第二節研究有機化合物的一般方法【教學目標】1.掌握李比希提出的燃燒有機物對產物的定量測定確定實驗式；2.了解質譜法確定分子式的原理與方法；3.知道紅外光譜、核磁共振等現代儀器分析方法在有機物分子結構測定中的應用。創設情境確定比較復雜的有機化合物的分子結構，僅靠質譜法是很難完成的，需要借助其他現代分析儀器進行分析，那么有哪些分析方法？萃取液-液萃取固-液萃取利用待分離組分在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將其從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程利用溶劑從固體物質中溶解出待分離組分的過程一、有機化合物的分離、提純萃取劑的選擇依據（筆記）常用萃取劑乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、苯、四氯化碳等萃取劑和原溶劑互不相溶溶質在萃取劑中的溶解度大于在原溶劑中的溶解度萃取劑與原溶液不反應主要實驗儀器：分液漏斗燒杯鐵架臺液-液萃取主要實驗步驟：萃取液-液萃取有機化合物的分離、提純用CCl4萃取碘水中的碘單質碘水分液：將萃取后兩種互不相溶的液體分開的操作檢漏：分液漏斗使用前需檢漏（分液漏斗內液體不超過容積的2/3）振蕩、放氣：雙手托住分液漏斗，右手按住玻璃塞，平放用力振蕩（振蕩后注意放氣）靜置分層：打開上端玻璃塞（有利于分層），靜置（下端尖嘴部分緊靠燒杯內壁）分液：密度大的液體從下面放出，密度相對小的液體從上面倒出（打開上方的玻璃塞）重結晶所得的晶體純度不能達到要求，可以再次進行重結晶以提高產物的純度不與被提純物質發生化學反應雜質在此溶劑中溶解度很小或者很大，易于除去被提純的有機化合物在此溶劑中的溶解度受溫度影響較大，高溫時，溶解度大，低溫時，溶解度小，冷卻后易于結晶析出

利用被提純物質與雜質在同一溶劑中的溶解度不同適用范圍提純固體有機化合物的常用方法提純原理

溶劑要求有機化合物的分離、提純重結晶【探究實驗】重結晶法提純苯甲酸【問題】某粗苯甲酸樣品中含有少量氯化鈉和泥沙，提純苯甲酸需要經過哪些步驟？其結構可表示為

苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇等有機溶劑苯甲酸在水中的溶解度如下溫度25℃50℃95℃苯甲酸0.34g0.85g6.8gNaCl36.037.039.1有機化合物的分離、提純【探究實驗】重結晶法提純苯甲酸【資料】《教材》P14中【討論】（1）溶解粗苯甲酸時加熱的作用是什么？趁熱過濾的目的是什么？（2）實驗操作中多次使用了玻璃棒，分別起到了哪些作用？（3）如何檢驗提純后的苯甲酸中氯化鈉已經被除凈？加熱：使苯甲酸溶解；趁熱過濾：除去泥沙，并防止苯甲酸晶體低溫析出

加熱溶解——攪拌，加速苯甲酸溶解過濾——引流取少量晶體溶于水，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀生成，證明已被除凈色譜法P16色譜法起源于20世紀初，1903年俄國植物學家米哈伊爾·茨維特用碳酸鈣填充豎立的玻璃管，以石油醚洗脫植物色素的提取液，經過一段時間洗脫之后，植物色素在碳酸鈣柱中實現分離，由一條色帶分散為數條平行的色帶,從而分離得到了三種色素。茨維特將這種分離、提純有機物的方法命名為色譜法。25年后德國化學家庫恩再分離、提純胡蘿卜素異構體和維生素結構中，應用色譜法，獲得了1938年諾貝爾化學獎。

此后，色譜法成為分離、提純有機物必不可少的方法。并發展出了紙上色譜法、薄層色譜法、氣相色譜法和液相色譜法等。有機化合物的分離、提純有機物（純凈）

確定實驗式我們需要知道哪些數據才能確定呢？有機物元素組成各元素質量分數元素的定性、定量分析1.確定實驗式定量分析的原理：有機化合物燃燒簡單的無機物定量測定計算推算各元素的質量分數計算實驗式(最簡式）定量分析的方法：李比希法原理：一定量有機物[含C、H、(O)]CuO氧化H2OCO2無水CaCl2吸收濃KOH吸收用C、H、O元素原子個數比確定實驗式剩余的為O元素的質量分數圖1李比希法設備圖圖2李比希簡易裝置圖反應前后裝置質量差計算C、H元素的質量分數現代化的元素分析儀現代化的元素分析儀李比希不僅建立了可以定量測定碳、氫、氧元素的分析方法，還建立了含氮、硫、鹵素等有機化合物的元素定量分析方法，為現代元素定量分析奠定了基礎?，F在，元素定量分析使用現代化的元素分析儀，分析的精確度和速率都達到了很高的水平。例

含C、H、O三元素的未知物A，經燃燒分析實驗測定該未知物中碳的質量分數為52.2%，氫的質量分數為13.5%。試求該未知物A的實驗式。(2)計算該有機化合物分子內各元素原子的個數比：解：(1)計算該有機化合物中氧元素的質量分數：

ω(O)＝100%－52.2%－13.5%＝34.7%N(C)：N(H)：N(O)＝52.2%12.0113.1%1.00834.7%16.00：：=2：6：1答：該未知物A的實驗式為C2H6O。要確定分子式至少還需知道哪個物理量呢？相對分子質量2．確定相對分子質量(1)計算法②相對密度法：根據氣體A相對于氣體B(已知)的相對密度d。MA＝d×MB。相對分子質量數值上等于摩爾質量(以g·mol－1為單位時)的值。①標準狀況密度法：已知標準狀況下氣體的密度ρ，求算摩爾質量。M＝ρ×22.4L·mol－1。(2)儀器測定測定相對分子質量的方法很多，質譜法是最精確、最快捷的方法。質譜儀工作原理示意圖二、相對分子質量的測定——

質譜法有機物分子確定相對分子質量離子的質荷比高能電子流轟擊帶正電荷的分子離子和碎片離子磁場作用下先后到達檢測儀質譜圖質譜儀質譜圖相對質量與電荷數的比值質譜圖：以質荷比為橫坐標，以各類離子的相對豐度為縱坐標，根據記錄測試結果所建立的坐標圖。從圖中可知，該有機物的相對分子質量為46。某有機化合物A的質譜圖質荷比最大的數據就是樣品分子的相對分子質量17三、確定分子式——質譜法1．原理質譜儀用高能電子流等轟擊樣品，使有機分子失去電子，形成帶正電荷的分子離子和碎片離子等。這些離子因質量不同、電荷不同，在電場和磁場中的運動行為不同。計算機對其進行分析后，得到它們的相對質量與電荷數的比值，即質荷比。以質荷比為橫坐標，以各類離子的相對豐度為縱坐標記錄測試結果，就得到有機化合物的質譜圖。2．相對分子質量確定質譜圖中最右側的分子離子峰或質荷比最大值表示樣品中分子的相對分子質量。183．示例說明下圖是某未知物A(實驗式為C2H6O)的質譜圖，由此可確定該未知物的相對分子質量為46

。四、質譜儀——確定相對分子質量的利器2、質荷比碎片離子或分子離子的相對質量與電荷的比值有機物分子高能電子流轟擊帶電的“碎片”確定相對式量碎片的質荷比1、質譜儀工作原理3、質譜圖質譜圖中質荷比最右側的質荷比最大，等于相對分子質量有機化合物分子式的確定(1)確定流程(2)確定分子式的方法①根據有機物中各元素的質量分數，求出有機物的實驗式，再根據有機物的相對分子質量確定分子式。②根據有機物的摩爾質量和各元素的質量分數，求出1mol該有機物中各元素原子的物質的量，從而確定出該有機物的分子式。③根據有機物燃燒時消耗O2的量及產物的量，求出有機物的實驗式，再通過計算確定出有機物的分子式。④化學方程式法利用有機反應中反應物、生成物之間“量”的關系求分子式的方法。在有機化學中，常利用有機物燃燒等方程式對分子式進行求解。常用的化學方程式有：根據課本例題可知：未知物A的相對分子質量為46，實驗式C2H6O的式量是46，M={M(C2H6O)}×n；n=1所以未知物A的實驗式和分子式都是C2H6O。試寫出C2H6O可能的結構：五、分子結構的鑒定——波譜分析紅外光譜儀確定官能團和化學鍵的類型1、紅外光譜

未知物A的紅外光譜

寫出C2H6O可能的結構：例題2、下圖是分子式為C3H6O2的有機物的紅外光譜譜圖，推測其結構。CH3—C—O—CH3O2、核磁共振氫譜（HNMR）（1）原理：

處在不同化學環境中的氫原子因產生共振時吸收電磁波的頻率不同，在圖譜上的位置也不同，而且吸收峰的面積與氫原子數成正比。（2）用途:

吸收峰數目＝

，吸收峰面積比＝

。氫原子數之比氫原子類型種類測定有機物分子中氫原子的類型和它們的相對數目未知物A的核磁共振氫譜二甲醚的核磁共振氫譜由未知物A（分子式為C2H6O）的核磁共振氫譜圖，可以判斷:A的分子中有3中處于不同化學環境的氫原子，個數比為3:2:1。CH3OCH3（二甲醚）分子中的6個氫原子的化學環境相同，對應的核磁共振氫譜圖中只有一個峰例題3、在化學上經常使用的是氫核磁共振譜，它是根據不同化學環境的氫原子在氫核磁共振譜中給出的信號不同來確定有機物分子中的不同的氫原子。下列有機物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號的是

A、HCHOB、CH3OHC、HCOOHD、CH3COOCH3√例4、有機物的相對分子質量為70，紅外光譜表征到碳碳雙鍵和羰基的存在，該有機物的分子式

。核磁共振譜列如下圖，寫出可能的結構簡式

。C4H6OCH2=CHCOCH33種氫原子吸收峰數目3種官能團：C=C，C=OCH2=C(CH3)CHO圖譜題解題1.首先應掌握好三種譜圖的作用、讀譜方法。2.必須盡快熟悉有機物的類別及其官能團。3.根據圖譜獲取的信息，按碳四價的原則對官能團、基團進行合理的拼接4.得出結構（簡）式后，再與譜圖提供信息對照檢查，主要是相對分子質量、官能團、基團、氫原子的類別是否吻合。3、X射線衍射X射線是一種波長很短（約10-10m）的電磁波，它和晶體中的原子相互作用可以產生衍射譜圖。原理：

經過計算可以從中獲得分子結構的有關數據，包括鍵長、鍵角等分子結構信息。將X射線衍射技術用于有機化合物（特別是復雜的生物大分子）晶體結構的測定，可以獲得更為直接而詳盡的結構信息。應用：BDD練習：1．下列關于蒸餾的實驗操作說法正確的是(

)A．蒸餾的原理是利用混合物中各組分的沸點不同實現分離B．蒸餾燒瓶可以用酒精燈直接加熱C．開始蒸餾時，應該先加熱，再通冷凝水；蒸餾完畢，應該先關冷凝水，再撤酒精燈D．苯和水的混合物最好用蒸餾的方法進行分離A2．下列說法中錯誤的是(

)A．用酒精萃取溴水中的溴的操作可選用分液漏斗，而后靜置分液B．進行分液時，分液漏斗中的下層液體從下口放出，上層液體則從上口倒出C．密度不同、不互溶的液體混合物，可采用分液的方法將它們分離D．對于熱穩定性較高、沸點較高的液態有機化合物和沸點較低的雜質可用蒸餾法除雜3．可以用分液漏斗分離的一組物質是(

)A．溴和四氯化碳B．苯和溴苯C．酒精和水 D．硝基苯和水AD4．(雙選)某同學擬用重結晶的方法除去某產品中的雜質，為此需要選用合適的溶劑。具有下列特點的溶劑中，不可取的溶劑是(

)A．產品在溶劑中的溶解度隨溫度的