1.4研究有机化合物的一般步骤和方法同步学案 新人教版选修5

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第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法

一、物质的分离和提纯有什么区别？分别有哪些方法？

1．物质的分离

是把混合物的各种物质分开的过程，分开以后的各物质应该尽量减少损失，而且是比较纯净的。

(1)物理方法有：过滤、重结晶、升华、蒸发、蒸馏、分馏、液化、分液、萃取、渗析、溶解、盐析、汽化、洗气等。

(2)化学方法有：加热分解、氧化还原转化、生成沉淀、酸碱溶解或中和、络合、水解、化学方法洗气等。

2．物质的提纯

将某物质中的杂质，采用物理或化学方法除掉的过程。它和分离的主要区别在于除掉后的杂质可以不进行恢复。

(1)物质提纯的原则

①不增：是指在提纯过程中不增加新物质

②不减：指在提纯过程中不减少被提纯物

③易分离：指被提纯物与杂质易分离

④易复原：是指在提纯过程中被提纯物转变成了其他物质时，应容易将其恢复到原来的状态。

(2)提纯的方法

①杂转纯：将要除去的杂质变为被提纯物，这是提纯物质的最佳方案。如除去Na2CO3中混有的NaHCO3，可将混合物加热使NaHCO3全部转化为Na2CO3。

②杂变沉：加入一种试剂将要除去的杂质变成沉淀，最后用过滤的方法除去沉淀。 ③化为气：加热或加入一种试剂使杂质变为气体逸出。如食盐水中混有Na2CO3，可加盐

－酸使CO23变为CO2逸出。

④溶剂分：加入一种溶剂将杂质或被提纯物质萃取出来。如用CCl4可将碘从水中萃取出来。

特别提醒 依据被提纯物质的性质，选择适当的物理方法和化学方法可以解决有机物的分离提纯问题。在分离和提纯时要注意以下几点：①除杂试剂需过量；②过量试剂需除尽；

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1．有机物组成元素的推断

一般来说，有机物完全燃烧后，各元素的对应产物为：C―→CO2，H―→H2O，Cl―→HCl。某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和H2O，其有机物组成元素可能为C、H或C、H、O。 2．有机物分子式的确定

(1)燃烧通式法

根据有机物完全燃烧反应的通式及反应物和生成物的质量或物质的量或体积关系，利用原子个数守恒来求出1 mol有机物所含C、H、O原子的物质的量，从而求出分子式。如烃和烃的含氧衍生物的通式可设为CxHyOz(z＝0为烃)，燃烧通式为CxHyOz＋(x＋y/4－z/2)O2―→xCO2＋y/2H2O

(2)平均值法

根据有机混合物中的平均碳原子数或氢原子数确定混合物的组成。平均值的特征为：C小≤C≤C大；H小≤H≤H大。

（3）实验室法

a首先根据题意求出烃的实验式，设为CaHb，＝x， b

讨论：

1n①若x<，该烃必定是烷烃。可直接求分子式，据烷烃的通式CnH2n＋2，

＝x，求出22n＋2

n值即可。

1②若x2

确定分子式。

1③若<x<1，该烃可能是CnH2n－2或CnH2n－6。可直接求分子式，用CnH2n－2或CnH2n－6分2

别代入验证，看是否符合。

④若x＝1，是C2H2或C6H6或C8H8等，不能直接求分子式。

特别提醒 对无机物来说，可以根据该物质所含元素的原子个数比来确定其分子式，对于有机物，这种方法仅能得到该物质的有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的实验式。当求得的有机物实验式中H已达到饱和，该有机物实验式就是分子式。

3．确定有机物结构式的技巧

(1)根据价键规律确定：

某些有机物根据价键规律只存在一种结构，则直接根据分子式确定其结构式。例如C2H6，只能是CH3CH3；CH4O只能是CH3OH。

(2)通过定性实验确定：

实验→有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有

，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰

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酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

(3)通过定量实验确定：

①通过定量实验确定有机物的官能团，如课本中乙醇结构式的确定；②通过定量实验确定官能团的数目，如测得某醇1 mol与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明醇分子含2个—OH。

(4)根据实验测定的有机物的结构片断“组装”有机物：

实验测得的往往不是完整的有机物，这就需要我们根据有机物的结构规律如价键规律、 性质和量的规律等来对其进行“组装”和“拼凑”。

类型1 物质的分离和提纯

例1 除去下列括号内的杂质通常采用的方法是什么？将答案填在横线上。

(1)H2O(NaClMgCl2)_________________________________________________________；

(2)CH3OH(H2O)____________________________________________________________； (注：CH3OH为甲醇，沸点为 64.7℃) (3)____________________________________________________________；

(4)_____________________________________________________________。 答案 (1)蒸馏 (2)蒸馏(可加入生石灰) (3)重结晶 (4)萃取分液(常选用NaOH溶液做萃取剂)

解析 蒸馏是根据液体的热稳定性及与杂质(可以是液体也可以是固体)的沸点差别大小(一般约相差30℃)，来提纯液态物质；重结晶用于固体的分离；萃取用于液态物质在不同溶剂中溶解性不同而进行的分离操作。

类型2 有机物分子式的确定

例2 某有机物A 3.0 g，完全燃烧后生成3.6 g水和3.36 L CO2(标准状况)，已知该有机物的蒸气对氢气的相对密度为30，①求该有机物的分子式；②若此有机物为醇类，写出其结构简式。

答案 ①C3H8O ② CH3CH2CH2OH

解析 (1)求有机物A的相对分子质量：

Mr(A)＝30×2＝60。

(2)求有机物A中各元素的质量：

3.36 L－m(C)mol1＝1.8 g。 －×12 g·22.4 L·mol

3.6 g－m(H)mol1＝0.4 g。 －×2×1 g·18 g·mol

因m(C)＋m(H)＝2.2 g＜3.0 g，则有机物A中含有O元素，其质量为m(O)＝3.0 g－2.2 g＝0.8 g。

(3)求有机物A的实验式：

1.8 g0.4 g0.8 gn(C)∶n(H)∶n(O)＝∶＝3∶8∶1。 12116

则有机物A的实验式为C3H8O。

(4)求有机物A的分子式：

由(C3H8O)n＝60，可得n＝1。

故有机物A的分子式为C3H8O。

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(5)确定结构简式 CH3CH2CH2OH

有机物是否含氧元素的求算方法

根据有机物燃烧后的产物的性质和质量可判断有机物的元素组成，求出有机物的分子式。 一般有机物燃烧后的产物为CO2和H2O，通过相关的有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

12可以确定CO2和H2O的质量，进而求得有机物中C和H的质量m(C)m(CO2)，m(H)44

2＝×m(H2O)。 18

若m(有机物)＝m(C)＋m(H)，则说明有机物中只含C和H两种元素。

若m(有机物)>m(C)＋m(H)，且完全燃烧只生成CO2和H2O，则说明有机物含有C、H、O三种元素，其中m(O)＝m(有机物)－m(C)－m(H)。

类型3 有机物结构式的确定

例3 分子式为C2H4O2的结构可能有和

结构进行物理方法鉴定，可用__________或____________。

(1)

若为

________个峰。 两种，为对其，则红外光谱中应该有______个振动吸收；核磁共振氢谱中应有

(2)

若为，则红外光谱中有______个振动吸收；核磁共振氢谱中应有______个峰。

答案 红外光谱法 核磁共振氢谱法

(1)4 2 (2)3 2

解析 鉴定有机物分子结构可用红外光谱法或核磁共振氢谱法。

(1)中有C—H键、C===O键、C—O键、O—H键四个振动吸收；有“—CH3”、“—OH”两类氢，应有两个峰。

同理(2)中有C—H、C===O、C—O三个振动吸收；有两个峰。

① 用红外光谱照射有机物可表明化学键或官能团的种类。②从核磁共振氢谱图上可以

推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目。

在苯甲酸重结晶的实验中，滤液放置冷却可以结晶出纯净的苯甲酸晶体，请你思考并

与同学交流：温度越低，苯甲酸的溶解度越小，为了得到更多的苯甲酸晶体，是不是结晶时的温度越低越好？

点拨 冷却结晶时，并不是温度越低越好，因为温度过低，杂质的溶解度也会降低，部分杂质也会析出，达不到提纯苯甲酸的目的。

实验表明，许多咖啡和可乐饮料中含有兴奋性物质咖啡因。经实验测定，咖啡因分子中各元素的质量分数是：碳49.5%，氢5.20%，氧16.5%，氮28.9%，其摩尔质量为194.1 g/mol，你能确定它的分子式吗？

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点拨 一个咖啡因分子中含碳原子的个数为194.1×49.5%÷12＝8，同理可得氢原子、氧原子和氮原子的个数分别为10,2和4，所以咖啡因的化学式为C8H10O2N4。

1．重结晶 (1)杂质在此溶剂中的溶解度很小或很大，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 蒸馏 30℃

解析 有机化合物的提纯方法的选择依据是有机物与杂质物理性质的差异。

2．(1)该有机物中各元素的原子个数之比为：

69%4.6%8.0%1－69%－4.6%－8.0%N(C)∶N(H)∶N(N)∶N(O)＝10∶8∶1∶2 1211416

所以该有机物的实验式为C10H8NO2。

(2)设该有机物分子式为(C10H8NO2)n，则300<M[(C10H8NO2)n]<400

即300<174n<400

得1.7<n<2.3，得n＝2。

该有机物的相对分子质量为174×2＝348。

(3)则有机物分子式为C20H16N2O4。

解析 有机化合物分子式确定一般步骤是：先确定最简式，再根据相对分子质量确定分子式。

3．HOCH2CH2OH

解析 假设该有机物中有一个羟基，根据烃基与羟基上氢原子数之比为2∶1，则该有机物的分子式为CxH2OH，氢原子个数为单数，不符合题意。假设该有机物中有两个羟基，根据烃基与羟基上氢原子数之比为2∶1，则该有机物的分子式为CxH4(OH)2，根据该有机物的 相对分子质量为62，可解得x＝2，所以该有机物的分子式为C2H6O2，结构简式为HOCH2CH2OH。

1．可以用分液漏斗分离的一组混合物是( )

A．溴和CCl4 B．苯和溴苯 C．酒精和水 D．硝基苯和水

答案 D

解析 可用分液漏斗分离的混合物必须是两种互不相溶的液体，一般是水或水溶液与有机物的分离。但像酒精、甘油、乙醛等能与水互溶，故也不能用分液漏斗分离。

2．现有三组混合液：①乙酸乙酯和乙酸钠溶液；②乙醇和丁醇；③溴化钠和单质溴的水溶液。分离以上各混合液的正确方法依次是( )

A．分液、萃取、蒸馏 B．萃取、蒸馏、分液

C．分液、蒸馏、萃取 D．蒸馏、萃取、分液

答案 C

解析 乙酸乙酯难溶于水，乙酸钠易溶于水，利用两者分层采取分液方法将两者分开。乙醇和丁醇互溶，不能用分液法，可用蒸馏法。NaBr和单质Br2可利用有机溶剂萃取其中的Br2，从而与NaBr分离。

3．现有一瓶物质，为甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下表。据此，将甲和乙

A.萃取法 B．升华法 C．蒸馏法 D．分液法

答案 C

4．下列实验操作中错误的是( )

A．分液时，分液漏斗中下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出

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B．蒸馏时，应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口

C．可用酒精萃取碘水中的碘

D．称量时，称量物放在称量纸上，置于托盘天平的左盘，砝码放在托盘天平的右盘 答案 C

解析 化学实验的基本操作是课标中要求同学们必须掌握的基本技能，也是高考常考的考点。因此，在平时的学习过程中，我们应多注意积累。

5．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为1∶1，由此可以得出的结论是( )

A．该有机物中C、H、O的原子个数比为1∶2∶3

B．分子中C、H的原子个数比为1∶2

C．有机物中必定含氧

D．有机物中必定不含氧

答案 B

6．在一定条件下，萘可以被硝硫混酸硝化生成二硝基物，它是1,5-二硝基萘（）、1,8-二硝基萘()的混合物，后者可溶于质量分数大于98%的硫酸，而前者不能。利用这一性质可以将这两种异构体分离，将上述硝化产物加入适量的98%硫酸，充分搅拌，用耐酸漏斗过滤，欲从滤液中得到固体1,8-二硝基萘，应采用的方法是( )

A．蒸发浓缩结晶 B．向滤液中加水后过滤

C．用Na2CO3溶液处理滤液 D．将滤液缓缓加入水中并过滤

答案 D

解析 由题给信息可知，1,8-二硝基萘应不溶于质量分数小于98%的硫酸中，因此只需将浓H2SO4稀释即可，但要注意浓H2SO4的稀释方法是“酸入水”，否则易发生酸液沸腾溅出。

7．选择下列实验方法分离物质，将分离方法的序号填在横线上。

A．萃取分液 B．升华 C．重结晶D．分液 E．蒸馏 F．过滤

(1)__________分离饱和食盐水与沙子的混合物。

(2)__________从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾。

(3)__________分离水和汽油的混合物。

(4)__________分离CCl4(沸点为76.75℃)和甲苯(沸点为110.6℃)的混合物。

答案 (1)F (2)CF (3)D (4)E

8．为了测定某有机物A的结构，做如下实验：

①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和2.7 g水；

②用质谱仪测定其相对分子质量，得如图一所示的质谱图；

③用核磁共振仪处理该化合物，得到如图二所示图谱，图中三个峰的面积之比是1∶2∶3。

试回答下列问题：

图一

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图二

(1)有机物A的相对分子质量是________。

(2)有机物A的实验式是________。

(3)能否根据A的实验式确实A的分子式________(填“能”或“不能”)，若能，则A的分子式是________，若不能，请说明原因_____________________________________

________________________________________________________________________。 答案 (1)46 (2)C2H6O (3)能 C2H6O

解析 (1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量也是46。

(2)在2.3 g该有机物中，

n(C)＝0.1 mol

－m(C)＝0.1 mol×12 g·mol1＝1.2 g

2.7 gn(H)＝2＝0.3 mol 18 g·mol－m(H)＝0.3 mol×1 g·mol1＝0.3 g

m(O)＝2.3 g－1.2 g－0.3 g＝0.8 g

0.8 gn(O)＝0.05 mol 16 g·mol所以n(C)∶n(H)∶n(O)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol＝2∶6∶1，A的实验式是C2H6O。

(3)因为实验式是C2H6O的有机物中，氢原子数已经达到饱和，所以其实验式即为分子式。

9．标准状况下，1.68 L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0 g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3 g，

(1)计算燃烧产物中水的质量。

(2)若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式。

(3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中只有一种是烃，请写出它们的分子式(只要求写出一组)。

答案 (1)2.7 g (2)C2H4 (3)C4H6和H2(或“C3H8和CO”、“C3H6和CH2O”等)

15.0 g－解析 (1)m(CO2)＝mol1＝6.6 g， －44 g·100 g·mol

m(CO2＋H2O)＝9.3 g，m(H2O)＝9.3 g－6.6 g＝2.7 g

6.6 g(2)n(CO2)＝－＝0.15 mol， 44 g·mol2.7 gn(H2O)＝－0.15 mol 18 g·mol分子中的碳原子和氢原子的个数比为1∶2

1.68 L0.15 moln(无色可燃气体)＝＝2 －0.075 mol，分子中碳原子数＝0.075 mol22.4L·mol

分子中氢原子数＝2×2＝4，所以该气体的分子式是C2H4。

(1) 因为单一气体为C2H4，现为等物质的量的两种气体的混合物，所以在2 mol混合气

体中，应含有4 mol碳原子、8 mol氢原子，这两种气体可能是C4H6和H2(或“C3H8和CO”、“C3H6和CH2O”等)。

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第1课时 有机物的分离、提纯

1． 将下表中所列仪器组装为一套实验室蒸馏工业酒精的装置，并进行蒸馏。

(1)表中A、B、C三种仪器的名称是 。

（2）将以上仪器按（一）→(六)顺序，用字母a，b，c 表示连接顺序。e接( )( )接( )( )接( )( )接( )( )接( )。

(3)A仪器中c口是，d口是填“进水口”或“出水口”)。

(4)蒸馏时，温度计水银球应放在

(5)在B中注入工业酒精后，加几片碎瓷片的目的是

________________________________________________________________________。

(6)给B加热，收集到沸点最低的馏分是 ，收集78℃左右的馏分是 。 答案 (1)A是冷凝管，B是蒸馏烧瓶，C是锥形瓶

(2)i h a k l b f g w (3)进水口 出水口

(4)蒸馏烧瓶支管口 (5)防止液体暴沸

(6)甲醇 乙醇

解析 蒸馏装置包括加热装置、冷凝装置和收集装置三部分。组装时，应遵循先加热再冷凝后收集的顺序；实验时冷凝水的流向一定要与蒸气流向相反；温度计的水银球位于蒸馏烧瓶支管口处；为防止暴沸，需向蒸馏烧瓶中加少许碎瓷片。

2．下列各项操作，错误的有( )

A．用酒精萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗，而后静置分液

B．进行分液时，分液漏斗中的下层液体，从下端流出，上层则从上口倒出

C．萃取、分液前需对分液漏斗检漏

D．为保证分液漏斗内的液体顺利流出，需将上面的塞子拿下

答案 A

解析 酒精易溶于水，与水不能造成分层，不能达到萃取的目的，A项错误；分液漏斗中的下层液体只有通过活塞放出，若从上口倒出，则上层液体也会一起倒出，B项正确；由于分液漏斗有活塞，故应用前首先检查活塞处是否向外漏水，活塞是否畅通，由于萃取操作时，还要将分液漏斗倒转振荡，故还应检验塞好塞子的分液漏斗口部是否漏水，C项正确；放出下层液体时，将漏斗上面的塞子拿掉使漏斗内与大气相通，可便于液体顺利流出，D项正确。

3．实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理是

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2CHO＋KOH―→CH2OH＋COOK

COOK＋HCl―→COOH＋KCl

已知苯甲醛易被空气氧化，苯甲醇的沸点为205.3℃；苯甲酸的熔点为 121.7℃，沸点为 249℃，溶解度为0.34 g；乙醚的沸点为34.8℃，难溶于水。制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如下所示：

KOH、H2O水、乙醚苯甲醛放置――→白色糊状物――→ 24 h操作Ⅰ

乙醚溶液――→|产品甲

→乙醚溶液――→乙醚溶液――→|产品甲

→乙醚

产品甲

→产品甲

产品甲

→水溶液――→|产品甲 操作Ⅲ

→产品乙

产品甲

→水溶液

试根据上述信息回答下列问题：

(1)操作Ⅰ的名称是________，乙醚溶液中所溶解的主要成分是________。

(2)操作Ⅱ的名称是________，产品甲是________。

(3)操作Ⅲ的名称是________，产品乙是________。

(4)如图所示，操作Ⅱ中温度计水银球上沿放置的

HCl操作Ⅱ操作Ⅱ操作Ⅱ

位置应是 (填“a”“b”“c”或“d”)，该操作中，除需蒸馏烧瓶、温度计外，

还需要的玻璃仪器是 ，收集产品甲的适宜温度为________________________________________________________________________。

答案 (1)萃取 苯甲醇 (2)蒸馏 苯甲醇 (3)过滤 苯甲酸 (4)b 冷凝管、酒精灯、锥形瓶 34.8℃

解析 (1)由题意可知，白色糊状物为苯甲醇和苯甲酸，加入水和乙醚后，根据相似相溶原理，乙醚中溶有苯甲醇，水中溶有苯甲酸，两种液体可用萃取法分离。

(2)溶解在乙醚中的苯甲醇的沸点远高于乙醚，可蒸馏分离。

(3)加入盐酸后生成的苯甲酸为微溶于水的晶体，可过滤分离。

1．过氧化氢的沸点比水高，但受热易分解。某试剂厂先制得7%～8%的H2O2溶液，再浓缩成30%溶液时，可采用的适宜方法是( )

A．常压蒸馏 B．减压蒸馏 C．加生石灰常压蒸馏 D．加压蒸馏 答案 B

解析 A选项常压蒸馏需100℃，此时，H2O2要分解；C项CaO与水反应放热，温度升高，H2O2也可能分解；D选项加压蒸馏需要温度更高；B选项，减压蒸馏会使物质的沸点降低，加热温度降低，符合题意。

2．下列所采取的分离方法正确的是( )

A．由于碘在酒精中的溶解度大，所以可用酒精将碘水中的碘萃取出来

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B．水的沸点是100℃，酒精的沸点是78.5℃，所以可用直接加热蒸馏法使含水酒精变为无水酒精

C．可用冷却热的饱和氯化钾和氯化钠的溶液的方法得到纯净的氯化钠晶体

D．由于胶体微粒的直径比离子的大，所以碘化钾混入淀粉中可用渗析法分离

答案 D

解析 A项中由于酒精与水混溶，故不能萃取；B项中酒精与水会形成恒沸物，无法得到无水酒精；C项中氯化钠的溶解度受温度变化的影响小，不可用冷却热饱和溶液法提纯氯化钠；D项正确。

3．如下表所示，为提纯下列物质(括号内为少量杂质)，所选用的除杂试剂与主要分离方法都正确的是( )

答案 A

＋－解析 蛋白质分子达到胶粒的直径，不能透过半透膜，Na和Cl能透过半透膜，A正确；

B项中NaOH如过量会生成NaCl，生成新杂质，同时NaOH与NH4Cl反应，除杂试剂改用NH3·H2O较好；C项中KOH碱性较强，会使乙酸乙酯发生水解，改用饱和Na2CO3溶液较好；D项中三溴苯酚易溶于苯，且过量溴水也难以除去，除杂试剂改为NaOH，分离方法改为分液较好。

4．下列常用有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

仪器中，不能直接用于混合物的分离或提纯的是( )

A．分液漏斗 B．普通漏斗 C．蒸馏烧瓶 D．容量瓶

答案 D

解析 分液漏斗是萃取分液使用的仪器，是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度的不同，利用一种溶剂把它从另一种溶剂中提取出来的方法；普通漏斗是固液分离时过滤所用的仪器；蒸馏烧瓶是利用互溶物质的沸点的差别，蒸馏液体有机物时所用的仪器；容量瓶是配制一定物质的量浓度的溶液时所用的仪器，故选D。

5．下列除去杂质的方法正确的是( )

①除去乙烷中少量的乙烯：光照条件下通入Cl2，气液分离；

②除去乙酸乙酯中少量的乙酸：用饱和碳酸氢钠溶液洗涤、分液、干燥、蒸馏；

③除去CO2中少量的SO2：气体通过盛饱和碳酸钠溶液的洗气瓶；

④除去乙醇中少量的乙酸：加足量生石灰、蒸馏。

A．①② B．②④ C．③④ D．②③

答案 B

解析 分析可知①通入Cl2，与C2H6可以发生取代反应，③饱和碳酸钠溶液可以吸收CO2气体。

6．下列分离或除杂的方法不正确的是( )

A．用分液法分离水和酒精

B．用蒸馏法分离苯和溴苯

C．用渗析法除去蛋白质溶液中混有的少量NaCl

D．用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的少量HCl气体

答案 A

解析 A中水与酒精是互溶的，无法用分液法分离，只能用蒸馏法；C正确；，清除胶体

－＋中杂质离子的方法是渗析法；D中HCl与NaHCO3反应：HCO3＋H===CO2↑＋H2O，而

CO2在其中的溶解度很小，故能有效除去CO2中的少量HCl气体，故选A。

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7．要从乙酸的乙醇溶液中回收乙酸，合理的操作组合是( )

①蒸馏 ②过滤 ③静止分液 ④加足量钠 ⑤加入足量H2SO4 ⑥加入足量NaOH溶液 ⑦加入乙酸与浓H2SO4混合液后加热 ⑧加入浓溴水

A．⑦③ B．⑧⑤② C．⑥①⑤② D．⑥①⑤①

答案 D

解析 分离的具体流程如下：

8．将CH3CHO(易溶于水、沸点为20.8℃的液体)和CH3COOH分离的正确方法是( )

A．加热蒸馏

B．加入Na2CO3后，通过萃取的方法分离

C．先加入烧碱溶液，之后蒸出乙醛，再加入浓H2SO4，蒸出乙酸

D．和Na反应后进行分离

答案 C

9．填写仪器名称：

(1)制取蒸馏水的受热容器是__________。

(2)石油蒸馏装置中通冷却水的仪器是__________。

(3)用于分液的关键仪器是________。

答案 (1)蒸馏烧瓶 (2)冷凝管 (3)分液漏斗

10．(1)对不纯的固体有机物进行提纯，常用的方法是重结晶法，该法主要要求溶剂： ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。

(2) 提纯液体有机物常采用的操作方法有

__________________________________、______________________。

(3)萃取是利用有机物在两种________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。所选溶剂的特点有：

①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 答案 (1) ①杂质在溶剂中的溶解度很大或很小

②被提纯有机物在该溶剂中的溶解度受温度影响较大

(2)蒸馏(分馏) 萃取分液

(3)互不相溶 ①该溶剂与原溶剂互不相溶 ②被提纯的物质在该溶剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度

11．(1)如图所示，这是一套蒸馏装置图，图中的错误是

________________________________________________________________________。

(2)若用蒸馏的方法分离甘油(沸点为290℃)和水的混合物，被蒸馏出来的物质是

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________，从温度计上判断该物质已被完全蒸出的现象是

________________________________________________________________________。

(3)若用蒸馏的方法分离出CCl4(沸点为76.8 ℃)中含有的乙醚CH3CH2OCH2CH3(沸点为45℃)，应控制温度在________。

答案 (1)缺少素烧瓷片 (2)水 温度计读数从100℃开始下降 (3)45℃

12．(1)除去下列括号内的杂质采用的方法是什么？

①C2H5OH(H2O)

②Br(Br2)

③CH3COONa(NaCl)

(2)回答下列问题：

①分离沸点不同但又互溶的液体混合物，常用什么方法？

②在分液漏斗中用一种有机溶剂萃取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是“水层”，试设计一种简便的判断方法。

答案 (1)①蒸馏(常加入生石灰) ②萃取分液(用NaOH溶液) ③重结晶

(2)①蒸馏法 ②取一支小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液体，往其中加入少量水，如果加水后，试管中的液体不分层，说明分液漏斗中下层是“水层”，反之上层是“水层”。

解析 蒸馏是根据液体沸点的不同；重结晶是根据固体溶解度的不同，而萃取是根据液态物质在不同溶剂里溶解性的不同进行的分离操作。

探究创新

13．有A、B两种互溶的化合物都不溶于水且密度比水小，常温下A为液体，B为固体，A不与NaOH反应，B与NaOH作用生成水和可溶的C，C与盐酸作用可得NaCl和B。分离A和B的混合物，可采用下列方法：

(1)利用这两种化合物在某种试剂中溶解性的差异，可采用萃取的方法加以分离，有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

操作的正确顺序是__________(用序号填空)，从分液漏斗的________(填“上”或“下”)层分离出的液体是A；__________(用序号填空)，从分液漏斗的__________(填“上”或“下”)层分离出的液体是B。

可供选择的操作有：①向分液漏斗中加入稀盐酸；②向分液漏斗中加入A和B的混合物；③向分液漏斗中加入氢氧化钠溶液；④充分振荡混合液，静置、分液；⑤将烧杯中的液体重新倒回分液漏斗中。

(2)利用这两种化合物沸点的不同，可采用蒸馏的方法加以分离，有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

中需要用到的仪器有：铁架台(附有铁夹、铁圈、石棉网)、蒸馏烧瓶、酒精灯、接液管、____________、________、__________(有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

中备有必要的导管和橡皮塞)。首先蒸馏出来的液体是__________。

答案 (1)②③④ 上 ⑤①④ 上

(2)温度计 冷凝管 锥形瓶 A

解析 (1)根据题给信息，用NaOH溶液萃取B，再将C从下层分出，倒出上层A。C中加盐酸后用分液漏斗分出下层水层，即得上层的B；(2)在应用蒸馏操作进行分离时，需要控制加热温度，冷凝后用锥形瓶进行接收，所以还缺温度计、冷凝管和锥形瓶。先蒸出沸点低的，所以先出来的是A。

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第2课时 有机物分子式、结构式的确定

＋1．设H的质荷比为β，其有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关)，

则该有机物可能是( )

A．甲醇(CH3OH) B．甲烷 C．丙烷 D．乙烯 答案 B

＋解析 从图中可看出其右边最高峰质荷比为16，是H质荷比的16倍，即其相对分子质

量为16，为甲烷。

2．核磁共振(NMR)是研究有机物结构的有力手段之一。

(1)某含氧有机物，它的相对分子质量为46.0，碳的质量分

数为52.2%，氢的质量分数为13.0%。NMR中只有一个特征峰，请写出其结构简式：________。

(2)分子式为C3H6O2的甲、乙两种有机物，甲的结构简式为HOCH2CH2CHO，乙的结构简式为CH3COOCH3，则在NMR中，甲有________个特征峰，其强度之比为________；乙有________个特征峰，其强度之比为________。

答案 (1)CH3—O—CH3 (2)4 2∶2∶1∶1 2 1∶1

解析 (1)据题意易求得该有机物的分子式为C2H6O，另据题目信息可知该有机物中所有氢原子均为等性氢原子，其结构简式只能是CH3—O—CH3。

(2)甲分子中共有4种不同结构的氢原子，故在NMR中会给出4个相应的峰，其氢原子 个数比为2∶2∶1∶1，故其强度之比亦为2∶2∶1∶1。

1．某气态有机物X含C、H、O三种元素，已知下列条件，现欲确定X的分子式，所需的最少条件是( )

①X中含碳质量分数 ②X中含氢质量分数 ③X在标准状况下的体积 ④质谱确定X的相对分子质量 ⑤X的质量

A．①② B．①②④ C．①②⑤ D．③④⑤

答案 B

解析 由C、H质量分数可推出O的质量分数，由各元素的质量分数可确定X的有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

式，由相对分子质量和有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能

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使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

式可确定X的分子式。

2．下列四幅谱图是结构简式为CH3CH2OH、CH3OCH3、CH3CH2CH2OH和CHCH3OHCH31的四种有机物的核磁共振氢谱(H—NMR)。其中属于CH3CH2CH2OH的1H—NMR谱图的是

(

)

答案 A

解析 CH3CH2CH2OH分子中含有四种类型的氢原子，应该有4个吸收峰。

3．核磁共振氢谱是指有机物分子中的氢原子核所处的化学环境(即其附近的基团)不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振图中坐标的位置(化学位移，符号为δ)也就不同。现有一物质的核磁共振氢谱如下图所示。则可能是下列物质中的(

)

A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2OH

C．CHCH3CH3CH3 D．CH3CH2CHO

答案 B

解析 由核磁共振氢谱的定义可知，在氢谱图中从峰的个数即可推知有几种化学环境不同的氢原子，从上图中可知有4种化学环境不同的氢原子。分析选项可得A项是2种，B项是4种，C项是2种，D项是3种。

4．一定量有机物完全燃烧后，将燃烧产物通过足量的石灰水，过滤后得到白色沉淀10 g，但称量滤液时只减少2.9 g，则此有机物是( )

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A．C2H5OH B．C4H8O2 C．C2H6 D．C6H12O

答案 AC

10 g解析 n(CO2)＝n(CaCO3)＝0.1 mol，则通入石灰水中的CO2的质量应是4.4 100 g/mol

g，而产生的CaCO3的质量是10 g，若无其他物质进入，则石灰水质量应减少5.6 g，题目中

2.7 g只减少2.9 g，故A燃烧时应同时生成2.7 g水，其中所含H元素的物质的量为n(H)＝18 g/mol

×2＝0.3 mol，所以此有机物中C、H元素物质的量之比是1∶3，故选项A、C符合题意。

5．1 mol某烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气179.2 L(标准状况下)。它在光照的条件下与氯气反应能生成3种不同的一氯取代物。该烃的结构简式是( )

A．CCH3CH3CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2CH3

C．CH3CH2CHCH3CH3 D．H3CCH3

答案 B

解析 按题设条件下“能生成3种一氯取代物”的要求，挑选分子结构式中有处于三种不同情况的H。

123123

A．(CH3)3CCH2CH3 B．(CH3CH2)2CH2

12 341

C．CH3CH2CH (CH3)2 D.H3CCH3

2

1 mol此烃完全燃烧需8 mol氧气，碳原子个数为5。

6．充分燃烧某液态芳香烃X，并收集产生的全部水，恢复到室温时，得到水的质量跟原芳香烃X的质量相等。则X的分子式是( )

A．C10H14 B．C11H16 C．C12H18 D．C13H20

答案 C

解析 根据得到水的质量跟原芳香烃X的质量相等，即芳香烃中碳的质量与水中氧的质量相等，可知，芳香烃中碳与氢的质量比恰好是水中氧与氢的质量比。对照四选项符合题意的是C。

7．某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84，红外光谱表明分子中含有碳碳双键，核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。

(1)A的结构简式为__________；

(2)A中的碳原子是否都处于同一平面？________(填“是”或“不是”)。

答案 (1)H3CCCH3CCH3CH3 (2)是

解析 (1)根据相对分子质量为84，且含有碳碳双键可设其分子式为CnH2n，则有14n＝84，n＝6，即其分子式为C6H12，再根据其分子中只含一种类型的氢，则可推出其结构简式为H3CCCH3CCH3CH3

(2)根据乙烯的结构可类推其分子中所有碳原子都处于同一个平面。

8．分子式为C3H6O2的有机物，如果在核磁共振氢谱上观察到的氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度比为1∶1，请写出其对应化合物的结构简式________________________________________________________________________。

第二种情况的强度比为3∶2∶1，请写出该化合物的可能的结构简式________________________________________________________________________。

答案 CCH3OOCH3CCH2CH3OOH或CH3CH2OCOH或CCH3OCH2OH

解析 第一种情况强度比为1∶1，说明有两类性质不同的氢原子，且两类氢原子数目相等，即有2个性质不同、连接方式不同的—CH3，则结构简式为CCH3OOCH3。

第二种情况峰强度比为3∶2∶1，说明结构中含有3种不同性质的氢原子，其个数分别为3、2、1，则结构简式为：CCH2CH3OOH或CH3CH2OCOH或CCH3OCH2OH

9．已知某有机物A的有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使

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溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

式为C2H4O，其质谱图如图所示：

(1)该有机物的相对分子质量是 。

(2)该有机物的分子式为。

(3)若该有机物的红外光谱分析含有酯基，写出满足(2)中分子式的所有同分异构体。 答案 (1)88 (2)C4H8O2

(3)CHOOCH2CH2CH3

CHOOCHCH3CH3

CH3COOCH2CH3 CH3CH2COOCH3

解析 (1)质谱图最右方的E峰是分子离子产生的，所以其相对分子质量为88。

(2)有机物表现的性质及相关结论―→官能团―→确定结构式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有机物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色却能使酸性高锰酸钾溶液褪色的可能是苯的同系物等。

式是C2H4O，可推出其分子式为C4H8O2。

(3)类别为酯，分子式为C4H8O2的同分异构体有四种。

10．某有机化合物A的相对分子质量(分子量)大于110，小于150。经分析得知，其中碳和氢的质量分数之和为52.24%，其余为氧。请回答：

(1)该化合物分子中含有几个氧原子，为什么？

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)该化合物的相对分子质量(分子量)是

________________________________________________________________________；

(3)该化合物的化学式(分子式)是______________；

(4)该化合物分子中最多含______个CO官能团。

答案 (1)4个；因为110＜A的相对分子质量＜150，氧在分子中的质量分数为1－52.24%＝47.76%

110×47.76%＝52.5 150×47.76%＝71.6

所以52.5＜分子中氧原子的相对质量之和＜71.6，又因为只有四个氧原子的相对质量之和为64，符合上述不等式，所以化合物A中含有4个氧原子

(2)134 (3)C5H10O4 (4)1

解析 本题属计算型有机推断题，该题的切入点是A的相对分子质量大于110小于150，由C、H质量分数之和推出O的质量分数从而求出分子式。本题主要考查学生计算推断能力，同时考查了学生对有机物组成及官能团的推断能力。

A中O的质量分数为1－52.24%＝47.76%。若A的相对分子质量为150，其中O原子个150×47.76%110×47.76%4.477 5；若A的相对分子质量为110，其中O原子个数为1616

3.283 5。实际O原子个数介于3.283 5和4.477 5之间，即O原子个数为4。

16×4A的相对分子质量为134。其中C、H的相对原子质量之和为134－16×4＝70，47.76%

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可确定分子式为C5H10O4。C5H10O4与5个C原子的饱和衍生物(可表示为C5H12On)比较可知，分子中最多含有1个CO。

探究创新

11．质子核磁共振谱(PMR)是研究有机结构中的有力手段之一，在研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子PMR谱中都给出了相应的峰值(信号)。谱中峰的强度与结构中的H原子数成正比，例如：乙醛的结构为HCHHCOH，其PMR谱中有两个信号，其强度之比为3∶1。

(1)结构简式为HOOH的有机物，在PMR谱中观察峰给出的强度之比为__________；

(2)已知CabCab(顺式)与CabCba(反式)互为同分异构体。

在测得CHCH3CH3CH2Cl化合物的PMR谱上可观察到三个峰，而测定化合物CH3CH===CHCl时，却得到氢原子给出的六个峰，从原子在空间排列方式不同的角度上，试写出CH3CH===CHCl分子的空间异构体

________________________________________________________________________。

(3) 在测得CH3CH2CH2CH3化合物PMR谱上可观察到两种峰，而测得

CH3—CH===CH—CH3的PMR谱上，却得到H原子给出的信号峰为4个，结合其空间结构解释产生4个信号峰的原因

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)2∶2∶2∶2∶2

(2)CH3CHCClH(顺式) CH3CHCHCl(反式)

(3)因为CH3—CH===CH—CH3有两种空间结构(顺反异构)：CHH3CCHCH3和CH3CHCHCH3，每种在PMR谱上给出信号峰2个，所以共给出信号峰4个。

解析 (1)由CH3COH信号峰有2个，其比为3∶1，可知在CH3CHO中H原子有两种情况，甲基上H与醛基上的H，而比例3∶1则是其个数比。对

2HO453354OH2结构有5种H原子，而个数均为2个，所以其比例为2∶2∶2∶2∶2。 11

(2)表面上看CH3CH===CHCl应有3个峰，但实际测得六个峰，说明顺式、反式结构中的氢信号是不同的，因为基团间的相互影响，顺式中的甲基与反式中的甲基并不相同，给出的氢信号是不同种。顺式的两个H不同，反式中的两个H也不同，故共给出6种H信号。

(3)运用(2)所给信息考虑空间结构的影响。

章末总结

1．5种

点拨 同分异构体的书写要按一定的顺序，例如直链烃一般按：主链由长到短，支链由

整到散，位置由心到边。

2．位置异构是指由于官能团的位置不同而引起的同分异构现象。如：CH2===CH—CH2CH3和CH3CH===CHCH3，双键位置不同，属于位置异构体。官能团异构是

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指由于含有的官能团不同而引起的同分异构现象。如CH3CH2OH和CH3OCH3，前者是醇，后者是醚，分子式相同，官能团前者是醇羟基(—OH)，后者是醚键(

构体。

)属于官能团异

4.(1)2,3,4,5-四甲基己烷 (2)2-甲基-1-丁烯

(3)1,4-二乙基苯或对二乙苯 (4)2,2,5,5-四甲基庚烷

点拨 有机化合物命名的关键是选主链，主链应选最长的碳链。如果是不饱和烃，应选含有不饱和键的最长的碳链为主链。

5．(1)20 30 1 (2)5.6%

点拨 键线式是表示有机化合物结构的常用方法，在由键线式结构确定分子式时，要特别注意氢原子个数。

6．研究有机物的一般步骤为：①提纯分离，②元素定量分析，确定实验式，③测定相对分子质量，确定分子式，④光谱分析，确定结构式；一般用质谱法确定相对分子质量；乙醇的红外光谱分析可得出含有C—O、O—H、C—H键，核磁共振氢谱可分析出有3种不同类型的氢，比例为3∶2∶1，从而可推出结构简式为CH3CH2OH。

点拨 有机化合物分子式、结构式的确定，是高考热点问题，要熟练掌握各种确定有机物分子式和结构式的方法。

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