《有机化合物结构的研究》教案31.doc

《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有机化合物定性定量分析相对分子质量的测定化学分析光谱分析元素组————————成相对分子质量官能团及碳骨架状况分子式分子结构二、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 H2 O，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=22.4 ρ0(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) 化学检验方法官能团 试剂判断依据 C ＝ C 或参键Br 2的四氯化碳溶液红棕色褪去 酸性 KMnO 4溶液紫色褪去R － OH Na有氢气放出 － CHO银氨溶液 有银镜生成新制 Cu(OH) 2悬浊液砖红色沉淀酚羟基FeCl 3溶液紫色溴水有白色沉淀生成－ COOH紫色石蕊试液变红 NaHCO 3CO 2 有气体生成卤代烃 (－ X)水解后，加稀硝酸和硝酸银溶液生成沉淀 氰基稀碱溶液，加热有 NH 3放出(2) 物理检验方法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)常用鉴别法能使溴水褪色的物质加成：烯烃、炔烃、裂化汽油等含碳碳双键或参键的物质取代：苯酚氧化：醛基－ CHO 、 H 2S、 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 KMnO 4溶液褪色的物质含有－ CHO 的物质、 H 2S、 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KNO 3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。

常见的除杂方法物质 (杂质 ) 试剂方法苯 (苯酚 ) NaOH 溶液分液乙酸乙酯 (乙酸 ) 饱和 Na2CO3溶液分液溴苯 (Br 2) NaOH 溶液分液乙醇 (少量水 ) 新制生石灰蒸馏乙醇 (乙酸 ) CaO或 NaOH 蒸馏淀粉 (NaCl) 溶液蒸馏水渗析水 (溴 ) 苯或四氯化碳分液甲烷 (乙烯 ) 溴水洗气物质分离和提纯时，还可以应用的化学方法有：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 0.4molO 2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO、H 2O(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(H 2O)=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Δm1mol 16g0.2mol 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(CO 2)＝ 0.2mol被碱石灰吸收的 n(CO 2) ＝ 17.6g/44 g?mol-1＝ 0.4mol ，其中由 A 燃烧生成的n(CO 2) ＝0.4mol － 0.2mol ＝ 0.2mol0.2molA 与 0.4molO 2反应，生成 0.2molCO 2、 0.2molCO 和 0.6molH 2O。

即 1molA 与2molO 2 反应，生成 1molCO 2、1molCO 和 3molH 2O。

根据质量守恒定律得 A 的分子式为 C2H 6O2，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 HOCH 2－ CH2 OH，乙二醇。

例 2：已知柠檬醛的结构简式为： (CH 3)2C=CHCH 2CH 2C(CH 3)=CHCHO(1) 检验柠檬醛分子中含有醛基的方法是____ ；(2) 检验柠檬醛分子中含有碳碳双键的方法是。

解答： (1)加入银氨溶液后加热，有银镜出现或加入新制的氢氧化铜悬浊液加热至沸有红色沉淀生成。

(2) 先加入银氨溶液氧化醛基后，再加入溴水使其褪色。

(注意：不可直接用溴水检验)例3：香豆素是一种香料，常用于皂用香精及其他日用化工。

香豆素的分子式是 C9H6O2，分子中除有一个苯环外，还有一个六元环。

已知有机物 A(C 7H 6O2) 和乙酸酐O O| || |CH 3─ C─ O─ C─CH 3在一定条件下经下面一系列的反应，可制得香豆素：BC9 H10O 4+CH3COOH△，-H 2O C -H 2O 香豆素( 消去反应) C9 H8 O3 △C9 H6 O2(1)试确定有机物 A 、B 、 C和香豆素的结构简式A_______________ ；B_______________ ；C_______________ ；香豆素 _______________ 。

(2) 判断反应Ⅰ、Ⅱ的反应类型：Ⅰ._____________ ，Ⅱ ._____________解析：此题为有机推断题。

它通过一系列的合成路线，以反应Ⅰ的产物为突破点，进而推出 A 、 B、 C的结构。

答案：(1)(2)加成；取代。