《研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法》課

第一章認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物研究有機(jī)化合物的基本步驟分離、提純?cè)囟糠治龃_定實(shí)驗(yàn)式測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量確定分子式波譜分析確定結(jié)構(gòu)式(有哪些官能團(tuán)）【思考與交流】1、常用的分離、提純物質(zhì)的方法有哪些？2、下列物質(zhì)中的雜質(zhì)（括號(hào)中是雜質(zhì)）可以用什么方法除去。（1）酒精（水）（2）壬烷（己烷）（3）KNO3（NaCl

（4）乙酸乙酯（乙醇）（5）甲烷（乙烯）（6）NaCl（泥沙）（7）溴水（水）（8）CO2（HCl）3、歸納分離、提純物質(zhì)的總的原則是什么過(guò)濾、蒸餾、重結(jié)晶、萃取1、常用的分離、提純物質(zhì)的方法有哪些？2、下列物質(zhì)中的雜質(zhì)（括號(hào)中是雜質(zhì)）分別可以用什么方法除去。（1）NaCl（泥沙）（2）酒精（水）（3）溴（水）（4）

KNO3(NaCl)3、分離、提純物質(zhì)的總的原則是什么？有機(jī)物的分離與提純過(guò)濾、蒸餾、重結(jié)晶、萃取過(guò)濾蒸餾萃取重結(jié)晶不增、不減、易分離、易復(fù)原一、分離、提純2、物理方法：利用有機(jī)物與雜質(zhì)物理性質(zhì)的差異而將它們分開(kāi)有機(jī)物分離的常用物理方法蒸餾重結(jié)晶萃取分液1、化學(xué)方法：一般是加入或通過(guò)某種試劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。1、蒸餾：（2）蒸餾提純的條件

有機(jī)物熱穩(wěn)定性較強(qiáng)；與雜質(zhì)的沸點(diǎn)相差較大（一般約大于30℃）（1）蒸餾的原理利用混合物的沸點(diǎn)不同，除去難揮發(fā)或不揮發(fā)的雜質(zhì)（3）蒸餾的注意事項(xiàng)：溫度計(jì)水銀球的部位（蒸餾燒瓶支管處）燒瓶中放少量沸石或碎瓷片（防止暴沸）進(jìn)出水方向（下進(jìn)上出）燒瓶中所盛放液體不能超過(guò)1/3實(shí)驗(yàn)：含有雜質(zhì)的工業(yè)乙醇的蒸餾是分離提純液態(tài)有機(jī)物的常用方法。蒸餾燒瓶冷凝管溫度計(jì)尾接管冷水熱水錐形瓶蒸餾操作中的注意事項(xiàng)儀器組裝的順序：“先下后上，由左至右”；不得直接加熱蒸餾燒瓶。其盛裝的液體，最多不超過(guò)容積的2/3；不得將全部溶液蒸干；冷凝水水流方向：從下口進(jìn)水，上口出水溫度計(jì)水銀球位置應(yīng)與蒸餾燒瓶支管口齊平，以測(cè)量餾出蒸氣的溫度；加入素?zé)善哪康?。含雜質(zhì)的工業(yè)酒精的蒸餾：1、雜質(zhì)：水、甲醇等2、通過(guò)蒸餾可獲得95.6℅的乙醇和4.4℅水的共沸混合物（沸點(diǎn)78.15℃）若要得到更純凈的乙醇如何操作呢？使用前要檢查裝置的氣密性！

【思考與交流】1、下列實(shí)驗(yàn)的步驟是什么？

提純KNO3、NaCl混合物中的KNO3

提純NaCl

、KNO3

混合物中的NaCl2、進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，用到的儀器有哪些？要注意哪些問(wèn)題？2、重結(jié)晶選擇溶劑的條件雜質(zhì)在此溶劑中溶解度很小或很大被提純的有機(jī)物在此溶劑中的溶解度，受溫度的影響較大學(xué)與問(wèn)

在苯甲酸重結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)中，濾液放置冷卻可以結(jié)晶出純凈的苯甲酸晶體。請(qǐng)你思考并與同學(xué)交流：溫度越低，苯甲酸的溶解度越小，為了得到更多的苯甲酸晶體，是不是結(jié)晶時(shí)的溫度越低越好？3、閱讀課本P18,歸納重結(jié)晶的步驟。二、重結(jié)晶原理：利用固體混合物中目標(biāo)組分在某種溶劑中的溶解度隨溫度變化有明顯差異,將有機(jī)物溶解在熱的溶劑中制成飽和溶液，冷卻后，由于溶解度減小，溶質(zhì)又重新成晶體析出。由于產(chǎn)品與雜質(zhì)在溶劑中的溶解度不同，可以通過(guò)過(guò)濾將雜質(zhì)除去，從而達(dá)到分離提純的目的。選擇溶劑的要求：雜質(zhì)在溶劑中溶解度很大或很?。ㄇ耙环N情況雜質(zhì)將留在母液中不析出，后一種情況是使雜質(zhì)在熱過(guò)濾時(shí)被除去）

目標(biāo)組分在此溶劑中的溶解度，受溫度的影響較大（該有機(jī)物在熱溶液中的溶解度較大，在冷溶液中溶解度較小，冷卻后易于形成晶體。）重結(jié)晶操作中的使用的儀器：燒杯、三腳架、石棉網(wǎng)、玻璃棒、酒精燈、漏斗、鐵架臺(tái)實(shí)驗(yàn)：粗苯甲酸的重結(jié)晶并完成教材中的學(xué)與問(wèn)不純固體物質(zhì)殘?jiān)?不溶性雜質(zhì))濾液母液(可溶性雜質(zhì)和部分被提純物)晶體(產(chǎn)品)溶于溶劑，制成飽和溶液，趁熱過(guò)濾冷卻，結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌【思考與交流】1、如何提取溴水中的溴？2、實(shí)驗(yàn)原理是什么？3、用到的實(shí)驗(yàn)儀器（玻璃儀器）有哪些？4、如何選取萃取劑？3、萃取萃取固—液萃取液—液萃取萃?。狠腿〉脑恚狠腿〉臈l件：用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一溶劑所組成的溶液中提取出來(lái)的方法利用混合物中一種溶質(zhì)在不同溶劑里的溶解度的不同（1）萃取劑和原溶劑互不相溶和不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（2）溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度大于在原溶劑中的溶解度常見(jiàn)的有機(jī)萃取劑：乙醚、石油醚、二氯甲烷、四氯化碳……主要儀器：分液漏斗、燒杯、鐵架臺(tái)萃取分類(lèi)：

1）液—液萃?。菏抢糜袡C(jī)物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將有機(jī)物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過(guò)程。

2）固—液萃取：是用有機(jī)溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機(jī)物的過(guò)程。（專(zhuān)用儀器設(shè)備）4、色譜法：閱讀P.19

利用吸附劑對(duì)不同有機(jī)物吸附作用的不同，分離、提純有機(jī)物的方法。例如：用粉筆分離色素……[練習(xí)1]下列每組中各有三對(duì)物質(zhì)，它們都能用分液漏斗分離的是A乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水B四氯化碳和水，溴苯和水，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[練習(xí)2]可以用分液漏斗分離的一組液體混和物是A溴和四氯化碳B苯和甲苯C汽油和苯D硝基苯和水BDD適當(dāng)記憶一些有機(jī)物質(zhì)相對(duì)與水的密度大小，對(duì)于解決萃取分液的實(shí)驗(yàn)題是很有幫助的洗滌沉淀或晶體的方法：用膠頭滴管

往晶體上加蒸餾水直至晶體被浸沒(méi)，

待水完全流出后，重復(fù)兩至三次，直

至晶體被洗凈。檢驗(yàn)洗滌效果：取最后一次的洗出液，

再選擇適當(dāng)?shù)脑噭┻M(jìn)行檢驗(yàn)。二、元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定李比希法現(xiàn)代元素分析儀分析方法定量分析的原理：將一定量的有機(jī)物燃燒，使其分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物并作定量測(cè)定，通過(guò)無(wú)機(jī)物的質(zhì)量推算出組成該有機(jī)物元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。從而獲得有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式1、元素分析：定性分析——有機(jī)物的組成元素分析；定量分析——分子內(nèi)各元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)燃燒法二、元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定元素定量分析的原理：

將一定量的有機(jī)物燃燒，分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，并作定量測(cè)定，通過(guò)無(wú)機(jī)物的質(zhì)量推算出組成該有機(jī)物元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計(jì)算出該有機(jī)物分子所含元素原子最簡(jiǎn)單的整數(shù)比，即確定其實(shí)驗(yàn)式（又稱(chēng)為最簡(jiǎn)式）定量分析確定物質(zhì)的步驟：計(jì)算組成各原子的整數(shù)比（確定實(shí)驗(yàn)式）測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量（確定分子式）鑒定分子結(jié)構(gòu)（確定物質(zhì)）一、元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的確定1、元素分析方法：李比希法→現(xiàn)代元素分析法例1、某含C、H、O三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定該未知物中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.16%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.14%。（P20）（1）試求該未知物A的實(shí)驗(yàn)式（分子中各原子的最簡(jiǎn)單的整數(shù)比）。（2）若要確定它的分子式，還需要什么條件？

未知物的相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)物分子式的確定1、有機(jī)物組成元素的確定5.8g某有機(jī)物完全燃燒，生成CO213.2g,H2O5.4g.含有哪些元素?含碳3.6g(0.3mol)含氫0.6g(0.6mol)含氧1.6g(0.1mol)能否直接確定含有氧?如何確定?能否直接確定該有機(jī)物的分子式?實(shí)驗(yàn)式和分子式有何區(qū)別?C3H6O2、實(shí)驗(yàn)式和分子式的區(qū)別實(shí)驗(yàn)式：表示化合物分子中所含元素的原子數(shù)目最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子。分子式：表示化合物所含元素的原子種類(lèi)及數(shù)目的式子,表示物質(zhì)的

真實(shí)組成。例題2：實(shí)驗(yàn)測(cè)得某碳?xì)浠衔顰中，含碳80%、含氫20%求該化合物的實(shí)驗(yàn)式。又測(cè)得該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量是30，求該化合物的分子式。答案：實(shí)驗(yàn)式是CH3，分子式是C2H62、相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定---質(zhì)譜法原理：⑴、質(zhì)荷比是什么？⑵、質(zhì)譜圖的作用：譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量最右邊的分子離子峰的質(zhì)荷比就是相對(duì)分子質(zhì)量。分子離子、碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值[原理]它是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質(zhì)量，質(zhì)量不同的離子在磁場(chǎng)作用下達(dá)到檢測(cè)器的時(shí)間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。【思考與交流】1、質(zhì)荷比是什么？2、如何確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量？相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定—質(zhì)譜法（由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間最長(zhǎng)，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量）[例2]．2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對(duì)有機(jī)物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少量的（10-9g）化合物通過(guò)質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，然后測(cè)定其質(zhì)荷比。設(shè)H＋的質(zhì)荷比為β，某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如右圖所示（假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)），則該有機(jī)物可能是A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯B[練習(xí)2]某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定：①測(cè)定實(shí)驗(yàn)式：某含C、H、O三種元素的有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64.86%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是13.51%,則其實(shí)驗(yàn)式是（）。

②確定分子式：下圖是該有機(jī)物的質(zhì)譜圖，則其相對(duì)分子質(zhì)量為（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定結(jié)構(gòu)式（確定有機(jī)物的官能團(tuán)）分子式H—C—O—C—HH—C—C—O—HHHHHHHHH分子式都是C2H6O，能否推測(cè)出它的結(jié)構(gòu)？1、紅外光譜原理：課本P22用途：推知有機(jī)物含有哪些化學(xué)鍵

紅外光譜圖中不包括C－C鍵絕大多數(shù)的化學(xué)鍵、官能團(tuán)、化合物的紅外光譜圖已建成數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)比就可直接獲得有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定

讀P22紅外光譜圖，推測(cè)例1未知物A的官能團(tuán)判斷甲酸甲酯、乙酸在紅外光譜圖有幾個(gè)振動(dòng)吸收？3、4[指出]當(dāng)化合物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，若用化學(xué)方法，時(shí)間長(zhǎng)、浪費(fèi)試劑，因此科學(xué)上常常需要采取一些物理方法。與鑒定有機(jī)物結(jié)構(gòu)有關(guān)的物理方法有質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振譜等。1、紅外光譜[講述]由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻譜相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線(xiàn)照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機(jī)物含有哪些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定[例一]下圖是一種分子式為C4H8O2的有機(jī)物的紅外光譜譜圖,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：C—O—CC=O不對(duì)稱(chēng)CH3CH3COOCH2CH32、核磁共振氫譜（HNMR）

原理：不同化學(xué)環(huán)境的氫原子（等效氫原子）因產(chǎn)生共振時(shí)吸收的頻率不同，被核磁共振儀記錄下來(lái)的

吸收峰的面積不同。用途：由峰的組數(shù)可推測(cè)等效氫的種類(lèi)由峰的強(qiáng)度（包括峰的面積或積分曲線(xiàn)的高度）判斷等效氫的相對(duì)數(shù)目（讀P22圖1-191-20）2、核磁共振氫譜[講述]對(duì)于CH3CH2OH、CH3—O—CH3這兩種物質(zhì)來(lái)說(shuō)，除了氧原子的位置、連接方式不同外，碳原子、氫原子的連接方式也不同、所處的化學(xué)環(huán)境不同，即等效碳、等效氫的種數(shù)不同。明確：不同化學(xué)環(huán)境的氫原子（等效氫原子）因產(chǎn)生共振時(shí)吸收的頻率不同，被核磁共振儀記錄下來(lái)的吸收峰的面積不同。所以，可以從核磁共振譜圖上推知?dú)湓拥?/p>

類(lèi)型及數(shù)目。吸收峰數(shù)目＝氫原子類(lèi)型不同吸收峰的面積之比（強(qiáng)度之比）＝不同氫原子的個(gè)數(shù)之比[練習(xí)2]2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰了兩項(xiàng)成果，其中一項(xiàng)是瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里希發(fā)明了“利用核磁共振技術(shù)測(cè)定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”。在化學(xué)上經(jīng)常使用的是氫核磁共振譜，它是根據(jù)不同化學(xué)環(huán)境的氫原子在氫核磁共振譜中給出的信號(hào)不同來(lái)確定有機(jī)物分子中的不同的氫原子。下列有機(jī)物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號(hào)的是AHCHOBCH3OHCHCOOHDCH3COOCH3A[練習(xí)3]分子式為C3H6O2的二元混合物，如果在核磁共振氫譜上觀察到氫原子給出的峰有兩種情況。第一種情況峰給出的強(qiáng)度為1︰1；第二種情況峰給出的強(qiáng)度為3︰2︰1。由此推斷混合物的組成可能是（寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）

。CH3COOCH3和CH3CH2COOHCH3COOCH3CH3CH2COOHHCOOCH2CH3參考結(jié)構(gòu)式，分析核磁譜圖，回答下列問(wèn)題：分子中共有

種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子；譜線(xiàn)最高者表示有

個(gè)環(huán)境相同氫原子，譜線(xiàn)最低者表示有

個(gè)環(huán)境相同氫原子，結(jié)構(gòu)式中的Et表示烷烴基，從什么圖譜中可以推斷結(jié)構(gòu)式中的這個(gè)烷烴基是

。

研究有機(jī)物的一般步驟分離、提純?cè)囟糠治?/p>

確定實(shí)驗(yàn)式測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量

確定分子式現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)

方法

確定結(jié)構(gòu)式練習(xí)4、一個(gè)有機(jī)物的分子量為70,紅外光譜表征到碳碳雙鍵和C＝O的存在，核磁共振氫譜列如下圖：①寫(xiě)出該有機(jī)物的分子式：②寫(xiě)出該有機(jī)物的可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：C4H6OCH2=CH-C-CH3O[練習(xí)3]某工廠廢液經(jīng)測(cè)定得知主要含有乙醇，其中還溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯。根據(jù)各物質(zhì)的性質(zhì)（如下表），確定通過(guò)下列步驟回收乙醇和乙酸。物質(zhì)丙酮乙酸乙酯乙醇乙酸沸點(diǎn)（℃）56.277.0678117.9①向廢液中加入燒堿溶液，調(diào)整溶液的pH＝10②將混和液放入蒸餾器中緩緩加熱③收集溫度在70～85℃時(shí)的餾出物④排出蒸餾器中的殘液。冷卻后向其中加濃硫酸（過(guò)量），然后再放入耐酸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，回收餾出物請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）加入燒堿使溶液的pH＝10的目的是

；（2）在70～85℃時(shí)的餾出物的主要成份是

；（3）在步驟④中，加入過(guò)量濃硫酸的目的是（用化學(xué)方程式表示）

（4）當(dāng)最后蒸餾的溫度控制在85～125℃一段時(shí)間后，殘留液中溶質(zhì)的主要成份是

。將乙酸與堿反應(yīng)先分離乙酸乙酯和乙醇2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH硫酸鈉利用實(shí)驗(yàn)式和相對(duì)分子質(zhì)量常見(jiàn)有哪些方法求相對(duì)分子質(zhì)量？3、確定分