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有机化学分析
研究有机化合物的一般步骤和方法
①蒸馏、重结晶等分离提纯有机物的实验操作
②通过具体实例了解某些物理方法如何确定有机化合物的相对分子质量和分子结构
③确定有机化合物实验式、相对分子质量、分子式的有关计算
从天然资源中提取有机物成分或者是工业生产、实验室合成的有机化合物不可能直接得到纯净物，因此，必须对所得到的产品进行分离提纯，如果要鉴定和研究未知有机物的结构与性质，必须得到更纯净的有机物。
1研究有机化合物的一般步骤和方法
（1）分离、提纯（蒸馏、重结晶、升华、色谱分离）；
（2）元素分析（元素定性分析、元素定量分析）──确定实验式；
（3）相对分子质量的测定（质谱法）──确定分子式；
（4）分子结构的鉴定（化学法、物理法）。
2有机物的分离、提纯实验
一、分离、提纯
1．蒸馏
蒸馏是分离、提纯液态有机物的常用方法。
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30ºC），就可以用蒸馏法提纯此液态有机物。
定义：
利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的操作过程。
要求：
含少量杂质，该有机物具有热稳定性，且与杂质沸点相差较大（大于30℃）。
所用仪器：
铁架台（铁圈、铁夹）、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接受器等。
如图所示：
特别注意：
冷凝管的冷凝水是从下口进上口出。
蒸馏的注意事项
1、注意仪器组装的顺序：
“先下后上，由左至右”；
2、不得直接加热蒸馏烧瓶，需垫石棉网；
3、蒸馏烧瓶盛装的液体，最多不超过容积的1/3；不得将全部溶液蒸干；
4、需使用沸石（防止暴沸）；
5、冷凝水水流方向应与蒸汽流方向相反（逆流：
下进上出）；
6、温度计水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口齐平，以测量馏出蒸气的温度；
2．重结晶
定义：
重结晶是使固体物质从溶液中以晶体状态析出的过程，是提纯、分离固体物质的重要方法之一。
重结晶常见的类型
（1）冷却法：
将热的饱和溶液慢慢冷却后析出晶体，此法适合于溶解度随温度变化较大的溶液。
（2）蒸发法：
此法适合于溶解度随温度变化不大的溶液，如粗盐的提纯。
（3）重结晶：
将以知的晶体用蒸馏水溶解，经过滤、蒸发、冷却等步骤，再次析出晶体，得到更纯净的晶体的过程。
注意：
若杂质的溶解度很小，则加热溶解，趁热过滤，冷却结晶；若溶解度很大，则加热溶解，蒸发结晶。
重结晶的首要工作是选择适当的溶剂，要求该溶剂：
（1）杂质在此溶剂中的溶解度很小或溶解度很大，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。
溶剂的选择：
杂质在溶剂中的溶解度很小或很大，易于除去；
被提纯的有机物在此溶液中的溶解度，受温度影响较大。
例如：
苯甲酸的重结晶
3．萃取
利用溶液在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来，前者称为萃取剂，一般溶质在萃取剂里的溶解度更大些。
分液：
利用互不相溶的液体的密度不同，用分液漏斗将它们一一分离出来。
所用仪器：
烧杯、漏斗架、分液漏斗。
4．色谱法
从公元八世纪起，人们就已开始使用不同的手段制备有机物，但由于化学理论和技术条件的限制，其元素组成及结构长期没有得到解决。
直到19世纪中叶，李比希在拉瓦锡推翻了燃素学说，在建立燃烧理论的基础上，提出了用燃烧法进行有机化合物中碳和氢元素定量分析的方法。
准确的碳氢分析是有机化学史上的重大事件，对有机化学的发展起着不可估量的作用。
随后，物理科学技术的发展，推动了化学分析的进步，才有了今天的快速、准确的元素分析仪和各种波谱方法。
分离、提纯题型训练
1．有机物的天然提取和人工合成往往得到的是混合物，假设给你一种这样的有机混合物让你研究，一般要采取的几个步骤是（）
A．分离、提纯→确定化学式→确定实验式→确定结构式
B．分离、提纯→确定实验式→确定化学式→确定结构式
C．分离、提纯→确定结构式→确定实验式→确定化学式
D．确定化学式→确定实验式→确定结构式→分离、提纯
2．下列属于分离、提纯液态有机物的操作的是（）
A．蒸馏B．蒸发C．重结晶D．过虑
3．天然色素的提取往往应用到萃取操作，现在有用大量水提取的天然色素，下列溶剂不能用来萃取富集这些天然色素的是（）
A．石油醚B．丙酮C．乙醇D．乙醚
4．用一种试剂鉴别苯酚、1—己烯、碘化钾溶液、苯四种液体，应选用（）
A．盐酸B．FeCl3溶液Ｃ．溴水D．四氯化碳
5．下列各组混合物中，可以用分液漏斗分离的是（）
Ａ．溴苯和水 Ｂ．乙酸和乙醇 Ｃ．酒精和水 Ｄ．溴苯和苯
6．现有三组混合液：
①乙酸乙酯和乙酸钠溶液②乙醇和丁醇⑧溴化钠和单质溴的水溶液，分离以上各混合液的正确方法依次是（）
Ａ．分液、萃取、蒸馏Ｂ．萃取、蒸馏、分液
Ｃ．分液、蒸馏、萃取Ｄ．蒸馏、萃取、分液
7．现有一瓶A和B的混合液，已知A和B的某些性质如下：
物质
分子式
熔点℃
沸点℃
密度g•ｃｍ-3
水溶性
A
Ｃ3Ｈ6Ｏ2
-98
57.5
0.93
可溶
B
Ｃ4Ｈ8Ｏ2
-84
77
0.90
可溶
由此，分离A和B的最佳方法是（）
Ａ．萃取Ｂ．升华Ｃ．分馏Ｄ．分液
8．欲用96%的工业酒精制取无水乙醇时，可选用的方法是（）
Ａ．加入无水CuSO4，再过滤Ｂ．加入生石灰，再蒸馏
Ｃ．加入浓硫酸，再加热，蒸出乙醇Ｄ．将96%的乙醇溶液直接加热蒸馏出苯
9．实验室常用溴和苯反应制取溴苯，得到粗溴苯后，要用如下的操作精制：
①蒸馏②水洗③用干燥剂干燥④10％NaOH溶液洗⑤水洗，正确的操作顺序是（）
Ａ．①②③④⑤Ｂ．②④⑤③①Ｃ．④②③①⑤Ｄ．②④①⑤③
10．下列物质中的杂质（括号中是杂质）分别可以用什么方法除去。
（1）酒精（水）
（2）壬烷（己烷）
（3）KNO3（NaCl）（4）乙酸乙酯（乙醇）
（5）甲烷（乙烯）（6）NaCl（泥沙）
（7）溴水（水）（8）CO2（HCl）
11．某工厂废液经测定得知主要含有乙醇，其中还溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯。
根据各物质的性质（如下表），确定通过下列步骤回收乙醇和乙酸。
物质
丙酮
乙酸乙酯
乙醇
乙酸
沸点（℃）
56.2
77.06
78
117.9
①向废液中加入烧碱溶液，调整溶液的pH＝10
②将混合液放入蒸馏器中缓缓加热
③收集温度在70～85℃时的馏出物
④排出蒸馏器中的残液。
冷却后向其中加浓硫酸（过量），然后再放入耐酸蒸馏器进行蒸馏，回收馏出物
请回答下列问题：
（1）加入烧碱使溶液的pH＝10的目的是（用化学方程式表示）；
（2）在70～85℃时馏出物的主要成份是；
（3）在步骤④中，加入过量浓硫酸的目的是（用化学方程式表示）；
（4）当最后蒸馏的温度控制在85～125℃一段时间后，残留液中溶质的主要成份是。
12．某化学课外小组用海带为原料制取了少量碘水。
现用CCl4从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液，其实验操作可分解为如下几步：
（A）把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；（B）把50毫升碘水和15毫升CCl4加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；（C）检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；（D）倒置漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；（E）旋开活塞，用烧怀接收溶液；（F）将分液漏斗上口倒出上层水溶液；（G）将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔；（H）静置，分层就此实验。
完成下列填空：
①正确操作步骤的顺序是：
（用上述各操的编号字母填写）
＿＿＿→＿＿＿→＿＿＿→A→G→＿＿＿＿→E→F
②上述（E）步骤的操作中应注意；上述（G）步骤操作的目的是。
③能选用CCl4从碘水中萃取碘的原因是。
④下列物质，不能作为从溴水中萃取溴的溶剂的是。
A．热裂汽油 B．苯 C．酒精 D．正庚烷
定量分析法
一、元素分析与相对原子质量的测定
1．元素分析
例如：
实验探究：
葡萄糖分子中碳、氢元素的检验
图1-1 碳和氢的鉴定
C12H22O11+24CuO
12CO2+11H2O+24Cu
实验：
取干燥的试样──蔗糖0.2g和干燥氧化铜粉末1g，在研钵中混匀，装入干燥的硬质试管中。
如图1-1所示，试管口稍微向下倾斜，导气管插入盛有饱和石灰水的试管中。
用酒精灯加热试样，观察现象。
结论：
若导出气体使石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，表明试样中有碳元素；试管口壁出现水滴（如何证明其为水滴？
），则表明试样中有氢元素。
补充：
有机物燃烧的规律归纳
1．烃完全燃烧前后气体体积的变化
完全燃烧的通式：
CxHy＋（x+
）O2
xCO2＋
H2O
（1）燃烧后温度高于100℃时，水为气态：
1y＝4时，
＝0，体积不变；
2y>4时，
>0，体积增大；
3y<4时，
<0，体积减小。
（2）燃烧后温度低于100℃时，水为液态：
※无论水为气态还是液态，燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子个数有关，而与氢分子中的碳原子数无关。
例：
盛有CH4和空气的混和气的试管，其中CH4占1/5体积。
在密闭条件下，用电火花点燃，冷却后倒置在盛满水的水槽中（去掉试管塞）此时试管中
A．水面上升到试管的1/5体积处；
B．水面上升到试管的一半以上；
C．水面无变化；
D．水面上升。
2．烃类完全燃烧时所耗氧气量的规律
完全燃烧的通式：
CxHy＋（x+
）O2
xCO2＋
H2O
（1）相同条件下等物质的量的烃完全燃烧时，（x+
）值越大，则耗氧量越多；
（2）质量相同的有机物，其含氢百分率（或
值）越大，则耗氧量越多；
（3）1mol有机物每增加一个CH2，耗氧量多1.5mol；
（4）1mol含相同碳原子数的烷烃、烯烃、炔烃耗氧量依次减小0.5mol；
（5）质量相同的CxHy，
值越大，则生成的CO2越多；若两种烃的
值相等，质量相同，则生成的CO2和H2O均相等。
3．碳的质量百分含量c％相同的有机物（最简式可以相同也可以不同），只要总质量一定，以任意比混合，完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。
4．不同的有机物完全燃烧时，若生成的CO2和H2O的物质的量之比相等，则它们分子中的碳原子和氢原子的原子个数比相等。
2．质谱法
注：
从质谱图中“质荷比”代表待测物质的相对原子质量以及认识质谱仪。
三、分子结构的测定
1．红外光谱
注：
该法不需要记忆某些官能团对应的波长范围，主要是知道通过红外光谱可以知道有机物含有哪些官能团。
2．核磁共振氢谱
注：
了解通过该谱图确定
（1）某有机物分子结构中有几种不同环境的氢原子
（2）有核磁共振氢谱的峰面积之比可以确定不同环境的氢原子的个数比。
有机物分子式的确定
1．有机物组成元素的判断 一般来说，有机物完全燃烧后，各元素对应产物为：
C→CO2，H→H2O，Cl→HCl。
某有机物完全燃烧后若产物只有CO2和H2O，则其组成元素可能为C、H或C、H、O。
欲判定该有机物中是否含氧元素，首先应求出产物CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量，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，原有机物的组成含氧。
2．实验式（最简式）和分子式的区别与联系
（1）最简式是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子。
不能确切表明分子中的原子个数。
注意：
①最简式是一种表示物质组成的化学用语； ②无机物的最简式一般就是化学式； ③有机物的元素组成简单，种类繁多，具有同一最简式的物质往往不止一种； ④最简式相同的物质，所含各元素的质量分数是相同的，若相对分子质量不同，其分子式就不同。
例如，苯（C6H6）和乙炔（C2H2）的最简式相同，均为CH，故它们所含C、H元素的质量分数是相同的。
（2）分子式是表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子。
注意：
①分子式是表示物质组成的化学用语； ②无机物的分子式一般就是化学式； ③由于有机物中存在同分异构现象，故分子式相同的有机物，其代表的物质可能有多种； ④分子式＝（最简式）n。
即分子式是在实验式基础上扩大n倍，
。
3．确定分子式的方法
（1）实验式法 由各元素的质量分数→求各元素的原子个数之比（实验式）→相对分子质量→求分子式。
（2）物质的量关系法 由密度或其他条件→求摩尔质量→求1mol分子中所含各元素原子的物质的量→求分子式。
（标况下M=dg/cm3×103·22.4L/mol） （3）化学方程式法 利用化学方程式求分子式。
（4）燃烧通式法 利用通式和相对分子质量求分子式。
由于x、y、z相对独立，借助通式进行计算，解出x、y、z，最后求出分子式。
[例1] 3.26g样品燃烧后，得到4.74gCO2和1.92gH2O，实验测得其相对分子质量为60，求该样品的实验式和分子式。
（1）求各元素的质量分数
（2）求样品分子中各元素原子的数目（N）之比（3）求分子式
[例2] 实验测得某烃A中含碳85.7%，含氢14.3%。
在标准状况下11.2L此化合物气体的质量为14g。
求此烃的分子式。
（1）求该化合物的摩尔质量
（2）求1mol该物质中碳和氢原子的物质的量
[例3] 6.0g某饱和一元醇跟足量的金属钠反应，让生成的氢气通过5g灼热的氧化铜，氧化铜固体的质量变成4.36g。
这时氢气的利用率是80%。
求该一元醇的分子。
[例4] 有机物A是烃的含氧衍生物，在同温同压下，A蒸气与乙醇蒸气的相对密度是2。
1.38gA完全燃烧后，若将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量会增加3.06g；若将燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸的质量会增加1.08g；取4.6gA与足量的金属钠反应，生成的气体在标准状况下的体积为1.68L；A不与纯碱反应。
通过计算确定A的分子式和结构简式。
说明：
由上述几种计算方法，可得出确定有机物分子式的基本途径：
【练习】
⒈某烃0.1mol，在氧气中完全燃烧，生成13.2gCO2、7.2gH2O，则该烃的分子式为 。
⒉已知某烃A含碳85.7%，含氢14.3%，该烃对氮气的相对密度为2，求该烃的分子式。
⒊125℃时，1L某气态烃在9L氧气中充分燃烧反应后的混合气体体积仍为10L（相同条件下），则该烃可能是
A.CH4B.C2H4C.C2H2D.C6H6
⒋一种气态烷烃和气态烯烃组成的混合物共10g，混合气密度是相同状况下H2密度的12.5倍，该混合气体通过装有溴水的试剂瓶时，试剂瓶总质量增加了8.4g，组成该混合气体的可能是
A.乙烯和乙烷B.乙烷和丙烯C.甲烷和乙烯D.丙稀和丙烷
⒌室温下，一气态烃与过量氧气混合完全燃烧，恢复到室温，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少50mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40mL，原烃的分子式是
A.CH4B.C2H4C.C2H6D.C3H8
⒍A、B两种烃通常状况下均为气态，它们在同状况下的密度之比为1∶3.5。
若A完全燃烧，生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，试通过计算求出A、B的分子式。
⒎使乙烷和丙烷的混合气体完全燃烧后，可得CO23.52g，H2O1.92g，则该混合气体中乙烷和丙烷的物质的量之比为
A.1∶2B.1∶1C.2∶3D.3∶4
⒏两种气态烃的混合气共1mol，在空气中燃烧得到1.5molCO2和2molH2O。
关于该混合气的说法合理的是
A．一定含甲烷，不含乙烷B．一定含乙烷，不含甲烷
C．一定是甲烷和乙烯的混合物D．一定含甲烷，但不含乙烯
9．25℃某气态烃与O2混合充入密闭容器中，点燃爆炸后又恢复至25℃，此时容器内压强为原来的一半，再经NaOH溶液处理，容器内几乎成为真空。
该烃的分子式可能为
A.C2H4B.C2H2C.C3H6D.C3H8
10．某烃7.2g进行氯代反应完全转化为一氯化物时，放出的气体通入500mL0.2mol/L的烧碱溶液中，恰好完全反应，此烃不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色，试求该烃的分子式。
11．常温下某气态烷烃10mL与过量O285mL充分混合，点燃后生成液态水，在相同条件下测得气体体积变为70mL，求烃的分子式。
12．由两种气态烃组成的混合烃20mL，跟过量O2完全燃烧。
同温同压条件下当燃烧产物通过浓H2SO4后体积减少了30mL，然后通过碱石灰又减少40mL。
这种混合气的组成可能有几种？
题型分析：
1．相同质量的下列脂肪烃，在空气中充分燃烧产生二氧化碳最多的是（）
A．C2H2B．C3H6C．C4H10D．C6H6
2．甲烷和乙炔的混合气体20mL，完全燃烧需45mL氧气（同温同压下），则此混合气体中甲烷和乙炔的体积比是（）A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．4∶1
3．若1mol某气态烃CxHy完全燃烧，需用3molO2，则（）
A．x＝2，y＝2B．x＝2，y＝4
C．x＝3，y＝6D．2＝3，y＝8
4．充分燃烧3L由甲烷、乙烯和丙炔组成的混合气体，生成7LCO2和4.82g水（气体体积均在标准状况下测定），则原混合气体中甲烷、乙烯和乙炔的体积比可能是（）
A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶2∶1D．3∶1∶2
5．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1:
2（）A．分子中C、H、O个数之比为1:
2:
3B．分子中C、H个数之比为1:
4C．分子中可能含有氧原子D．此有机物的最简式为CH4
6．A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。
已知：
A中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为8.82%，那么A的实验式是（）
A．C5H12O4B．C5H12O3C．C4H10O4D．C5H10O4
7．某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则该有机物必须满足的条件是（）
A．分子中的C、H、O的个数比为1：
2：
3B．分子中C、H个数比为1：
2
C．该有机物的相对分子质量为14D．该分子中肯定不含氧元素
8．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：
4
C．无法确定该化合物是否含有氧元素D．该化合物中一定含有氧元素
9．mmolC2H2跟nmolH2在密闭容器中反应，当该可逆反应达到平衡时，生成pmolC2H4。
将反应后的混合气体完全燃烧，生成CO2和H2O，所需要氧气的物质的是（）
A．（3m+n）molB．C．（3m+n+2p）molD．
10．在密闭容器中某气态烃和氧气按一定比例混和，点火爆炸后恢复到原温度（20℃），压强减小至原来的一半，若加NaOH的溶液则气体全部被吸收，则此烃为（）
A．C3H8B．C2H4C．C2H6D．C6H6
11．已知胰岛素含硫的质量分数为3.4%，相对分子质量为5734，则每个胰岛素分子中所含的硫原子数为___________________
12．有A、B两种烃，它们的组成相同，都约含86%的碳，烃A对氢气的相对密度是24；烃B式量是烃A的一半倍，烃A、B都能使溴的四氯化碳溶液褪色，根据以上实验事实回答问题。
（1）推断A、B两烃的化学式。
A；B。
（2）A、B中（填A、B的结构简式）存在同分异构体，同分异构体的名称是、、。
（有多少写多少）
（3）写出B与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式：
。
13．某同学为测定维生素C中碳、氢的质量分数，取维生素C样品研碎，称取该试样0.352g，置于铂舟并放入燃烧管中，不断通入氧气流。
用酒精喷灯持续加热样品，将生成物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。
试回答以下问题：
（1）维生素C中碳的质量分数是_______________，氢的质量分数____________________
（2）维生素中是否含有氧元素？
为什么？
（试通过计算说明）
_____________________________________________________________
（3）如果需要你确定维生素C的分子式，你还需要哪些信息？
14．室温时10mL某气态烃与过量的氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓硫酸，再恢复到至室温，气体体积减少了50mL，剩余气体再通过氢氧化钠溶液，体积又减少了40mL。
求气态烃的分子式。
15．某仅由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，经测定其相对分子质量为90。
取有机物样品1.8g，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重1.08g和2.64g。
试求该有机物的分子式。
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
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