1、 2017年高考化学 有机选修重难点讲解 4.研究有机化合物的方法 1.初步了解研究有机化合物的一般步骤。2.初步学会分离、提纯有机化合物的常规方法(蒸馏法与重结晶法)。3.知道现代物理方法在测定有机化合物的元素组成、相对分子质量和分子结构中的重要作用。重点:分离、提纯有机化合物的一般方法。难点:鉴定有机化合物结构的一般过程与方法。1.研究有机化合物的基本步骤 分离、提纯元素定量分析,确定实验式质谱分析测定相对分子质量,确定分子式波谱分析,确定结构式。2.有机化合物常用的分离、提纯方法 提纯混有杂质的有机物的方法很多,基本原则是利用有机物与杂质物理性质的差异而将它们分离。(1)蒸馏 定义:蒸馏
2、是分离、提纯沸点不同的液态有机物的常用方法。适用条件:a.该有机物热稳定性较强。b.有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30)。原理:加热混合物时,沸点低的组分先汽化,经冷凝后收集,然后依次分离其余各组分。(2)重结晶 重结晶是提纯固态有机物的常用方法。杂质在所选溶剂中溶解度很小或很大,易于除去。被提纯的有机物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大;该有机物在热溶液中的溶解度较大,冷溶液中的溶解度较小,冷却后易于结晶析出。(3)萃取 萃取类型:萃取包括液液萃取和固液萃取。萃取原理 a.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中转移到另一种溶剂中的过程。b.固液
3、萃取 用有机溶剂从固体混合物中溶解出有机物的过程。判断正误。(1)分离和提纯没有区别,两者完全相同。()(2)分离和提纯都只利用物质的物理性质,不利用物质的化学性质。()(3)能用酒精作为萃取溴水或碘水的萃取剂。()答案:(1)(2)(3)3.元素分析与相对分子质量的测定(1)元素分析 将一定量的有机物燃烧后转化为简单无机物,并定量测定各产物的质量,从而推算出有机物分子中所含元素原子个数的最简整数比,即实验式。(2)相对分子质量的测定质谱法 质谱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,它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。质荷比:指分子
4、离子或碎片离子的相对质量与其电荷的比值。原理 质谱图中质荷比最大值就是样品分子的相对分子质量。某有机物的燃烧产物只有CO2和H2O,如何判断该有机物中是否含有氧元素?答案:可先求出产物CO2中碳元素的质量以及H2O中氢元素的质量,然后将碳、氢的质量之和与原有机物的质量作比较,若两者相等,则原有机物只由碳和氢两种元素组成,若碳、氢质量之和小于原有机物的质量,则原有机物中含有氧元素。4.分子结构的鉴定(1)结构鉴定的常用方法 化学方法:利用有机物的特征反应鉴定出官能团,再对有机物进一步确认。物理方法:质谱、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱等。(2)红外光谱法 作用:初步判断某有机物中含有何种化学键或
5、官能团。原理:不同的官能团或化学键吸收频率不同,在红外光谱图中处于不同的位置。(3)核磁共振氢谱 作用:测定有机物分子中氢原子的类型和数目。原理:处于不同化学环境中的氢原子在谱图上出现的位置不同,而且吸收峰的面积与氢原子个数成正比。分析:吸收峰数目=氢原子种类,吸收峰的面积比=氢原子数目比。若分子式为C2H6O的有机物核磁共振氢谱中只有一组吸收峰,试推断其结构简式。答案:CH3OCH3 一、物质的分离与提纯 1.物质的分离与提纯的区别 分离的对象不分主体物质和杂质,其目的是得到混合物中一种纯净的物质(保持原来的化学成分和物质状态);提纯的对象分为主体物质和杂质,其目的是净化主体物质,不必考虑提
6、纯后杂质的化学成分和物质状态。2.物质的分离常用的物理方法和化学方法(1)物理方法:过滤、重结晶、升华、蒸发、蒸馏、分馏、液化、分液、萃取、渗析、溶解、盐析、汽化、物理方法洗气等。(2)化学方法:加热分解、氧化还原转化、生成沉淀、酸碱溶解或中和、络合、水解、化学方法洗气等。萃取与分液有什么区别?答案:(1)分液和萃取是两个不同的操作方法,分液可以单独进行,但萃取之后一般要进行分液。(2)分液是将两种互不相溶的液体混合物进行分离的操作。【例1】现有三组混合溶液:乙酸乙酯和乙酸钠溶液 丁醇和乙醇 溴化钠和单质溴的水溶液,分离以上各混合液的正确方法是()A.分液、萃取、蒸馏 B.萃取、蒸馏、分液 C
7、.分液、蒸馏、萃取 D.蒸馏、萃取、分液 解析:乙酸乙酯难溶于水,乙酸钠易溶于水,采取分液的方法可将两者分开;乙醇和丁醇互溶,不能用分液的方法分离,但两者的沸点相差较大,可采用蒸馏法分离;溴在有机溶剂中的溶解度比在水中的溶解度大得多,采用萃取法将溴从水中萃取出来,从而达到与溴化钠分离的目的。答案:C 1.如果你家里的食用花生油不小心混入了大量的水,利用你所学的知识,最简便的分离方法是()解析:分离两种互不相溶的液体可用分液法。花生油不溶于水,可用分液法分离。答案:B 2.下列实验方案不合理的是()A.用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸 B.分离苯和硝基苯的混合物,可用蒸馏法 C.可
8、用苯将溴从溴苯中萃取出来 D.可用水来鉴别苯、乙醇、四氯化碳 解析:苯和溴苯互溶,不能用作萃取剂。答案:C 二、有机物分子式的确定方法 1.有机物组成元素的推断 某气态有机物X含C、H、O三种元素,已知下列条件,现欲确定X的分子式,所需的最少条件是()X中碳的质量分数 X中氢的质量分数 X在标准状况下的体积 质谱法确定X的相对分子质量 X的质量 A.B.C.D.答案:B 常见有机物分离、提纯的方法混合物 试剂 分离、提纯的方法 主要仪器 苯(苯甲酸)NaOH 溶液 分液 分液漏斗、烧杯 苯(苯酚)NaOH 溶液 乙酸乙酯(乙酸)饱和 Na2CO3 溶液 溴苯(溴)NaOH 溶液 苯(乙苯)KM
9、nO4 酸性溶液、NaOH 溶液 苯酚(苯甲酸)NaHCO3 溶液 乙醇(水)CaO 蒸馏 蒸馏烧瓶、冷凝管 乙醛(乙酸)NaOH 溶液 肥皂(甘油)NaCl 盐析 漏斗、烧杯 淀粉(纯碱)H2O 渗析 半透膜、烧杯 乙烷(乙烯)溴水 洗气 洗气瓶 下列除去杂质的方法正确的是()除去乙烷中少量的乙烯:光照条件下通入Cl2,气液分离 除去乙酸乙酯中少量的乙酸:用饱和碳酸氢钠溶液洗涤、分液、干燥、蒸馏 除去CO2中少量的SO2:气体通过盛饱和碳酸钠溶液的洗气瓶 除去乙醇中少量的乙酸:加足量生石灰,蒸馏 A.B.C.D.解析:对于,光照条件下通入Cl2,Cl2会与乙烷发生取代反应,达不到除去乙烷中少量乙烯的目的;对于,CO2(SO2)通过盛饱和碳酸钠溶液的洗气瓶时,CO2会与Na2CO3、H2O反应生成NaHCO3,使CO2减少,不符合除杂中的“不减”(被提纯物质)原则。答案:B