高二化學(xué)第一章第四節(jié)《研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法》課件
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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,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)化合物的一般步驟,,,,復(fù)習(xí)思考:,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)酒精(水)(2)癸烷(己烷)(3)KNO3(NaCl)(4)乙酸乙酯(乙醇)(5)甲烷(乙烯)(6)NaCl(泥沙)(7)溴(水)(8)CO2(HCl),3、歸納分離、提純物質(zhì)的總的原則是什么?,不增、不減、易分、復(fù)原,一、分離和提純,1、蒸餾,(1)適用條件:,①含雜質(zhì)較少的液態(tài)有機(jī)物,②有機(jī)物熱穩(wěn)定性較強(qiáng),與雜質(zhì)的沸點(diǎn)相差較大時(shí)(一般約大于30℃),利用混合物中各種成分的沸點(diǎn)不同加熱而使其分離的方法。,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!,(3)工業(yè)酒精的蒸餾實(shí)驗(yàn),①儀器組裝:,先下后上、由左至右的原則,(拆裝置時(shí)相反),②操作步驟:,倒入工業(yè)酒精,,添加沸石,,冷凝管通水,,加熱蒸餾,,收集餾分,(4)注意事項(xiàng):,①在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片,防止液體暴沸。,②溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)與支管底口下緣位于同一水平線上。,③蒸餾燒瓶中所盛放液體不能超過(guò)其容積的2/3,④冷凝管中冷卻水從下口進(jìn),從上口出。,⑤不能直接加熱蒸餾燒瓶,應(yīng)墊上石棉網(wǎng)。,練習(xí):欲用96%的工業(yè)酒精制取無(wú)水乙醇時(shí),可選用的方法是A.加入無(wú)水CuSO4,再過(guò)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(lái),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?(1)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。,溶解度很?。?加熱溶解,,趁熱過(guò)濾,,冷卻結(jié)晶,溶解度很大:,加熱溶解,,蒸發(fā)結(jié)晶,(2)實(shí)驗(yàn)步驟:,高溫溶解,趁熱過(guò)濾,冷卻結(jié)晶,,,不純固體物質(zhì),殘?jiān)?不溶性雜質(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(guò)濾,冷卻,結(jié)晶,過(guò)濾,洗滌,3、萃取,液-液萃?。?固-液萃取:,利用有機(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。,利用有機(jī)溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機(jī)物的過(guò)程。,(1)原理:,(2)萃取劑選擇要求:,①、對(duì)所萃取的物質(zhì)具有較好的溶解性;,②、與原溶劑不混溶;,③、與所萃取的物質(zhì)較易分離。,(3)主要儀器:分液漏斗,(4)操作過(guò)程:,振蕩,靜置,分液,[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,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,科學(xué)視野:,層析法也稱色譜法,是1906年俄國(guó)植物學(xué)家MichaelTswett發(fā)現(xiàn)并命名的。他將植物葉子的色素通過(guò)裝填有吸附劑的柱子,各種色素以不同的速率流動(dòng)后形成不同的色帶而被分開,由此得名為“色譜法”(Chromatography)。后來(lái)無(wú)色物質(zhì)也可利用吸附柱層析分離。1944年出現(xiàn)紙層析。以后層析法不斷發(fā)展,相繼出現(xiàn)氣相層析、高壓液相層析、薄層層析、親和層析、凝膠層析等。,層析法分離原理是:使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配,其中一相是不動(dòng)的,稱為固定相。另一相是攜帶混合物流過(guò)此固定相的流體,稱為流動(dòng)相。當(dāng)流動(dòng)相中所含混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí),就會(huì)與固定相發(fā)生作用。由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異,與固定相發(fā)生作用的大小、強(qiáng)弱也有差異,因此在同一推動(dòng)力作用下,不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短,從而按先后不同的次序從固定相中流出。,柱色譜:柱色譜常用的有吸附色譜和分配色譜兩類。前者常用氧化鋁或硅膠等為吸附劑。后者以硅膠、硅藻土和纖維素為支持劑,以吸收較大量的液體作為固定相。下面以吸附色譜說(shuō)明。,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,,,1、“李比希元素分析法”的原理:,取定量含C、H(O)的有機(jī)物,,H2O,CO2,,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,二、元素分析與相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定,(1)C、H、O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定,(2)N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定,樣品,,CO2氣流中,CuO催化,N2,,測(cè)量剩余氣體的體積,KOH溶液吸收CO2氣體,(3)鹵素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定,樣品+AgNO3+稀HNO3,,加熱,鹵化銀沉淀,2、現(xiàn)代元素分析法,現(xiàn)代元素分析儀測(cè)定各元素原子的最簡(jiǎn)整數(shù)比,[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?,C2H6O,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,練習(xí)1、經(jīng)元素分析后,發(fā)現(xiàn)某烴的含碳量為82.76%,氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則為17.24%,且相對(duì)分子質(zhì)量為58,試推斷該烴的分子式。,[例2]某同學(xué)為測(cè)定維生素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0.352g,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:,C3H4O3,40.9%,4.5%,有!因?yàn)镠%+C%不等于1,故維生素C中含有氧元素。,(4)若維生素C的相對(duì)分子質(zhì)量為176,請(qǐng)寫出它的分子式,C6H8O6,練習(xí)2、某種苯的同系物0.1mol在足量的氧氣中完全燃燒,將產(chǎn)生的高溫氣體依次通過(guò)濃硫酸和氫氧化鈉溶液,使?jié)饬蛩嵩鲋?.2g,氫氧化鈉溶液增重30.8g。推測(cè)它的分子式,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],,,,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。,3、相對(duì)分子質(zhì)量的確定——質(zhì)譜法,質(zhì)譜儀的圖片,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。【思考與交流】1、質(zhì)荷比是什么?(分子離子與碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值。)2、如何確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量?(由分子離子的質(zhì)荷比越大,達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間最長(zhǎng),因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量),[例1].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(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+……,然后測(cè)定其質(zhì)荷比。設(shè)H+的質(zhì)荷比為β,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,B,專題一:確定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的一般方法,例1、某氣態(tài)有機(jī)物,ρ=1.25g/L(S.P.T),求相對(duì)分子質(zhì)量,例2、一定的溫度、壓強(qiáng)下,測(cè)得氧氣的密度為1.28g/L,某氣態(tài)有機(jī)物的密度為1.12g/L,求該氣態(tài)有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量,例3、某有機(jī)物A在氣態(tài)時(shí)對(duì)氫氣的相對(duì)密度為35,求A的相對(duì)分子質(zhì)量,例5、1molC2H4和3molCH4混合,求混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量,例4、空氣對(duì)某氣體的相對(duì)密度為1.8125,求該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量,總結(jié):確定相對(duì)分子質(zhì)量的方法有哪些?,(1)M=m/n,(2)M1=DM2,(3)M=22.4L/mol?ρg/L,D=ρ1:ρ2,1.相對(duì)分子質(zhì)量法,例:分別寫出相對(duì)分子質(zhì)量為128、72的烴的分子式,2.實(shí)驗(yàn)式法,已知某氣態(tài)烴含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%,求該烴的分子式,專題二:確定有機(jī)物分子式的一般方法,3.通式法,例:某氣態(tài)不飽和烴對(duì)氫氣的相對(duì)密度為27。0.54g該烴恰好與濃度為0.2molL-1的溴水100mL完全反應(yīng),使溴水完全褪色。求該烴的分子式,4.烴燃燒規(guī)律法,例1:在同溫同壓下,10mL某氣態(tài)烴在50mLO2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是,A.CH4B.C2H6C.C3H8D.C3H6,例2、標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1.68L無(wú)色可燃?xì)怏w在足量氧氣中完全燃燒。若將產(chǎn)物通入足量澄清石灰水,得到的白色沉淀質(zhì)量為15.0g;若用足量堿石灰吸收燃燒產(chǎn)物,增重9.3g。(1)計(jì)算燃燒產(chǎn)物中的水(2)若原氣體是單一氣體,通過(guò)計(jì)算推斷它的分子式。,例3、室溫時(shí)20mL某氣態(tài)烴與過(guò)量氧氣混合,完全燃燒后的產(chǎn)物通過(guò)濃H2SO4,再恢復(fù)到室溫,氣體體積減少了50mL,剩余氣體再通過(guò)苛性鈉溶液,體積又減少了40mL。求該氣態(tài)烴的分子式。,例(96試測(cè)題)嗎啡和海洛因都是嚴(yán)格查禁的毒品。嗎啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余為O。已知其分子量不超過(guò)300。試求:⑴嗎啡的分子量;⑵嗎啡的分子式。,5.設(shè)“1”討論法,2、歸納確定有機(jī)化合物的分子式的方法有哪些,,,,實(shí)驗(yàn)式,分子量,分子式,①元素的質(zhì)量,②元素的質(zhì)量比,③元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),④產(chǎn)物的量,①標(biāo)況下密度,②相對(duì)密度,③化學(xué)反應(yīng),[練習(xí)]某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定:①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()。②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,三、分子結(jié)構(gòu)的鑒定,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,,,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)頻譜相當(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:,C—O—C,C=O,不對(duì)稱CH3,[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)寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,C—O—C,對(duì)稱CH3,對(duì)稱CH2,CH3—CH2—O—CH2—CH3,2、核磁共振氫譜對(duì)于CH3CH2OH、CH3—O—CH3這兩種物質(zhì)來(lái)說(shuō),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。分析、觀察核磁共振氫譜的譜圖,然后與其它同學(xué)交流如何根據(jù)核磁共振氫譜確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。通過(guò)交流明確: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(lái)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。,[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:,C4H6O,[練習(xí)2]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AHCHOBCH3OHCHCOOHDCH3COOCH3,A,[練習(xí)3]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)。,和,和,或,或,和,謝謝大家,,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 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