1、1第十一章 有机化学基础李仕才第 一 节 认 识 有 机 化 合 物 考点四 研究有机物的一般步骤和方法1研究有机化合物的基本步骤2分离、提纯有机化合物的常用方法(1)蒸馏和重结晶(2)萃取分液常用的萃取剂：苯、CCl 4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。2液液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。固液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。3有机物分子式的确定(1)元素分析(2)相对分子质量的测定质谱法质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。4有机物分子结构的鉴定(1)化学方法：利用特征
2、反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。(2)物理方法红外光谱分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同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。核磁共振氢谱3判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)1蒸馏分离液态有机物时，在蒸馏烧瓶中应加少量碎瓷片。( )2某有机物中碳、氢原子个数比为 14，则该有机物一定是 CH4。( )3根据物质的沸点利用蒸馏法提纯液态有机物时，沸点相差大于 30 为宜。( )4乙醇是良好的有机溶剂，根据相似相溶原理用乙醇从水溶液中萃取有机物。( )5混合物经萃取、分液后可以得到提纯，获得纯净
3、物。( )6有机物完全燃烧后仅生成 CO2和 H2O，则该有机物中一定含有 C、H、O、三种元素。( )7质谱法可以测定有机物的摩尔质量，而红外光谱和核磁共振氢谱图可以确定有机物的官能团类型。( )1实验式中氢原子已经达到饱和，则该物质的实验式就是分子式，如实验式为CH4O，则分子式为 CH4O，结构简式为 CH3OH。2实验式通过扩大整数倍时，氢原子数达到饱和，则该式即为分子式，如实验式为CH3O 的有机物，扩大 2 倍，可得 C2H6O2，此时氢原子数已达到饱和，则分子式为 C2H6O2。一、有机物的分离提纯41在实验室中，下列除杂的方法正确的是( )A溴苯中混有溴，加入 KI 溶液，振荡
4、，用汽油萃取出溴B乙烷中混有乙烯，通 H2在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷C硝基苯中混有浓硫酸和浓硝酸，将其倒入 NaOH 溶液中，静置，分液D乙烯中混有 CO2和 SO2，将其通过盛有 NaHCO3溶液的洗气瓶解析：溴和 KI 发生反应生成 I2，虽然除去了溴，但是引进了杂质 I2，且溴苯和汽油互溶，无法萃取，A 错误；通入 H2的量不好控制，少量时，不能将乙烯全部除去，过量时，就会使乙烷中混有 H2，而且反应条件要求高，B 错误；因为浓硫酸、浓硝酸与 NaOH 溶液反应可生成易溶于水而不溶于硝基苯的盐，C 正确；NaHCO 3溶液只能除去 SO2，不能除去CO2，D 错误。答案：C2实验
5、室回收废水中苯酚的过程如图所示。下列分析错误的是( )A操作中苯作萃取剂B苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大C通过操作苯可循环使用D三步操作均需要分液漏斗答案：B3工业上或实验室提纯以下物质的方法中不合理的是(括号内为杂质)( )A溴苯(溴)：加 NaOH 溶液，分液BMgCl 2溶液(Fe 3 )：加 MgO 固体，过滤C乙酸(水)：加新制生石灰，蒸馏D乙酸乙酯(乙酸、乙醇)：加饱和碳酸钠溶液，分液解析：溴与 NaOH 反应生成易溶于水的 NaBr、NaBrO，然后分液，A 正确；加入 MgO 使Fe3 3H 2O3H Fe(OH) 3右移，生成 Fe(OH)3沉淀除去，B 正确；乙酸与 Ca
6、O 反应，C错误；乙酸与 Na2CO3反应、乙醇溶于水，D 正确。答案：C54为了提纯下列物质(括号内为杂质)，有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是( )解析：A 中己烯与 Br2反应的产物与己烷仍互溶，用分液法不能将己烷提纯；B 中除去淀粉中的 NaCl 可用渗析的方法；D 中用 KMnO4酸性溶液除去甲烷中的乙烯，又引入杂质CO2气体。答案：C二、核磁共振氢谱确定分子结构5下列说法中正确的是( )A 在核磁共振氢谱中有 5 个吸收峰B红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类和数目C质谱法不能用于相对分子质量的测定D核磁共振氢谱、红外光谱和质谱都可用于分析有机物结构解析：A 项在核磁共振
7、氢谱中有 3 个吸收峰，错误；红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类，无法确定数目，B 错误；通过质谱法可测定相对分子质量，C 错误；红外光谱仪用于测定有机物的官能团；核磁共振仪用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目；质谱法用于测定有机物的相对分子质量，D 正确。答案：D6下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰，且其峰面积之比为 31 的是( )A乙酸异丙酯 B乙酸乙酯C对二甲苯 D均三甲苯解析：6答案：D7已知某有机物 A 的红外光谱和核磁共振氢谱如下图所示，下列说法中错误的是( )A由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键B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
8、氢原子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 A 的化学式为 C2H6O，则其结构简式为 CH3OCH3解析：红外光谱给出的是化学键和官能团，从图上看出，已给出 CH、OH 和 CO三种化学键，A 项正确；核磁共振氢谱图中，峰的个数即代表氢的种类数，故 B 项正确；核磁共振氢谱图中峰的面积表示氢的数目比例，在没有给出化学式的情况下，无法得知其H 原子总数，C 项正确；若 A 的结构简式为 CH3OCH3，则无 OH 键(与题中红外光谱图7不符)，其核磁共振氢谱图应只有一个峰(与题中核磁共振氢谱图不符)，故 D 项错。答案：D8化合物 A 经李比希法和质谱法分析得知其相对分子质量为
9、 136，分子式为C8H8O2。A 的核磁共振氢谱有 4 个峰且面积比为 1223，A 分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于 A 的下列说法中，正确的是( )AA 分子属于酯类化合物，不能在一定条件下发生水解反应BA 在一定条件下可与 4 mol H2发生加成反应C符合题中 A 分子结构特征的有机物只有 1 种D与 A 属于同类化合物的同分异构体只有 2 种解析：8答案：C有机物分子式及结构式的确定方法1 有机物结构式的确定流程2 有机物分子式的确定规律(1)最简式规律(实验式规律)最简式为“CH”乙炔、苯；“CH 2”烯烃、环烷烃；“CH 2O”甲醛、
10、乙9酸、甲酸甲酯、葡萄糖。最简式相同的有机物以任意比混合，元素质量分数相同；一定质量混合物燃烧的产物相同。(2)常见相对分子质量相同的有机物同分异构体相对分子质量相同；分子组成中各元素原子个数(比)完全相同。含有 n 个碳原子的醇与含(n1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同，均为 14n18。含有 n 个碳原子的烷烃与含(n1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同，均为 14n2。常见的相对分子质量相同的有机物和无机物。(28)C2H4、N 2、CO；(30)C 2H6、NO、HCHO；(44)C3H8、CH 3CHO、CO 2、N 2O；(46)C2H5OH、HCOOH、NO
11、 2。(3)“商余法”推断有机物的分子式(设烃的相对分子质量为 M)余数为 0 或碳原子数大于或等于氢原子数时，每减少一个碳原子即增加 12 个氢原子，直到饱和为止。3 有机物结构式的确定方法(1)通过价键规律确定某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则可直接由分子式确定其结构式。如C2H6，根据碳元素为 4 价，氢元素为 1 价，碳碳可以直接连接，可知只有一种结构：CH 3CH3；同理，由价键规律，CH 4O 也只有一种结构：CH 3OH。(2)通过红外光谱确定根据红外光谱图可以确定有机物中含有何种化学键或官能团，从而确定有机物的结构。(3)通过核磁共振氢谱确定根据核磁共振氢谱中峰的种类数和
12、面积比，可以确定不同化学环境下氢原子的种类数及个数比，从而确定有机物的结构。(4)通过有机物的性质确定根据有机物的性质推测有机物中含有的官能团，从而确定有机物结构。101已知化合物 A 中各元素的质量分数分别为 C 37.5%，H 4.17%和 O 58.33%。请填空：(1)0.01 mol A 在空气中充分燃烧需消耗氧气 1.01 L(标准状况)，则 A 的分子式是_；(2)实验表明：A 不能发生银镜反应，1 mol A 与足量的碳酸氢钠溶液反应可以放出 3 mol 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 A 分子中有4 个氢处于完全相同的化学环境，则 A 的
13、结构简式是_；(3)A 失去 1 分子水后形成化合物 C，写出 C 的两种可能的结构简式：_、_。解析：(1)有机物 A 中 N(C)N(H)N(O) 687，故 A 的37.5%12 4.17%1 58.33%16实验式为 C6H8O7。1 mol A 在空气中充分燃烧消耗 O2： 4.5 mol，故 A 的101 L22.4 Lmol 1分子式为 C6H8O7。答案：112为了测定某有机物 A 的结构，做如下实验：将 2.3 g 该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和 2.7 g 水；用质谱仪测定其相对分子质量，得如图 1 所示的质谱图；用核磁共振仪处理该化合物，得到如图 2 所示
14、图谱，图中三个峰的面积之比是 123。完成下列问题：(1)有机物 A 的相对分子质量是_。(2)有机物 A 的实验式是_。(3)能否根据 A 的实验式确定 A 的分子式？_(填“能”或“不能”)。若能，则A 的分子式是_(若不能，则此空不填)。(4)写出有机物 A 可能的结构简式：_。12解析：(1)由 A 的质谱图可知：质荷比最大值为 46，即为 A 的相对分子质量。(2)有机物 A 中 n(C)n(H)n(O)0.1 mol( 2)2.7 g18 g/mol2.3 g 0.1 mol12 g/mol 0.3 mol1 g/mol16 g/mol0.10.30.05261，即 A 的实验式为
15、 C2H6O。(3)因为 C2H6O 中氢原子数已使碳原子达到“饱和”状态，故只根据实验式即可确定 A的分子式为 C2H6O。(4)由 A 的核磁共振氢谱可知，A 分子结构中有三种类型的氢原子，且其数目比为123，则 A 的结构简式为 CH3CH2OH。答案：(1)46 (2)C 2H6O (3)能 C 2H6O(4)CH3CH2OH3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 为无色黏稠液体，易溶于水。为研究 A 的组成与结构，进行了如下实验：13解析：(1)M(A)24590。(2)9.0 g A 燃烧生成 n(CO2) 0.3 mol，n(H 2O) 0.3 13.2
16、 g44 gmol 1 5.4 g18 gmol 1mol，n(A)n(C)n(H)n(O)0.10.30.32 1363，所以 A 的分子式为9.0 0.312 0.6116C3H6O3。(3)0.1 mol A 与 NaHCO3反应生成 0.1 mol CO2，则 A 分子中含有一个COOH，与钠反应生成 0.1 mol H2，则还含有一个OH。(4)根据核磁共振氢谱图看出有机物中有 4 个峰值，则含有 4 种类型的氢原子。(5)由(4)知含有 4 种类型的氢原子，且氢原子的个数比是 3111，所以结构简式为 。答案：(1)90 (2)C 3H6O3 (3)COOH OH(4)4 (5) 14
