第二节 研究有机化合物的一般方法（举一反三专项训练，北京专用）【上好课】化学人教版选择性必修3

第二节 研究有机化合物的一般方法 题型01 有机化合物的分离、提纯 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 题型03 确定有机物实验式 题型04 确定有机物分子式 题型05 确定有机物分子结构 题型01 有机化合物的分离、提纯 1．研究有机化合物的基本步骤 ( 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 波普分析 确定 分子结构 ) 2．分离、提纯的常用方法 方法 作用原理 主要仪器名称 实例 蒸馏 利用某些互溶液体混合物的沸点差别较大对其进行分离 蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶、温度计、酒精灯 乙醇(水) 重结晶 利用温度对物质溶解度的影响提纯物质 烧杯、酒精灯、漏斗、玻璃棒 提纯苯甲酸(溶解度受温度影响较大) 萃取 溶质在互不相溶的溶剂中溶解度不同 分液漏斗 用CCl4萃取溴水中的Br2 3．结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 不 同 点 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程 将晶体溶于溶剂，使之重新从溶液中结晶析出的过程 相关操作 先蒸发，后结晶 先溶解，后结晶 目的 获得晶体 提纯或分离物质 相同点 操作方法相同，都需要加热 【易错警示】 不增：严禁引入新的杂质(如提纯乙醇时，不能用含水的干燥剂)； 不减：尽量不减少目标有机物(如蒸馏时避免温度过高导致有机物分解)； 易分：杂质与目标物需转化为易分离的状态(如固液、互不相溶的液体)； 复原：若目标物发生反应，最终需恢复原物质(如用NaOH溶液提纯乙酸乙酯时，不能过量，避免酯水解)。 【典例1】关于物质的分离、提纯，下列说法错误的是( ) A．蒸馏法分离乙醇和乙醛 B．重结晶法提纯含有少量食盐的苯甲酸 C．过滤法分离2，4，6-三溴苯酚和乙醚 D．萃取和柱色谱法从青蒿中提取分离青蒿素 【答案】C 【解析】A项，乙醇和乙醛的沸点差别较大，可以用蒸馏法分离乙醇和乙醛，A正确；B项，苯甲酸在水中溶解度随温度变化较大，而食盐(NaCl)溶解度较高且受温度影响小，通过重结晶法，苯甲酸在热水中溶解后冷却析出，NaCl留在母液中，可有效提纯，B正确；C项，2，4，6-三溴苯酚虽然难溶于水，但在乙醚等有机溶剂中溶解度较高，二者混合后形成溶液，无法通过过滤分离，C错误；D项，青蒿素在乙醚中的溶解度较大，通常用乙醚萃取青蒿素，再通过柱色谱法分离纯化，D正确；故选C。 【变式1-1】下列各组物质中，不可以用分液漏斗分离的是( ) A．溴苯和水 B．液溴和四氯化碳 C．苯和水 D．水和四氯化碳 【答案】B 【解析】分液使用的仪器是分液漏斗，分液是把两种互不混溶的液体分离开的操作方法。A项，溴苯和水互不相容，可以用分液漏斗分离，故A不选；B项，溴和四氯化碳能互溶，所以不能用分液漏斗分离，故B选；C项，苯和水不互溶，出现分层，所以能用分液漏斗分离，故C不选；D项，水和四氯化碳不互溶，出现分层，所以能用分液漏斗分离，故D不选；故选B。 【变式1-2】提纯下列物质(括号中为少量杂质)，选择试剂和分离方法均正确的是( ) 选项 被提纯的物质 除杂试剂 分离方法 A 溴苯(Br2) KI溶液 分液 B 乙酸乙酯(乙酸) 饱和NaOH溶液 分液 C 乙醇(H2O) 生石灰 过滤 D 苯(苯酚) NaOH溶液 分液 【答案】D 【解析】A项，Br2与KI溶液生成的碘单质溶于溴苯，不能通过分液分离，A错误；B．饱和NaOH溶液与乙酸乙酯会发生水解，将提纯物质除去了，B错误；C．生石灰与水反应，消耗了乙醇中混有的水，蒸馏可得到乙醇，C错误；D．苯酚与NaOH溶液反应生成苯酚钠，苯酚钠溶于水，与苯分层，可以分液分离，D正确；故选D。 【变式1-3】常温下，乙酰苯胺是一种具有解热镇痛作用的白色晶体，20 ℃时在乙醇中的溶解度为36.9 g，在水中的溶解度如下表(注：氯化钠可分散在醇中形成胶体)。 温度/℃ 25 50 80 100 溶解度/g 0.56 0.84 3.5 5.5 某种乙酰苯胺样品中混入了少量氯化钠杂质，下列提纯乙酰苯胺的方法正确的是( ) A．用水溶解后分液 B．用乙醇溶解后过滤 C．用水作溶剂进行重结晶 D．用乙醇作溶剂进行重结晶 【答案】C 【解析】氯化钠可分散在醇中形成胶体，不能用过滤的方法分离，不选B；氯化钠在水中的溶解度随温度变化基本不变，根据表中数据，乙酰苯胺在水中的溶解度随温度降低而降低，所以可选用重结晶方法，先用水溶解加热形成乙酰苯胺的热饱和溶液，然后降温结晶让大量的乙酰苯胺晶体析出，选C；20 ℃时乙酰苯胺在乙醇中的溶解度为36.9 g，氯化钠可分散在醇中形成胶体，且二者在乙醇中的溶解度随温度变化未知，不能用重结晶法提纯乙酰苯胺，不选D。 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 1．实验步骤速记口诀 苯甲酸重结晶，溶解度差是核心；热水溶解加过量，趁热过滤除杂尘；自然冷却析晶体，冷洗抽滤去杂痕； 低温干燥称产率，熔点检验纯不纯。 2．误差分析： (1)产率偏低(晶体少) 溶剂加太多、趁热过滤慢(晶体提前析出) 用热水洗涤、冷却不充分 干燥温度过高(苯甲酸升华) (2)产率偏高(杂质多) 冷却太快(晶体吸附杂质) 趁热过滤不彻底(含不溶性杂质) (3)纯度偏低(熔点异常) 洗涤不充分、冷却过快 未重复重结晶、干燥不彻底(有溶剂残留) 【典例2】(2026·北京海淀高二期末)某粗苯甲酸样品中含有少量NaCl和泥沙，某实验小组提纯苯甲酸的实验流程如图(已知：常温下，苯甲酸易溶于乙醇：25℃和75℃时苯甲酸在水中的溶解度分别为0.34g和2.2g)。 下列说法不正确的是( ) A．“过滤1”需趁热，减少苯甲酸的析出 B．为除去NaCl，“结晶”时应采用蒸发结晶 C．“洗涤”时，不宜用乙醇作洗涤剂 D．“洗涤”时，为检验苯甲酸中含有的NaCl是否除净，可选用硝酸酸化的AgNO3溶液 【答案】B 【解析】粗苯甲酸样品中含有少量NaCl和泥沙，加热水溶解，为防止苯甲酸结晶析出，需趁热过滤除去泥沙，滤液冷却结晶，过滤，洗涤、干燥得苯甲酸晶体。A项，苯甲酸在水中的溶解度随温度升高而增大，“过滤1”是除去泥沙，为防止苯甲酸结晶析出，需趁热过滤，故A正确；B项，氯化钠的溶解度受温度影响不大，苯甲酸在水中的溶解度随温度升高而增大，为除去NaCl，“结晶”时应采用冷却结晶，使NaCl留在滤液中，故B错误；C项，常温下，苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇，洗涤时不宜用乙醇，应用冷水，故C正确；D项，若洗涤液中不含氯离子，说明氯化钠已经除净，“洗涤”时，取最后一次洗涤液，加硝酸酸化的AgNO3溶液，若没有沉淀生成，说明不含氯化钠，故D正确；故选B。 【变式2-1】苯甲酸是一种食品添加剂，某粗苯甲酸样品中含有少量 NaCl和泥沙，提纯苯甲酸的实验流程如图(已知：常温下苯甲酸易溶于乙醇，25℃和75 ℃时苯甲酸在水中的溶解度分别为0.34g 和2.2g)。下列说法错误的是( ) A．“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出 B．检验苯甲酸中含有的 NaCl是否除净，可选用 AgNO3溶液 C．“洗涤”时为了减少苯甲酸的损失、提高产量，可选用冷水作洗涤剂 D．除去苯甲酸中的 NaCl，“结晶”时应采用蒸发结晶 【答案】D 【解析】粗苯甲酸样品中含有少量NaCl和泥沙，由于苯甲酸的溶解度随温度升高而增大，溶解、加热后需趁热过滤，除掉泥沙；对热的滤液进行冷却结晶，再次过滤得到苯甲酸固体，洗涤、干燥后得到苯甲酸晶体。A项，根据分析，“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出，A正确；B项，检验苯甲酸中含有的NaCl是否除净，可以取少量样品溶于水，滴加硝酸银溶液，若无白色沉淀，则说明NaCl已经除净，B正确；C项，常温下，苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇，洗涤时不宜用乙醇，应用冷水，减少苯甲酸的损失，C正确；D项，NaCl的溶解度随温度变化不大，为除去NaCl，“结晶”时应采用冷却结晶，使NaCl留在滤液中，D错误；故选D。 【变式2-2】某粗苯甲酸样品中含有少量NaCl和泥沙，某实验小组提纯苯甲酸的实验流程如图(已知：常温下，苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇；25 ℃和75 ℃时苯甲酸在水中的溶解度分别为0.34 g和2.2 g)。下列说法不正确的是( ) A．“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出 B．为除去NaCl，“结晶”时应采用冷却结晶 C．“洗涤”时，不宜用乙醇作洗涤剂 D．可通过NaOH标准液以甲基橙为指示剂滴定测定所得苯甲酸晶体的纯度 【答案】D 【解析】粗苯甲酸样品中含有少量NaCl和泥沙，由于苯甲酸的溶解度随温度升高而增大，溶解、加热后，需趁热过滤、除掉泥沙，对热的滤液进行冷却结晶，再次过滤得到苯甲酸固体，洗涤、干燥后得到苯甲酸晶体。A项，由上述分析可知，由于苯甲酸的溶解度随温度升高而增大，“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出，A正确；B项，NaCl的溶解度随温度变化不大，为除去 NaCl，“结晶”时应采用冷却结晶，使NaCl留在滤液中，B正确；C项，常温下，苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇，洗涤时不宜用乙醇，应用冷水，C正确；D项，通过NaOH标准液滴定测定所得苯甲酸晶体的纯度，滴定终点溶液显碱性，不在甲基橙变色范围内，故不可用甲基橙作指示剂，D错误；故选D。 【变式2-3】(2025·北京石景山高二期末)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，反应原理如下。 一定量的甲苯和碱性水溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。(已知：苯甲酸易溶于乙醇，在水中的溶解度：25℃和95℃时分别为0.3g和6.9g) 下列说法不正确的是( ) A．操作I为分液，其中所需产品以有机酸盐的形式存在于水溶液中 B．系列操作II为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 C．检验产品苯甲酸是否洗涤干净可用硝酸酸化的AgNO3溶液 D．洗涤苯甲酸时，用乙醇的效果比用蒸馏水好 【答案】D 【解析】根据题给信息知，一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，反应混合物为苯甲酸钾、氢氧化钾(暂定)、二氧化锰和剩余的甲苯，经过滤除去不溶物二氧化锰，滤液为苯甲酸钾、氢氧化钾(暂定)和剩余的甲苯，经过操作I分液，得到的有机相为甲苯，经过干燥、过滤、蒸馏得到无色液体A，A为纯净的甲苯液体；水相为氢氧化钾(暂定)和苯甲酸钾的混合液，加入浓盐酸，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到白色固体B(苯甲酸)。A项，根据分析可知，操作I为分液，水相为氢氧化钾(暂定)和苯甲酸钾的混合液，A正确；B项，根据分析可知，操作II为蒸发浓缩、冷却结晶(25℃时苯甲酸溶解度为0.3 g)、过滤、洗涤、干燥得到固体B，B正确；C项，提纯加入了浓盐酸，检验产品苯甲酸是含氯，用硝酸酸化的AgNO3溶液检验，有白色沉淀，说明含氯离子，反之则没有氯离子，C正确；D项，根据题意可知，苯甲酸在水中的溶解度：25℃和95℃时分别为0.3 g和6.9 g，易溶于乙醇，洗涤苯甲酸时用冷蒸馏水比乙醇好，D错误；故选D。 题型03 确定有机物实验式 1．元素定性、定量分析： 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机物，并测定各产物的质量(燃烧后C转化为CO2，H转化为H2O)，从而推算出各组成元素的质量分数，然后计算有机化合物分子中所含元素原子的最简整数比，即确定其实验式(也称最简式)。 2．李比希氧化产物吸收法定量分析原理：一定量 有机物中所含各元素质量分数→各元素原子的最简整数比→实验式。 如：C、H、O元素的有机物分子中碳、氢元素的质量分数→剩余的为氧元素的质量分数。 【解题技法】 (1)测元素质量分数(燃烧法为主，测C、H、O等元素含量)； 测定C、H元素：有机物完全燃烧后，C→CO2(用碱石灰/NaOH溶液吸收，测质量增量)，H→H2O(用浓硫酸吸收，测质量增量)； 测定O元素：一般不直接测，通过“总质量 - C元素质量 - H元素质量”计算(前提：不含其他元素)； 测定N、S元素：需专用试剂吸收产物(如N→N2测体积，S→SO2测质量)，计算质量分数。 (2)算原子个数比(各元素质量分数÷相对原子质量，再化为最简整数比)； (3)写出实验式。 【典例3】(2025·北京通州高二期末)甲是一种烃的含氧衍生物。已知甲物质中碳元素的质量分数为45.3%，氢元素的质量分数为9.43%，那么甲的实验式是( ) A．C4H10O3 B．C4H8O2 C．C4H6O D．C2H4O 【答案】A 【解析】计算各元素物质的量比：C为，H为，O为，三者比值为3.775：9.43：2.829，化简为4：10：3，实验式为C4H10O3， 故选A。 【变式3-1】甲是一种烃的含氧衍生物。已知甲物质中碳元素的质量分数为45.3%，氢元素的质量分数为9.43%，那么甲的实验式是( ) A．C4H10O3 B．C4H8O2 C．C4H6O D．C2H4O 【答案】A 【解析】计算各元素物质的量比：C为，H为，O为，三者比值为3.775：9.43：2.829，化简为4：10：3，实验式为C4H10O3， 故选A。 【变式3-2】某化合物6.4g在氧气中完全燃烧，只生成8.8gCO2和7.2gH2O。下列说法正确的是( ) A．该化合物仅含碳、氢两种元素 B．该化合物中碳、氢原子个数比为1：8 C．无法确定该化合物是否含有氧元素 D．该化合物实验式为CH4O 【答案】D 【解析】某化合物6.4g在氧气中完全燃烧，只生成8.8g CO2和7.2g H2O，n(CO2)=0.2mol，n(H2O)=0.4mol，根据元素守恒，6.4g该化合物中含有0.2mol C、0.8mol H，根据质量守恒定律，该化合物中含有O的物质的量为。A项，根据以上分析，该化合物含碳、氢、氧三种元素，故A错误；B项，6.4g该化合物中含有0.2mol C、0.8mol H，碳、氢原子个数比为1：4，故B错误；C项，根据以上分析，该化合物含碳、氢、氧三种元素，故C错误；D项，6.4g该化合物中含有0.2mol C、0.8mol H、0.2mol O，该化合物实验式为CH4O，故D正确；选D。 【变式3-3】某有机物6.4 g在氧气中完全燃烧，产物通过浓H2SO4增重7.2g，再通过碱石灰增重8.8g。下列说法不正确的是( ) A．该化合物中C、H原子个数比1：4 B．该化合物中一定含有氧原子 C．该化合物最简式为CH4O D．该化合物分子式一定是C2H8O2 【答案】D 【解析】由题意知，浓硫酸吸收的水的质量为7.2g，碱石灰吸收的CO2的质量为8.8g，则n(H2O)==0.4mol，n(CO2)==0.2mol，有机物质量为6.4 g，则所含氧元素的质量为6.4g-0.4mol×2×1g/mol-0.2mol×12g/mol=3.2g，n(O)==0.2mol。A项，该化合物中C、H原子个数比等于其物质的量之比，即为0.2mol：0.8mol=1：4，A正确；B项，由分析知，该化合物中一定含有氧原子，B正确；C项，该化合物中n(C)： n(H)： n(O)= 0.2mol： 0.8mol： 0.2mol=1：4：1，所以最简式为CH4O，C正确；D项，有机物分子中，氢原子的最大数值应满足烷烃的组成，若C原子个数为2，H原子个数的最大值为6，所以该化合物分子式不可能是C2H8O2，D错误；故选D。 题型04 确定有机物分子式 1．质谱法——相对分子质量的确定 (1)相对分子质量的测定——质谱法：在质谱图中，有机分子的相对分子质量＝最大质荷比。。 (2)计算气体相对分子质量的常用方法 ①M＝ ②M＝22.4ρ(标准状况) ③阿伏加德罗定律，同温同压下＝＝D，则M1＝M2＝DM2 (3)根据有机分子的实验式和相对分子质量确定分子式。 2．确定有机物分子式 (1)最简式规律 最简式 对应物质 CH 乙炔和苯 CH2 烯烃和环烷烃 CH2O 甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖 (2)常见相对分子质量相同的有机物 ①同分异构体相对分子质量相同。 ②含有n个碳原子的醇与含(n-1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同。 ③含有n个碳原子的烷烃与含(n-1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同，均为14n+2。 说明：的余数为0或碳原子数大于或等于氢原子数时，将碳原子数依次减少一个，每减少一个碳原子即增加12个氢原子，直到饱和为止。确定烃的最大饱和氢原子数的分子式，在此基础上，每减少一个碳原子和四个氢原子就增加一个氧原子，直到不能减为止，从而得到一系列可能的分子式，如C9H20→C8H16O→C7H12O2→C6H8O3→C5H4O4。 【典例4】麻黄素有平喘作用，我国药物学家从中药麻黄中提取麻黄素作为平喘药。某实验兴趣小组用李比希法、现代仪器等测定麻黄素的分子式，测得含C、H、O、N四种元素中的若干种，其中含氮8.48%；同时将5.0g麻黄素完全燃烧可得13.335gCO2，4.09gH2O，据此，判断麻黄素的分子式为( ) A． C2H3NO B．C10H15N2 C．C10H15NO D．C15H15N2O 【答案】C 【解析】5.0g麻黄素其中含氮8.48%，含N质量5.0g8.48%=0.424g，含N的物质的量为 =0.03mol；完全燃烧可得13.335gCO2，物质的量为 =0.30mol，C为0.30mol、C质量为0.30mol 12g/mol=3.6g；4.09gH2O的物质的量为 =0.227mol，其中H为0.45mol、H质量为0.45g；则含有氧元素质量为5.0g-3.6g-0.45g-0.424g=0.526g，为0.03mol，则C、H、N、O原子数目比为0.3：0.45：0.03：0.03=10：15：1：1，对照4个答案可知，分子式为C10H15NO；故选C。 【变式4-1】某有机物在氧气中充分燃烧，生成36 g水和44 gCO2，则该有机物的组成必须满足的条件是( ) A．分子式一定是CH4 B．分子式一定是CH4O C．分子式可能是CH4或CH4O D．以上说法均不正确 【答案】C 【解析】根据燃烧产物中H2O和CO2的质量，可以求出其中的n(c)：n(H) = = 1：4，但是无法确认是否含有氧元素，故最简式为CH4Ox，x可取0或1，C项正确。 【变式4-2】某有机化合物3.2 g在氧气中充分燃烧只生成CO2和H2O，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g，盛有碱石灰的干燥管增重4.4 g。则下列判断正确的是( ) A．该有机物只含碳、氢两种元素 B．该有机化合物中碳原子数和氢原子数之比是1：2 C．该有机物的分子式一定为CH4O D．根据题目条件可求出该有机物的实验式，无法求出该有机物的分子式 【答案】C 【解析】有机化合物3.2 g在氧气中充分燃烧只生成CO2和H2O，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g，故，，盛有碱石灰的干燥管增重4.4 g，故二氧化碳的物质的量为。有机化合物中O元素的质量为：，，n(C)：n(H)：n(O)=0.1：0.4：0.1=1：4：1，该有机物的实验式为CH4O；A项，根据分析可知该有机物含有C、H、O三种元素，故A错误；B项，根据分析可知该有机化合物中碳原子数和氢原子数之比是1：4，故B错误；C项，该物质氢元素已经达到饱和，可以确定该有机物的分子式一定为CH4O，故C正确；D项，根据题目条件可求出该有机物的实验式，该有机物氢原子已经饱和可以确定有机物的分子式，故D错误； 故选C。 【变式4-3】2.24L(标准状况下)的某气态烷烃和分子中只有一个碳碳双键的某气态烯烃的混合物在时完全燃烧后，将反应产生的气体缓慢通过浓硫酸，浓硫酸增重4.05g，剩余气体通过碱石灰，碱石灰增重6.6g。另再取2.24L标准状况下的该混合气体，将它通入过量的溴水中，溴水增重1.05g。下列说法不正确的是( ) A．混合气体中一定含有甲烷 B．混合气体中的烯烃为丁烯 C．混合气体中的烯烃存在同分异构体 D．混合气体中烷烃与烯烃的体积比为 【答案】B 【解析】标准状况下2.24L该混合气体的物质的量为0.1mol，在时完全燃烧产生水蒸气和二氧化碳，浓硫酸增加的质量即产生水的质量，，则混合烃中含有0.45mol氢原子；碱石灰增加的质量即产生二氧化碳的质量，，则混合烃中含有0.15mol碳原子；混合烃的总质量为，所以混合烃的平均摩尔质量为，摩尔质量小于的烃只有甲烷，则混合气体中一定含有甲烷；将混合气体通入溴水，溴水增加的质量为烯烃的质量，则可得，所以，，结合可得该烯烃的摩尔质量为，设烯烃的分子式为，则有，以该烯烃为C3H6，结构简式为。A项，由分析可知混合烃中的烷烃为CH4，烯烃为丙烯，A正确；B项，由分析可知混合烃中的烯烃为丙烯，B错误；C项，环丙烷与丙烯互为同分异构体，分子式均为C3H6，C项确；D项，根据分析可知混合烃中，，同温同压下气体体积之比等于物质的量之比，烷烃与烯烃的体积比为3：1，D项正确；故选B。 题型05 确定有机物分子结构 1．由分子式确定有机物结构简式的一般步骤 2．有机物分子结构的确定方法 (1)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或—C≡C—，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。 (2)通过定量实验确定 通过定量实验确定官能团的数目，如测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明1个该醇分子含2个—OH。 (3)通过物理方法确定 用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机物中的官能团和各类氢原子的数目，进而确定其结构简式。 (4)X射线衍射 X射线和晶体中的原子可以相互作用产生衍射图，经过计算分析可以得到键长、键角等分子结构信息，将X射线衍射技术用于有机化合物晶体结构的测定。 【解题技法】 利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认，常见官能团特征反应如下： 官能团种类 试剂 判断依据 碳碳双键或 碳碳三键 溴的CCl4溶液 橙红色褪去 酸性KMnO4溶液 紫色褪去 卤素原子 NaOH溶液，AgNO3和稀硝酸的混合液 有沉淀产生 醇羟基 钠 有氢气放出 酚羟基 FeCl3溶液 显紫色 浓溴水 有白色沉淀产生 醛基 银氨溶液 有银镜生成 新制Cu(OH)2悬浊液 有红色沉淀产生 羧基 NaHCO3溶液 有CO2气体放出 【典例5】(2025·北京海淀高二期中)将6.8g的X完全燃烧生成3.6g的H2O和8.96L(标准状况)的CO2。X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其质谱、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述不正确的是( ) A．X的相对分子质量为136 B．X的分子式为C8H8O2 C．X分子中只有一个甲基 D．符合题中X分子结构特征的有机物有2种 【答案】D 【解析】由质谱图数据可知，X的相对分子质量为136，有机物X的物质的量为n(X)==0.05mol，完全燃烧后生成水的物质的量为n(H2O)==0.2mol，氢原子的物质的量为n(H)=0.2mol×2=0.4mol，CO2的物质的量为n(CO2)==0.4mol，碳原子的物质的量为n(C)=0.4mol，则1个有机物A分子中含有8个碳原子、8个氢原子，O原子个数为：=2，所以该有机物的分子式为C8H8O2；不饱和度为=5，X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其核磁共振氢谱有四个吸收峰，说明分子中含有4种H原子，峰面积之比为1：2：2：3，则四种氢原子个数之比=1：2：2：3，结合红外光谱可知，有机物X的结构简式为。A项，由上述分析可知，化合物X的相对分子质量为136，A正确；B项，由上述分析可知，X的分子式为C8H8O2，B正确；C项，由上述分析可知，有机物X的结构简式为，只有一个甲基，C正确；D项，由上述分析可知，符合题中X分子结构特征的有机物有1种，D错误；故选D。 【变式5-1】(2025·北京海淀高二期末)下列有机物的核磁共振氢谱不是4组峰的是( ) A．    B．    C．     D．CH3CH(CH3)CH2CH3 【答案】A 【解析】A项，中的两个侧链不同，共有8种氢原子，核磁共振氢谱有8组峰，A符合题意；B项， 的结构对称，共有4种氢原子，核磁共振氢谱有4组峰，B不符合题意；C项， 的结构对称，共有4种氢原子(与-CH3相连的C原子上连有1个H原子)，核磁共振氢谱有4组峰，C不符合题意；D项，CH3CH(CH3)CH2CH3中与次甲基相连的两个甲基的性质相同，共有4种氢原子，核磁共振氢谱有4组峰，D不符合题意；故选A。 【变式5-2】(2025·北京石景山高二期末)某学习小组研究某有机化合物A的组成和结构，研究过程如下：9.0g A在足量氧气中充分燃烧，产物只有CO2和H2O，将产物依次通过浓硫酸、碱石灰，使其充分吸收，两者分别增重5.4g和13.2g。A的波谱分析结果如图。 下列说法不正确的是( ) A．有机化合物A的实验式CH2O B．结合图谱信息可知A的结构简式为HOCH2CH2COOH C．1mol A与甲醛的混合物燃烧消耗氧气的量与二者的比例有关 D．分子A中含有一个手性碳原子 【答案】B 【解析】9gA在足量氧气中充分燃烧，并使产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，增重的5.4g为水(物质的量为)，则9gA中含有0.3×2×1g=0.6gH，13.2g为二氧化碳(物质的量为)，即9gA中含有0.3×1×12g=3.6gC，可推知9gA中还有O质量为(9-0.6-3.6)g=4.8g(物质的量为)，可得该有机物中N(C)：N(H)：N(O)=0.3mol：(0.3×2mol)：0.3mol=1：2：1，实验式为CH2O，设该分子的分子式为(CH2O)x，由质谱图可知相对分子量为90，12x+2x+16x=90，x=3，即分子中有3个碳原子，由核磁共振氢谱可知该分子中有4种化学环境的氢，由红外光谱图可知该分子存在羟基和羧基，则该分子的结构简式为CH3CH(OH)COOH或HOCH2CH2COOH，根据核磁共振氢谱可知4种氢比例为1：1：1：(>1)，则该有机物的结构简式为CH3CH(OH)COOH。A项，由分析可知该有机物的实验式为CH2O，A正确B项，由分析可知该有机物的结构简式为CH3CH(OH)COOH，B错误；C项，该有机物分子式为C3H6O3，甲醛的分子式为CH2O，1molA和xmol甲醛的混合物燃烧消耗氧气的量为(3+x)mol，因此消耗氧气的量与二者的比例有关，C正确；D项，2号碳连接甲基、H、羟基、羧基为手性碳，甲基碳和羧基碳均不是手性碳，D正确；故选B。 【变式5-3】(2025·北京西城二模)用现代分析仪器可检测元素或物质的组成、结构。下列说法不正确的是( ) A．利用原子光谱上的特征谱线可鉴定元素 B．通过质谱法可测定有机化合物的相对分子质量 C．通过红外光谱图可获得有机化合物分子中含有的化学键或官能团信息 D．通过核磁共振氢谱图可确定有机化合物的实验式 【答案】D 【解析】A项，不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，利用原子光谱上的特征谱线可鉴定元素，A正确；B项，质谱法中，质荷比最大值近似等于有机化合物的相对分子质量，通过质谱法可测定有机化合物的相对分子质量，B正确；C项，红外光谱图可反映有机化合物分子中含有的化学键或官能团信息，不同的化学键或官能团在红外光谱有不同的吸收峰，C正确；D项，通过核磁共振氢谱图可确定有机化合物分子中氢原子的种类和数目比，不能确定有机化合物的实验式，确定实验式一般需通过有机物的元素定量分析等方法，D错误； 故选D。 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 研究有机化合物的一般方法 题型01 有机化合物的分离、提纯 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 题型03 确定有机物实验式 题型04 确定有机物分子式 题型05 确定有机物分子结构 题型01 有机化合物的分离、提纯 1．研究有机化合物的基本步骤 ( 分离 提纯 元素定量分析 确定 __________ 测定相对分子质量确定 __________ 波普分析 确定 __________ ) 2．分离、提纯的常用方法 方法 作用原理 主要仪器名称 实例 蒸馏 利用某些互溶液体混合物的_______差别较大对其进行分离 蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶、温度计、酒精灯 乙醇(水) 重结晶 利用温度对物质__________的影响提纯物质 烧杯、酒精灯、漏斗、玻璃棒 提纯苯甲酸(溶解度受温度影响较大) 萃取 溶质在互不相溶的溶剂中__________不同 分液漏斗 用CCl4萃取溴水中的Br2 3．结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 不 同 点 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程 将晶体溶于溶剂，使之重新从溶液中结晶析出的过程 相关操作 先蒸发，后结晶 先溶解，后结晶 目的 获得晶体 提纯或分离物质 相同点 操作方法相同，都需要加热 【易错警示】 不增：严禁引入新的杂质(如提纯乙醇时，不能用含水的干燥剂)； 不减：尽量不减少目标有机物(如蒸馏时避免温度过高导致有机物分解)； 易分：杂质与目标物需转化为易分离的状态(如固液、互不相溶的液体)； 复原：若目标物发生反应，最终需恢复原物质(如用NaOH溶液提纯乙酸乙酯时，不能过量，避免酯水解)。 【典例1】关于物质的分离、提纯，下列说法错误的是( ) A．蒸馏法分离乙醇和乙醛 B．重结晶法提纯含有少量食盐的苯甲酸 C．过滤法分离2，4，6-三溴苯酚和乙醚 D．萃取和柱色谱法从青蒿中提取分离青蒿素 【变式1-1】下列各组物质中，不可以用分液漏斗分离的是( ) A．溴苯和水 B．液溴和四氯化碳 C．苯和水 D．水和四氯化碳 【变式1-2】提纯下列物质(括号中为少量杂质)，选择试剂和分离方法均正确的是( ) 选项 被提纯的物质 除杂试剂 分离方法 A 溴苯(Br2) KI溶液 分液 B 乙酸乙酯(乙酸) 饱和NaOH溶液 分液 C 乙醇(H2O) 生石灰 过滤 D 苯(苯酚) NaOH溶液 分液 【变式1-3】常温下，乙酰苯胺是一种具有解热镇痛作用的白色晶体，20 ℃时在乙醇中的溶解度为36.9 g，在水中的溶解度如下表(注：氯化钠可分散在醇中形成胶体)。 温度/℃ 25 50 80 100 溶解度/g 0.56 0.84 3.5 5.5 某种乙酰苯胺样品中混入了少量氯化钠杂质，下列提纯乙酰苯胺的方法正确的是( ) A．用水溶解后分液 B．用乙醇溶解后过滤 C．用水作溶剂进行重结晶 D．用乙醇作溶剂进行重结晶 题型02 重结晶法提纯苯甲酸 1．实验步骤速记口诀 苯甲酸重结晶，溶解度差是核心；热水溶解加过量，趁热过滤除杂尘；自然冷却析晶体，冷洗抽滤去杂痕； 低温干燥称产率，熔点检验纯不纯。 2．误差分析： (1)产率偏低(晶体少) 溶剂加太______、趁热过滤____ (晶体提前析出) 用______水洗涤、冷却不充分 干燥温度过______ (苯甲酸升华) (2)产率偏高(杂质多) 冷却太______ (晶体吸附杂质) 趁热过滤不彻底(含不溶性杂质) (3)纯度偏低(熔点异常) 洗涤不充分、冷却过______ 未重复重结晶、____________不彻底(有溶剂残留) 【典例2】(2026·北京海淀高二期末)某粗苯甲酸样品中含有少量NaCl和泥沙，某实验小组提纯苯甲酸的实验流程如图(已知：常温下，苯甲酸易溶于乙醇：25℃和75℃时苯甲酸在水中的溶解度分别为0.34g和2.2g)。 下列说法不正确的是( ) A．“过滤1”需趁热，减少苯甲酸的析出 B．为除去NaCl，“结晶”时应采用蒸发结晶 C．“洗涤”时，不宜用乙醇作洗涤剂 D．“洗涤”时，为检验苯甲酸中含有的NaCl是否除净，可选用硝酸酸化的AgNO3溶液 【变式2-1】苯甲酸是一种食品添加剂，某粗苯甲酸样品中含有少量 NaCl和泥沙，提纯苯甲酸的实验流程如图(已知：常温下苯甲酸易溶于乙醇，25℃和75 ℃时苯甲酸在水中的溶解度分别为0.34g 和2.2g)。下列说法错误的是( ) A．“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出 B．检验苯甲酸中含有的 NaCl是否除净，可选用 AgNO3溶液 C．“洗涤”时为了减少苯甲酸的损失、提高产量，可选用冷水作洗涤剂 D．除去苯甲酸中的 NaCl，“结晶”时应采用蒸发结晶 【变式2-2】某粗苯甲酸样品中含有少量NaCl和泥沙，某实验小组提纯苯甲酸的实验流程如图(已知：常温下，苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇；25 ℃和75 ℃时苯甲酸在水中的溶解度分别为0.34 g和2.2 g)。下列说法不正确的是( ) A．“过滤1”需趁热，以减少苯甲酸的析出 B．为除去NaCl，“结晶”时应采用冷却结晶 C．“洗涤”时，不宜用乙醇作洗涤剂 D．可通过NaOH标准液以甲基橙为指示剂滴定测定所得苯甲酸晶体的纯度 【变式2-3】(2025·北京石景山高二期末)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，反应原理如下。 一定量的甲苯和碱性水溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。(已知：苯甲酸易溶于乙醇，在水中的溶解度：25℃和95℃时分别为0.3g和6.9g) 下列说法不正确的是( ) A．操作I为分液，其中所需产品以有机酸盐的形式存在于水溶液中 B．系列操作II为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 C．检验产品苯甲酸是否洗涤干净可用硝酸酸化的AgNO3溶液 D．洗涤苯甲酸时，用乙醇的效果比用蒸馏水好 题型03 确定有机物实验式 1．元素定性、定量分析： 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机物，并测定各产物的质量(燃烧后C转化为______，H转化为______)，从而推算出各组成元素的质量分数，然后计算有机化合物分子中所含元素原子的最简整数比，即确定其______ ______ (也称____________)。 2．李比希氧化产物吸收法定量分析原理：一定量 有机物中所含各元素质量分数→各元素原子的最简整数比→实验式。 如：C、H、O元素的有机物分子中碳、氢元素的质量分数→剩余的为氧元素的质量分数。 【解题技法】 (1)测元素质量分数(燃烧法为主，测C、H、O等元素含量)； 测定C、H元素：有机物完全燃烧后，C→CO2(用碱石灰/NaOH溶液吸收，测质量增量)，H→H2O(用浓硫酸吸收，测质量增量)； 测定O元素：一般不直接测，通过“总质量 - C元素质量 - H元素质量”计算(前提：不含其他元素)； 测定N、S元素：需专用试剂吸收产物(如N→N2测体积，S→SO2测质量)，计算质量分数。 (2)算原子个数比(各元素质量分数÷相对原子质量，再化为最简整数比)； (3)写出实验式。 【典例3】(2025·北京通州高二期末)甲是一种烃的含氧衍生物。已知甲物质中碳元素的质量分数为45.3%，氢元素的质量分数为9.43%，那么甲的实验式是( ) A．C4H10O3 B．C4H8O2 C．C4H6O D．C2H4O 【变式3-1】甲是一种烃的含氧衍生物。已知甲物质中碳元素的质量分数为45.3%，氢元素的质量分数为9.43%，那么甲的实验式是( ) A．C4H10O3 B．C4H8O2 C．C4H6O D．C2H4O 【变式3-2】某化合物6.4g在氧气中完全燃烧，只生成8.8gCO2和7.2gH2O。下列说法正确的是( ) A．该化合物仅含碳、氢两种元素 B．该化合物中碳、氢原子个数比为1：8 C．无法确定该化合物是否含有氧元素 D．该化合物实验式为CH4O 【变式3-3】某有机物6.4 g在氧气中完全燃烧，产物通过浓H2SO4增重7.2g，再通过碱石灰增重8.8g。下列说法不正确的是( ) A．该化合物中C、H原子个数比1：4 B．该化合物中一定含有氧原子 C．该化合物最简式为CH4O D．该化合物分子式一定是C2H8O2 题型04 确定有机物分子式 1．质谱法——相对分子质量的确定 (1)相对分子质量的测定——质谱法：在质谱图中，有机分子的相对分子质量＝____________。。 (2)计算气体相对分子质量的常用方法 ①M＝ ②M＝22.4ρ(标准状况) ③阿伏加德罗定律，同温同压下＝＝D，则M1＝M2＝DM2 (3)根据有机分子的____________和_____________________确定分子式。 2．确定有机物分子式 (1)最简式规律 最简式 对应物质 CH 乙炔和苯 CH2 烯烃和环烷烃 CH2O 甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖 (2)常见相对分子质量相同的有机物 ①同分异构体相对分子质量相同。 ②含有n个碳原子的醇与含(n-1)个碳原子的同类型羧酸和酯相对分子质量相同。 ③含有n个碳原子的烷烃与含(n-1)个碳原子的饱和一元醛(或酮)相对分子质量相同，均为14n+2。 说明：的余数为0或碳原子数大于或等于氢原子数时，将碳原子数依次减少一个，每减少一个碳原子即增加12个氢原子，直到饱和为止。确定烃的最大饱和氢原子数的分子式，在此基础上，每减少一个碳原子和四个氢原子就增加一个氧原子，直到不能减为止，从而得到一系列可能的分子式，如C9H20→C8H16O→C7H12O2→C6H8O3→C5H4O4。 【典例4】麻黄素有平喘作用，我国药物学家从中药麻黄中提取麻黄素作为平喘药。某实验兴趣小组用李比希法、现代仪器等测定麻黄素的分子式，测得含C、H、O、N四种元素中的若干种，其中含氮8.48%；同时将5.0g麻黄素完全燃烧可得13.335gCO2，4.09gH2O，据此，判断麻黄素的分子式为( ) A． C2H3NO B．C10H15N2 C．C10H15NO D．C15H15N2O 【变式4-1】某有机物在氧气中充分燃烧，生成36 g水和44 gCO2，则该有机物的组成必须满足的条件是( ) A．分子式一定是CH4 B．分子式一定是CH4O C．分子式可能是CH4或CH4O D．以上说法均不正确 【变式4-2】某有机化合物3.2 g在氧气中充分燃烧只生成CO2和H2O，将生成物依次通入盛有浓硫酸的洗气瓶和盛有碱石灰的干燥管，实验测得装有浓硫酸的洗气瓶增重3.6 g，盛有碱石灰的干燥管增重4.4 g。则下列判断正确的是( ) A．该有机物只含碳、氢两种元素 B．该有机化合物中碳原子数和氢原子数之比是1：2 C．该有机物的分子式一定为CH4O D．根据题目条件可求出该有机物的实验式，无法求出该有机物的分子式 【变式4-3】2.24L(标准状况下)的某气态烷烃和分子中只有一个碳碳双键的某气态烯烃的混合物在时完全燃烧后，将反应产生的气体缓慢通过浓硫酸，浓硫酸增重4.05g，剩余气体通过碱石灰，碱石灰增重6.6g。另再取2.24L标准状况下的该混合气体，将它通入过量的溴水中，溴水增重1.05g。下列说法不正确的是( ) A．混合气体中一定含有甲烷 B．混合气体中的烯烃为丁烯 C．混合气体中的烯烃存在同分异构体 D．混合气体中烷烃与烯烃的体积比为 题型05 确定有机物分子结构 1．由分子式确定有机物结构简式的一般步骤 2．有机物分子结构的确定方法 (1)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或—C≡C—，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。 (2)通过定量实验确定 通过定量实验确定官能团的数目，如测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明1个该醇分子含2个—OH。 (3)通过物理方法确定 用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机物中的____________和________________________，进而确定其结构简式。 (4)X射线衍射 X射线和晶体中的原子可以相互作用产生衍射图，经过计算分析可以得到____________等分子结构信息，将X射线衍射技术用于有机化合物____________的测定。 【解题技法】 利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认，常见官能团特征反应如下： 官能团种类 试剂 判断依据 碳碳双键或 碳碳三键 溴的CCl4溶液 橙红色褪去 酸性KMnO4溶液 紫色褪去 卤素原子 NaOH溶液，AgNO3和稀硝酸的混合液 有沉淀产生 醇羟基 钠 有氢气放出 酚羟基 FeCl3溶液 显紫色 浓溴水 有白色沉淀产生 醛基 银氨溶液 有银镜生成 新制Cu(OH)2悬浊液 有红色沉淀产生 羧基 NaHCO3溶液 有CO2气体放出 【典例5】(2025·北京海淀高二期中)将6.8g的X完全燃烧生成3.6g的H2O和8.96L(标准状况)的CO2。X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其质谱、核磁共振氢谱与红外光谱如图。关于X的下列叙述不正确的是( ) A．X的相对分子质量为136 B．X的分子式为C8H8O2 C．X分子中只有一个甲基 D．符合题中X分子结构特征的有机物有2种 【变式5-1】(2025·北京海淀高二期末)下列有机物的核磁共振氢谱不是4组峰的是( ) A．    B．    C．     D．CH3CH(CH3)CH2CH3 【变式5-2】(2025·北京石景山高二期末)某学习小组研究某有机化合物A的组成和结构，研究过程如下：9.0g A在足量氧气中充分燃烧，产物只有CO2和H2O，将产物依次通过浓硫酸、碱石灰，使其充分吸收，两者分别增重5.4g和13.2g。A的波谱分析结果如图。 下列说法不正确的是( ) A．有机化合物A的实验式CH2O B．结合图谱信息可知A的结构简式为HOCH2CH2COOH C．1mol A与甲醛的混合物燃烧消耗氧气的量与二者的比例有关 D．分子A中含有一个手性碳原子 【变式5-3】(2025·北京西城二模)用现代分析仪器可检测元素或物质的组成、结构。下列说法不正确的是( ) A．利用原子光谱上的特征谱线可鉴定元素 B．通过质谱法可测定有机化合物的相对分子质量 C．通过红外光谱图可获得有机化合物分子中含有的化学键或官能团信息 D．通过核磁共振氢谱图可确定有机化合物的实验式 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $