第4節(jié)研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法

第一章認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物第4節(jié)研究有機(jī)化合物的一般

步驟和方法研究有機(jī)物的一般步驟分離、提純?cè)囟糠治?/p>

確定實(shí)驗(yàn)式測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量

確定分子式現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)

方法

確定結(jié)構(gòu)式【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(hào)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）甲烷（乙烯）（4）溴水（水）（5）NO3NaCl3、歸納分離、提純物質(zhì)的總的原則是什么？41有機(jī)物的分離與提純一、蒸餾思考與交流1、蒸餾法適用于分離、提純何類有機(jī)物？對(duì)該類有機(jī)物與雜質(zhì)的沸點(diǎn)區(qū)別有何要求？2、實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行蒸餾實(shí)驗(yàn)時(shí)，用到的儀器主要有哪些？3、思考實(shí)驗(yàn)1-1的實(shí)驗(yàn)步驟，有哪些需要注意的事項(xiàng)？蒸餾的注意事項(xiàng)注意儀器組裝的順序：“先下后上，由左至右”；不得直接加熱蒸餾燒瓶，需墊石棉網(wǎng)；加熱溫度不得超過混合物中沸點(diǎn)最高物質(zhì)的沸點(diǎn)；蒸餾燒瓶盛裝液體以1/2為宜，最多不超過容積的2/3，不得少于1/3，不得將全部溶液蒸干；需使用沸石或碎瓷片；冷凝管水流方向：應(yīng)與蒸汽流方向相反（逆流：下進(jìn)上出）；溫度計(jì)水銀球位置應(yīng)與蒸餾燒瓶支管口齊平，以測(cè)量餾出蒸氣的溫度；練習(xí)14，再過濾B加入生石灰，再蒸餾C加入濃硫酸，再加熱，蒸出乙醇D將96%的乙醇溶液直接加熱蒸餾出來√通過蒸餾可獲得956%乙醇和44%水的共沸混合物，要想得到更純凈乙醇，可選用的方法是二、重結(jié)晶思考與交流1、已知NO3在水中的溶解度很容易隨溫度變化而變化，而NaCl的溶解度卻變化不大，據(jù)此可用何方法分離出兩者混合物中的NO3并加以提純？2、重結(jié)晶對(duì)溶劑有何要求？被提純的有機(jī)物的溶解度需符合什么特點(diǎn)？3、重結(jié)晶苯甲酸需用到哪些實(shí)驗(yàn)儀器？4、能否用簡(jiǎn)潔的語言歸納重結(jié)晶苯甲酸的實(shí)驗(yàn)步驟？高溫溶解、趁熱過濾、低溫結(jié)晶不純固體物質(zhì)殘?jiān)蝗苄噪s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，洗滌如何洗滌結(jié)晶？如何檢驗(yàn)結(jié)晶洗凈與否？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(yàn)洗滌效果：取最后一次的洗出液，

再選擇適當(dāng)?shù)脑噭┻M(jìn)行檢驗(yàn)。三、萃取思考與交流1、如何提取溴水中的溴？實(shí)驗(yàn)原理是什么？2、進(jìn)行提取溴的實(shí)驗(yàn)要用到哪些儀器？3、如何選取萃取劑？4、實(shí)驗(yàn)過程有哪些注意事項(xiàng)？三、萃取1、萃取劑的選擇：①與原溶劑互不相溶②被萃取的物質(zhì)在萃取劑中的溶解度要大得

多2、常見的有機(jī)萃取劑：乙醚、石油醚、二氯甲烷、四氯化碳……3、萃?。忠旱淖⒁馐马?xiàng)萃取過程要注意以下幾點(diǎn)：試劑上口倒入分液漏斗，其量不能超過漏斗容積的2/3；振蕩倒轉(zhuǎn)，握住旋塞；分液漏斗靜置、分液，分液時(shí)下層液體從漏斗口放出，上層液體從上口倒出。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，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

現(xiàn)有三組混合液：①乙酸乙酯和乙醇鈉溶液②乙醇和丁醇③溴化鈉和單質(zhì)溴的水溶液。分離上述各混合液正確的方法依次是：A分液、萃取、蒸餾B萃取、蒸餾、分液C分液、蒸餾、萃取D蒸餾、萃取、分液√已知某氮的氧化物，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定該化合物中氮與氧元素質(zhì)量之比為7：20，試確定該化合物的化學(xué)式N（N）：N（O）=7/14:20/16=2:5確定該氮的氧化物的化學(xué)式為N2O5研究有機(jī)物的一般步驟分離、提純?cè)囟糠治?/p>

確定實(shí)驗(yàn)式測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量

確定分子式現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)

方法

確定結(jié)構(gòu)式實(shí)驗(yàn)測(cè)定某碳?xì)浠衔顰中，含碳80%，含氫20%，求該化合物的最簡(jiǎn)式（又叫實(shí)驗(yàn)式）N（C）：N（H）=80%/12:20%/1=1:3確定該有機(jī)物的最簡(jiǎn)式為CH3實(shí)驗(yàn)測(cè)定該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量為30，確定該化合物的分子式。確定分子式的途徑元素質(zhì)量產(chǎn)物的量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)元素質(zhì)量比實(shí)驗(yàn)式相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)物分子式首先要確定有機(jī)物中含有哪些元素42有機(jī)物分子式與結(jié)構(gòu)式的確定如何確定有機(jī)物中C、H、O等元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？李比希法（燃燒法）—傳統(tǒng)的元素分析方法現(xiàn)代元素分析法1、元素分析方法（燃燒法）：李比希法→現(xiàn)代元素分析法元素分析儀“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有機(jī)物加氧化銅氧化H2OCO2用無水CaCl2吸收用OH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（最簡(jiǎn)式）完全燃燒后，，測(cè)得該化合物的蒸氣體與空氣的相對(duì)分密度是16，求該化合物的分子式（1）求該有機(jī)物組成元素的質(zhì)量（2）該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量（3）求該有機(jī)物分子中各元素原子數(shù)目比（1）求該有機(jī)物組成元素的質(zhì)量CC-------CO2H2H------H2O1244218m（C）44g/mol*mHmC=mH=mCmH==<元素mO=mA-mC-mH==（2）該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量Mr（A）=d*Mr（空氣）=16*29=46（3）求該有機(jī)物分子中各元素原子數(shù)目比N（C）：N（H）：N（O）=:03g/1g/mol:=2:6:1該有機(jī)物實(shí)驗(yàn)式為C2H6OMr（C2H6O）=46所以該有機(jī)物的分子式為C2H6O嗎啡和海洛因都是嚴(yán)格查禁的毒品。嗎啡分子含C7158%、H667%、N491%、其余為O。已知其分子量不超過300。試求：⑴嗎啡的分子量；⑵嗎啡的分子式。已知海洛因是嗎啡的二乙酸酯。試求：⑴海洛因的分子量；⑵海洛因的分子式。1684%285C17H19NO3C21H23NO5369在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，150mL某氣態(tài)烴質(zhì)量是0375，經(jīng)測(cè)定，該烴含碳857%，試求它的分子式確定分子式的途徑元素質(zhì)量產(chǎn)物的量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)元素質(zhì)量比實(shí)驗(yàn)式相對(duì)分子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度相對(duì)密度化學(xué)反應(yīng)有機(jī)物分子式有機(jī)物的通式、計(jì)算化學(xué)方程式、計(jì)算質(zhì)譜法MS2、相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定：質(zhì)譜法（MS）質(zhì)譜儀測(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。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)量與其電荷的比值由于相對(duì)質(zhì)量越大的分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量②確定分子式：下圖是例1中有機(jī)物A的質(zhì)譜圖，則其相對(duì)分子質(zhì)量為（），分子式為（）。相對(duì)豐度例2、2002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（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(cè)定其質(zhì)荷比。某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如下圖所示則該有機(jī)物可能是A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯√確定分子式的途徑元素質(zhì)量產(chǎn)物的量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)元素質(zhì)量比實(shí)驗(yàn)式相對(duì)分子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度相對(duì)密度化學(xué)反應(yīng)有機(jī)物分子式有機(jī)物的通式、計(jì)算化學(xué)方程式、計(jì)算質(zhì)譜法MS確定分子結(jié)構(gòu)的方法元素質(zhì)量產(chǎn)物的量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)元素質(zhì)量比標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度相對(duì)密度化學(xué)反應(yīng)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)有機(jī)物的通式、計(jì)算化學(xué)方程式、計(jì)算質(zhì)譜法MS通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)確定官能團(tuán)確定結(jié)構(gòu)式的方法通過紅外光譜IR確定組成的化學(xué)鍵或官能團(tuán)通過核磁共振氫譜NMR有幾種不同位置的氫原子及它們的數(shù)量（推測(cè)出碳骨架結(jié)構(gòu)）有機(jī)物的性質(zhì)結(jié)構(gòu)式（確定有機(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)寫出可能的同分異構(gòu)體利用官能團(tuán)的特征性質(zhì)，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)確定。當(dāng)化合物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，若用化學(xué)方法，時(shí)間長(zhǎng)、浪費(fèi)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(jī)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（IR）紅外光譜儀紅外光譜紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原理是：

由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán)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(jī)物含有哪些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。例3、下圖是一種分子式為C3H6O2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：C—O—CC=O不對(duì)稱CH3練習(xí)3、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)寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式C—O—C對(duì)稱CH3對(duì)稱CH22、核磁共振氫譜（HNMR）核磁共振儀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)？

對(duì)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、所處的環(huán)境不同，即等效碳、等效氫的種數(shù)不同。不同化學(xué)環(huán)境的氫原子（等效氫原子）因產(chǎn)生共振時(shí)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?dú)湓拥念愋图皵?shù)目。吸收峰數(shù)目＝氫原子類型不同吸收峰的面積之比（強(qiáng)度之比）＝不同氫原子的個(gè)數(shù)之比練習(xí)4、2002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)鞝柼亍ぞ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AHCHOBCH3OHCHCOOHDCH3COOCH3√例4、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C＝O的存在，核磁共振氫譜列如下圖：①寫出該有機(jī)物的分子式：②寫出該有機(jī)物的可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：練習(xí)5、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(qiáng)度為1︰1；第二種情況峰給出的強(qiáng)度為3︰2︰1。由此推斷混合物的組成可能是（寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）。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。完全燃燒后，，測(cè)得該化合物的蒸氣體與空氣的相對(duì)分密度是16，求該化合物的分子式