再用稀硫酸，需用Na2CO3溶液将多余的酸除掉。其中的水分可用生石灰除去。由于环己醇的沸点较低，制备粗品时随产品一起蒸出,导致产量低于理论值。(3)区分精品与粗品不能选用KMnO4，因为二者皆可被KMnO4氧化；由于粗品中含有环己醇等，可与钠作用产生气体，故可用钠加以区分
10、；测定沸点则能很好的区分二者。 答案 (1)防暴沸 冷凝 防止环己烯挥发 (2)上 c g 除去水分 83 c (3)bc,【变式训练1】 3，5二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体，可用于天然物质白柠檬素的合成。一种以间苯三酚为原料的合成反应如下：,甲醇、乙醚和3，5二甲氧基苯酚的部分物理性质见下表：,(1)反应结束后，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取。分离出甲醇的操作是_。 萃取用到的分液漏斗使用前需_并洗净，分液时有机层在分液漏斗的_(填“上”或“下”)层。 (2)分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤。用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是_；用饱和食盐水
11、洗涤的目的是_。,(3)洗涤完成后，通过以下操作分离、提纯产物，正确的操作顺序是_(填字母)。 a.蒸馏除去乙醚 b.重结晶 c.过滤除去干燥剂 d.加入无水CaCl2干燥 (4)固液分离常采用减压过滤。为了防止倒吸，减压过滤完成后应先_，再_。,解析 (1)因甲醇和3，5二甲氧基苯酚互溶且沸点相差较大,分离时应采用蒸馏的方法。因有机物3，5二甲氧基苯酚易溶于乙醚，且乙醚密度比水小，有机层应在上层。(3)洗涤完成后,产物中除3，5二甲氧基苯酚外，还混有乙醚、水等杂质，从节约能源角度考虑，应先除水，再除乙醚。(4)减压过滤时，容器内气压较小，为避免倒吸，应先拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管，让装置
12、和外界相通，然后再关闭抽气泵。 答案 (1)蒸馏 检查是否漏水 上 (2)除去HCl 除去过量的NaHCO3且减少产物损失 (3)dcab (4)拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管 关闭抽气泵,探究二、有机物分子式、结构式的确定 【合作交流】,1.已知有机物的实验式(最简式)，若确定其分子式时，还需要知道什么物理量？,提示 相对分子质量。,2.燃烧某有机物A 1.50 g，生成1.12 L(标准状况)CO2和0.05 mol H2O。该有机物的蒸气对空气的相对密度是1.04，试求该有机物的分子式。,3.分子式为C3H6O2的有机物，如果在NMR谱(核磁共振氢谱)上观察到的氢原子给出的峰有两种强度。
13、一种强度比为33，另一种强度比为321。请写出该有机物可能的结构简式。,【点拨提升】 1.确定有机物相对分子质量的方法,(1)根据标准状况下气体的密度，求算该气体的摩尔质量，即数值上等于该气体的相对分子质量：M22.4(限于标准状况下)。 (2)依据气体的相对密度D，求气体的相对分子质量：MADMB。 (3)求混合气体的平均相对分子质量：MMAAMBBMCC(A、B、C为A、B、C气体的体积分数或物质的量分数)。,2.有机物结构式的确定方法,(1)根据有机物成键特点确定：某些有机物根据有机物成键特点只存在一种结构，则直接根据分子式确定其结构式。 (2)通过定性实验确定：实验有机物表现的性质及相
14、关结论官能团确定结构式。 (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 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明醇分子含有2个OH。 (4)仪器法：可用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机物中的官能团和各类氢原子数目，确定结构式。,【典题例证2】 有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：,【变式训练2】 有X、Y、Z三种有机物,按要求回答下列问题。,(1)取3.0 g有机物X，完全燃烧后生成3.6 g水和3.36 L CO2(标准状况)，已知该有机物的蒸气对氢气的相对密度为30，则该有机物的分子式为_。 (2)有机物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱如图所示：,则该有机物可能的结构为_。 A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2COOCH3 C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCOOH,(2)A、B项都有两个CH3，且不对称，都含有C=O、OCC，所以A、B项符合图示；C项只有一个CH3，不会出现不对称的现象；D项中没有OCC键，且CH3为对称结构。 答案 (1)C3H8O (2)AB,
