(讲义)专题1 第2单元 基础课时2 科学家怎样研究有机物-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修3(苏教版2019)

第二单元　科学家怎样研究有机物 基础课时2　科学家怎样研究有机物 学习任务 1．认识分离和提纯有机化合物的常见方法。 2．能结合实例说明有机分子结构测定常用的仪器分析方法。 3．能运用现代分析技术对简单有机物的结构进行分析和表征。 4．能列举有机化学反应历程研究的方法和意义。 一、有机化合物的分离和提纯 1．重结晶 (1)原理：利用混合物中各组分在同一溶剂中溶解度不同而使它们相互分离。 (2)溶剂的选择 2．萃取 (1)基本原理：利用混合物中各组分在萃取剂中的溶解度不同而使它们相互分离的操作。 液­液 萃取 定义 向待分离溶液中加入与之不互溶(或部分互溶)的萃取剂，形成共存的两个液相 应用 一般是用有机溶剂从水中萃取某种组分 举例 用四氯化碳萃取溶解在水中的碘，几乎所有的碘都溶解到四氯化碳中，碘得以与大量的水分离 萃取剂 乙醚、石油醚和二氯甲烷等 固­液 萃取 定义 利用溶剂使固体物料中的可溶性物质溶解于其中而加以分离的操作，又称浸取 举例 ①从植物种子中提取食用油，从甜菜中提取糖； ②又如日常生活中的泡茶、煎中药等 (2)主要仪器 3．蒸馏 (1)蒸馏的定义及注意事项 (2)蒸馏装置 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)分离和提纯只利用物质的物理性质，不利用物质的化学性质。 (×) (2)Br2、I2在水中的溶解度较小，但易溶于有机溶剂，故可用酒精萃取溴水中的Br2或碘水中的I2。 (×) (3)利用蒸馏法分离液态有机物时，温度计可以插入液面以下。 (×) (4)重结晶要求杂质的溶解度比被提纯的物质小才能进行分离。 (×) 二、有机化合物组成的研究 1．定性分析有机物的组成元素 (1)一般测定方法——燃烧法 各元素对应的燃烧产物：C→CO2；H→H2O；S→SO2。 (2)其他测定方法——钠熔法、铜丝燃烧法 ①钠熔法可定性确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素。 ②铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在卤素。将一根纯铜丝加热至红热，蘸上样品，放在火焰上灼烧，若存在卤素，火焰呈绿色。 2．定量分析有机物中各元素的质量分数(李比希定量分析) (1)测定原理 将一定量的有机物燃烧并测定各产物的质量，从而推断出各元素的质量分数，然后计算出有机物分子中所含元素原子的最简整数比，确定有机物的最简式。 (2)测定步骤 (3)最简式(实验式)与分子式的关系：分子式＝(最简式)n。 3．仪器分析法 人们常借助元素分析仪来确定有机物的组成。优点是自动化程度高、所需样品量小、分析速度快、同时对多种元素进行分析等，若与计算机连接还可进行数据存储和统计分析，并可生成各种形式的分析报告。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)验证有机物属于烃时只需测定产物中的CO2和H2O的物质的量之比。 (×) (2)碳氢质量比为3∶1的有机物一定是CH4。 (×) (3)有机物燃烧后只生成CO2和H2O的物质不一定只含有碳、氢两种元素。 (√) (4)有机物的实验式、分子式一定不同。 (×) 三、有机化合物结构的研究 1．李比希基团理论 (1)在有机化合物分子中，原子主要通过共价键结合在一起。原子之间结合方式或连接顺序的不同导致了所形成物质在性质上的差异。 (2)1838年，李比希提出了“基”的定义：①有机化学中的“基”是一系列化合物中不变的部分；②“基”在化合物中可被某种元素的单个原子所替代；③替代“基”的基团，可以被其他基团所取代。在有机化学发展的历史进程中，基团理论对有机化学的发展起到了巨大的推动作用。人们在研究有机化合物时首先研究其所具有的基团，常见的基团有：羟基(—OH)、醛基(—CHO)、羧基(—COOH)、氨基(—NH2)、烃基(—R)等，它们有不同的结构和性质特点。 2．现代化学测定有机化合物结构的方法 (1)1H核磁共振谱 填写下表： 乙醇 甲醚 1H核磁共振谱 结论 氢原子类型＝吸收峰数目＝3； 不同氢原子的个数之比＝不同吸收峰的面积之比＝2∶1∶3 氢原子类型＝吸收峰数目＝1； 只有一种类型的氢原子 (2)红外光谱 (3)质谱法 质谱法是用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量(m)和所带电荷(z)的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的特征峰，可根据特征峰与碎片离子的结构对应关系分析有机物的结构。例如，苯的质谱图可表示如下： 在图中，m/z为78的吸收峰为苯分子失去1个电子产生的离子对应的吸收峰，称为分子离子，对应的吸收峰称为分子离子峰。分子离子可以进一步发生化学键的断裂生成碎片离子，碎片离子对应的吸收峰称为碎片离子峰。图中m/z为39、51、77的吸收峰即为苯的碎片离子峰。 (4)紫外光谱法