化学人教版高中选修5-有机化学基础选修5---第一章第四节---研究有机物的一般步骤和方法
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化学人教版高中选修5-有机化学基础选修5---第一章第四节---研究有机物的一般步骤和方法
选修5 第四节研究有机物的一般步骤和方法
(共两课时)
教学目标:
1. 通过对典型实例的分析,初步了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法,并能根据其确定有机化合物的分子式。
2. 知道通过化学实验和某些物理方法可以确定有机化合物的结构。
教学重点:了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法。
教学难点:根据测定方法确定有机化合物的分子式。
探究建议:①演示与观察:李比希法分析碳氢元素含量的仪器装置与原理。②实验:甘油中碳、氢元素的检验;氯丁烷中氯元素的检验。③查阅资料或观看影像:质谱仪、元素分析仪在有机化合物组成分析中的运用。④讨论:依据乙醇分子的分子式和性质,确定乙醇分子结构。⑤观察:同分异构体的红外光谱和核磁共振图谱。
课时划分:两课时。
教学过程:
第一课时[提出问题] 从天然资源中提取有机物成分,首先得到的是含有机物的粗品。在工厂生产、实验室合成的有机化合物也不可能直接得到纯净物,得到的往往是混有未参加反应的原料,或反应副产物等的粗品。因此,必须经过分离、提纯才能得到纯品。如果要鉴定和研究未知有机物的结构与性质,必须得到更纯净的有机物。如何才能得到纯品呢?
[探究与交流]各述己见:甲:…乙:…丙:…………
[归纳] 下面是研究有机化合物一般要经过的几个基本步骤:
分离、提纯→元素定量分析→测得相对分子质量确定分子式→质谱分析确定结构式
[板书]第四节研究有机物的一般步骤和方法
[自学] 提纯混有杂质的有机物的方法很多,基本方法是利用有机物与杂质物理性质的差异而将它们分离。例如,提纯固体有机物常采用重结晶法,提纯液体有机物常采用蒸馏操作,也可以利用有机物与杂质在某种溶剂中溶解性的差异,用溶剂萃取该有机物的方法来提纯。
[思考与交流]
1、常见的分离、提纯物质的方法有哪些?
2、下列物质中的杂质(括号中是杂质)分别可以用什么方法除去。
(NaCl)
①酒精(水)②壬烷(己烷)③KNO
3
④乙酸乙酯(乙醇)⑤甲烷(乙烯)⑥NaCl(泥沙)⑦溴水(水)⑧CO2(HCl)
[板书]一、分离、提纯
1、蒸馏
[投影] 蒸馏是分离、提纯液态有机物的常
用方法。当液态有机物含桫量杂质,而且该有机物热稳定性较强,与杂质的沸点相差较大时(一般约大于30℃),就可以用蒸馏法提纯此液态有机物。
[板书]条件:热稳定性较强,与杂质的沸点相差较大。
[分组实验1-1] 含有杂质的工业乙醇的蒸馏
操作:在250mL蒸馏烧瓶中,通过玻璃漏斗倒入100mL工业乙醇,再在烧瓶中投入 1—2粒素烧瓷片②。装好蒸馏装置,往冷凝器中通入冷却水,加热蒸馏,蒸馏产物以每秒3—4滴为宜,分别收集以下馏分:
记录: 77℃以下______ mL;77~79℃______ mL。;79℃以上______mL。
[交流]实验结果。
[思考]1、蒸馏实验中的温度计如何放置?为什么?冷却水的流向与冷凝管中气体流向相反,为什么?
2、能否通过蒸馏得到纯净的乙醇?
3、素烧瓷片在实验中起什么作用?
[板书]2、重结晶
[投影] 重结晶的首要工作是选择适当的溶
剂,要求该溶剂:(1)杂质在此溶剂中溶解度很小或溶解度很大,易于除去;(2)被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度,受温度的影响较大。该有机物在热溶液中溶解度较大,冷溶液中的溶解度较小,冷却后易于结晶析出,等等。
[板书]原则:(1)杂质溶解度很小或溶解度很大 (2)被提纯的有机物受温度的影响较大。
冷却后易于结晶析出。
[实验1-2] 苯甲酸的重结晶
操作:将粗苯甲酸1 g加到100mL的烧杯中,再加入50mL蒸馏水,在石棉网上边搅拌边加热,使粗苯甲酸溶解,全溶后再加入少量蒸馏水②。然后,使用短颈玻璃漏斗趁热将溶液过滤到另一100mL烧杯中,将滤液静置,使其缓慢冷却结晶,滤出晶体。
记录:粗苯甲酸的状态:________;观察滤液冷却时的实验现象:________;重结晶后苯甲酸的状态:________。
[讨论]完成课本实验1-2后,思考下列问题:
若要提纯KNO3、NaCl混合物中的KNO3;或要提纯NaCl 、KNO3 混合物中的NaCl,如何进
行实验:
①简述上述实验的操作步骤
②进行上述实验时,用到的仪器有哪些?要注意哪些问题?
③结合实验和思考,归纳重结晶的步骤。
[板书] 重结晶步骤:溶解→过滤→结晶。
3、萃取
[投影] 萃取包括液一液萃取和固一液萃取。液一液萃取是利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同,将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。液一液萃取是分离、提纯有机物常用的方法,分液漏斗是萃取操作的常用玻璃仪器。一般是用有机溶剂从水中萃取有机物,常用的与水不互溶的有机溶剂有乙醚、石油醚、二氯甲烷等。固一液萃取是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程,在实验室和工厂中用专用的仪器和设备进行这一操作。
分离、提纯后的有机物经过纯度鉴定后,可用于进行元素组成的分析、相对分子质量的测定和分子结构的鉴定。
[板书] 液一液萃取:利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同,将有机物从一种
溶剂转移到另一种溶剂的过程。分液漏斗。
固一液萃取:用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。
[讨论]如何提取溴水中的溴?
(1)、实验原理是什么?(2)、用到的实验仪器(玻璃仪器)有哪些?(3)、如何选取萃取剂?(4)、这样得到的溴纯净吗?如果不纯,如何处理?(5)、实验过程要注意哪些问题?
[课堂练习]
1、下列每组中各有三对物质,它们都能用分液漏斗分离的是
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
答案:BD
2、某工厂废液经测定得知主要含有乙醇,其中还溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯。根据各物质的性质(如下表),确定通过下列步骤回收乙醇和乙酸。
沸点:(℃)丙酮 56.2 乙酸乙酯77.06 乙醇 78 乙酸 117.9