第09講研究有機化合物的一般方法模塊一思維導圖串知識模塊二基礎知識全梳理（吃透教材）模塊三核心考點精準練模塊四小試牛刀過關測1．初步學會分離提純有機化合物的常規方法。2．知道紅外光譜、核磁共振氫譜等現代儀器分析方法在有機化合物分子結構測定中的應用。3．通過測定有機化合物元素含量、相對分子質量的一般方法，能確定有機化合物分子式，并能根據特征結構和現代物理技術確定物質結構。【學習新知】知識點一分離、提純1．蒸餾(1)蒸餾的原理蒸餾是分離和提純_______有機化合物的常用方法。利用有機物與雜質沸點的差異，將有機物以蒸氣的形式蒸出，然后冷凝得到產品。(2)適用范圍①有機化合物_________性較高。②有機化合物的沸點與雜質的沸點相差_______。(3)裝置圖2．萃取和分液(1)萃取的原理①液—液萃取：利用待分離組分在兩種不互溶的溶劑中的_________不同，將其從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程。②固—液萃取：用_________從_________中溶解出待分離組分的過程。(2)液—液裝置圖(3)萃取劑的選擇及常用試劑①萃取劑的選擇條件：溶質在萃取劑中的溶解度必須_________在原溶劑中；萃取劑必須與原溶劑_________，且有一定的密度差別；萃取劑與原溶劑和溶質_________。②常用的萃取劑：乙醚(結構簡式C2H5OC2H5)、乙酸乙酯(結構簡式CH3COOC2H5)、苯、二氯甲烷等。(4)分液①含義：將萃取后的兩層液體分開的操作。②注意事項：分液時下層液體從____________，上層液體從____________。3．重結晶(1)原理：重結晶是提純_________有機化合物常用的方法，是利用被提純物質與雜質在同一溶劑中的溶解度_________而將雜質除去。(2)溶劑的選擇①雜質在所選溶劑中的溶解度_________或溶解度_________，易于除去。②被提純的有機化合物在所選溶劑中的溶解度受溫度的影響_________，能夠進行冷卻結晶。(3)裝置圖及操作步驟【實驗探究】重結晶法提純苯甲酸苯甲酸可用作食品防腐劑。純凈的苯甲酸為無色結晶，熔點122℃，沸點249℃，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/℃255075溶解度/g0.340.852.21．實驗目的利用重結晶法分離、提純苯甲酸，除去苯甲酸樣品中含有的少量氯化鈉和泥沙，掌握重結晶的基本操作。2．實驗步驟(1)觀察粗苯甲酸樣品的狀態。(2)將1.0g粗苯甲酸放入100mL燒杯，加入50mL蒸餾水。加熱，攪拌，使粗苯甲酸充分溶解。(3)使用漏斗趁熱將溶液過濾至另一燒杯中，將濾液靜置，使其緩慢冷卻結晶。(4)待濾液完全冷卻后濾出晶體，并用少量蒸餾水洗滌。將晶體鋪在干燥的濾紙上，晾干后稱其質量。【交流討論】1．重結晶法提取苯甲酸的原理是什么？2．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？3．如何檢驗提純后的苯甲酸中氯化鈉已被除凈？知識點二有機化合物實驗式和分子式的確定1．確定實驗式(1)概念：實驗式：有機化合物分子內各元素原子的_______________，又稱為最簡式。例如，乙酸的分子式為C2H4O2，實驗式為_________。實驗式(最簡式)與分子式的關系：分子式＝_________。(2)元素分析：①定性分析：用化學方法測定有機化合物的元素組成。②定量分析：將一定量的有機化合物燃燒，轉化為簡單的無機化合物(如C→CO2，H→H2O)，并定量測定各產物的質量，從而推算出有機物中各組成元素的質量分數，然后計算出該有機化合物分子內各元素原子的最簡整數比，確定其實驗式。(3)李比希定量分析的一般步驟(4)實例分析：某種含C、H、O三種元素的未知物A，經燃燒分析實驗測得其中碳的質量分數為52.2%，氫的質量分數為13.1%。則：①氧的質量分數為_________。②C、H、O的原子個數比N(C)∶N(H)∶N(O)≈_________。③該未知物A的實驗式為_________。2．確定分子式(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________________。(3)實例分析：如圖是某未知物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_______。【交流討論】某含碳、氫、氧三種元素的有機化合物X，經燃燒分析實驗測定其碳的質量分數是64.86%，氫的質量分數是13.51%，且該有機化合物的質譜圖如下。1．有機化合物X的實驗式為________。2．根據質譜圖分析有機化合物X的相對分子質量，并分析確定其分子式___________。知識點三有機化合物分子結構的確定1．紅外光譜(1)作用：初步判斷有機物分子中所含有的_________或_________。(2)原理：有機化合物受到紅外線照射時，能吸收與它的某些化學鍵或官能團的振動頻率相同的紅外線，通過紅外光譜儀的記錄形成該有機化合物的紅外光譜圖。譜圖中不同的化學鍵或官能團的吸收頻率不同，因此分析有機化合物的紅外光譜圖，可獲得分子中所含有的化學鍵或官能團的信息。如分子式為C2H6O的紅外光譜：該有機化合物分子中有3種不同的化學鍵，分別是C—H、O—H、C—O，可推知該分子的結構為_________。2．核磁共振氫譜(1)作用：測定有機物分子中氫原子的_________和它們的相對數目。(2)原理：氫原子核具有磁性，如果用電磁波照射含氫元素的化合物，其中的氫核會吸收特定頻率電磁波的能量而產生核磁共振現象，用核磁共振儀可以記錄到有關信號。處于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，相應的信號在譜圖中出現的位置也不同，具有不同的化學位移(用δ表示)，而且吸收峰的面積與氫原子數成正比。(3)關系吸收峰組數＝化合物中氫原子_________吸收峰面積比＝___________________________(4)乙醇和二甲醚的核磁共振氫譜乙醇二甲醚核磁共振氫譜3．X射線衍射(1)原理：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圖。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。(2)應用：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。【交流討論】有機物X是一種重要的有機合成中間體，用于制造塑料、涂料和黏合劑等高聚物。為研究X的組成與結構，進行了如下實驗：(1)有機物X的質譜圖如圖所示，該有機物X的相對分子質量為________。(2)將10.0gX在足量O2中充分燃燒，并將其產物依次通過足量的無水CaCl2和KOH濃溶液，發現無水CaCl2增重7.2g，KOH濃溶液增重22.0g。該有機物X的分子式為________。(3)經紅外光譜測定，有機物X中含有醛基；有機物X的核磁共振氫譜圖上有2組吸收峰，峰面積之比為3∶1。該有機物X的結構簡式為________。核心考點一：有機化合物的分離、提純【例1】按以下實驗方案可從海洋動物柄海鞘中提取具有抗腫瘤活性的天然產物。(1)步驟(1)的操作是___________________。(2)步驟(2)的操作是_________________，需要用到的玻璃儀器有__________________。(3)步驟(3)的操作是__________________、過濾、洗滌、干燥。(4)步驟(4)中從有機層溶液中得到甲苯的方法是_________。(5)提純最后得到的粗產品可以采用___________的方法。【變式訓練1】青蒿素是治療瘧疾效果最好的藥物，我國科學家屠呦呦因提取青蒿素用于治療瘧疾而獲得諾貝爾獎，從中藥材中提取青蒿素的一種方法如圖。已知：①常溫下，青蒿素是含有過氧基團的倍半萜內酯的無色針狀晶體，難溶于水，易溶于有機溶劑，熔點為156～157℃；②乙醚的沸點為35℃，易燃、可用作外科手術的麻醉劑；③石油醚的沸點為30～80℃。下列有關提取過程的敘述中不正確的是()A．“操作Ⅰ”需要用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯B．若將“操作Ⅰ”中的乙醚用石油醚代替，也能達到實驗目的C．“操作Ⅲ”溫度過高，會降低青蒿素的產率，其原因可能是青蒿素熱穩定性差D．“操作Ⅲ”包含了濃縮、結晶、過濾【變式訓練2】關于苯甲酸的重結晶實驗，其結論或解釋錯誤的是()選項實驗步驟實驗現象結論或解釋A常溫溶解苯甲酸幾乎不溶解苯甲酸常溫時不溶于水或微溶于水B加熱溶解苯甲酸完全溶解溫度升高，苯甲酸溶解度增大C趁熱過濾過濾時伴有晶體析出此晶體為雜質所形成D冷卻結晶，濾出晶體針狀晶體針狀晶體為苯甲酸核心考點二：有機化合物實驗式和分子式的確定【例2】某有機物蒸氣14.8g，充分燃燒后得到26.4gCO2和10.8gH2O。該有機物的質譜圖如圖所示，該有機物可與金屬鈉反應放出氫氣，該有機物可能是()A．CH3CH2COOH B．CH3CH2CH2COOHC．CH3CH=CHCH2OH D．HCOOCH2CH3【變式訓練】某有機化合物在塑料工業中用于制造酚醛樹脂和增塑劑等。將3.24g該有機化合物裝入元素分析裝置，然后通入足量氧氣使之完全燃燒，將生成的氣體依次通過無水CaCl2管(A)和堿石灰管(B)，測得A管增重2.16g，B管增重9.24g。已知該有機化合物的相對分子質量小于200，求其實驗式并推測其分子式。核心考點三：有機化合物分子結構的確定【例2】某有機物X的質譜、核磁共振氫譜和紅外光譜如圖所示，下列說法錯誤的是()A．由圖1可知，該有機物的相對分子質量為46B．由圖2可知，該有機物分子中含有三種不同化學環境的氫原子C．該有機物X能與金屬Na反應放出H2D．該有機物X的所有同分異構體的質譜圖完全相同【變式訓練】某有機物A的紅外光譜如圖所示。則該有機物的結構簡式可能為()A． B．C． D．【基礎練】1．甲烷與氯氣在光照條件下反應，得到的產物中含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，分離它們的操作方法是()A．萃取 B．蒸餾 C．過濾 D．重結晶2．3.0g某有機化合物在足量氧氣中完全燃燒，生成和。下列說法不正確的是()A．該有機化合物中只含有碳元素和氫元素B．該有機化合物中一定含有氧元素C．該有機化合物的分子式可能是D．該有機化合物分子中碳原子數與氫原子數之比一定是1:23．某有機化合物樣品的質譜圖如圖所示，則該有機化合物可能是()A．甲醇 B．甲烷 C．乙烷 D．乙烯4．具有下列結構的化合物，其核磁共振氫譜中有兩組峰的是()A． B． C． D．5．乙酰苯胺是一種具有解熱鎮痛作用的白色晶體，20℃時在乙醇中的溶解度為36．9g，在水中的溶解度如下表：溫度/℃255080100溶解度/g0.560.843.55.5某種乙酰苯胺樣品中混入了少量氯化鈉雜質，下列提純乙酰苯胺的方法正確的是()（注：氯化鈉可分散在乙醇中形成膠體。）A．用水溶解后分液 B．用乙醇溶解后過濾C．用水作溶劑進行重結晶 D．用乙醇作溶劑進行重結晶7．某有機化合物完全燃燒只生成CO2和H2O，將12g該有機化合物完全燃燒的產物通過足量濃硫酸，濃硫酸增重14.4g，再通過足量堿石灰，堿石灰增重26.4g。該有機化合物的分子式是()

A． B． C． D．8．有機化合物A的質譜圖如圖1所示，其核磁共振氫譜圖如圖2所示，則A的結構簡式可能為()A． B．C． D．9．質譜圖表明某有機物的相對分子質量為70，紅外光譜表征到鍵和鍵的存在，核磁共振氫譜表明峰面積之比為1:1:1:3。下列說法正確的是()A．分子中共有5種化學環境不同的氫原子B．該物質的分子式為C．該有機物的結構簡式為D．在一定條件下，1mol該有機物可與3mol的氫氣加成10．某有機化合物是汽車防凍液的成分之一，經元素分析測定，該有機化合物中各元素的質量分數是：碳38．7%，氫9．7%，氧51．6%。（1）該有機化合物的實驗式為________。（2）用相對密度法測得該有機化合物的密度是同溫同壓下氫氣密度的31倍，則該物質的相對分子質量為________。（3）根據該有機化合物的實驗式和相對分子質量，推斷其分子式。（4）該有機化合物的紅外光譜中有羥基O—H和烴基C—H的吸收峰，試寫出其可能的結構簡式。【提升練】1．某有機化合物含有C、H、O三種元素，其中氧的質量分數為25%，相對分子質量小于150，一個分子中最多含C原子的個數是()A．10B．9C．8D．72．在一定條件下，萘可與濃硝酸、濃硫酸兩種混酸反應生成二硝基化合物，它是1，5-二硝基萘和1，8-二硝基萘的混合物：后者可溶于質量分數大于98%的硫酸，而前者不能。利用這一性質可以將這兩種物質分離。在上述硝化產物中加入適量的98.3%硫酸，充分攪拌，用耐酸漏斗過濾，欲從濾液中得到固體1，8-二硝基萘，應采用的方法是()A．對所得的濾液蒸發濃縮、冷卻結晶B．向濾液中緩緩加入水后過濾C．將濾液緩緩加入水中后過濾D．向濾液中緩緩加入Na2CO3溶液后過濾3．咖啡因是弱堿性化合物，易溶于氯仿、乙醇、丙酮及熱苯等，微溶于水、石油醚。含有結晶水的咖啡因是無色針狀晶體，味苦，在100℃時失去結晶水并開始升華，120℃時升華相當顯著，178℃時升華很快。它的結構簡式為，實驗室可通過下列簡單方法從茶葉中提