3.2 有机化合物结构的测定（专项训练）化学鲁科版选择性必修3

第2节 有机化合物结构的测定 题型01 有机化合物的分离、提纯 题型02 官能团的鉴别与检验 题型03 有机化合物分子式的确定 题型04 有机化合物结构式的确定 题型01 有机化合物的分离、提纯 1．蒸馏 （1）原理：利用沸点差异分离和提纯液态有机化合物。 （2）适用条件：①液态有机物中含有少量杂质；②有机物热稳定性较高；③有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃)。 （3）蒸馏的实验装置及注意事项 ①实验装置：在横线上写出相应仪器的名称 ②注意事项 a．蒸馏烧瓶底部要垫陶土网，烧瓶内液体体积约为其容积的~； b．温度计水银球位置：蒸馏烧瓶的支管口处； c．加碎瓷片的目的：防止液体暴沸； d．冷凝管中水的流向：下口流入，上口流出； e．先通冷凝水再加热蒸馏烧瓶。 2．萃取 （1）原理 ①液-液萃取：如果某物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，则利用这种差别，可以使该物质从溶解度较小的溶剂中转移到溶解度较大的溶剂中去，这种方法叫做萃取，这种溶剂叫做萃取剂 ②固-液萃取：利用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程 （2）萃取剂的选择 ①萃取剂与溶质不反应，易分离 ②萃取剂与原溶剂(水)不相溶且不反应 ③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 （3）常用萃取剂：乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、苯、CCl4等，一般不用酒精作萃取剂 （4）分液：将两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的操作方法 （5）所用仪器：烧杯、漏斗架、分液漏斗 （6）萃取与分液的操作及注意事项 操作步骤：检漏→加试剂振荡→静置分层→分液 实验装置 实验步骤 加入萃取剂后充分振荡，静置分层，然后打开分液漏斗上方的玻璃塞和下方的活塞将两层液体分离，下层液体从下口流出，并及时关闭活塞，上层液体从上口倒出 注意　将萃取后的两层液体分开的操作，称为分液。分液也可以单独进行，用来分离互不相溶的两种液体。 3．重结晶 （1）原理：利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去。 （2）选择溶剂的条件 ①杂质在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，能够进行冷却结晶。 （3）实验探究：重结晶法提纯苯甲酸 已知：粗苯甲酸样品中含有少量氯化钠和泥沙。 ①实验流程及装置 ②问题讨论 a重结晶法提纯萃甲酸的原理是什么？有哪些主要操作步骤？ 苯甲酸在不同温度的蒸馏水中溶解度不同；加热溶解，趁热过滤，冷却结晶，过滤洗涤，干燥称量 b溶解粗苯甲酸时加热的作用是什么？趁热过滤的目的是什么？ 加热是为了增大苯甲酸的溶解度，使苯甲酸充分溶解；为了防止苯甲酸提前结晶析出 c实验操作中多次使用了玻璃棒，分别起到了哪些作用？ 溶解时，使用玻璃棒是为了加速溶解；过滤时使用玻璃杯是为了引流 d如何检验提纯后的苯甲酸中氯化钠已被除净？ 取最后一次洗涤液少量于试管中，加入稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明苯甲酸中NaCl已除净 e洗涤析出的晶体时，往往用冷水，目的：减少洗涤过程中晶体的溶解损耗 【易错警示】结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程。包括“冷却结晶法”和“蒸发结晶法” 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 冷却结晶法：将热的饱和溶液慢慢冷却析出晶体，适用于溶解度随温度变化大的物质，如KNO3。蒸发结晶法：把溶液蒸发至大量晶体析出，适用于溶解度随温度变化不大的物质，如NaCl 先加热溶解，趁热过滤后再冷却结晶，如提纯苯甲酸 目的 获得晶体 提纯或分离物质 4．常见有机物除杂实例 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法 乙烷(乙烯) 溴水 洗气 乙烯(SO2、CO2) NaOH溶液 洗气 乙炔(H2S) CuSO4溶液或NaOH溶液 洗气 溴苯(溴) NaOH溶液 分液 硝基苯(硝酸、硫酸) NaOH溶液 分液 乙酸乙酯(乙酸) 饱和Na2CO3溶液 分液 苯(苯甲酸) NaOH溶液 分液 苯(苯酚) NaOH溶液 分液 苯(甲苯) 酸性KMnO4溶液 分液 苯酚(苯甲酸) NaHCO3溶液 分液 溴乙烷(溴) NaHSO3溶液或NaOH溶液 分液 溴乙烷(乙醇) H2O 分液 溴苯(苯) ———— 蒸馏 硝基苯(苯) ———— 蒸馏 乙醇(水) CaO 蒸馏 乙醇(乙酸) NaOH溶液 蒸馏 乙酸(乙醇) 酸性KMnO4溶液 蒸馏 乙酸(乙醛) 酸性KMnO4溶液 蒸馏 乙醛(乙酸) NaOH溶液 蒸馏 淀粉(NaCl溶液) 半透膜 渗析法 肥皂(甘油) NaCl溶液 盐析 提纯苯甲酸 ———— 重结晶、升华法 【典例1】（25-26高二下·湖北武汉·期中）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．实验室蒸馏分离和 B．分液时先打开分液漏斗上方的玻璃塞或将玻璃塞的小孔与瓶身的凹槽对齐，再打开下方的活塞 C．进行粗苯甲酸的提纯 D．除去中的 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．蒸馏时，需要测定馏分的温度，则温度计的水银球位于蒸馏烧瓶支管口处，A错误； B．分液时为保持内外压强相等，需先将分液漏斗上方的玻璃塞打开或将玻璃塞的小孔与瓶身的凹槽对齐，再打开旋塞，B正确； C．由于苯甲酸在水中的溶解度随温度升高而增大，故用重结晶法提纯苯甲酸，先加热促进溶解，然后趁热过滤减少苯甲酸的损失，再冷却结晶，C错误； D．受热分解为和，温度降低后，和又化合成，易升华，故加热不能除去NH4Cl中的I2，D错误； 故选B。 【变式1-1】（25-26高二下·河北石家庄·月考）已知苯甲酸的溶解度随着温度升高而增大。某小组从某粗苯甲酸样品(含少量氯化钠和泥沙)中提纯苯甲酸。实验步骤如下： 下列有关叙述错误的是 A．提纯苯甲酸原理是：苯甲酸溶解度随着温度降低而减小 B．加热目的是加快粗苯甲酸的溶解，增大苯甲酸在溶剂中的溶解度 C．趁热过滤的目的避免杂质析出，降低产品纯度 D．玻璃棒的作用依次是搅拌、引流、转移 【答案】C 【分析】苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水。粗苯甲酸中混有泥沙和氯化钠，加水、加热溶解，苯甲酸、NaCl溶解在水中，泥沙不溶，从而形成悬浊液；趁热过滤出泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出；将滤液冷却结晶，大部分苯甲酸结晶析出，氯化钠仍留在母液中；过滤、用冷水洗涤，便可得到纯净的苯甲酸，据此分析； 【详解】A．苯甲酸溶解度随着温度降低而减小，将滤液冷却结晶，大部分苯甲酸结晶析出，氯化钠仍留在母液中，A正确； B．苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，加热目的是加快粗苯甲酸的溶解，增大苯甲酸在溶剂中的溶解度，B正确； C．根据分析，趁热过滤出泥沙，同时防止苯甲酸结晶析出，C错误； D．玻璃棒的作用依次是搅拌加速溶解、引流防止液体溅出、转移晶体，D正确； 故选C。 【变式1-2】（25-26高二下·北京·月考）下列实验操作正确的是 A．加热溶解粗苯甲酸，冷却结晶，过滤除去泥沙 B．用萃取碘水中的碘 C．分离甲烷与氯气取代反应得到的液体混合物 D．制备硫酸四氨合铜晶体 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．除去粗苯甲酸中的泥沙需要趁热过滤，若冷却结晶后再过滤，苯甲酸会结晶析出与泥沙一同被滤除，无法达到除杂目的，A错误； B．碘在中溶解度远大于在水中的溶解度，且与水不互溶，可使用分液漏斗进行萃取操作，装置合理，B正确； C．蒸馏操作时温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处，且冷凝水应下口进上口出，C错误； D．硫酸四氨合铜晶体受热易分解，不能用蒸发结晶的方法制备，应采用冷却结晶或加入乙醇析出晶体的方法，D错误； 故选B。 【变式1-3】（25-26高二下·江苏苏州·月考）下列关于有机物的鉴别、除杂和制备说法正确的是 A．用苯萃取溴水中的溴，分液时有机层从分液漏斗的下端放出 B．氯气与甲烷按照比例2：1在光照条件下反应制备纯净的二氯甲烷 C．只用溴水就能将己烯、四氯化碳、淀粉碘化钾溶液区分开来 D．甲烷中混有少量乙烯：通过酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶 【答案】C 【详解】A．苯的密度小于水，萃取溴后有机层位于分液漏斗上层，分液时需从上口倒出，不能从下端放出，A错误； B．光照条件下甲烷与氯气的取代反应为连锁反应，无论反应物比例如何，都会生成多种氯代甲烷和氯化氢的混合物，无法得到纯净的二氯甲烷，B错误； C．己烯与溴水发生加成反应，溴水褪色且溶液分层；四氯化碳萃取溴水中的溴，溶液分层且下层为橙色；溴与碘化钾反应生成碘单质，淀粉遇碘单质变蓝，三种物质现象各不相同，只用溴水即可区分，C正确； D．乙烯会被酸性高锰酸钾溶液氧化为二氧化碳，引入新杂质，不能用于除去甲烷中的少量乙烯，D错误； 答案选C。 题型02 有机物的鉴别与检验 有机物的鉴别与检验 用于物质鉴别与检验的化学反应一般具有操作简便、现象明显、灵敏度高、专一性强的特点。进行多种物质鉴别时，可优先利用各物质的独特性质鉴别；没有独特性质时，可利用某种性质对物质分组之后再进一步鉴别。 1．常见有机物的检验 有机物 检验方法或思路 卤代烃 首先加NaOH溶液并加热，再加稀硝酸中和碱液，最后滴加AgNO3溶液 乙醇 可使有黑色氧化膜的灼热铜丝变得光亮(生成铜)，并产生有刺激性气味的气体(乙醛)；与金属钠能够平缓地反应，产生氢气 醛、葡萄糖 与银氨溶液(水浴加热)反应形成银镜；与新制的Cu(OH)2悬浊液(加热)反应生成砖红色沉淀(Cu2O) 羧酸 使紫色石蕊溶液变红；使蓝色石蕊试纸变红 酯 与滴有酚酞的稀NaOH溶液共热，红色逐渐消失 淀粉 溶液遇碘变为蓝色 蛋白质 灼烧，有烧焦羽毛的气味；加浓硝酸并微热，颜色变黄(含苯环结构的蛋白质用此法) 2．特征鉴别法 有机物或官能团 试剂或方法 反应现象 碳碳双键或碳碳叁键 溴水 褪色 酸性高锰酸钾溶液 褪色 苯的同系物 酸性高锰酸钾溶液 褪色 醇羟基 金属钠 缓慢反应，冒气泡 酚羟基 浓溴水 产生白色沉淀 氯化铁溶液 产生紫色溶液 醛基或葡萄糖 新制的氢氧化铜悬浊液 加热煮沸，产生砖红色沉淀 银氨溶液 水浴加热，产生光亮的银镜 羧基 碳酸氢钠溶液 有气泡产生 锌、铁 有气泡产生 石蕊试液 溶液变红 新制的氢氧化铜悬浊液 蓝色沉淀溶解，产生蓝色溶液 【典例2】（25-26高二下·山东青岛·月考）下列实验操作或对实验事实的描述正确的有 ①与NaOH的水溶液共热，反应后生成的醇能被氧化为醛 ②除去苯中的己烯：向溶液中加入浓溴水，分液 ③鉴别己烯和甲苯：向己烯和甲苯中分别滴入酸性溶液，振荡观察是否褪色 ④除去乙烷中少量乙烯：通入氢气在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷 ⑤用浓溴水可将、溶液、，苯区分开 ⑥检验中的溴元素，取样加入足量的NaOH醇溶液并加热，冷却后加稀硝酸酸化，再加溶液，观察沉淀颜色 ⑦、、中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入溶液，均有沉淀生成 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】A 【详解】①与NaOH的水溶液共热，反应后生成的醇为(CH3)3CCH2OH，该醇与-OH相连碳原子上连有2个H原子，该醇能被氧化为醛(CH3)3CCHO，①正确； ②加入足量浓溴水与己烯发生加成反应所得生成物溶于苯中，苯中有新杂质，②错误； ③己烯属于烯烃，甲苯属于苯的同系物、与苯环相连的侧链为—CH3，己烯和甲苯都能被酸性KMnO4溶液氧化，都能使酸性KMnO4溶液褪色，不能用酸性KMnO4溶液鉴别己烯和甲苯，③错误； ④通入氢气能与乙烯在一定条件下发生加成反应生成乙烷，但H2的量难以控制，所得乙烷中可能混有H2，④错误； ⑤C2H5OH与浓溴水互溶、不分层，AgNO3溶液与浓溴水反应产生淡黄色沉淀，C2H5Br与浓溴水混合后、振荡、静置分层、下层呈橙红色，苯与浓溴水混合后、振荡、静置分层、上层呈橙红色，现象不同，可以鉴别，⑤正确； ⑥CH2BrCOOH在NaOH醇溶液中加热不能发生消去反应产生Br-，冷却后加稀硝酸将NaOH中和，加入AgNO3溶液不会产生沉淀，不能检验溴元素，⑥错误； ⑦CH3Cl中只有1个碳原子，(CH3)3CCH2Cl中与Cl相连碳原子的邻碳上没有H原子，中与Br相连碳原子的邻碳上没有H原子，三种物质在NaOH的醇溶液中共热都不能发生消去反应，加入稀硝酸呈酸性，再滴入AgNO3溶液都没有沉淀生成，⑦错误； 故选A。 【变式2-1】（25-26高二下·河南洛阳·月考）下列说法错误的是 A．鉴别己烯和苯，向己烯和苯中分别滴入酸性溶液，振荡，观察是否褪色 B．用重铬酸钾的酸性溶液不能鉴别乙醇、乙醛 C．乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，且原理相同 D．在苯与液溴制备溴苯的实验中，溴苯提纯步骤：水洗、用10%的氢氧化钠溶液洗涤、水洗、用干燥剂干燥、蒸馏 【答案】C 【详解】A．己烯含碳碳双键，可被酸性氧化使溶液褪色，苯与酸性不反应，振荡后分层且下层为紫色，可鉴别，A正确； B．酸性重铬酸钾具有强氧化性，乙醇、乙醛均有还原性，都能将还原为Cr3+，溶液均由橙红色变为绿色，无法鉴别，B正确； C．乙烯使酸性溶液褪色是发生氧化反应，使溴的四氯化碳溶液褪色是发生加成反应，二者反应原理不同，C错误； D．溴苯提纯时，先水洗除去、等可溶性杂质，再用溶液洗涤除去残留的Br2，再次水洗除去过量及生成的钠盐，经干燥剂除水后蒸馏分离苯和溴苯，步骤正确，D正确； 答案选C。 【变式2-2】（25-26高二下·江苏苏州·月考）化合物Z是一种药物中间体，其部分合成路线如下图，下列说法正确的是 A．可用银氨溶液检验Y中是否含有X B．Y、Z分子均存在顺反异构体 C．X与Y均可以与甲醛发生缩聚反应 D．1 mol X与足量氢氧化钠反应，最多消耗2 mol NaOH 【答案】A 【详解】A．X含有醛基，可与银氨溶液发生银镜反应，Y不含醛基，不与银氨溶液反应，故可用银氨溶液检验Y中是否含有X，A正确； B．顺反异构要求碳碳双键两端的碳原子均连接不同的原子或基团，Y中碳碳双键的一个碳原子连接2个相同的，不存在顺反异构，B错误； C．酚与甲醛发生缩聚反应，要求酚羟基的邻、对位上至少有两个活泼氢原子，在X和Y分子中，酚羟基的一个邻位被取代，只有一个对位上有活泼氢原子，不满足发生缩聚反应的条件，C错误； D．X中只有酚羟基可与NaOH发生中和反应，1 molX最多消耗1 molNaOH，D错误； 故选A。 【变式2-3】（25-26高二下·北京·月考）下列鉴别操作正确的是 A．鉴别醛基：加热后，试管壁产生光亮银镜 B．鉴别醛基：加热后，新制氢氧化铜溶液中出现砖红色沉淀 C．鉴别卤代烃：生成白色沉淀，说明原卤代烃为氯代烃 D．证明苯与液溴反应：f出现淡黄色沉淀，说明生成HBr，该反应发生 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．使用银镜反应可以鉴别醛基：将待测溶液滴入银氨溶液中，振荡后将试管放在热水浴中温热，若试管内壁出现光亮的银镜，则证明存在醛基。但在制备银氨溶液时应将氨水滴入硝酸银溶液，至沉淀恰好溶解，图中滴加顺序出现错误，A错误； B．新制氢氧化铜在碱性条件下可作为氧化剂氧化醛基‌，Cu2+被还原为Cu+，生成Cu2O‌，呈‌砖红色沉淀‌。配制新制氢氧化铜时，须在过量的NaOH溶液中滴入少量CuSO4溶液，以保证反应环境呈碱性，图中试剂和滴加顺序均正确，B正确； C．溶液中残留的NaOH会与AgNO3反应生成Ag2O沉淀，干扰结果。正确操作为卤代烃先与NaOH水溶液加热水解，‌冷却后用稀硝酸酸化至酸性‌，再滴加AgNO3溶液，若产生‌白色沉淀‌，则可推断该卤代烃为‌氯代烃，故C错误； ‌‌ D．Br2易挥发，反应中可挥发出溴蒸气‌进入AgNO3溶液，也能与AgNO3溶液反应生成AgBr沉淀，干扰实验结果。正确实验装置应在AgNO3溶液加装盛有‌CCl4的洗气瓶‌，Br2易溶于CCl4而HBr不溶，将净化后的气体通入AgNO3溶液‌，若f仍产生‌淡黄色沉淀‌，则说明生成HBr，故D错误； 故答案选B。 题型03 有机化合物分子式的确定 1．有机化合物分子式的确定 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物，通过足量的浓硫酸、足量的碱石灰，根据各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式(最简式)。 （1）李比希法确定实验式 （2）实验式(最简式)与分子式的关系：分子式=(最简式)n 例。某种含CHO三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测得其中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。则： ①计算该有机化合物中氧元素的质量分数： ②计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比： N(C)∶N(H)∶N(O)==2∶6∶1； ③该未知物A的实验式为C2H6O。 （3）确定分子式 质谱：质荷比最大的数据就是样品分子的相对分子质量；在确定了物质的实验式(最简式)和相对分子质量之后，就可进一步确定其分子式；（计算依据：分子式是实验式的整数倍） 【典例3】（25-26高二下·河北石家庄·月考）根据下列信息回答相关问题： Ⅰ． (1)东晋·葛洪《肘后备急方·治寒热诸疟方》记载青蒿素提取和使用：青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。分离提纯“青蒿素”的主要操作是___________(填字母)。 A．加热溶解、过滤、洗涤 B．萃取、分液、蒸馏 C．趁热过滤、洗涤、干燥 D．有机溶剂萃取、过滤、重结晶 (2)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： 温度/℃ 25 50 80 100 溶解度/g 0.56 0.84 3.5 5.5 (注：氯化钠可分散在乙醇中形成胶体) 某种乙酰苯胺样品中混入了少量氯化钠杂质，提纯乙酰苯胺的方法是___________。 Ⅱ．利用如图装置测定某有机物的实验式。 (3)装置的连接顺序(从左到右)是___________(填字母，装置不能重复使用)。 (4)F装置中CuO的作用是___________。 (5)实验开始先通入的目的是___________；实验结束后继续通入一段时间的目的是___________。 (6)两个电炉加热的顺序是：先加热___________(填“样品”或“CuO”)，后加热另一种物质。 (7)如果将D装置撤去，测得有机物中元素质量偏低的是___________(填“碳”“氢”或“氧”)。 (8)5.8 g该有机化合物X在足量氧气中完全燃烧，A中增重13.2 g和B中增重5.4 g，该有机物X的质谱中，分子离子峰的最大质荷比数值为58。有机物X的分子式为___________。 【答案】(1)D (2)用水溶解后重结晶 (3)E→D→F→B→A→C (4)将CO转化成CO2 (5) 排尽装置内水蒸气和CO2 驱赶装置内残留的水蒸气和CO2 (6)CuO (7)氧 (8)C3H6O 【详解】（1）题干中引用的古籍记载“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”，是用溶剂浸泡、绞取汁液的过程。分离提纯“青蒿素”的方法是用有机溶剂萃取，提取后的混合物是含有青蒿素的有机溶液，需要通过过滤除去不溶性杂质，然后蒸馏回收溶剂得到粗品，最后利用青蒿素在不同温度下溶解度的差异，通过重结晶的方法提纯得到纯净的青蒿素，故选D； （2）根据表格数据，乙酰苯胺在水中的溶解度随温度升高而显著增大（ 时 ， 时 ），而氯化钠在水中的溶解度随温度变化不大。题目注明“氯化钠可分散在乙醇中形成胶体”，这意味着如果使用乙醇作为溶剂，氯化钠会形成胶体难以通过普通过滤除去，且乙酰苯胺在乙醇中溶解度较大（ 时 ），不利于结晶析出。因此，选择水作为溶剂进行重结晶是最佳方案。具体操作是将粗产品溶于热水中形成饱和溶液，趁热过滤除去不溶性杂质，然后冷却结晶，氯化钠留在母液中，最后过滤、洗涤、干燥得到纯净的乙酰苯胺； （3）该实验的原理是将有机物样品在氧气流中完全燃烧，生成的水蒸气用干燥剂（无水 ）吸收，生成的二氧化碳用碱石灰或吸收。通过称量吸收剂增加的质量来计算样品中碳、氢的质量，进而确定氧的质量。首先需要制备纯净干燥的氧气。装置 E（和）产生，但带有水蒸气，需通过装置 D（浓硫酸）干燥。干燥的进入装置 F（电炉）与样品反应。反应后的气体（和）需要先通过装置 B（）吸收水蒸气，再通过装置 A（）吸收。为了防止空气中的 和水蒸气进入吸收装置影响测定结果，最后需要连接装置 C（碱石灰）。故连接顺序为 E → D → F → B → A → C； （4）有机物在燃烧过程中，如果氧气不足或局部温度不够，可能会发生不完全燃烧生成一氧化碳（）。在加热条件下可以将氧化为，确保有机物中的碳元素全部转化为被后续装置吸收； （5）实验开始前，装置内含有空气，空气中含有CO2和H2O。如果不排出，会被吸收装置吸收，导致测定结果偏高。因此需要先通入纯净干燥的O2排尽装置内的空气；实验结束后，燃烧生成的和 会残留在导管和反应管 F 中。继续通入可以将这些气体全部赶入吸收装置 B 和 A 中，使其被完全吸收； （6）为了保证有机物燃烧产生的碳元素全部转化为CO2，必须确保处于红热状态。如果先加热样品，样品分解或燃烧可能产生CO，而此时未加热，无法将CO氧化，会导致碳的测定结果偏低。因此应先加热装有的电炉。 （7）装置 D（浓硫酸）的作用是干燥氧气。如果撤去 D，从装置 E 产生的氧气中混有的水蒸气会直接进入装置 F，随后被装置 B（）吸收。这会导致测得的水的质量偏大，从而计算出的氢元素质量偏大。因为氧元素的质量是通过样品总质量减去碳、氢元素质量得到的（），当偏大时，计算出的就会偏低。 （8）装置A吸收二氧化碳，装置B吸收水，根据C、H原子守恒知，；，则有机物中氢原子的物质的量。根据质量守恒计算是否含氧元素及氧的原子个数：，该有机物分子中C、H、O原子的个数比为。最简式为，最简式的式量为，而质谱中分子离子峰的最大质荷比数值为58，说明其相对分子质量为58，有机物X的分子式为C3H6O。 【变式3-1】（25-26高二下·河南濮阳·月考）元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。 回答下列问题： (1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先___________，而后将已称重的U形管c、d与石英管连接，检查装置气密性。依次点燃煤气灯___________，进行实验。 (2)的作用有___________。CuO的作用是___________(举1例，用化学方程式表示)。 (3)c和d中的试剂分别是___________、___________(填标号)。 A．浓硫酸    B．NaCl     C．碱石灰()   D． (4)Pt坩埚中样品反应完全后，下列操作步骤的正确顺序为：___________(填序号)。 ①待装置冷却后停止通入    ②取下c和d管称重    ③熄灭煤气灯b    ④熄灭煤气灯a (5)若样品为0.0236 g，实验结束后，c管增重0.0108 g，d管增重0.0352 g。质谱测得该有机物的相对分子量为118，其分子式为___________。 【答案】(1) 通入一定的 b、a (2) 作为载气和氧化剂(“载气”也可写成“反应前排尽装置中的空气和提供气流保证反应产物完全进入到U形管中”) (3) D C (4)④③①② (5) 【分析】如图所示，将样品放入a装置中，通入氧气进行燃烧，为防止样品氧化不充分生成CO，再次通入装有CuO的b装置中充分反应最终将反应生成的水和二氧化碳依次通入c、d装置进行吸收进行质量测定； 【详解】（1）由化学实验可知，先通入排尽装置中的空气，防止空气中的二氧化碳和水对结果产生影响；待所有装置连接好后再检查装置气密性，然后依次点燃b、a处的煤气灯，保证CuO能与有机化合物不完全燃烧产生的气体充分反应，保证实验的准确性； （2）与有机物反应，其作用是作氧化剂，同时将产生的气体载入后续吸收装置中；CuO的作用是与有机物不完全燃烧产生的CO反应生成CO2，使其被后续装置吸收，反应的化学方程式为； （3）c、d装置为U形管，需盛装固体吸收剂吸收反应生成的水和二氧化碳，根据选项可知吸收水，碱石灰()既能洗收水又能吸收CO2，故c中为先将水吸收，d中为碱石灰()吸收CO2； （4）反应结束后，先熄灯再停止通氧气，待冷却后称重，故操作步骤为④③①②； （5）由所给数据可算出，样品的物质的量为0.0002mol，c管增重的0.0108g为H2O的质量，则H2O的物质的量为0.0006mol，H的物质的量为0.0012mol；d管增重的0.0352g为CO2的质量，则CO2的物质的量为0.0008mol，有机化合物中H元素的质量为0.0012g，C元素的质量为0.0096g，则O元素的质量为0.0236g-0.0012g-0.0096g=0.0128g，O的物质的量为0.0008mol，该有机物的实验式为，根据质谱测得该有机物的相对分子量为118，得到分子式； 【变式3-2】（25-26高二下·湖南长沙·月考）我国科学家屠呦呦因青蒿素研究获得诺贝尔奖，青蒿素是从传统药材中发现的能治疗疟疾的有机化合物。青蒿素为无色针状晶体，熔点为156～157℃，易溶于丙酮、氯仿和乙醚，在水中几乎不溶。 Ⅰ．用溶剂A浸取青蒿素的工艺流程如下图所示： (1)操作Ⅰ前对青蒿进行粉碎的目的是________。 (2)操作Ⅱ的名称是________。 (3)利用重结晶法提纯粗品时其操作步骤为：加热溶解→________→冷却结晶→过滤、洗涤、干燥。 (4)在重结晶过程中，若冷却后始终无晶体析出，可用玻璃棒摩擦烧杯内壁，其目的是________。 Ⅱ．已知青蒿素是一种烃的含氧衍生物，某同学为确定其化学式，进行如图实验： 实验步骤： ①按图所示连接装置，检查装置的气密性； ②称量装置E、F中仪器及试剂的质量； ③取14.10 g青蒿素放入C中的硬质玻璃管，点燃装置C、D处的酒精灯，充分反应； ④实验结束后冷却至室温，称量装置E、F中仪器及试剂的质量。 (5)装置D的作用是________。 (6)装置E中装入的试剂不可能是________（填字母序号）。 a．无水氯化钙    b．氢氧化钠固体    c．五氧化二磷 (7)某同学认为上述装置还有不足之处，可能产生较大的实验误差，请提出你的改进方法：________。 (8)通过改进后，实验测得数据如表，通过质谱仪测得青蒿素的相对分子质量为282，结合上述数据，得出青蒿素的分子式为________。 装置 实验前 实验后 E 84.00 g 93.90 g F 100.00 g 133.00 g 【答案】(1)粉碎能增大青蒿与溶剂A的接触面积，提高浸出效率 (2)蒸馏 (3)趁热过滤 (4)提供晶核，诱导结晶 (5)将C中可能产生的CO转化为 (6)b (7)在右侧增加防止空气中二氧化碳、水蒸气进入装置F的装置 (8) 【分析】青蒿粉碎后，加入溶剂A，过滤，将滤液进行蒸馏得到溶剂A和粗品，将粗品进行一系列过程得到精品。青蒿素分子式的确定：将一定质量的青蒿素在C处燃烧，将燃烧的产物通入氧化铜中，将可能生成一氧化碳进一步变为二氧化碳，E处用干燥剂吸收反应生成的水，从而计算青蒿素中含有氢元素的质量，F处用碱石灰吸收反应生成的二氧化碳，计算出青蒿素中含有碳元素的质量，据此分析； 【详解】（1）操作Ⅰ是过滤，为了得到更多的青蒿素，在操作Ⅰ前要对青蒿进行干燥粉碎，其目的是：干燥能防止有效成分水解、利于粉碎，粉碎能增大青蒿素与溶剂A的接触面积，提高浸出效率； （2）溶剂A易挥发，青蒿素粗品难挥发，要将二者分离，操作Ⅱ的名称是蒸馏； （3）重结晶是从溶液得到晶体，步骤为加热溶解、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥； （4）在重结晶过程中，若溶液冷却后未析出晶体，说明溶液可能处于过饱和状态但缺乏晶核。此时用玻璃棒摩擦烧杯内壁，可通过产生微小划痕或玻璃微粒，为晶体析出提供成核位点（即晶核），从而诱发并加速结晶过程 ； （5）由分析可知，装置D的作用是将C中可能产生的CO转化为 （6）由分析可知，装置E的作用是吸收水，不能吸收二氧化碳，氢氧化钠会与二氧化碳反应，故装置E的试剂不可能是氢氧化钠固体，故答案为b； （7）由于空气中含有和水蒸气，空气会从F装置右侧的导管进入F装置，干扰测定结果，从而产生较大实验误差，故改进方法为在右侧增加防止空气中二氧化碳、水蒸气进入装置F的装置，故答案为在右侧增加防止空气中二氧化碳、水蒸气进入装置F的装置； （8）由分析及数据可知，，，，，所以青蒿素中氧原子的质量为，，，故青蒿素的最简式为，青蒿素的相对分子质量为282，则青蒿素的分子式为。 【变式3-3】（25-26高二下·云南昆明·月考）如图所示装置是用燃烧法确定有机物化学式的装置，这种方法是电炉加热时利用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。回答下列问题： (1)A装置是制备氧气的装置，仪器a的名称__________，B装置中浓硫酸的作用是__________。 (2)若样品中有机物只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取0.74 g样品，经充分反应后，D管质量增加0.90 g，E管质量增加1.76 g。则该样品中有机物的最简式为__________。 (3)通过对样品进行分析，得到如下三张图谱。分析图谱可知，样品中有机物的相对分子质量为__________，结构简式为__________。 (4)某同学认为上述装置存在的缺陷是__________。 【答案】(1) 分液漏斗 吸收氧气中的水（或干燥氧气） (2)C4H10O (3) 74 CH3CH2OCH2CH3 (4)缺少防止空气中水蒸气和二氧化碳进入E管的装置 【分析】采用燃烧法通过产物质量来确定有机物组成，反应原理为有机物与氧气反应，生成二氧化碳和水。结合实验装置可知A装置用于制备氧气：，B装置用浓硫酸吸收水蒸气以获取纯净氧气，C装置为有机物样品与氧气的反应装置，D和E装置则是用于吸收产物水和二氧化碳，据此分析答题； 【详解】（1）A装置是制备氧气的装置，仪器a的名称为分液漏斗；由分析知，B装置用浓硫酸吸收水蒸气以获取纯净氧气； （2）已知样品中有机物只含C、H、O三种元素中的两种或三种，D管质量增加0.90 g，是产物水的质量，则，E管质量增加1.76 g，是产物二氧化碳的质量，则，因此该样品中碳元素和氢元素的总质量为，，所以C、H、O的原子个数比为0.04:0.1:0.01=4:10:1， 有机物的最简式为C4H10O； （3）由质谱图可知，样品中有机物的相对分子质量为74；由红外光谱图可知，官能团是醚键；由核磁共振氢谱可知，有机物只含有两种氢原子，结构对称，则有机物的结构简式为CH3CH2OCH2CH3； （4）E装置用碱石灰来吸收产物二氧化碳，而空气中的水蒸气和二氧化碳也可能被碱石灰吸收，影响测定准确性，因此应在装置E后加一个盛有碱石灰的U形管以减少测定误差。 题型04 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有机化合物分子不饱和度为：，其中为碳原子数，为氢原子数； 在计算不饱和度时，若有机化合物分子含有卤素原子，可将其视为氢原子；若含有氧原子，则不予考虑；若含有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数。例如，分子式为C6H5NO2的分子的不饱和度为：； ②几种基团的不饱和度为：1个碳碳双键不饱和度为1；1个碳碳三键不饱和度为2；1个羰基不饱和度为1；1个苯环不饱和度为4；1个脂环不饱和度为1；1个氰基不饱和度为2； 2．测定有机化合物结构的分析方法 ①红外光谱 原理 有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成红外光谱图。 作用 可获得有机化合物分子中所含有的化学键或官能团的信息。 实例 上图中可找到C—O、C—H和O—H的吸收峰，因此可推知该有机化合物是含有羟基官能团的化合物。 ②核磁共振氢谱 原理 处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图中出现的位置也不同，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 作用 测定有机化合物分子中氢原子的类型和数目 分析 吸收峰数目=氢原子类型，吸收峰面积比=处于不同化学环境的氢原子数目之比。如CH3CH2OH的吸收峰面积比=3∶2∶1. 【典例4】（25-26高二下·重庆·月考）已知有机化合物A只含有C、H、O三种元素，使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定，相关结果如下所示。 下列有关说法正确的是 A．图甲为质谱图，图丙为红外光谱图 B．图乙表明该有机化合物的相对分子质量为31 C．由图甲可知该有机物分子中有3种不同的氢原子，且个数比为1：2：4 D．有机化合物A的结构简式为 【答案】D 【分析】图甲：横坐标为化学位移，纵坐标为吸收强度，共出现3组吸收峰，该图是核磁共振氢谱，用于判断有机物中氢原子的种类与数目比；图乙：横坐标为质荷比，纵坐标为相对丰度，该图是质谱图，最大质荷比对应有机物的相对分子质量，图中最大质荷比为46，因此该有机物相对分子质量为46；图丙：标注了、、化学键的吸收峰，该图是红外光谱图，用于判断有机物含有的官能团种类。 【详解】A．根据分析，图甲是核磁共振氢谱，图乙才是质谱图，A错误； B．质谱中，最大质荷比的数值等于有机物的相对分子质量，图乙最大质荷比为46，因此相对分子质量为46，B错误； C．图甲有3组峰，说明有3种不同氢原子，且从左到右峰面积比，氢原子个数比为，氢原子总数为6，选项中不符合，C错误； D．相对分子质量为46，只含C、H、O，可得分子式为；红外光谱显示存在、、键，说明属于醇类；核磁共振氢谱显示有3种氢，个数比，符合乙醇的结构，D正确； 故选D。 【变式4-1】（25-26高二下·北京·月考）某学习小组研究某烃的含氧衍生物A的研究过程如下：称取6.8 g有机物 A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3.6 g和17.6 g。A的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示，其分子中只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基。下列关于有机物A的叙述错误的是 A．A的分子式为C8H8O2 B．1 mol A分子中含有18 NA个σ键 C．A属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有3种 D．符合题中A分子结构的有机物的结构简式为 【答案】C 【分析】浓硫酸增重为水的质量，碱石灰增重为的质量，质谱图中最大质荷比等于A的相对分子质量，即，的物质的量为：，得，含；，得含；结合相对分子质量，中的物质的量为，因此A的分子式为，根据题干信息：只含一个苯环、苯环上只有一个取代基，红外光谱显示含苯环、、，核磁共振氢谱有4组峰（说明有4种等效氢），因此A为苯甲酸甲酯，结构简式为。 【详解】A．根据分析，A的分子式为C8H8O2，A正确； B．单键均为键，双键含1个键，中苯环含6个键+5个苯环键+苯环与羰基的键；羰基含1个键+1个键；醚键含1个键；甲基含3个键，总和为，因此含个键，B正确； C．分子式，属于芳香族化合物（含苯环）且含羧基的同分异构体共4种：单取代：苯乙酸，1种；双取代：甲基和羧基在苯环上有邻、间、对3种位置异构； 总计种，C错误； D．根据分析，A为苯甲酸甲酯，结构简式为，D正确； 故选C。 【变式4-2】（25-26高二下·湖南郴州·月考）按要求回答下列问题： (1)取3.0 g有机物A，测得完全燃烧后生成3.6 g和3.36 L(标准状况)，已知该有机物的蒸气在标准状况下的密度是2.67 g/L，则该有机物的分子式为___________，该物质能与金属钠反应放出氢气，则该有机物可能的结构简式为___________、___________。 (2)有机物B的分子式为，其红外光谱图如下所示。 又测得其核磁共振氢谱图中有3组峰，且峰面积比为6：1：1，试推测该有机物的结构简式：___________。 (3)主链含6个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有(不考虑、立体异构)___________(填标号)。 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 (4)采用现代仪器分析方法，可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构。某烯烃X的质谱图中最大质荷比为56，该有机物的核磁共振氢谱如图所示。 ①X的结构简式为___________。 ②写出X发生加聚反应的化学方程式：___________。 ③有机物Y与X互为同分异构体，且Y分子结构中只有一种等效氢，则Y的结构简式为___________。 【答案】(1)    (2)(CH3)2CHOOCH (3)C (4) nCH2=CHCH2CH3      【详解】（1）有机物的蒸气密度是2.67 g/L，，，而，，根据原子守恒可知，A分子中，，，故A的分子式为。若该物质能与金属钠反应放出氢气，则该有机物为醇，可能的结构有、两种。 （2）有机物B的分子式为，不饱和度为1。核磁共振氢谱有3组峰，峰面积比为6：1：1，说明含有3种化学环境不同的氢原子，说明有2个对称的甲基，红外光谱显示还含有、，满足条件的结构简式为 （3）主链有6个C原子，则乙基只能在3号C上，甲基可以在中间所有的C上，该分子不对称，甲基分别在中间四个碳原子上，共有4种。 （4）①某烯烃X的质谱图中最大质荷比为56，则X相对分子质量为56，根据，可知分子中最大碳原子数目为4，故X分子式为，其核磁共振氢谱有4种化学环境不同的氢原子，且数目之比为2：1：2：3，故X为。 ②发生加聚反应的化学方程式为nCH2=CHCH2CH3 。 ③有机物Y与X互为同分异构体，且Y分子结构中只有一种等效氢，为环丁烷结构： 。 【变式4-3】（25-26高二下·甘肃武威·期中）某化学小组为测定某有机物样品G的组成和结构，设计如图实验装置； 回答下列问题： (1)C中CuO的作用为______。 (2)装置D中浓硫酸的作用是______。 (3)装置F中碱石灰的作用是______。 (4)若准确称取2.2 g样品G(只含C、H、O三种元素)，经充分燃烧后，装置D质量增加1.8 g，U形管E质量增加4.4 g。又知样品G的质谱图如图所示，该有机物的分子式为______。 (5)已知有机物G(含有羧基)能与NaHCO3反应产生CO2)，经测定其核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为1：1：6。综上所述，G的结构简式为______。 (6)有机物M与G互为同系物，且相对分子质量比G大14，则M的结构有______种。 【答案】(1)保证碳元素全部转化为CO2 (2)吸收有机物燃烧产生的水蒸气 (3)防止外界水蒸气和二氧化碳进入E中 (4) (5) (6)4 【分析】A中产生氧气，通过浓硫酸干燥后通入C中，与样品充分反应后，通过氧化铜将可能产生的一氧化碳转化为二氧化碳，D增重是水的质量，E增重是二氧化碳的质量，F防止外界水蒸气和二氧化碳进入E中，据此回答； 【详解】（1）由分析可知，CuO将有机物不完全燃烧生成的CO全部氧化为CO2，保证碳元素全部转化为CO2准确测定； （2）由分析可知，D中浓硫酸的作用是吸收有机物燃烧产生的水蒸气； （3）由分析可知，F防止外界水蒸气和二氧化碳进入E中 （4）生成水的物质的量，得，， 生成二氧化碳的物质的量，得，，则，，，故最简式为，式量为44，由质谱图可知，质谱中最大质荷比为相对分子质量，即，因此分子式为； （5）G含羧基，核磁共振氢谱有3组峰，峰面积比，说明分子含2个等效甲基（共6个H）、羧基1个H、次甲基1个H，故G的结构简式为； （6）G是饱和一元羧酸，M与G互为同系物，相对分子质量大14，说明M比G多1个CH2，M是分子式为的饱和一元羧酸，可看作羧基连接丁基，丁基共有4种同分异构体，因此M的结构共4种。 27 / 28 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 有机化合物结构的测定 题型01 有机化合物的分离、提纯 题型02 官能团的鉴别与检验 题型03 有机化合物分子式的确定 题型04 有机化合物结构式的确定 题型01 有机化合物的分离、提纯 1．蒸馏 （1）原理：利用沸点差异分离和提纯液态有机化合物。 （2）适用条件：①液态有机物中含有少量杂质；②有机物热稳定性较高；③有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃)。 （3）蒸馏的实验装置及注意事项 ①实验装置：在横线上写出相应仪器的名称 ②注意事项 a．蒸馏烧瓶底部要垫陶土网，烧瓶内液体体积约为其容积的~； b．温度计水银球位置：蒸馏烧瓶的支管口处； c．加碎瓷片的目的：防止液体暴沸； d．冷凝管中水的流向：下口流入，上口流出； e．先通冷凝水再加热蒸馏烧瓶。 2．萃取 （1）原理 ①液-液萃取：如果某物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，则利用这种差别，可以使该物质从溶解度较小的溶剂中转移到溶解度较大的溶剂中去，这种方法叫做萃取，这种溶剂叫做萃取剂 ②固-液萃取：利用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程 （2）萃取剂的选择 ①萃取剂与溶质不反应，易分离 ②萃取剂与原溶剂(水)不相溶且不反应 ③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 （3）常用萃取剂：乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、苯、CCl4等，一般不用酒精作萃取剂 （4）分液：将两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的操作方法 （5）所用仪器：烧杯、漏斗架、分液漏斗 （6）萃取与分液的操作及注意事项 操作步骤：检漏→加试剂振荡→静置分层→分液 实验装置 实验步骤 加入萃取剂后充分振荡，静置分层，然后打开分液漏斗上方的玻璃塞和下方的活塞将两层液体分离，下层液体从下口流出，并及时关闭活塞，上层液体从上口倒出 注意　将萃取后的两层液体分开的操作，称为分液。分液也可以单独进行，用来分离互不相溶的两种液体。 3．重结晶 （1）原理：利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去。 （2）选择溶剂的条件 ①杂质在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，能够进行冷却结晶。 （3）实验探究：重结晶法提纯苯甲酸 已知：粗苯甲酸样品中含有少量氯化钠和泥沙。 ①实验流程及装置 ②问题讨论 a重结晶法提纯萃甲酸的原理是什么？有哪些主要操作步骤？ 苯甲酸在不同温度的蒸馏水中溶解度不同；加热溶解，趁热过滤，冷却结晶，过滤洗涤，干燥称量 b溶解粗苯甲酸时加热的作用是什么？趁热过滤的目的是什么？ 加热是为了增大苯甲酸的溶解度，使苯甲酸充分溶解；为了防止苯甲酸提前结晶析出 c实验操作中多次使用了玻璃棒，分别起到了哪些作用？ 溶解时，使用玻璃棒是为了加速溶解；过滤时使用玻璃杯是为了引流 d如何检验提纯后的苯甲酸中氯化钠已被除净？ 取最后一次洗涤液少量于试管中，加入稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明苯甲酸中NaCl已除净 e洗涤析出的晶体时，往往用冷水，目的：减少洗涤过程中晶体的溶解损耗 【易错警示】结晶与重结晶的比较 结晶 重结晶 含义 物质从溶液中以晶体形式析出的过程。包括“冷却结晶法”和“蒸发结晶法” 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 冷却结晶法：将热的饱和溶液慢慢冷却析出晶体，适用于溶解度随温度变化大的物质，如KNO3。蒸发结晶法：把溶液蒸发至大量晶体析出，适用于溶解度随温度变化不大的物质，如NaCl 先加热溶解，趁热过滤后再冷却结晶，如提纯苯甲酸 目的 获得晶体 提纯或分离物质 4．常见有机物除杂实例 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法 乙烷(乙烯) 溴水 洗气 乙烯(SO2、CO2) NaOH溶液 洗气 乙炔(H2S) CuSO4溶液或NaOH溶液 洗气 溴苯(溴) NaOH溶液 分液 硝基苯(硝酸、硫酸) NaOH溶液 分液 乙酸乙酯(乙酸) 饱和Na2CO3溶液 分液 苯(苯甲酸) NaOH溶液 分液 苯(苯酚) NaOH溶液 分液 苯(甲苯) 酸性KMnO4溶液 分液 苯酚(苯甲酸) NaHCO3溶液 分液 溴乙烷(溴) NaHSO3溶液或NaOH溶液 分液 溴乙烷(乙醇) H2O 分液 溴苯(苯) ———— 蒸馏 硝基苯(苯) ———— 蒸馏 乙醇(水) CaO 蒸馏 乙醇(乙酸) NaOH溶液 蒸馏 乙酸(乙醇) 酸性KMnO4溶液 蒸馏 乙酸(乙醛) 酸性KMnO4溶液 蒸馏 乙醛(乙酸) NaOH溶液 蒸馏 淀粉(NaCl溶液) 半透膜 渗析法 肥皂(甘油) NaCl溶液 盐析 提纯苯甲酸 ———— 重结晶、升华法 【典例1】（25-26高二下·湖北武汉·期中）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．实验室蒸馏分离和 B．分液时先打开分液漏斗上方的玻璃塞或将玻璃塞的小孔与瓶身的凹槽对齐，再打开下方的活塞 C．进行粗苯甲酸的提纯 D．除去中的 A．A B．B C．C D．D 【变式1-1】（25-26高二下·河北石家庄·月考）已知苯甲酸的溶解度随着温度升高而增大。某小组从某粗苯甲酸样品(含少量氯化钠和泥沙)中提纯苯甲酸。实验步骤如下： 下列有关叙述错误的是 A．提纯苯甲酸原理是：苯甲酸溶解度随着温度降低而减小 B．加热目的是加快粗苯甲酸的溶解，增大苯甲酸在溶剂中的溶解度 C．趁热过滤的目的避免杂质析出，降低产品纯度 D．玻璃棒的作用依次是搅拌、引流、转移 【变式1-2】（25-26高二下·北京·月考）下列实验操作正确的是 A．加热溶解粗苯甲酸，冷却结晶，过滤除去泥沙 B．用萃取碘水中的碘 C．分离甲烷与氯气取代反应得到的液体混合物 D．制备硫酸四氨合铜晶体 A．A B．B C．C D．D 【变式1-3】（25-26高二下·江苏苏州·月考）下列关于有机物的鉴别、除杂和制备说法正确的是 A．用苯萃取溴水中的溴，分液时有机层从分液漏斗的下端放出 B．氯气与甲烷按照比例2：1在光照条件下反应制备纯净的二氯甲烷 C．只用溴水就能将己烯、四氯化碳、淀粉碘化钾溶液区分开来 D．甲烷中混有少量乙烯：通过酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶 题型02 有机物的鉴别与检验 有机物的鉴别与检验 用于物质鉴别与检验的化学反应一般具有操作简便、现象明显、灵敏度高、专一性强的特点。进行多种物质鉴别时，可优先利用各物质的独特性质鉴别；没有独特性质时，可利用某种性质对物质分组之后再进一步鉴别。 1．常见有机物的检验 有机物 检验方法或思路 卤代烃 首先加NaOH溶液并加热，再加稀硝酸中和碱液，最后滴加AgNO3溶液 乙醇 可使有黑色氧化膜的灼热铜丝变得光亮(生成铜)，并产生有刺激性气味的气体(乙醛)；与金属钠能够平缓地反应，产生氢气 醛、葡萄糖 与银氨溶液(水浴加热)反应形成银镜；与新制的Cu(OH)2悬浊液(加热)反应生成砖红色沉淀(Cu2O) 羧酸 使紫色石蕊溶液变红；使蓝色石蕊试纸变红 酯 与滴有酚酞的稀NaOH溶液共热，红色逐渐消失 淀粉 溶液遇碘变为蓝色 蛋白质 灼烧，有烧焦羽毛的气味；加浓硝酸并微热，颜色变黄(含苯环结构的蛋白质用此法) 2．特征鉴别法 有机物或官能团 试剂或方法 反应现象 碳碳双键或碳碳叁键 溴水 褪色 酸性高锰酸钾溶液 褪色 苯的同系物 酸性高锰酸钾溶液 褪色 醇羟基 金属钠 缓慢反应，冒气泡 酚羟基 浓溴水 产生白色沉淀 氯化铁溶液 产生紫色溶液 醛基或葡萄糖 新制的氢氧化铜悬浊液 加热煮沸，产生砖红色沉淀 银氨溶液 水浴加热，产生光亮的银镜 羧基 碳酸氢钠溶液 有气泡产生 锌、铁 有气泡产生 石蕊试液 溶液变红 新制的氢氧化铜悬浊液 蓝色沉淀溶解，产生蓝色溶液 【典例2】（25-26高二下·山东青岛·月考）下列实验操作或对实验事实的描述正确的有 ①与NaOH的水溶液共热，反应后生成的醇能被氧化为醛 ②除去苯中的己烯：向溶液中加入浓溴水，分液 ③鉴别己烯和甲苯：向己烯和甲苯中分别滴入酸性溶液，振荡观察是否褪色 ④除去乙烷中少量乙烯：通入氢气在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷 ⑤用浓溴水可将、溶液、，苯区分开 ⑥检验中的溴元素，取样加入足量的NaOH醇溶液并加热，冷却后加稀硝酸酸化，再加溶液，观察沉淀颜色 ⑦、、中加入NaOH的醇溶液共热，然后加入稀硝酸呈酸性，再滴入溶液，均有沉淀生成 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【变式2-1】（25-26高二下·河南洛阳·月考）下列说法错误的是 A．鉴别己烯和苯，向己烯和苯中分别滴入酸性溶液，振荡，观察是否褪色 B．用重铬酸钾的酸性溶液不能鉴别乙醇、乙醛 C．乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，且原理相同 D．在苯与液溴制备溴苯的实验中，溴苯提纯步骤：水洗、用10%的氢氧化钠溶液洗涤、水洗、用干燥剂干燥、蒸馏 【变式2-2】（25-26高二下·江苏苏州·月考）化合物Z是一种药物中间体，其部分合成路线如下图，下列说法正确的是 A．可用银氨溶液检验Y中是否含有X B．Y、Z分子均存在顺反异构体 C．X与Y均可以与甲醛发生缩聚反应 D．1 mol X与足量氢氧化钠反应，最多消耗2 mol NaOH 【变式2-3】（25-26高二下·北京·月考）下列鉴别操作正确的是 A．鉴别醛基：加热后，试管壁产生光亮银镜 B．鉴别醛基：加热后，新制氢氧化铜溶液中出现砖红色沉淀 C．鉴别卤代烃：生成白色沉淀，说明原卤代烃为氯代烃 D．证明苯与液溴反应：f出现淡黄色沉淀，说明生成HBr，该反应发生 A．A B．B C．C D．D 题型03 有机化合物分子式的确定 1．有机化合物分子式的确定 将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单的无机化合物，通过足量的浓硫酸、足量的碱石灰，根据各产物的质量，从而推算出有机物中各组成元素的质量，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式(最简式)。 （1）李比希法确定实验式 （2）实验式(最简式)与分子式的关系：分子式=(最简式)n 例。某种含CHO三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测得其中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。则： ①计算该有机化合物中氧元素的质量分数： ②计算该有机化合物分子内各元素原子的个数比： N(C)∶N(H)∶N(O)==2∶6∶1； ③该未知物A的实验式为C2H6O。 （3）确定分子式 质谱：质荷比最大的数据就是样品分子的相对分子质量；在确定了物质的实验式(最简式)和相对分子质量之后，就可进一步确定其分子式；（计算依据：分子式是实验式的整数倍） 【典例3】（25-26高二下·河北石家庄·月考）根据下列信息回答相关问题： Ⅰ． (1)东晋·葛洪《肘后备急方·治寒热诸疟方》记载青蒿素提取和使用：青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。分离提纯“青蒿素”的主要操作是___________(填字母)。 A．加热溶解、过滤、洗涤 B．萃取、分液、蒸馏 C．趁热过滤、洗涤、干燥 D．有机溶剂萃取、过滤、重结晶 (2)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： 温度/℃ 25 50 80 100 溶解度/g 0.56 0.84 3.5 5.5 (注：氯化钠可分散在乙醇中形成胶体) 某种乙酰苯胺样品中混入了少量氯化钠杂质，提纯乙酰苯胺的方法是___________。 Ⅱ．利用如图装置测定某有机物的实验式。 (3)装置的连接顺序(从左到右)是___________(填字母，装置不能重复使用)。 (4)F装置中CuO的作用是___________。 (5)实验开始先通入的目的是___________；实验结束后继续通入一段时间的目的是___________。 (6)两个电炉加热的顺序是：先加热___________(填“样品”或“CuO”)，后加热另一种物质。 (7)如果将D装置撤去，测得有机物中元素质量偏低的是___________(填“碳”“氢”或“氧”)。 (8)5.8 g该有机化合物X在足量氧气中完全燃烧，A中增重13.2 g和B中增重5.4 g，该有机物X的质谱中，分子离子峰的最大质荷比数值为58。有机物X的分子式为___________。 【变式3-1】（25-26高二下·河南濮阳·月考）元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有机化合物进行C、H元素分析。 回答下列问题： (1)将装有样品的Pt坩埚和CuO放入石英管中，先___________，而后将已称重的U形管c、d与石英管连接，检查装置气密性。依次点燃煤气灯___________，进行实验。 (2)的作用有___________。CuO的作用是___________(举1例，用化学方程式表示)。 (3)c和d中的试剂分别是___________、___________(填标号)。 A．浓硫酸    B．NaCl     C．碱石灰()   D． (4)Pt坩埚中样品反应完全后，下列操作步骤的正确顺序为：___________(填序号)。 ①待装置冷却后停止通入    ②取下c和d管称重    ③熄灭煤气灯b    ④熄灭煤气灯a (5)若样品为0.0236 g，实验结束后，c管增重0.0108 g，d管增重0.0352 g。质谱测得该有机物的相对分子量为118，其分子式为___________。 【变式3-2】（25-26高二下·湖南长沙·月考）我国科学家屠呦呦因青蒿素研究获得诺贝尔奖，青蒿素是从传统药材中发现的能治疗疟疾的有机化合物。青蒿素为无色针状晶体，熔点为156～157℃，易溶于丙酮、氯仿和乙醚，在水中几乎不溶。 Ⅰ．用溶剂A浸取青蒿素的工艺流程如下图所示： (1)操作Ⅰ前对青蒿进行粉碎的目的是________。 (2)操作Ⅱ的名称是________。 (3)利用重结晶法提纯粗品时其操作步骤为：加热溶解→________→冷却结晶→过滤、洗涤、干燥。 (4)在重结晶过程中，若冷却后始终无晶体析出，可用玻璃棒摩擦烧杯内壁，其目的是________。 Ⅱ．已知青蒿素是一种烃的含氧衍生物，某同学为确定其化学式，进行如图实验： 实验步骤： ①按图所示连接装置，检查装置的气密性； ②称量装置E、F中仪器及试剂的质量； ③取14.10 g青蒿素放入C中的硬质玻璃管，点燃装置C、D处的酒精灯，充分反应； ④实验结束后冷却至室温，称量装置E、F中仪器及试剂的质量。 (5)装置D的作用是________。 (6)装置E中装入的试剂不可能是________（填字母序号）。 a．无水氯化钙    b．氢氧化钠固体    c．五氧化二磷 (7)某同学认为上述装置还有不足之处，可能产生较大的实验误差，请提出你的改进方法：________。 (8)通过改进后，实验测得数据如表，通过质谱仪测得青蒿素的相对分子质量为282，结合上述数据，得出青蒿素的分子式为________。 装置 实验前 实验后 E 84.00 g 93.90 g F 100.00 g 133.00 g 【变式3-3】（25-26高二下·云南昆明·月考）如图所示装置是用燃烧法确定有机物化学式的装置，这种方法是电炉加热时利用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。回答下列问题： (1)A装置是制备氧气的装置，仪器a的名称__________，B装置中浓硫酸的作用是__________。 (2)若样品中有机物只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取0.74 g样品，经充分反应后，D管质量增加0.90 g，E管质量增加1.76 g。则该样品中有机物的最简式为__________。 (3)通过对样品进行分析，得到如下三张图谱。分析图谱可知，样品中有机物的相对分子质量为__________，结构简式为__________。 (4)某同学认为上述装置存在的缺陷是__________。 题型04 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有机化合物分子不饱和度为：，其中为碳原子数，为氢原子数； 在计算不饱和度时，若有机化合物分子含有卤素原子，可将其视为氢原子；若含有氧原子，则不予考虑；若含有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数。例如，分子式为C6H5NO2的分子的不饱和度为：； ②几种基团的不饱和度为：1个碳碳双键不饱和度为1；1个碳碳三键不饱和度为2；1个羰基不饱和度为1；1个苯环不饱和度为4；1个脂环不饱和度为1；1个氰基不饱和度为2； 2．测定有机化合物结构的分析方法 ①红外光谱 原理 有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相同的红外线，通过红外光谱仪的记录形成红外光谱图。 作用 可获得有机化合物分子中所含有的化学键或官能团的信息。 实例 上图中可找到C—O、C—H和O—H的吸收峰，因此可推知该有机化合物是含有羟基官能团的化合物。 ②核磁共振氢谱 原理 处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，相应的信号在谱图中出现的位置也不同，而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。 作用 测定有机化合物分子中氢原子的类型和数目 分析 吸收峰数目=氢原子类型，吸收峰面积比=处于不同化学环境的氢原子数目之比。如CH3CH2OH的吸收峰面积比=3∶2∶1. 【典例4】（25-26高二下·重庆·月考）已知有机化合物A只含有C、H、O三种元素，使用现代分析仪器对有机化合物A的分子结构进行测定，相关结果如下所示。 下列有关说法正确的是 A．图甲为质谱图，图丙为红外光谱图 B．图乙表明该有机化合物的相对分子质量为31 C．由图甲可知该有机物分子中有3种不同的氢原子，且个数比为1：2：4 D．有机化合物A的结构简式为 【变式4-1】（25-26高二下·北京·月考）某学习小组研究某烃的含氧衍生物A的研究过程如下：称取6.8 g有机物 A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3.6 g和17.6 g。A的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示，其分子中只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基。下列关于有机物A的叙述错误的是 A．A的分子式为C8H8O2 B．1 mol A分子中含有18 NA个σ键 C．A属于芳香族化合物的同分异构体中，含有羧基的有机物有3种 D．符合题中A分子结构的有机物的结构简式为 【变式4-2】（25-26高二下·湖南郴州·月考）按要求回答下列问题： (1)取3.0 g有机物A，测得完全燃烧后生成3.6 g和3.36 L(标准状况)，已知该有机物的蒸气在标准状况下的密度是2.67 g/L，则该有机物的分子式为___________，该物质能与金属钠反应放出氢气，则该有机物可能的结构简式为___________、___________。 (2)有机物B的分子式为，其红外光谱图如下所示。 又测得其核磁共振氢谱图中有3组峰，且峰面积比为6：1：1，试推测该有机物的结构简式：___________。 (3)主链含6个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有(不考虑、立体异构)___________(填标号)。 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 (4)采用现代仪器分析方法，可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构。某烯烃X的质谱图中最大质荷比为56，该有机物的核磁共振氢谱如图所示。 ①X的结构简式为___________。 ②写出X发生加聚反应的化学方程式：___________。 ③有机物Y与X互为同分异构体，且Y分子结构中只有一种等效氢，则Y的结构简式为___________。 【变式4-3】（25-26高二下·甘肃武威·期中）某化学小组为测定某有机物样品G的组成和结构，设计如图实验装置； 回答下列问题： (1)C中CuO的作用为______。 (2)装置D中浓硫酸的作用是______。 (3)装置F中碱石灰的作用是______。 (4)若准确称取2.2 g样品G(只含C、H、O三种元素)，经充分燃烧后，装置D质量增加1.8 g，U形管E质量增加4.4 g。又知样品G的质谱图如图所示，该有机物的分子式为______。 (5)已知有机物G(含有羧基)能与NaHCO3反应产生CO2)，经测定其核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为1：1：6。综上所述，G的结构简式为______。 (6)有机物M与G互为同系物，且相对分子质量比G大14，则M的结构有______种。 27 / 28 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $