有机物的鉴别和检验中需要注意的问题2014

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有机物的鉴别和检验中需要注意的问题

保山郭强

一、注意物质的溶解性和密度差异

1、有机物的溶解性与所含基团类型有密切关系

有机物所含烃基(-R)均属于憎水基,具有亲油性;有机物分子中引入卤原子,可增大分子间作用力,使物质的熔沸点升高、密度增大,但对有机物的水溶性基本没有促进作用。

有机物所含羟基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、醛基(-CHO)、羰基(-CO-)都是亲水基。在有机物分子中含亲水基越多、烃基越小,水溶性越好;反之,水溶性越差。

2、有机物的密度

有机物分子中的氢原子被其它原子或原子团代替所形成的化合物密度都比对应烃的密度大,而绝大多数烃类物质的密度均小于水。

在卤代烷中,除一氯代烷的密度小于水外,二氯代烷、溴代烷、碘代烷的密度都比水大。

氯苯、溴苯、硝基苯的密度也均大于水。

【例1】下列各组有机物中,用水即可鉴别出来的是

A、乙醇、乙酸、乙醚

B、环己烷、溴苯、甘油

C、溴苯、硝基苯、甲苯

D、溴乙烷、乙醇、乙酸乙酯

【解析】在中学,这类题通常不主张通过气味来识别。因此,就只有通过有机物的水溶性及密度来比较了。A中乙醇和乙酸均能与水混溶,故无法区分开;B中环己烷、溴苯均不溶于水,但环己烷比水密度小而溴苯比水的密度大,甘油能与水任意比混溶,故可用水鉴别它们;C中的三种有机物均不溶于水,且溴苯和硝基苯密度都大于水,故无法鉴别;D中溴乙烷和乙酸乙酯都不溶于水,但溴乙烷密度比水大,乙酸乙酯密度比水小,乙醇能与水混溶,故可用水鉴别它们。

【答案】B D

【例2】在油脂与NaOH的皂化反应实验中,如何判断油脂是否完全水解?

【解析】油脂不溶于水、且密度比水小,但在强碱溶液中加热一段时间可以完全水解为高级脂肪酸钠和甘油。甘油能与水以任意比混溶,尽管高级脂肪酸钠含有较大烃基,但其所含的-COO-属于亲水基,故能消除油、水间的界面,这时的混合液呈乳浊状。

【答案】取皂化液,滴入一滴到盛水的烧杯中,若有油珠浮在水面,表明有油脂没有水解;若迅速分散到水中,无油珠状液体,可认为油脂已水解完全。

二、注意溶液的酸碱性

在高中有机化学中,含有醛基的有机物发生银镜反应或与新制氢氧化铜的反应均是在碱性溶液中进行,卤代烃也是在碱性条件下水解,糖类水解则是在酸性(或酶催化)条件下进行,而酯类或蛋白质类物质水解既可以在酸性也可以在碱性条件下进行,还可以由酶催化完成。因此,在进行相关实验或检测水解产物时,常常需要注意溶液的酸碱性调节。

1、用新制的氢氧化铜悬浊液检验含醛基的有机物是正确的吗?

许多教科书和教辅资料,都提到用“新制的氢氧化铜悬浊液”检验或证明有机物中含有醛基,并写了相关反应的化学方程式,例如:

CH 3CHO + 2Cu(OH)2 —→ CH 3COOH + Cu 2O ↓+ 2H 2O 那么,实验中真的是用“新制的氢氧化铜悬浊液”吗?

【实验】在试管里加入10%的NaOH 溶液2mL ,滴入2%的CuSO 4溶液4~6滴,得到新制的氢氧化铜,振荡后加入乙醛溶液0.5mL ,加热。观察并记录实验现象。(摘自高中《化学》(选修5)人教版,2007)

细心的人在实验中会注意到,按上述溶液配量混合,实验中实际得到的并不是氢氧.............化铜的悬浊液,而是一种深蓝色的溶液.................

。因为可以通过计算证明:上述反应中NaOH 和CuSO 4的物质的量之比大于138∶1(注:10%的NaOH 溶液相对密度约为1.1,2%的CuSO 4溶液相对密度约为1,每滴溶液体积约为0.05mL )。显然,n(NaOH) >> n(CuSO 4),由于Cu(OH)2有微弱两性,所以能溶于浓的NaOH 溶液,形成含[Cu(OH)4]2-

配离子的深蓝色溶液。(参见《无机化学》第五版·大连理工大无机化学教研室,高等教育出版社,2006,621)

【结论】检验含醛基的有机物时,用的并不是新制的氢氧化铜悬浊液而是含

[Cu(OH)4]2-配离子的强碱性溶液!相关反应的方程式应表示为:

CH 3CHO + 2[Cu(OH)4]2-—→ CH 3COO - + Cu 2O ↓+ 3H 2O + 3OH -

鉴于中学的教学实际,该反应以下面的方程式来表示也是一种合理的处理:

CH 3CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH —→ CH 3COONa + Cu 2O ↓+ 3H 2O (参考《有机化学》王积涛 胡青眉 张宝申 王永梅,南开大学出版社,1993,361) 还需要说明的是:假如该实验中所用NaOH 溶液的浓度或量不足,硫酸铜溶液用量相对较多,确实配成了新制氢氧化铜悬浊液,那么在实验中就有可能...

在加热时出现黑色△

沉淀,造成对实验的干扰。这是因为难溶的氢氧化铜在加热时容易分解为黑色的CuO 。

2、如何检验淀粉的水解产物及水解程度?

淀粉水解实际是个复杂过程,所产生的还原性糖除葡萄糖外还有麦芽糖等。

【例3】已知淀粉在稀硫酸的作用下能发生水解,为检测淀粉的水解程度,可进行如下实验:

(1

)操作①的实验目的是(用化学方程式表示)

。 (2)操作③的实验目的是

。 (3)要证明淀粉完全水解的实验依据是:

。 (4)要证明淀粉只是部分水解的依据是:

。 【解析】A 是淀粉水解一段时间后的混合液。在检验水解产物或判断淀粉水解程度时必须考虑溶液的酸碱性,例如取少量A 加入碘水即可判断淀粉是否完全水解,此操作只能在酸性或中性条件下进行;操作③取少量A 加NaOH 浓溶液是为了将溶液中和至碱性,以利于后面银镜反应的进行。

【答案】(1) (2)使溶液呈碱性,以便通过后面的银镜反应判断是否有水解产物还原性糖(如葡萄糖)生成。

(3)经操作②,溶液不变蓝色,证明淀粉已完全水解。

(4)若经操作②,溶液变蓝色;且经操作④有银镜形成。就证明淀粉是部分水解。

三、注意反应速率大小对鉴别实验的影响

物质的鉴别实验通常要求操作简便、现象明显、结论准确。但有机化学大多数反应较慢,如果反应物之间互不相溶,反应就更慢了。因此,鉴别物质需要采取必要措施。

③ 银氨溶液 △,④ (C 6H 10O 5)n + nH 2O ——→ nC 6H 12O 6 稀硫酸 △

淀粉 葡萄糖

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