1、第一章 認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物,第四節(jié) 研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法,研究有機(jī)化合物要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟:,粗產(chǎn)品,分離提純,定性分析,定量分析,除雜質(zhì),確定組成元素,質(zhì)量分析,測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量,結(jié)構(gòu)分析,實(shí)驗(yàn)式或最簡(jiǎn)式,分子式,結(jié)構(gòu)式,每一個(gè)操作步驟是怎樣完成的呢?,1、混合物分離中常用的操作有哪些?,2、過(guò)濾、結(jié)晶的基本原理和操作要領(lǐng)？,3、分離除雜的基本原則：,怎樣獲得一種純凈的有機(jī)產(chǎn)品呢？,1)來(lái)源:,不增、不減、易分、復(fù)原,2)分離提純的方法,天然或人工合成,考慮,一、分離提純,思考：,1、蒸餾：利用混合物中各種成分的沸點(diǎn)不同而使其分離的方法。如石油的分餾； 常用于分離提純液態(tài)有機(jī)物； 條件

2、：有機(jī)物熱穩(wěn)定性較強(qiáng)、含少量雜質(zhì)、與雜質(zhì)沸點(diǎn)相差較大（30左右） 課本P.17實(shí)驗(yàn)1-1工業(yè)乙醇的蒸餾,含雜工業(yè)乙醇,95.6%(m/m)工業(yè)乙醇,無(wú)水乙醇（99.5%以上）,蒸餾,加吸水劑（CaO） 蒸餾,蒸餾燒瓶,冷凝管,溫度計(jì),尾接管,冷水,熱水,使用前要檢查裝置的氣密性！,無(wú)水酒精的制取,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，它的沸點(diǎn)是78.15，比純乙醇的沸點(diǎn)(78.5)低。把這種混合物蒸餾時(shí)，氣相和液相的組成是相同的，即乙醇和水始終以這個(gè)混合比率蒸出，不能用蒸餾法制得無(wú)水酒精。 實(shí)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

3、酒精中的水跟氧化鈣反應(yīng)，生成不揮發(fā)的氫氧化鈣來(lái)除去水分，然后再蒸餾，這樣可得99.5%的無(wú)水酒精。如果還要去掉這殘留的少量的水，可以加入金屬鎂來(lái)處理，可得100%乙醇，叫做絕對(duì)酒精。 工業(yè)上制備無(wú)水酒精的方法是在普通酒精中加入一定量的苯，再進(jìn)行蒸餾。于64.9沸騰，蒸出苯、乙醇和水的三元恒沸混合物(比率為7418.57.5)，這樣可將水全部蒸出。繼續(xù)升高溫度，于68.3蒸出苯和乙醇的二元混合物(比率為67.632.4)，可將苯全部蒸出。最后升高溫度到78.5，蒸出的是無(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(具有極性基團(tuán)，能強(qiáng)烈吸水)來(lái)制取無(wú)水酒精.,知識(shí)拓展：,小結(jié)：蒸餾的注意事

4、項(xiàng),1、注意儀器組裝的順序：“先下后上，由左至右”；（拆反）,2、不得直接加熱蒸餾燒瓶，需墊石棉網(wǎng),3、蒸餾燒瓶盛裝的液體，最多不超過(guò)容積的2/3;,4、需使用沸石（防止暴沸）；,5、冷凝水水流方向應(yīng)與蒸汽流方向相反（逆流：下進(jìn)上出）；,6、溫度計(jì)水銀球位置應(yīng)與蒸餾燒瓶支管口齊平，以測(cè)量溜出蒸氣的溫度。,2、重結(jié)晶：,利用被提純物質(zhì)與雜質(zhì)在同一溶劑中的溶解度不同而將其雜質(zhì)除去的方法。,關(guān)鍵：選擇適當(dāng)?shù)娜軇?選擇溶劑的條件： （1）雜質(zhì)在溶劑中的溶解度很小或很大；（2）被提純的有機(jī)物在此溶劑中的溶解度受溫度的影響較大。,例如：苯甲酸的重結(jié)晶P.18圖1-8,粗產(chǎn)品,熱溶解,熱過(guò)濾,冷卻結(jié)晶,提

5、純產(chǎn)品,是不是溫度越低越好？,3、萃?。?原理：利用混合物中一種溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中的溶解性不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑組成的溶液中提取出來(lái)的方法。 主要儀器：分液漏斗,操作過(guò)程：,振蕩,靜置,分液,萃取包括：,1）液液萃?。菏抢糜袡C(jī)物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將有機(jī)物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過(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)物的過(guò)程 。（專用儀器設(shè)備）,4、色譜法：閱讀P.19,利用吸附劑對(duì)不同有機(jī)物吸附作用的不同，分離、提純有機(jī)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(duì)物質(zhì)，它們都能用分液漏斗分離的是 A 乙酸乙酯和水，

6、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 苯和溴苯 C 汽油和苯 D 硝基苯和水,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。根據(jù)各物質(zhì)的性質(zhì)（如下表），確定通過(guò)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(diǎn)（）56.2 77.06 78 117.9向廢液中加入燒堿溶液，調(diào)整溶液的pH10 將混和液放入蒸餾器中緩緩加熱 收集溫度在7085時(shí)的餾出物 排出蒸餾器中的殘液。冷卻后向其中加濃硫酸（過(guò)量），然后再放

7、入耐酸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，回收餾出物 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）加入燒使溶液的pH10的目的是 ； （2）在7085時(shí)的餾出物的主要成份是 ； （3）在步驟中，加入過(guò)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85125一段時(shí)間后，殘留液中溶質(zhì)的主要成份是 。,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+Na2SO4,Na2SO4 H2SO4,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,如何利用實(shí)驗(yàn)的方法確定有機(jī)物中C、H、O各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？,李比希法,現(xiàn)代元素分析法,研究有機(jī)物的一般

8、步驟和方法,“李比希元素分析法”的原理：,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,得出實(shí)驗(yàn)式,例1某含C、H、O三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)驗(yàn)式（分子中各原子的最簡(jiǎn)單的整數(shù)比）。 （2）若要確定它的分子式，還需要什么條件？,1、歸納確定有機(jī)物分子式的步驟是什么？ 方法一有機(jī)物的分子式 有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式和相對(duì)分子質(zhì)量,原子個(gè)數(shù)的最簡(jiǎn)整數(shù)比,C2H6O,元素分析:,2、歸納確定有機(jī)化合物的分子式的方法有哪些,練習(xí)1P21的“學(xué)與

9、問(wèn)”,1mol物質(zhì)中各種原子（元素）的質(zhì)量等于物質(zhì)的摩爾質(zhì)量與各種原子（元素）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之積,1mol物質(zhì)中的各種原子的物質(zhì)的量 1mol物質(zhì)中各原子（元素）的質(zhì)量除以原子的摩爾質(zhì)量,知道一個(gè)分子中各種原子的個(gè)數(shù),有機(jī)物分子式,方法二,3、確定相對(duì)分子質(zhì)量的方法有哪些？ （1）M = m/n （2）M1 = DM2(D:相對(duì)密度) （3）M = 22.4L/mol g/L=22.4g/mol (標(biāo)況下氣體),測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的方法很多， 質(zhì)譜法是最精確、最快捷的方法。,（一）相對(duì)分子質(zhì)量的確定質(zhì)譜法,研究有機(jī)物的一般步驟和方法,（由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間最長(zhǎng)，因此譜圖中的

10、質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量）,質(zhì)譜儀有什么作用？其原理是什么？,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(chǎng)作用下達(dá)到檢測(cè)器的時(shí)間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。,1、質(zhì)荷比是什么？,2、如何確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量？,分子離子與碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值,例22002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對(duì)有機(jī)物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少量的（109g）化合物通過(guò)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，

11、然后測(cè)定其質(zhì)荷比。某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如右圖所示（假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)），則該有機(jī)物可能是 A 甲醇 B 甲烷 C 丙烷 D 乙烯,練習(xí)2某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定： 測(cè)定實(shí)驗(yàn)式：某含C、H、O三種元素的有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)驗(yàn)式是（ ）。 確定分子式：下圖是該有機(jī)物的質(zhì)譜圖，則其相對(duì)分子質(zhì)量為（ ），分子式為（ ）。,C4H10O,74,C4H10O,3、有機(jī)物分子式的確定方法：,【方法一】最簡(jiǎn)式法,根據(jù)分子式為最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍，因此利用相對(duì)分子質(zhì)量和最簡(jiǎn)式可確定其分子式。,【例題】某同學(xué)為測(cè)定維生

12、素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取維生素C樣品研碎，稱取該樣品0.352 g，置于鉑舟并放入燃燒管中，不斷通入氧氣流。用酒精噴燈持續(xù)加熱樣品，將生成物先后通過(guò)無(wú)水硫酸銅和堿石灰，兩者分別增重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中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 ，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 。 （2）維生素C中是否含有氧元素？為什么？ （3）試求維生素C的實(shí)驗(yàn)式： （3）若維生素C的相對(duì)分子質(zhì)量為176，請(qǐng)寫(xiě)出它的分子式,C3H4O3,41,4.55,肯定含有氧,C6H8O6,【練習(xí)】嗎啡和海洛因都是嚴(yán)格查禁的毒品。嗎啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N

13、 4.91%、其余為O。已知其分子量不超過(guò)300。試求：?jiǎn)岱鹊姆肿恿?；嗎啡的分子式?已知海洛因是嗎啡的二乙酸酯。試求：海洛因的分子量；海洛因的分子式。,16.84%,285,C17H19NO3,C21H23NO5,369,學(xué)與問(wèn),實(shí)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)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，咖啡因分子中各元素的質(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 你能確定它的分子式嗎？,課本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,【方法三】余數(shù)法,用烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以14，視商數(shù)和余數(shù),若烴的

14、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/12x余y，分子式為CxHy,M(CxHy)/M(CH2)M/14a (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,此法用于具有確定通式的烴(如烷、烯、炔、苯的同系物等),【例題】分別寫(xiě)出相對(duì)分子質(zhì)量為128、72的烴的分子式,【方法四】方程式法,在同溫同壓下，10mL某氣態(tài)烴在50mL O2里充分燃燒，得到液態(tài)水和體積為35mL的混合氣體，則該烴的分子式可能為（ ） A、CH4 B、C2H6 C、C3H8 D、C3H6,BD,（二）分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定,有機(jī)物的性質(zhì),結(jié)構(gòu)式 （確定

15、有機(jī)物的官能團(tuán)）,分子式,計(jì)算不飽和度,推測(cè)可能的官能團(tuán) 寫(xiě)出可能的同分異構(gòu)體,紅外光譜,紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原理是：,例1下圖是一種分子式為C4H8O2的有機(jī)物的紅外光譜譜圖,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：,COC,C=O,不對(duì)稱CH3,CH3COOCH2CH3,CH3COCH2OCH3,CH3OCH2CH2CHO,CH3OCH(CH3)CHO,練習(xí)1有一有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為74，確定分子結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫(xiě)出該分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,COC,對(duì)稱CH3,對(duì)稱CH2,CH3CH2OCH2CH3,核磁共振氫譜,如何根據(jù)核磁共振氫譜確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)？,例2一個(gè)有機(jī)物的分子量為70,紅外光譜表征到碳碳雙鍵和CO的

16、存在，核磁共振氫譜列如下圖：,寫(xiě)出該有機(jī)物的可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：,寫(xiě)出該有機(jī)物的分子式：,C4H6O,CH3CH=CHCHO,CH2=CH-CH2CHO,練習(xí)22002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰了兩項(xiàng)成果，其中一項(xiàng)是瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼鼐S特里希發(fā)明了“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)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(hào)不同來(lái)確定有機(jī)物分子中的不同的氫原子。下列有機(jī)物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號(hào)的是 A HCHO B CH3OH C HCOOH D CH3COOCH3,練習(xí)3 分子式為C3H6O2的二元混合物，分離后,在核磁共振氫譜

17、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(qiáng)度為11；第二種情況峰給出的強(qiáng)度為321。由此推斷混合物的組成可能是（寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式） 。,HOCH2COCH3,圖譜題解題建議：,1、首先應(yīng)掌握好三種譜圖的作用、讀譜方法。,2、必須盡快熟悉有機(jī)物的類別及其官能團(tuán)。,3、根據(jù)圖譜獲取的信息，按碳四價(jià)的原則對(duì)官能團(tuán)、基團(tuán)進(jìn)行合理的拼接。,4、得出結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)）式后，再與譜圖提供信息對(duì)照檢查，主要為分子量、官能團(tuán)、基團(tuán)的類別是否吻合。,以下內(nèi)容以后用。,【練習(xí)】 通式法的應(yīng)用 常溫下為氣態(tài)的烷烴A和炔烴B的混合氣體，其密度是H2的27.5倍，已知A、B分子中含碳原子數(shù)相同。求：(1)A、B的分子式；(

18、2)A與B的體積比。,【練習(xí)】 商余法的應(yīng)用 某有機(jī)物的相對(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),混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量M=27.5*2=55g/mol （A，B的相對(duì)分子質(zhì)量一定是B的小于55，A的大于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的體積分?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,其密度是同條件下的H2的27.5倍 平均分子量為2*27.555 用商余法（55/12）得平均分子式 A、B的分子式：C4H10,C4H6 A、B體積比(十字交叉法) 1：3,【方法指導(dǎo)】 1、實(shí)驗(yàn)式的確定： 實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素的原子數(shù)目 最簡(jiǎn)單整數(shù)比的式子。實(shí)驗(yàn)式又叫最簡(jiǎn)式。 方法： 若已知有機(jī)物分子中C、H等元素的質(zhì)量或已知C 、H等元素的質(zhì)量比或已知C、H等元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則N(C):N(H):N(O)=_ 若有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的二氧化碳和水的物質(zhì)的量分別為n(CO2)和n(H2O), 則N(C):N(H)=_,2確定