高级有机14.docx

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高级有机14

第四节　研究有机化合物的一般步骤和方法

一、研究有机化合物的基本步骤

二、有机化合物的分离、提纯

1．分离与提纯的区别

分离是把混合物中的各物质逐一分开，得到各种纯净物，分开后的物质应尽量减少损失，各组分要尽量纯净。

提纯是将物质中的杂质除掉而得到纯净物质，除掉的杂质可以不进行恢复。

2．分离提纯的原则

（1）不增：

不增加新的杂质。

（2）不减：

不减少被提纯的物质。

（3）易分离：

被提纯物质与杂质易分离。

（4）易复原：

被提纯物质转变成其他物质后，易恢复到原来的状态。

3．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。

三、有机物分离提纯的常用方法

1．蒸馏

蒸馏的原理是在一定温度和压强下加热液态混合物，________的物质或组分首先气化，将其蒸气导出后再进行______，从而达到与________的物质或组分相分离的目的。

仪器装置

（1）仪器A的名称是。

（2）仪器B的名称是。

（3）仪器C的名称是。

（4）仪器D的名称是。

实验步骤：

在250mL蒸馏烧瓶中加入100mL工业乙醇，再在烧瓶中投入少量素烧瓷片，安装好蒸馏装置，向冷凝器中通入冷却水，加热蒸馏。

（1）加素烧瓷片的目的是______________________________________________________。

（2）温度计水银球应处于_____________________________________________________。

（3）冷却水进出水方向是_____________________________________________________。

实验结果：

收集77～79℃的馏分为95.6%的________和4.4%____的共沸混合物。

小结：

【练习】1．关于蒸馏的实验操作说法正确的是（　　）

A．蒸馏的原理是利用混合物中各组分的沸点不同实现分离

B．蒸馏烧瓶可以用酒精灯直接加热

C．开始蒸馏时，应该先加热，再开冷凝水；蒸馏完毕，应该先关冷凝水再撤酒精灯

D．苯和水的混合物最好用蒸馏的方法进行分离

2．和的一些物理性质如下表所示：

物质

熔点/℃

沸点/℃

密度/g·cm－3

水溶性

－10

212

1.1622

不溶

54

238

1.1581

不溶

（1）分离这两种物质的混合物可采用的方法是________（填字母）。

a．过滤b．分液c．蒸发d．蒸馏

（2）实验需要用到的主要玻璃仪器是、、、

、、牛角管。

2、重结晶

利用有机物和杂质在同一溶剂中相差较大，采用冷却或蒸发将有机物分离出来，是提纯有机物的常用方法。

实验步骤

（1）加热溶解：

将粗苯甲酸1g加到100mL的烧杯中，再加入50mL蒸馏水，在石棉网上边______边______，使粗苯甲酸______，全溶后再加入少量蒸馏水。

（2）趁热过滤：

用________________趁热将溶液______到另一个100mL烧杯中。

（3）冷却结晶：

将滤液静置，使其缓慢______结晶。

（4）分离晶体：

______分离滤液，得到晶体。

实验思考

（1）在重结晶过程中进行热过滤后，要用少量热溶剂冲洗一遍，其目的是什么？

（2）在晶体析出后，分离晶体和滤液时，要用少量的冷溶剂洗涤晶体，其洗涤的目的是什么？

为什么要用冷溶剂？

（3）温度越低，苯甲酸的溶解度越小，为了得到更多的苯甲酸晶体，是不是结晶时的温度越低越好？

重结晶选择溶剂的要求

（1）杂质在所选溶剂中溶解度__________，易于除去。

（2）被提纯的有机物在所选溶剂中的溶解度受______的影响较大；该有机物在热溶液中的溶解度______，冷溶液中的溶解度______，冷却后易于结晶析出。

【练习】3．纯碱和氯化钠的溶解度曲线如下，将纯碱从氯化钠和纯碱的混合物中分离出来，最好应用（　　）

A．蒸馏法B．萃取法C．重结晶法D．分液法

4．下列关于物质的分离、提纯实验中的一些操作或做法，正确的是（　　）

A．在组装蒸馏装置时，温度计的水银球应伸入液面下

B．用96%的工业酒精制取无水乙醇，可采用直接蒸馏的方法

C．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后还要加入少量蒸馏水

D．在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后要冷却到常温再过滤

2．萃取

（1）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的过程。

（2）固—液萃取：

用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。

常用的与水不互溶的有机溶剂有________________________等。

操作要求：

加入萃取剂后充分振荡，静置分层后，打开分液漏斗活塞，下层液体从

流出，并及时关闭活塞，上层液体从倒出。

萃取的原理

（1）萃取和分液是两个不同的概念，分液是将两种________的液体组成的混合物分离的操作。

分液可单独进行，但萃取之后一般要进行分液。

（2）萃取和分液常用的玻璃仪器是__________。

（3）萃取剂选择的条件

①萃取剂与原溶剂互不相溶。

②溶质在萃取剂中的溶解度大。

③萃取剂与溶液中的成分不发生反应。

【练习】5．已知乙酸异戊酯是难溶于水且密度比水小的液体。

在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后的操作是（　　）

A．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出

B．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出

C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出

D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出

6．可以用分液漏斗分离的一组物质是（　　）

A．溴和四氯化碳B．苯和溴苯C．酒精和水D．硝基苯和水

【当堂检测】

1．现有三组混合液：

①乙酸乙酯和乙酸钠；②乙醇和丁醇；③溴化钠和单质溴的水溶液，分离以上各混合液的正确方法依次是（　　）

A．分液、萃取、蒸馏B．萃取、分液、蒸馏C．萃取、蒸馏、分液D．分液、蒸馏、萃取

2．欲用96%的工业酒精制取无水乙醇时，可选用的方法是（　　）

A．加入无水CuSO4，再过滤B．加入生石灰，再蒸馏

C．加入浓硫酸，再加热，蒸出乙醇D．将96%的乙醇溶液直接加热蒸馏出来

3.下列有关物质的分离的说法中，正确的是（　　）

A．除去乙酸乙酯中的少量乙酸，可加入氢氧化钠溶液充分反应后分液

B．如图所示，振荡后静置，上层溶液颜色保持不变

C．C2H5OH中有CH3COOH，加足量CaO蒸馏除去

D．分液时，分液漏斗中下层液体从下口放出，上层液体也从下口放出

4．现拟分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，下图是分离操作步骤流程图。

已知各物质的沸点：

乙酸乙酯　77.1℃　乙醇　78.5℃　乙酸　118℃

请回答下列问题：

（1）试剂（a）为________，试剂（b）为________。

（2）图中的分离方法分别是①为____________________；②为__________________；③为____________________。

（3）写出下列有机物的化学式：

A______________________、B__________________________________________________、

C______________________、D_________________________________________、

E______________________。

四、有机物元素分析、相对分子质量和分子结构的测定

基本思路：

定性分析：

可确定有机物的元素组成。

（2）定量分析：

可确定有机物的实验式。

1．元素分析

（1）将某有机物在O2中充分燃烧后，各元素对应的燃烧产物：

C→________；H→__________；N→____________；S→________。

（2）若将有机物完全燃烧，生成物只有H2O（使无水CuSO4变蓝）和CO2（使澄清石灰水变浑浊），则该有机物中一定含有的元素是______，可能含有的元素是____。

（3）判断是否含氧元素，可先求出产物CO2和H2O中______两元素的质量和，再与有机物的质量比较，若两者相等，则说明原有机物中________氧元素，否则有机物中____氧元素。

2．测定有机物中各元素的质量分数（定量分析）

（1）有机物中元素定量分析原理（李比希法）

①先用______作氧化剂将仅含C、H、O元素的有机物氧化，然后分别用无水CaCl2和KOH浓溶液吸收生成的________和________；

②根据吸收前后吸收剂的质量变化即可算出反应生成的____和________的质量，从而确定有机物中________和________的质量，剩余则为________的质量；

③最后计算确定有机物分子中各元素的质量分数，从而确定有机物的最简式，即化合物分子中所含元素的原子数目__________的式子。

（2）实验式（最简式）与分子式的关系：

分子式＝（最简式）n

3．有机物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，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。

分子离子和碎片离子各自具有不同的__________，它们在磁场的作用下到达检测器的时间将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、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。

质谱图中，质荷比的________就表示了样品分子的相对分子质量。

例如，由上图可知，样品分子的相对分子质量为______。

4．分子结构的鉴定

（1）．物理方法

已知分子式为C2H6O的有机物，A可能有如下两种可能的结构：

Ⅰ（CH3CH2OH）或Ⅱ（CH3OCH3），我们可借助如下两种方法来确定有机物A的结构简式是Ⅰ还是Ⅱ：

①红外光谱法：

根据红外光谱，可以获得分子中有何种化学键或官能团的信息。

利用红外光谱来测定，分子中有________或______可确定A的结构简式为Ⅰ（CH3CH2OH）。

②核磁共振氢谱：

根据核磁共振氢谱图，可以推知有机物分子中氢原子的类型及数目。

a．吸收峰数目＝氢原子类型数；

b．不同吸收峰的面积之比＝不同类型氢原子的数目之比。

利用核磁共振仪，测定A，若得到A的核磁共振氢谱为

则A的结构简式为__________。

（2）化学方法：

根据官能团的特征反应，鉴定出官能团。

①烃A分子式为C3H6且能使溴的四氯化碳溶液褪色，其结构简式为________________。

②实验测得某醇1mol与足量钠反应可得1mol气体，该醇分子中含羟基的个数是____。

（3）根据题给条件，确定有机物的结构

①烃B的分子式为C8H18，其一氯代烃只有一种，其结构简式是____________________。

②实验式分别为CH3、CH3O的有机物的结构简式分别为__________、__________。

【练习】1．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，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氢原子

C．仅由A的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CH3—O—CH3

2．符合下面核磁共振氢谱图的有机物是（　　）

A．

CH3COOCH2CH3B．CH3CH==CHCH3

C．CH3CH2CH3D．

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δ）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（　　）

A．CH3CH2CH3B．CH3CH2CH2OH

D．CH3CH2CHO

4．二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，下列鉴别方法中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

专题一有机物计算常见题型

【有机物分子式的确定】

一、有机物组成元素的判断

确定分子组成最常见的方法就是燃烧法，而燃烧法核心原理就是质量守恒，有机物大多有CHO构成，判断CH很简单，而有机物中是否含O则需要以下方法确定.

利用测定燃烧产物得到m（CO2）→n（C）→m（C）

m（H2O）→n（H）→m（H）

m（C）+m（H）是否等于有机物中质量，如相等就证明有机物只含CH，反之则必定有O。

【例题】2.3g某有机物A完全燃烧后，生成0.1molCO2和2.7gH2O，测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6，求该化合物的分子式。

【练习1】某烃1.68g，完全燃烧生成CO25.28g和H2O2.16g，经测定这种烃在标准状况下的密度为3.75g／L则其分子式是（）

A．CH4B．C3H8C．C4H10D．C6H12

【练习2】标准状况下，密度为0.717g/L的某气态烃0.56L，在足量氧气中充分燃烧，反应后的气体先通过无水氯化钙，氯化钙增重0.9g；再通过氢氧化钠溶液，溶液增重1.1g．通过计算判断此气态烃的分子式。

【练习3】标准状况下4.48L某烯烃和CO的混合气体与足量的氧气混合点燃，使之反应，将反应完毕后生成的气体通过浓硫酸，浓硫酸增重7.2g，并测得剩余气体中CO2为11.2L（标准状况），求此烯烃分子式。

二、有机物分子式的确定

1、根据最简式和分子量确定分子式

例1、某有机物中含碳40%、氢6.7%、氧53.3%，且其分子量为90，求其分子式。

例2、某烃中碳和氢的质量比是24∶5，该烃在标准状况下的密度是2.59g/L，写出该烃的分子式。

注意：

（1）某些特殊组成的最简式，在不知化合物相对分子质量时，也可根据组成特点确定其分子式。

例如最简式为CH3的在机物，其分子式可表示为（CH3）n，仅当n=2时，氢原子已达饱和，故其分子式为C2H6。

同理，最简式为CH3O的有机物，当n=2时，其分子式为C2H6O2

（2）部分有机物的最简式中，氢原子已达饱和，则该有机物的最简式即为分子式。

例如最简式为CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O3等有机物，其最简式即为分子式。

2、根据各元素原子个数确定分子式

例1：

吗啡分子含C：

71.58%H：

6.67%N：

4.91%,其余为氧，其分子量不超过300。

试确定其分子式。

例2:

实验测得某烃A中含碳85.7%，含氢14.3%。

在标准状况下11.2L此化合物气体的质量为14g。

求此烃的分子式。

3、实验式法（最简式法）：

分子式为实验式的整数倍，利用已知条件找到各个原子的个数比值确定出实验式再结合分子相对分子质量推导出分子式

提示：

相对分子质量的基本求法：

有关化学量或公式

公式

1.气体密度ρ（标况）

Mr=ρ·Vm

2.相对密度d，另一已知气体的相对质量M另

Mr=M·d

3.物质的质量mg，物质的量nmol

Mr=m/n

例1、列式计算下列有机物的相对分子质量；

1标准状况下某烃A气体密度为0.717g/L；

2某有机物B的蒸气密度是相同条件下氢气的14倍；

3标准状况下测得0.56g某烃C气体的体积为448mL；

例2、常温下某气态烃A的密度为相同条件下氢气密度的15倍，该烃中C的质量分数为80%，则该烃的实验式为　　　　　　，分子式为　　　　　　。

4、直接法：

直接计算出1mol气体中各元素原子的物质的量，即可推出分子式

例1、某烃A0.1mol，完全燃烧只生成标况下的CO24.48L和水5.4g。

例2、0.1L某气态烃完全燃烧，在相同条件下测得生成0.1LCO2和0.2L水蒸气，该烃的分子式是：

A.CH4B.C2H4C.C2H2D.C3H6

5、通式法：

根据有机物原子的组成通式来确定有机物分子式

烷烃CnH2n+2烯烃CnH2n炔烃CnH2n-2苯的同系物CnH2n-6烃CxHy

饱和一元醇CnH2n+2O饱和一元醛CnH2nO饱和一元酸CnH2nO2

用CnH2n-x（-2≤x≤6）和相对分子量可快速确定烃或分子式

如某烃的相对分子质量为M，则有：

12n+2n-x=M，整理得x=14n-M,

当x=-2时，则为烷烃；

当x=0时，则为烯烃或环烷烃；

当x=2时，则为炔烃或二烯烃；

当x=6时，则为苯及同系物。

例1、已知某烃的相对分子量为56，且此烃碳原子数为4，确定此烃的结构简式？

例2、mg某饱和一元醇A，在氧气中完全燃烧，生成水14.4g，生成CO213.44L（标况下）试确定该有机物的分子式

有机物分子式的确定练习题

练习1、某有机物13.2g在过量的氧气中完全燃烧，把燃烧后的气体缓慢通过足量的碱石灰，碱石灰增重44.88g；若把燃烧后的气体通过浓硫酸，浓硫酸增重15.84g。

已知该有机物的蒸气密度是相同条件下氢气的30倍。

通过计算写出该有机物的分子式。

_______________

练习2、某有机物含碳62.1%、氢10.3%、氧27.6%。

它的蒸气密度是氢气的29倍。

则这种有机物的分子式是_______________。

练习3、燃烧8.8克某气态烃，得到26.4克二氧化碳。

已知该烃的密度在标准状况下1.96g/L，求该烃的分子式_______________

练习4、已知某烃A含碳85.7%，含氢14.3%，该烃对氮气的相对密度为2，求该烃的分子式______________。

练习5、某烃0.1mol，在氧气中完全燃烧，生成13.2gCO2、7.2gH2O，则该烃的分子式

为　　　

练习6、某苯的同系物0.1mol，在氧气中完全燃烧，将高温产物依次通入浓硫酸和碱石灰，发现浓硫酸增重9克，碱石灰增重35.2克，则该物质的分子式　　　

练习7、在室温时，将20mL某气态烃与足量的氧气混合，充分燃烧后冷却至室温，发现混合气体的体积减少40mL，将所得混合气体通过苛性钠溶液后，体积又减少60mL。

求这种气态烃的分子式。

练习8、某饱和一元醇的蒸气的密度是相同状况下氢气密度的23倍，求该烃的分子式。

练习9、写出下列烷烃的分子式：

（1）辛烷

（2）含有30个氢原子的烷。

（3）假如某烷烃的相对分子质量为142，则该烷烃的分子式为。

（4）烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍

专题二烃的燃烧规律及有关计算

解该类题目的依据是烃及烃的衍生物的燃烧通式

烃：

烃的衍生物：

1．通过有机物燃烧产物确定分子式

　　有机物燃烧产物通常是CO2和H2O，由CO2和H2O的量可确定C、H原子的物质的量，再根据质量守恒或分子量确定是否含有氧元素及含氧原子的物质的量的多少。

当求出有机物中各原子的物质的量后，即确定了有机物的分子式。

2．根据反应前后气体体积差确定分子式

3．利用中间值（平均值）确定有机物的分子式

4．耗氧量大小的比较

典例学习与练习

1.等物质的量的下列烃完全燃烧时，消耗O2最多的是（）生成CO2最多的是（）生成H2O最少的是（）

A、CH4B、C2H6C、C3H6D、C6H6

规律：

物质的量相同（体积相同）的烃CxHy完全燃烧时，耗氧量多少决定于______，生成CO2的量多少决定于___的值，生成水量多少决定于____的值。

2.等质量的下列烃完全燃烧时，消耗O2最多的是（）

A、CH4B、C2H6C、C3H6D、C6H6

规律：

等质量的烃完全燃烧，氢碳比（即氢含量）高，耗氧越_________即______值越大耗氧量越多

3.取一定质量的下列各组物质混合后，无论以何种比例混合，其充分燃烧后一定能得到相同物质的量的二氧化碳和水的是

A．C2H2C2H6B．CH4C3H8C．C3H6C3H8D．C2H4C4H8

规律：

______相同的烃，不论以何种比例混合，只要混合物总质量一定，完全燃烧后生成的CO2和H2O及耗氧量就一定

4.在120℃时，1L下列各烃在足量的氧气中燃烧，燃烧前后气体的总体积保持不变的是

A.CH4B.C2H2C.C3H6D.C4H8

规律：

烃完全燃烧前后气体体积变化规律：

（H2O为气态）

y=4气体的总体积_______;y>4气体的总体积_____；y<4气体的总体积______.

气态烃燃烧前后气体体积变化与C原子数无关，只与H原子和温度有关。

在计算中注意甲烷和乙炔的判断。

5.将0.1mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得3.36L（标准状况）CO2和3.6gH2O，下列说法正确的是（）

A、一定有乙烯B、一定有甲烷C、一定没有甲烷D、一定没有乙烷

解题方法：

根据燃烧前后碳氢守恒，可以推算出该1mol混合烃含碳原子____mol，含H原子____mol即该混合烃的平均分子式为_______，则一定有_______，可能有________或________

6.某气态混合烃对H2的相对密度为12，则该混合烃中一定含有

A.CH4B.C2H4C.C2H2D.C2H6

解题方法：

根据题中已知条件可以得出该混合烃的平均相对分子质量为________，而在烃中分子量小于该数值的只有________。

7.150℃、101kPa时，由两种烃组成的混合气体0.5L在4.5LO2（足量）中完全燃烧，测得反应后气体总体积小于5L，其中含CO20.8L，则生成水蒸汽的体积为

A．0.7LB．1.4LC．1.6LD．2.8L

8.混合气体由一种气态烷烃和一种气态烯烃组成，在同温同压下，混合气体对氢气的相对密度为13，在标准状况下，将56.0L混合气体通入足量溴水，溴水质量增重35.0g，通过计算回答：

（1）推出混合气体中气态烷烃的化学式：

依据题意知混合气体的平均相对分子质量为____________，则烷烃一定为；

（2）混合气体中两种气体的物质的量之比（烷：

烯）_________________；

9.有机物化合物A和B分子式不同，它们只可能含C、H、O中的两种或三种。

如果将A、B不论以何比混合，只要混合物的物质的量之和不变，完全燃烧时所耗O2和生成水的物质的量也不变。

那么A、B必须满足的条件是____，

若A是甲烷，则符合上述条件的化合物B中，相对分子质量最小的是（写出分子式）并写出相对分子质量最小的含有甲基的B的两种同分异构体简式__________________，___________。

【小结】①若有机物A、B不论以何种比例混合，只要总质量不变，完全燃烧时生成的CO2（H2O）的量保持不变，则A、B中碳（氢）