第一章第四節(jié)研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法

有機(jī)化合物的混合物分離、提純元素定量分析確定實(shí)驗式

波譜分析確定結(jié)構(gòu)式測定相對分子質(zhì)量確定分子式研究有機(jī)物一般經(jīng)歷的步驟：本文檔共47頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分（一）物質(zhì)分離和提純的區(qū)別（二）物質(zhì)提純的原則：不增、不減、易分一、物質(zhì)分離和提純分離是把混合物分成幾種純凈物，提純是除去雜質(zhì)。（三）物質(zhì)分離提純的一般方法：蒸餾重結(jié)晶

萃取分液色譜法（液態(tài)有機(jī)物）（固態(tài)有機(jī)物）（固態(tài)或液態(tài)）（固態(tài)或液態(tài)）“雜轉(zhuǎn)純，雜變沉，化為氣，溶劑分”的思想本文檔共47頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分思考：實(shí)驗室用溴和苯反應(yīng)制取溴苯，得粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸餾，②水洗，③用干燥劑干燥，④10%NaOH溶液洗，⑤水洗，正確的操作順序是（）A．①②③④⑤B．②④⑤③①C．④②③①⑤D．②④①⑤③B苯的沸點(diǎn)80.1℃；溴苯沸點(diǎn)156.2℃

本文檔共47頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分

利用混合物中各種成分的沸點(diǎn)不同而使其分離的方法。

常用于分離提純液態(tài)有機(jī)物，如石油的分餾條件：①有機(jī)物熱穩(wěn)定性較強(qiáng)、②含少量雜質(zhì)、③與雜質(zhì)沸點(diǎn)相差較大（30℃左右）

課本P.17實(shí)驗1-1工業(yè)乙醇的蒸餾主要儀器：蒸餾燒瓶、冷凝管、接收器、溫度計、鐵架臺（鐵圈、鐵夾）、石棉網(wǎng)、錐形瓶等注意要點(diǎn)：1.加入碎瓷片2.溫度計位置3.冷凝水流向：下進(jìn)上出(與蒸氣流向相反)1、蒸餾：本文檔共47頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分這樣得到的酒精是否無水酒精？怎樣才能得到無水酒精？本文檔共47頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分含雜工業(yè)乙醇95.6%工業(yè)乙醇無水乙醇（99.5%以上）蒸餾加吸水劑無水酒精的制取蒸餾本文檔共47頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分2.重結(jié)晶重結(jié)晶是將晶體用溶劑(蒸餾水)溶解，經(jīng)過濾、蒸發(fā)冷卻等步驟，再次析出晶體，得到更加純凈的晶體的方法。1.雜質(zhì)在溶劑中溶解度很小或大，易除去。2.被提純的物質(zhì)的溶解度受溫度影響較大，升溫時溶解度增大，降溫時溶解度減小。要求：苯甲酸的重結(jié)晶實(shí)驗步驟：加熱溶解趁熱過濾冷卻結(jié)晶本文檔共47頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分重結(jié)晶苯甲酸的重結(jié)晶實(shí)驗本文檔共47頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分不同溫度下苯甲酸在水中的溶解度溫度0C溶解度g2550950.170.956.8加熱苯甲酸溶解，冷卻則結(jié)晶析出。思考與交流:(P18)溫度越低，苯甲酸的溶解度越小，為了得到更多的苯甲酸，是不是結(jié)晶時的溫度越低越好？本文檔共47頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分3、萃取原理：利用混合物中一種溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中的溶解性不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑組成的溶液中提取出來的方法儀器：分液漏斗、燒杯、鐵架臺(含鐵圈)操作過程：振蕩→靜置→分液本文檔共47頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分萃取包括：

1）液—液萃取：是利用有機(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)物的過程(專用儀器設(shè)備)4、色譜法：閱讀P.19

利用吸附劑對不同有機(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……本文檔共47頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分[練習(xí)1]下列每組中各有三對物質(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，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[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苯和溴苯C汽油和苯D硝基苯和水本文檔共47頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分[練習(xí)3]某工廠廢液經(jīng)測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），確定通過下列步驟回收乙醇和乙酸。物質(zhì)丙酮、乙酸乙酯、乙醇、乙酸的沸點(diǎn)（℃）分別是：56.2、77.06、78、117.9①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（過量），然后再放入耐酸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，回收餾出物請回答下列問題：（1）加入燒堿使溶液的pH＝10的目的是

；（2）在70～85℃時的餾出物的主要成份是

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

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

。使乙酸轉(zhuǎn)變成鈉鹽,使乙酸乙酯在加熱時水解成乙酸鈉和乙醇乙醇2CH3COONa+H2SO4→2CH3COOH+Na2SO4Na2SO4H2SO4本文檔共47頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分有機(jī)物（純凈）確定分子式？首先要確定有機(jī)物中含有哪些元素如何利用實(shí)驗的方法確定有機(jī)物中C、H、O各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？李比希法現(xiàn)代元素分析法研究有機(jī)物的一般步驟和方法二、元素分析→確定實(shí)驗式本文檔共47頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有機(jī)物加氧化銅

氧化H2OCO2用無水CaCl2吸收用KOH濃溶液吸收得前后質(zhì)量差得前后質(zhì)量差計算C、H含量計算O含量得出實(shí)驗式本文檔共47頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分求有機(jī)物的實(shí)驗式：【例題】某含C、H、O三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗測定A中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.16%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.14%，求A的實(shí)驗式。解：氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1－52.16%－13.14%＝34.70%各元素原子個數(shù)比N(C)：N(H)：N(O)＝＝2：6：1A的實(shí)驗式為：C2H6O若要確定它的分子式，還需要什么條件？本文檔共47頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分1、確定相對分子質(zhì)量的常見方法：（1）根據(jù)標(biāo)況下氣體的密度可求：M=22.4L/mol?ρg/L=22.4ρg/mol（2）依據(jù)氣體的相對密度：M1=DM2(D:相對密度)（3）求混合物的平均式量：（4）運(yùn)用質(zhì)譜法來測定相對分子質(zhì)量三、確定相對分子質(zhì)量→確定分子式本文檔共47頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分2、測定相對分子質(zhì)量最精確快捷的方法

用高能電子流轟擊分子，使其失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子，帶正電荷的分子離子和碎片離子具有不同質(zhì)量，它們在磁場下達(dá)到檢測器的時間不同，結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。——質(zhì)譜法本文檔共47頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分相對分子質(zhì)量的測定——

質(zhì)譜儀本文檔共47頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分

由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測器需要的時間最長，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對分子質(zhì)量.（1）質(zhì)荷比是什么？（2）如何確定有機(jī)物的相對分子質(zhì)量？

分子離子與碎片離子的相對質(zhì)量與其電荷的比值本文檔共47頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分未知化合物A的質(zhì)譜圖結(jié)論：A的相對分子質(zhì)量為46本文檔共47頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【例題】2002年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對有機(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＋

……，然后測定其質(zhì)荷比。某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如右圖所示（假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)），則該有機(jī)物可能是A甲醇

C丙烷D乙烯

B甲烷本文檔共47頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【練習(xí)】某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定過程前兩步為：①測定實(shí)驗式：某含C、H、O三種元素的有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗測定其碳的質(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，則其相對分子質(zhì)量為（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O本文檔共47頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分3、有機(jī)物分子式的確定方法：

【方法一】最簡式法

根據(jù)分子式為最簡式的整數(shù)倍，因此利用相對分子質(zhì)量的最簡式可確定其分子式。本文檔共47頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【例題】某同學(xué)為測定維生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取維生素C樣品研碎，稱取該樣品0.352g，置于鉑舟并放入燃燒管中，不斷通入氧氣流。用酒精噴燈持續(xù)加熱樣品，將生成物先后通過無水硫酸銅和堿石灰，兩者分別增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。試回答以下問題：（1）維生素C中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

。（2）維生素C中是否含有氧元素？為什么？（3）試求維生素C的實(shí)驗式：

（3）若維生素C的相對分子質(zhì)量為176，請寫出它的分子式C3H4O3

41％4.55％肯定含有氧C6H8O6

本文檔共47頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【練習(xí)】嗎啡和海洛因都是嚴(yán)格查禁的毒品。嗎啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余為O。已知其分子量不超過300。試求：⑴嗎啡的分子量；⑵嗎啡的分子式。已知海洛因是嗎啡的二乙酸酯。試求：⑴海洛因的分子量；⑵海洛因的分子式。16.84%285C17H19NO3C21H23NO5369本文檔共47頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分學(xué)與問

實(shí)驗表明，許多咖啡和可樂飲料中含有興奮性物質(zhì)咖啡因。經(jīng)實(shí)驗測定，咖啡因分子中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:碳49.5％，氫5.20％，氧16.5％，氮28.9％，其摩爾質(zhì)量為194.1g/mol

你能確定它的分子式嗎？課本P21【方法二】直接法

密度(或相對密度)→摩爾質(zhì)量→1mol氣體中元素原子各為多少摩爾→分子式本文檔共47頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【方法三】余數(shù)法①用烴的相對分子質(zhì)量除以14，視商數(shù)和余數(shù)②若烴的類別不確定CxHy，可用相對分子質(zhì)量M除以12，看商和余數(shù)，即M/12＝x……余y，分子式為CxHyM(CxHy)/M(CH2)＝M/14＝a……(a為碳原子數(shù))余2為烷烴整除為烯烴或環(huán)烷烴差2整除為炔烴或二烯烴差6整除為苯或其同系物此法用于具有確定通式的烴(如烷、烯、炔、苯的同系物等)【例題】分別寫出相對分子質(zhì)量為128、72的烴的分子式本文檔共47頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【方法四】方程式法

在同溫同壓下，10mL某氣態(tài)烴在50mLO2里充分燃燒，得到液態(tài)水和體積為35mL的混合氣體，則該烴的分子式可能為（）A、CH4B、C2H6C、C3H8D、C3H6BD本文檔共47頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分例：未知物A的分子式為C2H6O，其結(jié)構(gòu)可能是什么？

H

H

H

HH－C－C－O－H或

H－C－O－C－H

HH

H

H三、波譜分析——確定結(jié)構(gòu)式確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的一般步驟是：（1）根據(jù)分子式寫出可能的同分異構(gòu)體（2）利用該物質(zhì)的性質(zhì)推測可能含有的官能團(tuán)，最后確定正確的結(jié)構(gòu)本文檔共47頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分1、紅外光譜紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原理是：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狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時，分子中的化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動吸收，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)。本文檔共47頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分紅外光譜鑒定分子結(jié)構(gòu)本文檔共47頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分可以獲得化學(xué)鍵和官能團(tuán)的信息CH3CH2OH的紅外光譜結(jié)論：A中含有O-H、C-O、C-H本文檔共47頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分2、核磁共振氫譜如何根據(jù)核磁共振氫譜確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)？

對于CH3CH2OH、CH3—O—CH3這兩種物質(zhì)來說，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、所處的環(huán)境不同，即等效碳、等效氫的種數(shù)不同。處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時吸收電磁波的頻率不同，在譜圖上出現(xiàn)的位置也不同，這種差異叫化學(xué)位移δ。從核磁共振氫圖譜上可推知該有機(jī)物分子有幾種不同類型的氫原子（波峰數(shù)）及它們的數(shù)目比（波峰面積比）。本文檔共47頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分核磁共振本文檔共47頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分CH3CH2OH的紅外光譜可以推知未知物A分子有3種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目比為3：2：1本文檔共47頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分因此，A的結(jié)構(gòu)為：

HHH－C－C－O－H

HH本文檔共47頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【例題】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)簡式為：C—O—CC=O不對稱CH3CH3COOCH2CH3本文檔共47頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【練習(xí)】有一有機(jī)物的相對分子質(zhì)量為74，確定分子結(jié)構(gòu)，請寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡式

C—O—C對稱CH3對稱CH2CH3CH2OCH2CH3本文檔共47頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【例題】一個有機(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：②寫出該有機(jī)物的可能的結(jié)構(gòu)簡式：①寫出該有機(jī)物的分子式：C4H6OCH3CH=CHCHO說明：這四種峰的面積比是：1：1：1：3本文檔共47頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【練習(xí)】2002年諾貝爾化學(xué)獎表彰了兩項成果，其中一項是瑞士科學(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不同來確定有機(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的是AHCHOBCH3OHCHCOOHDCH3COOCH3本文檔共47頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分【練習(xí)】分子式為C3H6O2的二元混合物，分離后,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（寫結(jié)構(gòu)簡式）

。CH3COOCH3CH3CH2COOHHOCH2COCH3本文檔共47頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分

研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法結(jié)構(gòu)相對分子質(zhì)量組成小結(jié)分離、提純元素定量分析

確定實(shí)驗式測定相對分子質(zhì)量

確定分子式

波譜分析確定結(jié)構(gòu)式步驟方法蒸餾、重結(jié)晶、萃取

紅外光譜核磁共振氫譜質(zhì)譜法元素分析本文檔共47頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\9點(diǎn)5分無水酒精的制取普通酒精含乙醇95.57%(質(zhì)量)和水4.43%，這是恒沸點(diǎn)混合物，它的沸點(diǎn)是78.15℃，比純乙醇的沸點(diǎn)(78.5℃)低。把這種混合物蒸餾時，氣相和液相的組成是相同的，即乙醇和水始終以這個混合比率蒸出，不能用蒸餾法制得無水酒精。實(shí)驗室制備無水酒精時，在95.57%酒精中加入生石灰(CaO)加熱回流，使酒精中的水跟氧化鈣反應(yīng)，生成不揮發(fā)的氫氧化鈣來除去水分，然后再蒸餾，這樣可得99.5%的無水酒精。如果還要去掉這殘留的少量的水，可以加入金屬鎂來處理，可得100%乙醇，叫做絕對酒精。工業(yè)上制備無水酒精的方法是在普通酒精中加入一定量的苯，再進(jìn)行蒸餾。于64.9℃沸騰，蒸出苯、乙醇和水的三元恒沸混合物(比率為74∶18.5∶7.5)，這樣可將水全部蒸出。繼續(xù)升高溫度，于68.3℃蒸出苯和乙醇的二元混合物(比率為67.6∶32.4