1、第四节研究有机化合物的一般步骤和方法答案：(1)利用混合液体中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的操作过程(2)a.互溶的液体混合物或液体与可溶性固体混合物；b.液体有机物含少量杂质且热稳定性较强；c.有机物与杂质沸点相差较大(大于30 )(3)利用溶质在溶剂中溶解度随温度变化不同，使固体物质从溶液中以晶体状态析出的过程(4)a.杂质在此溶剂中的溶解度很小或溶解度很大，易于除去；b.被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度，受温度的影响较大(5)利用有机物在互不相溶的溶剂里溶解性的不同，把有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程(6)萃取剂与原溶剂互不相溶；溶质在萃取剂中的溶解度要比
2、在原溶剂中的溶解度大的多；萃取剂与原溶质、溶剂均不发生化学反应(7)鉴定有机物中含有哪些元素(8)确定有机物中各元素的质量分数(9)何种化学键或官能团(10)类型及数目1有机物的分离、提纯研究有机化合物的基本步骤(1)蒸馏蒸馏的原理：利用混合液体中各组分沸点不同，使低沸点组分先汽化，再冷凝以分离整个组分的操作过程。适用条件：a蒸馏法可以分离提纯互溶的液体混合物，也可以用于分离提纯液体和可溶性固体混合物；b液体有机物含少量杂质，且该有机物热稳定性较强；c有机物与杂质沸点相差较大(大于30 )。实验仪器：铁架台(铁圈、铁夹)、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接收器、锥形瓶等。实验装置：如
3、图所示蒸馏的注意事项：a注意仪器组装的顺序：“先下后上，由左至右，先零后整”；b不得直接加热蒸馏烧瓶，需垫石棉网；c蒸馏烧瓶盛装的液体，最多不超过容积的2/3；不得将全部溶液蒸干；d需使用沸石(碎瓷片)，防止暴沸；e冷凝水水流方向应与蒸气流方向相反以达到最佳冷凝效果(逆流：下进上出)；f温度计水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口齐平，以测量馏出蒸气的温度。(2)重结晶重结晶原理及运用对象：利用溶质在溶剂中溶解度随温度变化不同，使固体物质从溶液中以晶体状态析出的过程，是提纯、分离固体物质的重要方法之一。溶剂的选择：重结晶的首要考虑是选择适当的溶剂，要求该溶剂：a.杂质在此溶剂中的溶解度很小或溶解度很大，
4、易于除去；b.被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大，即该有机物在热溶液中的溶解度较大，冷溶液中溶解度较小，冷却后易于结晶析出。实验装置及步骤：注意事项：在苯甲酸重结晶实验中，滤液放置冷却可以结晶出纯净的苯甲酸晶体，但并不是结晶时温度越低越好，因为温度过低，杂质的溶解度也会降低，部分杂质也会析出，达不到提纯目的。(3)萃取萃取包括液液萃取和固液萃取。a固液萃取是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。在实验室和工厂中用专用的仪器和设备进行这一操作。b液液萃取是利用有机物在互不相溶的溶剂里溶解性的不同，把有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。这里所谓的“另一种溶剂”称为萃取剂。适用
5、条件：有机物与杂质在某种溶剂(萃取剂)中的溶解度有较大差异。谈重点 萃取时选取萃取剂的原则：一是萃取剂与原溶剂互不相溶；二是溶质在萃取剂中的溶解度要比在原溶剂中的溶解度大得多；三是萃取剂与原溶质、溶剂均不发生化学反应。实验装置：(如下图所示)萃取所用仪器：烧杯、铁架台(带铁圈)、分液漏斗。萃取的操作方法：a先把要萃取的溶液注入分液漏斗内，再注入适量的萃取剂，加塞，上下反复振荡液体；b然后将分液漏斗静置在漏斗架上或铁架台的铁圈中待液体分成两层后分液；c分液时，旋开旋塞，使下层液体从漏斗管流下。当下层液体流尽时，立即关闭旋塞，然后再从漏斗上口把上层液体倾倒出来。注意事项：a萃取前，先检验分液漏斗活
6、塞和上口的玻璃塞是否漏液；b分液时，首先将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔，使漏斗内外空气相通漏斗里液体能够流出；c分液时应使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁；及时关闭活塞，不要让上层液体流出；d分液漏斗中的下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。警误区 萃取与分液：萃取和分液是两个不同的概念，分液可单独进行，但萃取之后一般要进行分液。分液是将两种互不相溶的液体组成的混合物分离的操作。【例1】 现拟分离乙酸乙酯、乙酸、乙醇的混合物，下图是分离操作步骤流程图。请填写合适的试剂、分离方法和物质名称。试剂：a_，b_。分离方法：_，_，_。物质：A_，B_，C_，D_，E_。解析：
7、乙酸乙酯、乙酸、乙醇三者为互溶的液体，但乙酸乙酯不溶于水，乙酸、乙醇均易溶于水，故可先用水分离出乙酸乙酯；乙醇和乙酸均易挥发，可先把乙酸转化为盐类，而后利用蒸馏法得到乙醇，最后将乙酸盐再转化为乙酸，蒸馏即可。答案：a.饱和Na2CO3溶液bH2SO4分液蒸馏蒸馏A乙酸乙酯B乙醇、乙酸钠C乙酸钠D乙酸、硫酸钠E乙醇警误区 分离方法的选取原则：沸点相差较大的液体有机混合物一般采用蒸馏的方法分离；互不相溶的液体有机物则主要采取分液的方法分离；根据物质溶解性的不同，则可以采取萃取、结晶或过滤的方法分离或提纯。2元素分析与实验式的测定(1)定性分析：用化学方法鉴定有机物中含有哪些元素。如利用有机物燃烧后
8、，各元素对应产物为：CCO2，HH2O，若有机物完全燃烧，产物只有CO2和H2O，则有机物组成元素可能为C、H或C、H、O。(2)定量分析：确定有机物中各元素的质量分数。元素定量分析的原理(李比希法)是将一定量的有机物燃烧，转化为简单的无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定其实验式，以便于进一步确定其分子式。李比希还建立了含氮、硫、卤素等有机物的元素定量分析法，这些方法为现代元素定量分析奠定了基础。破疑点 实验式(最简式)和分子式的区别：实验式表示化合物分子所含元素的原子数目最简单整数比的式子。分子式
9、表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子。【例2】 1.38 g有机物A完全燃烧后的产物只有二氧化碳和水蒸气。若将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量会增加3.06 g；若将燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸的质量会增加1.08 g。试通过计算确定A的实验式。解析：根据有机物A燃烧的产物只有CO2和H2O，则有机物组成元素一定有C、H，不能确定是否含有O。水的质量：m(H2O)1.08 g二氧化碳的质量：m(CO2)3.06 g1.08 g1.98 g氢的质量：m(H)1.08 g0.12 g碳的质量：m(C)1.98 g0.54 g因m(H)m(C)0.12 g0.54 g0.66 g1.38 g
10、所以，该有机物还含有O元素，其质量为m(O)1.38 g0.66 g0.72 g因此该有机物A分子中各元素原子数目的比为：N(C)N(H)N(O)383该有机物A的实验式为C3H8O3。答案：A的实验式为C3H8O3。3相对分子质量的测定质谱法质谱法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。(1)质谱法的原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，在磁场的作用下，由于它们的相对质量不同而使其到达检测器的时间也不同，其结果被记录为质谱图。乙醇的质谱图如下：相对丰度：以图中最强的离子峰(基峰)高为100%，其他峰的峰高则用相对于基峰的百分数表示。质荷比
11、：分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。质谱图最右边的分子离子峰表示的就是乙醇的相对分子质量。(2)作用：可以通过质谱图确定有机物的相对分子质量，质谱图中的质荷比最大的值就是未知物的相对分子质量。【例3】 某含碳、氢、氧三种元素的有机物X，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%，且该有机物的质谱图如下，试确定该有机物的分子式。解析：常用实验式和相对分子质量来确定有机物的分子式。本题可以根据题目中所给各元素的质量分数求出该有机物的实验式，再分析该有机物的质谱图找出相对分子质量，进而求出分子式。由题意可知，氧的质量分数为：164.86%13.51%21.6
12、3%。各元素原子个数比：N(C)N(H)N(O)4101。故该有机物的实验式为C4H10O，实验式的相对分子质量为74。观察该有机物的质谱图，质荷比最大的数值为74，所以其相对分子质量为74，该有机物的分子式为C4H10O 。答案：该有机物的分子式为C4H10O 。4分子结构的鉴定(1)常用方法化学方法：以官能团的特征反应为基础，鉴别出分子中可能存在的官能团。物理方法：红外光谱、核磁共振氢谱等。(2)红外光谱原理：在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动状态，且振动频率与红外光的振动频谱相当。所以当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团
13、吸收频率不同，在红外光谱图中将处于不同的位置，从而可以获得有机物分子中含有何种化学键或官能团的信息，以确定有机物的结构。作用：推知有机物含有哪些化学键、官能团。(3)核磁共振氢谱原理：氢原子核具有磁性，如用电磁波照射氢原子核，它能通过共振吸收电磁波能量，发生跃迁。用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在图谱上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称作化学位移，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。作用：从核磁共振谱图上可以推知氢原子的类型及数目。a吸收峰数目氢原子类型。b不同吸收峰的面积之比(强度之比)不同氢原子的个数之比。例如：乙醇和甲醚的核磁
14、共振氢谱乙醇甲醚核磁共振氢谱结论氢原子类型吸收峰数目3氢原子类型吸收峰数目1不同氢原子的个数之比不同吸收峰的面积之比213只有一种类型的氢原子【例4】 在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢原子数之比为32的化合物为()A BC D解析：因为在核磁共振氢谱中出现两组峰，说明该有机物分子中处在不同化学环境中的氢原子有两种，且根据题意这两种氢原子个数之比为32，分析四个选项：A项中处在不同化学环境中的氢原子有2种，其个数比为62，不合题意；B项如图所示：，氢原子有3种，其个数比为311，不合题意；C项如图所示：，氢原子有3种，其个数比为628，不合题意；D项如图所示：，氢原子有2种，其个数比为32，符合
15、题意。答案：D5有机物的分离和提纯的原则及常用方法(1)有机物的分离和提纯的原则有机物的分离是指把混合物中的各组分经过变化设法分开，其目的是得到混合物中的每一种纯净物质。提纯是指将被提纯物质中的杂质除去，其目的是净化主体物质，不考虑提纯后杂质的化学成分和物理状态的改变。分离、提纯有机物时，应注意以下几个原则：不增，即分离或提纯时不能引入新的杂质；不减，即所用试剂不能与被分离或提纯的物质发生反应；易分，即反应后的其他生成物必须和被分离或提纯的物质容易分开；复原，即分离、提纯后应使被分离或提纯的物质恢复为原状态。(2)有机物分离、提纯的常用方法分离、提纯有机物使用的方法主要有：蒸馏、重结晶、萃取、
16、分液、色谱法等。【例51】 现有三组混合液：乙酸乙酯和乙酸钠溶液、乙醇和丁醇、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、蒸馏、分液C分液、蒸馏、萃取D蒸馏、萃取、分液解析：乙酸乙酯和乙酸钠溶液是互不相溶的两种液体，分离它们可采用分液的方法；乙醇和丁醇是互相溶解的两种有机物，不能用分液和萃取的方法，应利用它们沸点的不同将它们分离，即采用蒸馏的方法；溴化钠和单质溴可以利用它们在有机溶剂中溶解的差异分开，即萃取的方法。答案：C【例52】 (内蒙古包头高二检测)除去乙烷中乙烯的最佳方法是()A点燃B通过溴水C通过KMnO4酸性溶液 D通过石灰水解析：本题为有
17、机物除杂(提纯)问题，可考虑将乙烯通过化学反应除去，但是不可用点燃法，因为乙烷也可燃烧，也不可通过KMnO4酸性溶液，因为乙烯与KMnO4反应可生成CO2气体产生新的杂质，石灰水不与乙烯反应，不可使用，正确的方法是通过溴水，乙烯与溴水发生加成反应而除去，乙烷不反应。答案：B6有机物结构的确定物质的结构决定物质的性质，物质的性质又反映了其结构特点。确定某种未知有机物的结构，应首先测定其分子式，然后根据其性质推断可能具有的官能团，进而确定其可能的结构。确定有机物结构的一般步骤如下图所示：在确定有机物的结构时，可以通过红外光谱、核磁共振氢谱等快速、准确地作出判断。另外，也可以通过有机物的化学特性，进
18、行推断其所含有的官能团，进而确定其结构，如某种有机物可与钠反应产生H2，则可说明该有机物中可能含有羟基或羧基；能与NaHCO3反应产生CO2，则说明其含有羧基。所以在以后学习烃及其衍生物知识时，应重点掌握各类有机物官能团的特征反应。【例6】 为了测定某仅含碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物的结构，进行了如下实验。首先取该有机化合物样品4.6 g，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重5.4 g和8.8 g；然后用质谱仪测定其相对分子质量，经测定得到如图1所示的质谱图；最后用核磁共振仪处理该有机物，得到如图2所示的核磁共振氢谱图。试回答下列问题：(1)该有机化合物的相对分子质量为_；(2)该有机物的实验式为_；(3)能否根据该有机物的实验式确定其分子式_(填“能”或“不能”)，原因是_，该有机化合物的分子式为_；(4)请写出该有机化合物的结构简式_。解析：本题考查有机物分子式及结构式的确定。答案：(1)46(2)C2H6O(3)能因为实验式为C2H6O的有机物相对分子质量为46，所以实验式即为分子式C2H6O(4)CH3OCH3