高中化学选修五第一章第四节研究有机化合物的一般步骤和方法.docx

第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法

分离提纯→元素定量分析确定实验式→测定相对分子质量确定分子式→波谱分析确定结构
一、分离、提纯
1. 蒸馏：当液态有机物含有少量杂质，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℃），可用蒸馏法提纯此液态有机物。
2. 重结晶：要求改溶剂：（1）杂质在此溶剂中溶解度很小或溶解度很大，易于出去；（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。该有机物在热熔也中的溶解度大，在冷溶液中的溶解度较小，冷却后易于结晶析出等。
3.萃取：分为液-液萃取和固-液萃取。
液-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。
固-液萃取是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。
二、元素分析与相对分子质量的测定
1.元素分析：用化学鉴定有机物的元素组成，以及分子内各元素原子的质量数、这就是元素的定性、定量分析。元素定量分析只能确定组成分子的各原子最简单的整体比。
2.相对分子质量的测定-质谱法
三、分子结构的鉴定
1.红外光谱：当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

2.核磁共振氢谱：吸收峰的面积与氢原子数成正比。因此，从核磁共振氢谱上可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的相对数目。

【习题一】
下列说法错误的是（　　）
A．质谱法可以测定物质的相对分子量
B．物质的实验式就是其分子式
C．从物质的红外光谱图可以获得分子中含有化学键或官能团的信息
D．从核磁共振氢谱图可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及他们的数目
【分析】A．质谱法中的最大值为该物质的相对分子质量；
B．物质的实验式是组成原子的最简比；
C．红外光谱图常用来测定得分子中含有化学键或官能团的信息；
D．核磁共振氢谱图用来测定有机物分子中不同类型的氢原子及他们的数目之比．
【解答解：A．质谱法中的最大值为该物质的相对分子质量，故A正确；
B．物质的实验式是组成原子的最简比，而分子式可能是实验式的倍比，故B错误；
C．红外光谱图常用来测定得分子中含有化学键或官能团的信息，故C正确；
D．核磁共振氢谱图用来测定有机物分子中不同类型的氢原子及他们的数目之比，故D正确；
故选：B。

【习题二】
乙酸和甲酸甲酯互为同分异构体，其结构式分别如图和，在下列哪种检测仪上显示出的信号是完全相同的（　　）
A．李比希元素分析仪 B．红外光谱仪
C．核磁共振仪 D．质谱仪
【分析】由结构可知，组成元素相同，而官能团、H的峰出现的位置不同，相对分子质量相同，以此来解答。
【解答】解：A．二者均含C、H、O元素，则元素分析仪显示出的信号是完全相同，故A选；
B．官能团不同，红外光谱信号不同，故B不选；
C．二者含有的H原子的种类和个数虽相同，但峰出现的位置不同，核磁共振氢谱信号不完全相同同，故C不选；
D．二者的相对分子质量相等，质谱法测定的最大质荷比相同，但信号不完全相同，故D不选；
故选：A。

【习题三】
图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图，则该有机物可能为（　　）
A．CH3COOCH2CH3 B．CH3CH2COOH
C．HCOOCH2CH2CH3 D．（CH3）2CHCH2COOH
【分析】由红外光谱图可看出该分子中有不对称CH3-和-CH2-，含有C=O双键，C-O-C单键，因此该分子中有2个CH3，1个-CH2-，书写C4H8O2的结构简式，据此解答．
【解答】解：由红外光谱图可看出该分子中有不对称CH3-和-CH2-，含有C=O双键，C-O-C单键，因此该分子中有2个CH3，1个-CH2-，所以A的结构简式为CH3COOCH2CH3或是CH3CH2COOCH3，故选A。

【习题四】
现代化学测定有机化合物结构的分析方法比较多，经常采用的是1H核磁共振（1H-NMR）、红外光谱（IR）等方法．在1H-NMR分析中，有机物分子中的氢原子核所处的化学环境（即附近的基团）不同，表现出的核磁性不同，代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置也就不同．下图1和图2是A、B两种物质的1H核磁共振氢谱．已知A、B两种物质都含有6个氢原子．请根据图1和图2两种物质的核磁共振氢谱图选择出不可能属于图1和图2的两种物质是（　　）

【分析】图1核磁共振氢谱中只给出一种峰，说明A分子中只有1种H原子，图2核磁共振氢谱中只给出3种峰，说明B分子中只有3种H原子，结合选项中物质可能存在的同分异构体进行判断．
【解答】解：分子式为C3H6，可能为CH2=CH-CH3或，前者有有3种H原子，后者有1种H原子；
分子式为C2H6，结构简式为CH3-CH3，分子中含有1种H原子；
分子式为C2H6O，其结构简式为CH3CH2OH或CH3OCH3，前者有3种H原子，后者有1种H原子；
图1核磁共振氢谱中只给出一种峰，说明A分子中只有1种H原子，则A可能为C3H6、C2H6、C2H6O，图2核磁共振氢谱中只给出3种峰，说明B分子中只有3种H原子，则B可能为C3H6、C2H6O，故A不可能，
故选：A。

【习题五】
核磁共振仪测定某有机物的结构，到如图所示的核磁共振氢谱，则该有机物可能是（　　）
A． C2H5OH B． C． D．
【分析】由图可知，核磁共振氢谱有3个吸收峰，故有机物分子中有3种H原子，H原子数目之比等于对应峰的面积之比，结合等效氢判断；等效氢判断：
①同一碳原子上的氢原子是等效的，
②同一碳原子上所连接甲基上的氢原子是等效的，
③处于同一对称位置的碳原子上的氢原子是等效的．
【解答】解：核磁共振氢谱有3个吸收峰，故有机物分子中有3种H原子，
A．C2H5OH即CH3CH2OH中，羟基上1种H原子、甲基上有1种H原子，亚甲基上有1种H原子，故核磁共振氢谱中有3个峰，故A正确。
B．中甲基中的H原子、═CH2基上H原子所处化学环境不同，有2种H原子，核磁共振氢谱中有2个峰，故B错误；
C．有4种氢原子，核磁共振氢谱有4种峰，故C错误；
D．有2种氢原子，核磁共振氢谱有2种峰，故D错误；
故选：A。