《研究有機(jī)化合物的一般步驟與方法》八(51張)省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第一章

認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物第四節(jié)研究有機(jī)化合物一般步驟和方法1/51有機(jī)化合物混合物分離、提純?cè)囟糠治龃_定試驗(yàn)式

波譜分析確定結(jié)構(gòu)式測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量確定分子式研究有機(jī)物普通經(jīng)歷步驟：2/51（一）物質(zhì)分離和提純區(qū)分（二）物質(zhì)提純標(biāo)準(zhǔn)：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個(gè)純凈物，提純是除去雜質(zhì)。（三）物質(zhì)分離提純普通方法：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”思想3/51思索：試驗(yàn)室用溴和苯反應(yīng)制取溴苯，得粗溴苯后，要用以下操作精制：①蒸餾，②水洗，③用干燥劑干燥，④10%NaOH溶液洗，⑤水洗，正確操作次序是（）A．①②③④⑤B．②④⑤③①C．④②③①⑤D．②④①⑤③B苯沸點(diǎn)80.1℃；溴苯沸點(diǎn)156.2℃

4/51

利用混合物中各種成份沸點(diǎn)不一樣而使其分離方法。慣用于分離提純液態(tài)有機(jī)物，如石油分餾

條件：①有機(jī)物熱穩(wěn)定性較強(qiáng)、②含少許雜質(zhì)、③與雜質(zhì)沸點(diǎn)相差較大（30℃左右）

書(shū)本P.17試驗(yàn)1-1工業(yè)乙醇蒸餾主要儀器：蒸餾燒瓶、冷凝管、接收器、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)（鐵圈、鐵夾）、石棉網(wǎng)、錐形瓶等注意關(guān)鍵點(diǎn)：1.加入碎瓷片2.溫度計(jì)位置3.冷凝水流向：下進(jìn)上出(與蒸氣流向相反)1、蒸餾：5/51這么得到酒精是否無(wú)水酒精？怎樣才能得到無(wú)水酒精？6/51含雜工業(yè)乙醇95.6工業(yè)乙醇無(wú)水乙醇（99.5%以上）蒸餾加吸水劑無(wú)水酒精制取蒸餾7/512.重結(jié)晶重結(jié)晶是將晶體用溶劑(蒸餾水)溶解，經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)冷卻等步驟，再次析出晶體，得到愈加純凈晶體方法。1.雜質(zhì)在溶劑中溶解度很小或大，易除去。2.被提純物質(zhì)溶解度受溫度影響較大，升溫時(shí)溶解度增大，降溫時(shí)溶解度減小。要求：苯甲酸重結(jié)晶試驗(yàn)步驟：加熱溶解趁熱過(guò)濾冷卻結(jié)晶8/51重結(jié)晶苯甲酸重結(jié)晶試驗(yàn)9/51不一樣溫度下苯甲酸在水中溶解度溫度0C溶解度g2550950.170.956.8加熱苯甲酸溶解，冷卻則結(jié)晶析出。思索與交流:(P18)溫度越低，苯甲酸溶解度越小，為了得到更多苯甲酸，是不是結(jié)晶時(shí)溫度越低越好？10/513、萃取原理：利用混合物中一個(gè)溶質(zhì)在互不相溶兩種溶劑中溶解性不一樣，用一個(gè)溶劑把溶質(zhì)從它與另一個(gè)溶劑組成溶液中提取出來(lái)方法儀器：分液漏斗、燒杯、鐵架臺(tái)(含鐵圈)操作過(guò)程：振蕩→靜置→分液11/51萃取包含：

1）液—液萃?。菏抢糜袡C(jī)物在兩種互不相溶溶劑中溶解性不一樣，將有機(jī)物從一個(gè)溶劑轉(zhuǎn)移到另一個(gè)溶劑過(guò)程。

2）固—液萃?。菏怯糜袡C(jī)溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機(jī)物過(guò)程(專用儀器設(shè)備)4、色譜法：閱讀P.19

利用吸附劑對(duì)不一樣有機(jī)物吸附作用不一樣，分離、提純有機(jī)物方法。比如：用粉筆分離色素……12/51[練習(xí)1]以下每組中各有三對(duì)物質(zhì)，它們都能用分液漏斗分離是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]能夠用分液漏斗分離一組液體混和物是A溴和四氯化碳B苯和溴苯C汽油和苯D硝基苯和水

13/51[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。依據(jù)各物質(zhì)性質(zhì)（以下表），確定經(jīng)過(guò)以下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)（℃）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pH＝10②將混和液放入蒸餾器中緩緩加熱③搜集溫度在70～85℃時(shí)餾出物④排出蒸餾器中殘液。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)回答以下問(wèn)題：（1）加入燒使溶液pH＝10目標(biāo)是

；（2）在70～85℃時(shí)餾出物主要成份是

；（3）在步驟④中，加入過(guò)量濃硫酸目標(biāo)是（用化學(xué)方程式表示）______________________________________

（4）當(dāng)最終蒸餾溫度控制在85～125℃一段時(shí)間后，殘留液中溶質(zhì)主要成份是

。使乙酸轉(zhuǎn)變成鈉鹽,使乙酸乙酯在加熱時(shí)水解成乙酸鈉和乙醇乙醇2CH3COONa+H2SO4→2CH3COOH+Na2SO4Na2SO4H2SO414/51有機(jī)物（純凈）確定分子式？首先要確定有機(jī)物中含有哪些元素怎樣利用試驗(yàn)方法確定有機(jī)物中C、H、O各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)？李比希法當(dāng)代元素分析法研究有機(jī)物普通步驟和方法二、元素分析→確定試驗(yàn)式15/51“李比希元素分析法”原理：取定量含C、H（O）有機(jī)物加氧化銅氧化H2OCO2用無(wú)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(jì)算C、H含量計(jì)算O含量得出試驗(yàn)式16/51求有機(jī)物試驗(yàn)式：【例題】某含C、H、O三種元素未知物A，經(jīng)燃燒分析試驗(yàn)測(cè)定A中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.16%，氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.14%，求A試驗(yàn)式。解：氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1－52.16%－13.14%＝34.70%各元素原子個(gè)數(shù)比N(C)：N(H)：N(O)＝＝2：6：1A試驗(yàn)式為：C2H6O若要確定它分子式，還需要什么條件？17/511、確定相對(duì)分子質(zhì)量常見(jiàn)方法：（1）依據(jù)標(biāo)況下氣體密度可求：M=22.4L/mol?ρg/L=22.4ρg/mol（2）依據(jù)氣體相對(duì)密度：M1=DM2(D:相對(duì)密度)（3）求混合物平均式量：（4）利用質(zhì)譜法來(lái)測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量三、確定相對(duì)分子質(zhì)量→確定分子式18/512、測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量最準(zhǔn)確快捷方法

用高能電子流轟擊分子，使其失去電子變成帶正電荷分子離子和碎片離子，帶正電荷分子離子和碎片離子含有不一樣質(zhì)量，它們?cè)诖艌?chǎng)下到達(dá)檢測(cè)器時(shí)間不一樣，結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。——質(zhì)譜法19/51相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定——

質(zhì)譜儀20/51

因?yàn)榉肿与x子質(zhì)荷比越大，到達(dá)檢測(cè)器需要時(shí)間最長(zhǎng)，所以譜圖中質(zhì)荷比最大就是未知物相對(duì)分子質(zhì)量）（1）質(zhì)荷比是什么？（2）怎樣確定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量？

分子離子與碎片離子相對(duì)質(zhì)量與其電荷比值21/51未知化合物A質(zhì)譜圖結(jié)論：A相對(duì)分子質(zhì)量為4622/51【例題】年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)取得者貢獻(xiàn)之一是創(chuàng)造了對(duì)有機(jī)物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析質(zhì)譜法。其方法是讓極少許（10－9g）化合物經(jīng)過(guò)質(zhì)譜儀離子化室使樣品分子大量離子化，少許分子碎裂成更小離子。如C2H6離子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋

……，然后測(cè)定其質(zhì)荷比。某有機(jī)物樣品質(zhì)荷比如右圖所表示（假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子多少相關(guān)），則該有機(jī)物可能是

A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯

23/51【練習(xí)】某有機(jī)物結(jié)構(gòu)確定過(guò)程前兩步為：①測(cè)定試驗(yàn)式：某含C、H、O三種元素有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析試驗(yàn)測(cè)定其碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64.86%，氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)是13.51%,則其試驗(yàn)式是（）。

②確定分子式：下列圖是該有機(jī)物質(zhì)譜圖，則其相對(duì)分子質(zhì)量為（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O24/513、有機(jī)物分子式確實(shí)定方法：

【方法一】最簡(jiǎn)式法

依據(jù)分子式為最簡(jiǎn)式整數(shù)倍，所以利用相對(duì)分子質(zhì)量最簡(jiǎn)式可確定其分子式。25/51【例題】某同學(xué)為測(cè)定維生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氫質(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，不停通入氧氣流。用酒精噴燈連續(xù)加熱樣品，將生成物先后經(jīng)過(guò)無(wú)水硫酸銅和堿石灰，二者分別增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。試回答以下問(wèn)題：（1）維生素C中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

，氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

。（2）維生素C中是否含有氧元素？為何？（3）試求維生素C試驗(yàn)式：

（3）若維生素C相對(duì)分子質(zhì)量為176，請(qǐng)寫(xiě)出它分子式C3H4O3

41％4.55％必定含有氧C6H8O6

26/51【練習(xí)】嗎啡和海洛因都是嚴(yán)格查禁毒品。嗎啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余為O。已知其分子量不超出300。試求：⑴嗎啡分子量；⑵嗎啡分子式。已知海洛因是嗎啡二乙酸酯。試求：⑴海洛因分子量；⑵海洛因分子式。16.84%285C17H19NO3C21H23NO536927/51學(xué)與問(wèn)

試驗(yàn)表明，許多咖啡和可樂(lè)飲料中含有興奮性物質(zhì)咖啡因。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，咖啡因分子中各元素質(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

你能確定它分子式嗎？書(shū)本P21【方法二】直接法

密度(或相對(duì)密度)→摩爾質(zhì)量→1mol氣體中元素原子各為多少摩爾→分子式28/51【方法三】余數(shù)法①用烴相對(duì)分子質(zhì)量除以14，視商數(shù)和余數(shù)②若烴類別不確定CxHy，可用相對(duì)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含有確定通式烴(如烷、烯、炔、苯同系物等)【例題】分別寫(xiě)出相對(duì)分子質(zhì)量為128、72烴分子式29/51【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混合氣體，則該烴分子式可能為（）A、CH4B、C2H6C、C3H8D、C3H6BD30/51例：未知物A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)式普通步驟是：（1）依據(jù)分子式寫(xiě)出可能同分異構(gòu)體（2）利用該物質(zhì)性質(zhì)推測(cè)可能含有官能團(tuán)，最終確定正確結(jié)構(gòu)31/511、紅外光譜紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)原理是：因?yàn)橛袡C(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)原子處于不停振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光振動(dòng)頻譜相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動(dòng)吸收，不一樣化學(xué)鍵、官能團(tuán)吸收頻率不一樣，在紅外光譜圖中將處于不一樣位置。所以，我們就能夠依據(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)物結(jié)構(gòu)。32/51紅外光譜判定分子結(jié)構(gòu)33/51能夠取得化學(xué)鍵和官能團(tuán)信息CH3CH2OH紅外光譜結(jié)論：A中含有O-H、C-O、C-H34/512、核磁共振氫譜怎樣依據(jù)核磁共振氫譜確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)？

對(duì)于CH3CH2OH、CH3—O—CH3這兩種物質(zhì)來(lái)說(shuō)，除了氧原子位置、連接方式不一樣外，碳原子、氫原子連接方式也不一樣、所處環(huán)境不一樣，即等效碳、等效氫種數(shù)不一樣。處于不一樣化學(xué)環(huán)境中氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收電磁波頻率不一樣，在譜圖上出現(xiàn)位置也不一樣，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)物分子有幾個(gè)不一樣類型氫原子（波峰數(shù)）及它們數(shù)目比（波峰面積比）。35/51核磁共振36/51CH3CH2OH紅外光譜能夠推知未知物A分子有3種不一樣類型氫原子及它們數(shù)目比為3：2：137/51所以，A結(jié)構(gòu)為：

HHH－C－C－O－H

HH38/51【例題】下列圖是一個(gè)分子式為C4H8O2有機(jī)物紅外光譜譜圖,則該有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：C—O—CC=O不對(duì)稱CH3CH3COOCH2CH339/51【練習(xí)】有一有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量為74，確定分子結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫(xiě)出該分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

C—O—C對(duì)稱CH3對(duì)稱CH2CH3CH2OCH2CH340/51【例題】一個(gè)有機(jī)物分子量為70,紅外光譜表征到碳碳雙鍵和C＝O存在，核磁共振氫譜列以下列圖：②寫(xiě)出該有機(jī)物可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：①寫(xiě)出該有機(jī)物分子式：C4H6OCH3CH=CHCHO說(shuō)明：這四種峰面積比是：1：1：1：341/51【練習(xí)】年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰了兩項(xiàng)結(jié)果，其中一項(xiàng)是瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里希創(chuàng)造了“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)方法”。在化學(xué)上經(jīng)常使用是氫核磁共振譜，它是依據(jù)不一樣化學(xué)環(huán)境氫原子在氫核磁共振譜中給出信號(hào)不一樣來(lái)確定有機(jī)物分子中不一樣氫原子。以下有機(jī)物分子在核磁共振氫譜中只給出一個(gè)信號(hào)是AHCHOBCH3OHCHCOOHDCH3COOCH3

42/51【練習(xí)】分子式為C3H6O2二元混合物，分離后,在核磁共振氫譜上觀察到氫原子給出峰有兩種情況。第一個(gè)情況峰給出強(qiáng)度為1︰1；第二種情況峰給出強(qiáng)度為3︰2︰1。由此推斷混合物組成可能是（寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）

。CH3COOCH3CH3CH2COOHHOCH2COCH343/51

研究有機(jī)化合物普通步驟和方法結(jié)構(gòu)相對(duì)分子質(zhì)量組成小結(jié)分離、提純?cè)囟糠治龃_定試驗(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44/51無(wú)水酒精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，它沸點(diǎn)是78.15℃，比純乙醇沸點(diǎn)(78.5℃)低。把這種混合物蒸餾時(shí)，氣相和液相組成是相同，即乙醇和水一直以這個(gè)混合比率蒸出，不能用蒸餾法制得無(wú)水酒精。試驗(yàn)室制備無(wú)水酒精時(shí)，在95.57%酒精中加入生石灰(CaO)加熱回流，使酒精中水跟氧化鈣反應(yīng)，生成不揮發(fā)氫氧化鈣來(lái)除去水分，然后再蒸餾，這么可得99.5%無(wú)水酒精。假如還要去掉這殘留少許水，能夠加入金屬鎂來(lái)處理，可得100%乙醇，叫做絕對(duì)酒精。工業(yè)上制備無(wú)水酒精方法是在普通酒精中加入一定量苯，再進(jìn)行蒸餾。于64.9℃沸騰，蒸出苯、乙醇和水三元恒沸混合物(比率為74∶18.5∶7.5)，這么可將水全部蒸出。繼續(xù)升高溫度，于68.3℃蒸出苯和乙醇二元混合物(比率為67.6∶32.4)，可將苯(80.1℃)全部蒸出。最終升高溫度到78.5℃，蒸出是無(wú)水乙醇。近年來(lái)，工業(yè)上也使用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(含有極性基團(tuán)，能強(qiáng)烈吸水)來(lái)制取無(wú)水酒精.45/51【練習(xí)】通式法應(yīng)用常溫下為氣態(tài)烷烴A和炔烴B混合氣體，其密度是H227.5倍，已知A、B分子中含碳原子數(shù)相同。求：(1)A、B分子式；(2)A與B體積比。【練習(xí)】商余法應(yīng)用某有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量為180，則：(1)該有機(jī)物_______(填“可能”或“不可能”)是飽和烴(2)若該有機(jī)物含氧元素，且烴基飽和，則可能是_________或___________(寫(xiě)名稱)46/51混合物平均相對(duì)分子質(zhì)量M=27.5*2=55g/mol（A，B相對(duì)分子質(zhì)量一定是B小于55，A大于55）

因?yàn)锳、B分子中含碳原子數(shù)同

所以設(shè)A:CnH2n+2,B:CnH2n-2

只有當(dāng)n=4時(shí)，符合。

所以A：C4H10，B：C4H6

（2）設(shè)A體積分?jǐn)?shù)是x

那么58x+54(1-x)=55

得x=0.25

所以VA:VB=0.25:0.75=1:3

其密度是同條件下H227.5倍

平均分子量為2*27.5＝55

用商余法（55/12）得平均分子式

A、B分子式：C4H10,C4H6

A、B體積比(十字交叉法)1：3

47/51【方法指導(dǎo)】試驗(yàn)式確實(shí)定：試驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素原子數(shù)目最簡(jiǎn)單整數(shù)比式子。試驗(yàn)式又叫最簡(jiǎn)式。方法：①若已知有機(jī)物分子中C、H等元