《研究有機化合物的一般步驟和方法》課

第一章認識有機化合物研究有機化合物的基本步驟分離、提純元素定量分析確定實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(有哪些官能團）【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？有機物的分離與提純過濾、蒸餾、重結(jié)晶、萃取過濾蒸餾萃取重結(jié)晶不增、不減、易分離、易復(fù)原一、分離、提純2、物理方法：利用有機物與雜質(zhì)物理性質(zhì)的差異而將它們分開有機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：一般是加入或通過某種試劑進行化學(xué)反應(yīng)。1、蒸餾：（2）蒸餾提純的條件

有機物熱穩(wěn)定性較強；與雜質(zhì)的沸點相差較大（一般約大于30℃）（1）蒸餾的原理利用混合物的沸點不同，除去難揮發(fā)或不揮發(fā)的雜質(zhì)（3）蒸餾的注意事項：溫度計水銀球的部位（蒸餾燒瓶支管處）燒瓶中放少量沸石或碎瓷片（防止暴沸）進出水方向（下進上出）燒瓶中所盛放液體不能超過1/3實驗：含有雜質(zhì)的工業(yè)乙醇的蒸餾是分離提純液態(tài)有機物的常用方法。蒸餾燒瓶冷凝管溫度計尾接管冷水熱水錐形瓶蒸餾操作中的注意事項儀器組裝的順序：“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：從下口進水，上口出水溫度計水銀球位置應(yīng)與蒸餾燒瓶支管口齊平，以測量餾出蒸氣的溫度；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、通過蒸餾可獲得95.6℅的乙醇和4.4℅水的共沸混合物（沸點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、下列實驗的步驟是什么？

提純KNO3、NaCl混合物中的KNO3

提純NaCl

、KNO3

混合物中的NaCl2、進行上述實驗時，用到的儀器有哪些？要注意哪些問題？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物在此溶劑中的溶解度，受溫度的影響較大學(xué)與問

在苯甲酸重結(jié)晶的實驗中，濾液放置冷卻可以結(jié)晶出純凈的苯甲酸晶體。請你思考并與同學(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，可以通過過濾將雜質(zhì)除去，從而達到分離提純的目的。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)在熱過濾時被除去）

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、鐵架臺實驗：粗苯甲酸的重結(jié)晶并完成教材中的學(xué)與問不純固體物質(zhì)殘渣(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，趁熱過濾冷卻，結(jié)晶，過濾，洗滌【思考與交流】1、如何提取溴水中的溴？2、實驗原理是什么？3、用到的實驗儀器（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的有機萃取劑：乙醚、石油醚、二氯甲烷、四氯化碳……主要儀器：分液漏斗、燒杯、鐵架臺萃取分類：

1）液—液萃取：是利用有機物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將有機物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過程。

2）固—液萃?。菏怯糜袡C溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機物的過程。（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物吸附作用的不同，分離、提純有機物的方法。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)記憶一些有機物質(zhì)相對與水的密度大小，對于解決萃取分液的實驗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，

待水完全流出后，重復(fù)兩至三次，直

至晶體被洗凈。檢驗洗滌效果：取最后一次的洗出液，

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

將一定量的有機物燃燒，分解為簡單的無機物，并作定量測定，通過無機物的質(zhì)量推算出組成該有機物元素原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后計算出該有機物分子所含元素原子最簡單的整數(shù)比，即確定其實驗式（又稱為最簡式）定量分析確定物質(zhì)的步驟：計算組成各原子的整數(shù)比（確定實驗式）測定相對分子質(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)燃燒分析實驗測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的實驗式（分子中各原子的最簡單的整數(shù)比）。（2）若要確定它的分子式，還需要什么條件？

未知物的相對分子質(zhì)量有機物分子式的確定1、有機物組成元素的確定5.8g某有機物完全燃燒，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物的分子式?實驗式和分子式有何區(qū)別?C3H6O2、實驗式和分子式的區(qū)別實驗式：表示化合物分子中所含元素的原子數(shù)目最簡整數(shù)比的式子。分子式：表示化合物所含元素的原子種類及數(shù)目的式子,表示物質(zhì)的

真實組成。例題2：實驗測得某碳氫化合物A中，含碳80%、含氫20%求該化合物的實驗式。又測得該化合物的相對分子質(zhì)量是30，求該化合物的分子式。答案：實驗式是CH3，分子式是C2H62、相對分子質(zhì)量的測定---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分子質(zhì)量最右邊的分子離子峰的質(zhì)荷比就是相對分子質(zhì)量。分子離子、碎片離子的相對質(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作用下達到檢測器的時間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖?！舅伎寂c交流】1、質(zhì)荷比是什么？2、如何確定有機物的相對分子質(zhì)量？相對分子質(zhì)量的測定—質(zhì)譜法（由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達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）[例2]．2002年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻之一是發(fā)明了對有機物分子進行結(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。設(shè)H＋的質(zhì)荷比為β，某有機物樣品的質(zhì)荷比如右圖所示（假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子的多少有關(guān)），則該有機物可能是A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯B[練習(xí)2]某有機物的結(jié)構(gòu)確定：①測定實驗式：某含C、H、O三種元素的有機物，經(jīng)燃燒分析實驗測定其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64.86%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是13.51%,則其實驗式是（）。

②確定分子式：下圖是該有機物的質(zhì)譜圖，則其相對分子質(zhì)量為（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定結(jié)構(gòu)式（確定有機物的官能團）分子式H—C—O—C—HH—C—C—O—HHHHHHHHH分子式都是C2H6O，能否推測出它的結(jié)構(gòu)？1、紅外光譜原理：課本P22用途：推知有機物含有哪些化學(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、化合物的紅外光譜圖已建成數(shù)據(jù)庫，通過對比就可直接獲得有機物的結(jié)構(gòu)。三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定

讀P22紅外光譜圖，推測例1未知物A的官能團判斷甲酸甲酯、乙酸在紅外光譜圖有幾個振動吸收？3、4[指出]當(dāng)化合物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時，若用化學(xué)方法，時間長、浪費試劑，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]由于有機物中組成化學(xué)鍵、官能團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)用紅外線照射有機物分子時，分子中的化學(xué)鍵、官能團可發(fā)生震動吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團吸收頻率不同，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，推知有機物含有哪些化學(xué)鍵、官能團，以確定有機物的結(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的有機物的紅外光譜譜圖,則該有機物的結(jié)構(gòu)簡式為：C—O—CC=O不對稱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)生共振時吸收的頻率不同，被核磁共振儀記錄下來的

吸收峰的面積不同。用途：由峰的組數(shù)可推測等效氫的種類由峰的強度（包括峰的面積或積分曲線的高度）判斷等效氫的相對數(shù)目（讀P22圖1-191-20）2、核磁共振氫譜[講述]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)生共振時吸收的頻率不同，被核磁共振儀記錄下來的吸收峰的面積不同。所以，可以從核磁共振譜圖上推知氫原子的

類型及數(shù)目。吸收峰數(shù)目＝氫原子類型不同吸收峰的面積之比（強度之比）＝不同氫原子的個數(shù)之比[練習(xí)2]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物分子中的不同的氫原子。下列有機物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號的是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度為1︰1；第二種情況峰給出的強度為3︰2︰1。由此推斷混合物的組成可能是（寫結(jié)構(gòu)簡式）

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

種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子；譜線最高者表示有

個環(huán)境相同氫原子，譜線最低者表示有

個環(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)式中的這個烷烴基是

。

研究有機物的一般步驟分離、提純元素定量分析

確定實驗式測定相對分子質(zhì)量

確定分子式現(xiàn)代物理實驗

方法

確定結(jié)構(gòu)式練習(xí)4、一個有機物的分子量為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寫出該有機物的分子式：②寫出該有機物的可能的結(jié)構(gòu)簡式：C4H6OCH2=CH-C-CH3O[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沸點（℃）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

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