《有机化合物结构的研究》教案3-1

《有机化合物结构的研究》教案

【考试目标】

1、了解确定有机化合物结构的一般步骤和程序。

2、能够进行确定有机物分子式的简单计算。

3、能利用官能团的检验方法及相关图谱确定有机物的组成和结构。

4、综合应用各类物质的性质，进行鉴别、分离、提纯和推导未知物质。

5、了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法。

【要点精析】

一、有机物结构测定的步骤和程序

二、有机化合物分子式的确定

1、确定有机化合物元素组成

(1)C、H、O质量分数的测定

①某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和H2O或不完全燃烧后生成CO、CO2和H2O，则其组成元素可能为C、H或C、H、O。

②欲判定该有机物中是否含有氧元素，首先应求出产物中所含碳元素的质量及氢元素的质量，然后将碳、氢元素的质量之和与原有机物质量比较，若两者相等，则原有机物的组成中不含氧；否则，原有机物的组成中含氧。

(2)氮元素质量分数的测定

样品在一定条件下转化为氮气，求出氮元素的质量分数。

(3)卤元素质量分数的测定

样品在一定条件下转化成卤化银沉淀，求出卤素的质量分数。

2、测定有机化合物相对分子质量

(1)已知标准状况下气体的密度为ρ0，则该气体的相对分子质量Mr=22.4ρ0

(2)若已知A气体对B气体的相对密度为D，则A的相对分子质量M A＝D•M B

(3)求混合气体的平均式量M＝M A•A%＋M B•B%＋M C•C%‥‥‥(A%、B%、C%‥‥‥为A、B、C气体在混合气体中的体积分数)

(4)求混合物的平均式量：M＝m(混总)/n(混总)

(5)质谱法

三、有机化合物结构式的确定

1、有机化合物分子不饱和度的计算

(1)分子不饱和度＝n(C)＋1－n(H)/2

n(C)：碳原子个数

n(H)＝氢原子数＋卤原子数－N原子数

(2)双键脂环的分子不饱和度为1、参键分子不饱和度为2、苯环分子不饱和度为4

2、确定有机化合物官能团

(1)化学检验方法

①紫外光谱可用于确定分子中有无共轭双键。红外光谱可用于确定分子中有哪些官能团。

②核磁共振谱分为氢谱和碳谱两类。比如氢谱可以测定有机物分子中H原子在C骨架上

的位置和数目，进而推断出有机化合物的C骨架结构。

(3)常用鉴别法

加成：烯烃、炔烃、裂化汽油等含碳碳双键或参键的物质能使溴水褪色的物质取代：苯酚

氧化：醛基－CHO、H2S、SO2

萃取：苯及其同系物作萃取剂，有色层在上层；四氯化碳作萃

取剂，有色层在下层(酒精不能做萃取剂)

含碳碳双键或参键的烃及其烃的衍生物能使酸性KMnO4溶液褪色的物质含有－CHO的物质、H2S、SO2

苯的同系物

沉淀消失呈蓝色透明溶液：甲酸、乙酸等

新制氢氧化铜悬浊液

加热至沸生成红色沉淀：含－CHO的物质

银镜反应：醛类、甲酸、甲酸某酯、甲酸盐、葡萄糖、麦芽糖

与钠反应生成氢气：醇、酚、羧酸等含有－OH的物质(注意不可含水)

FeCl3溶液：遇酚显紫色

显色反应浓硝酸：遇含苯环的蛋白质显黄色

碘I2：遇淀粉显蓝色

H＋：－COOH

指示剂

OH－：苯酚钠溶液、乙酸钠溶液

四、分离和提纯混合物的常用方法

1、蒸馏：适合于分离提纯能够相互溶解而各组分沸点有较大差距的液态混合物，如从乙醇的水溶液中提纯乙醇。分馏是蒸馏的一种特殊形式，它适用于多种组分溶解在一起的混合物，分馏得到的是一定沸点范围的多种馏分，如石油分馏。

2、萃取：利用溶质在两种互不相溶的溶剂里的溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一种溶剂中提取出来的方法。如从溴水中提取溴，就可以加入苯或四氯化碳进行萃取。

3、重结晶：提纯固态混合物的常用方法，其原理是利用混合物中各组分在同一溶剂中溶解度随温度的变化相差较大，采用冷却法将组分分离出来的方法。如分离KNO3和NaCl的混合物，就可以采用冷却热饱和溶液重结晶的方法。

4、分液：适用于互不可相溶的液体混合物，如分离NaCl溶液和溴的苯溶液。

5、过滤：固体与液体不互溶的混合物。

6、渗析：用于精制胶体。如除去淀粉溶液中的葡萄糖和NaCl，可将其装入半透膜袋里悬挂在流动的水中，葡萄糖分子及Na＋、Cl－等离子透过半透膜而进入水中。

7、盐析：向油脂碱性水解后的产物中，加入食盐细粒，可使高级脂肪酸钠的溶解性减小而析出。盐析是个可逆过程。

常见的除杂方法

①热分解法②氧化还原法③沉淀法④酸碱溶法⑤水解法等。

化学法提纯和分离物质应遵守“四原则”和“三必须”。“四原则”是一不增(不增加新物质)，二不减(不减少被提纯物质)、三易分离(被提纯物与杂质易分离)、四易复原(被提纯物易复原)。“三必须”是除杂试剂必须过量，过量的试剂必须除尽，除杂途径必须最佳。

例1：0.2mol有机物A和0.4molO2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO、H2O(g)，产物经过浓硫酸，质量增加10.8g；再通过灼热的CuO，充分反应后，质量减轻3.2g；最后气体再通过碱石灰被完全吸收，质量增加17.6g。试推断该有机物A的分子式和相对分子质量。若0.2mol的A恰好与9.2g金属钠完全反应，试确定该有机物的结构简式并命名。

解析：由题意知，被浓硫酸吸收的水蒸气的物质的量

n(H2O)=10.8g/18g•mol-1=0.6mol

求与CuO反应的CO的物质的量CO＋CuO=Cu＋CO2减轻Δm

1mol 16g

0.2mol 3.2g

还原氧化铜的CO的物质的量n(CO)＝生成的CO2的物质的量n(CO2)＝0.2mol

被碱石灰吸收的n(CO2)＝17.6g/44 g•mol-1＝0.4mol ，其中由A燃烧生成的n(CO2)＝0.4mol－0.2mol＝0.2mol

0.2molA与0.4molO2反应，生成0.2molCO2、0.2molCO和0.6molH2O。即1molA与2molO2反应，生成1molCO2、1molCO和3molH2O。根据质量守恒定律得A的分子式为C2H6O2，其相对分子质量为62。

与0.2molA反应的n(Na)＝9.2g/23 g•mol-1＝0.4mol，即1molA可以与2molNa反应，说明1个A分子中含有两个羟基，所以A的结构简式为HOCH2－CH2OH，乙二醇。