人教版高中化学选修5教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：04【提高】研究有机化合物的一般步骤和方法
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修5教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：04【提高】研究有机化合物的一般步骤和方法 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 625.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-01-27 16:08:58 | ||
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文档简介
研究有机化合物的一般步骤和方法
【学习目标】
1、了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法，并能根据其确定有机化合物的分子式；
2、了解确定有机物结构的化学方法和某些物理方法；
3、了解有机物分离和提纯的一般方法，并能运用所学知识，分离和提纯简单的有机混合物。
【典型例题】
类型一：有机物常用的分离、提纯方法
例1（2019 石家庄模拟）回答下列问题：
（1）分离沸点不同但又互溶的液体混合物，常用的方法是________。
（2）在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是“水层”，试设计一种简便的判断方法。
【思路点拨】根据分离原理，选择合适的方法解决分离问题。
【答案】（1）蒸馏法 （2）取一支小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量下层液体，往其中加入少量水，如果加水后，试管中的液体不分层，说明分液漏斗中下层是“水层”，反之，则上层是“水层”。
【解析】（1）互不相溶的液体混合物，常用分液法分离，而沸点不同但又互溶的液体混合物，则常用蒸馏法分离。（2）本题是萃取操作，可从分液漏斗中放出液体，然后进行溶解性实验，从而确定哪一层是“水层”。
【总结升华】常用分离方法的分离原理：（1）分液：利用互不相溶的液体密度的不同，用分液漏斗将它们一一分离出来。
（2）蒸馏：是分离或提纯沸点不同的液体混合物的方法。
（3）萃取：萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解性不同，用一种溶剂将一种溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。
举一反三：
【变式1】选择下列实验方法分离物质，将分离方法的序号填在横线上。
A．萃取分液 B．升华 C．重结晶 D．分液 E．蒸馏 F．过滤
（1）________，分离饱和食盐水与沙子的混合物；
（2）________，从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾；
（3）________，分离水和汽油的混合物；
（4）________，分离CCl4（沸点76.75℃）和甲苯（110.6℃）的混合物。
【答案】（1）F （2）C、F （3）D （4）E
类型二：有机物分子式的确定
例2 电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成，下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。
（1）产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是________。
（2）C装置中浓硫酸的作用是________。
（3）D装置中MnO2的作用是________。
（4）燃烧管中CuO的作用是________。
（5）若准确称取0.90 g样品（含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，A管质量增加1.32 g，B管质量增加0.54 g，则该有机物的实验式为________。
（6）要确定该有机物的分子式，还要知道________。
【答案】（1）g—f，e—h，i—c（或d），d（或c）—a（或b），b（或a）
（2）吸收水分，干燥氧气
（3）催化剂，加快O2的生成速率
（4）使有机物充分氧化生成CO2和H2O
（5）CH2O
（6）有机物的相对分子质量
【解析】本题利用H2O2在MnO2催化下分解产生氧气，用浓硫酸除去氧气中的水蒸气后氧化有机物生成CO2和H2O，利用装置B测定H2O的质量，利用装置A测定CO2的质量，从而可求出有机物含有的C、H（或O）的质量，进而求出有机物的实验式。电炉中CuO的作用是为了尽可能保证有机物全部氧化生成CO2和H2O。
第（5）问中，
，
m (O)=0.90 g―m (C)―m (H)=0.90 g―0.03 mol×12 g·mol―1―0.03 mol×2×1 g·mol－1=0.48 g，
因n (C)∶n (H)∶n (O)=0.03 mol∶(0.03 mol×2)∶0.03 mol=1∶2∶1，故该有机物的实验式为CH2O。
第（6）问中要确定有机物的分子式，还需知道有机物的相对分子质量。
特别提示：相对分子质量（或摩尔质量）计算的基本方法
已知有关化学量
公式
适用范围或注意事项
气体密度，气体摩尔体积Vm
M=Vm
适用于气体（标准状况下）
相对密度d，另一已知气体的相对分子质量Mr
Mr=d·M。
同温同压条件下的气体
物质的质量m，物质的量n
适用于所有的物质
举一反三：
【变式1】某有机物X由C、H、O三种元素组成，它的红外吸收光谱表明有羟基O—H键、C—O键、C—H键的红外吸收峰。X的核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是4∶1∶1∶2（其中羟基氢原子数为3），X的相对分子质量为92，试写出X的结构简式。
【答案】
【解析】由红外吸收光谱判断X应属于含有羟基的化合物。由核磁共振氢谱判断X分子中有四种不同类型的氢原子，若羟基氢原子数为3（两种类型氢原子），则烃基氢原子数为5且有两种类型。由相对分子质量减去已知原子的相对原子质量就可求出碳原子的个数：。故分子式为C3H8O3。羟基氢原子有两种类型，判断三个羟基应分别连在三个碳原子上，推知结构简式为 。
类型三：有机物的结构的确定
例3 某种有机物在气态时对H：的相对密度为30，充分燃烧3.0 g此有机物可得3.36 L二氧化碳（标准状况）和3.6 g水。此有机物能与金属钠反应，求此有机物的分子式和结构简式。
【答案】C3H8O，CH3CH2CH2OH或
【解析】根据题意可得：Mr=30×2=60。
有机物中各元素的质量为：
，
，
m (O)=3.0 g―1.8 g―0.4 g=0.8 g。
则有机物分子中，
，
。
故得分子式为C3H8O。正好符合饱和一元醇和醚的通式，由于该有机物能和钠反应，则该有机物属于醇类。综上所述，该有机物的结构简式为CH3CH2CH2OH或 。
举一反三：
【变式1】（2019江苏扬州期中）取3.40 g只含羟基，不含其他官能团的液态饱和多元醇，置于5.00 L氧气中，经点燃，醇完全燃烧，反应后气体体积减少0.56 L，将气体经CaO吸收，体积又减少2.80 L（所有气体体积均在标准状况下测定）。
（1）3.40 g醇中C、H、O物质的量分别为：C________mol，H________mol，O________mol，该醇中C、H、O的原子个数比为________。
（2）由以上比值能否确定该醇的分子式________（填“能”或“否”）。其原因是________。
（3）如果将多元醇的任意一个羟基换成一个卤原子，所得到的卤代物都只有1种，写出该饱和多元醇的结构简式：________。
【答案】（1）0.125 0.3 0.1 5∶12∶4
（2）能 C5H12O4中，N (C)∶N (H)=5∶12，碳原子已达到饱和
（3）C(CH2OH)4
【解析】参加反应的O2体积为V (O2)=0.56 L+2.80 L=3.36 L、、
。
依据质量守恒得：m (O2)+3.40 g=m (H2O)+m (CO2)
即：0.15 mol×32 g·mol－1+3.40 g=m (H2O)+0.125 mol×44 g·mol－1
解得：m (H2O)=2.70 g，则。
（1）3.40 g醇分子中n (C)=0.125 mol、n (H)=0.30 mol、
，
则该醇分子中N (C)∶N (H)∶N (O)=0.125 mol∶0.30 mol∶0.10 mol=5∶12∶4。
（2）由于该实验式的不饱和度为零，所以实验式就是分子式。
（3）若将该多元醇的任意一个羟基换成一个卤原子，所得到的卤代物都只有一种，说明该分子中所有羟基所处的环境是完全等同的，所以该醇的结构简式为C(CH2OH)4。
【变式2】（2019 汨罗一中月考）（1）请写出下列各有机物的不饱和度（ ）。
A． Ω=________
B．CH3C≡CCH2CH＝CH2 Ω=________
C． Ω=________
（2）有机物X的化学式是C1398H1278，它由4种基团组成，这4种基团分别是：
已知，该分子中没有发现苯环连接苯环，也没有发现炔键连接炔键的情况，试求x分子中含有这4种基团各几个。（请列式计算）
【答案】（1）4 3 15 （2）X分子中含有的这4种基团依次有94，33，126，96个。
【解析】（1）根据不饱和度的计算确定A、B、C的Ω。如C分子的Ω为。（2）设、—C≡C—、(CH3)3C—的个数分别为x、y、z、w。则由碳原子数、氢原子数、不饱和度以及芳环余价等于脂肪链余价四个条件，可得如下四个方程：
联立解之得x=94，y=33，z=126，w=96。
【巩固练习】
一、选择题
1．现有一瓶物质，为甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下表。据此，将甲和乙分离的最佳方案是（ ）。
物质
化学式
熔点（℃）
沸点（℃）
密度（g·cm－3）
可溶性
甲
C3H6O2
－98
57.5
0.93
溶于水
乙
C4H8O2
－84
77
0.91
溶于水
A．萃取法 B．升华法 C．蒸馏法 D．分液法
2．下列操作中错误的是（ ）。
A．除去乙酸乙酯的少量乙酸：加入乙醇和浓硫酸，使乙酸全部转化为乙酸乙酯
B．除去苯中的少量苯酚：加入NaOH溶液，振荡、静置分层后除去水层
C．除去CO2中的少量SO2：通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
D．提取溶解在水中的少量碘：加入CCl4，振荡、静置分层后，取出有机层，再分离
3．（2019 大连模拟）下列除去杂质的方法正确的是（ ）。
①除去乙烷中少量的乙烯：光照条件下通入Cl2，气液分离；②除去乙酸乙酯中少量的乙酸：用饱和碳酸钠溶液洗涤、分液、干燥、蒸馏；③除去CO2中少量的SO2：气体通过盛有饱和碳酸钠溶液的洗气瓶；④除去乙醇中少量的乙酸：加足量生石灰、蒸馏
A．①② B．②④ C．③④ D．②③
4．下列实验能达到预期目的的是（ ）。
①用乙醇和浓硫酸除去乙酸乙酯中的少量乙酸 ②将Cl2的制备和性质实验联合进行以减少实验中的空气污染 ③用食醋和澄清石灰水验证蛋壳中含有碳酸盐 ④用硝酸钡溶液鉴别硫酸根离子与亚硫酸根离子 ⑤用溴水检验汽油中是否含有不饱和脂肪烃
A．①②③ B．①③④ C．②③⑤ D．②④⑤
5．某气态化合物X含C、H、O三种元素，现已知下列条件：①X中C的质量分数；②X中H的质量分数；③X在标准状况下的体积；④X对氢气的相对密度；⑤X的质量，欲确定化合物X的分子式，所需的最少条件是（ ）。
A．①②④ B．②③④ C．①③⑤ D．①②
6．有机物A完全燃烧只生成CO2和H2O，将12g该有机物完全燃烧的产物通过足量浓硫酸，浓硫酸增重14.4 g，再通过足量碱石灰，碱石灰增重26.4 g，该有机物的分子式是（ ）。
A．C4H10 B．C2H6O C．C3H8O D．C2H4O2
7．下图分别是A、B两种物质的核磁共振氢谱，已知A、B两种物质都是烃类，都含有6个氢原子，试根据两种物质的核磁共振氢谱推测A、B有可能是下面的（ ）。
A．C3H6，C6H6 B．C2H6，C3H6 C．C2H6，C6H6 D．C3H6，C2H6
8．（2019 江苏盐城月考）下列说法错误的是（ ）
A．燃烧氧化法可以对有机物进行定性与定量的元素分析
B．提纯液体混合物常用重结晶法
C．核磁共振氢谱可以用于确定有机物的结构
D．常用质谱法进行有机物相对分子质量的测定
9．（2019 潍坊月考）下列实验装置不适用于物质分离的是（ ）。
10．某有机物仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于150，若已知其中氧的质量分数为50％，则分子中碳原子的个数最多为（ ）。
A．4 B．5 C．6 D．7
二、非选择题
1．将表中所列仪器组装为一套实验室蒸馏工业酒精的装置，并进行蒸馏。
（1）图中A、B、C三种仪器的名称依次是________。
（2）将以上仪器按（一）→（六）顺序，用字母a，b，c…表示连接顺序。e接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ）。
（3）A仪器中c口是________，d口是________（填“进水口”或“出水口”）。
（4）蒸馏时，温度计水银球应放在________位置。
（5）在B中注入工业酒精后，加几片碎瓷片的目的是________。
（6）给B加热，收集到沸点最低馏分是________，收集到78％左右的馏分是________。
2．质子核磁共振谱（PMR）是研究有机化合物结构的有力手段之一，在所研究化合物的分子中，每一结构中的等性氢原子，在PMR谱中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的氢原子数成正比。例如，乙醛的结构式为，其PMR谱中有两个信号，其强度之比为3∶1。
（1）化学式为C3H6O2的二元混合物，如果在PMR谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况：第一种情况峰的给出强度为3∶3，第二种情况峰的给出强度为3∶2∶1。由此可推断混合物的组成可能是（写结构简式）________。
（2）在测得化合物的PMR谱上可观察到三种峰，而测定化合物CH3CH＝CHCl时，却得到氢原子给出的信号峰有6种，从原子在空间排列方式不同的角度上，试写出CH3CH＝CHCl分子的空间异构体：________。
3．（2019 江苏盐城大丰期中）用现代化学方法测定某有机物结构。质谱图表明其相对分子质量为60；红外光谱表征到C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收；该有机物的核磁其振氢谱如下图所示：
（峰面积之比依次为3∶2∶1∶2）。请回答下列问题：
（1）分子中共有________种不同化学环境的氢原子；
（2）该有机物属于哪一类物质________；
（3）该有机物的分子式为________，结构简式为________。
（4）写出其所有同分异构体的结构简式：________。
4．某有机化合物样品6.51 mg，对其进行如下操作：
（1）充分燃烧得20.47 mg二氧化碳，8.36 mg水；
（2）质谱分析得该物质相对分子质量是84，该有机化合物的分子式为________；
（3）向该有机化合物中加入少量溴的四氯化碳溶液，溶液褪色，该有机化合物可能的结构简式有________种。用酸性高锰酸钾溶液氧化该物质只得到丙酸，该有机化合物的结构简式为________。
5．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可以从酸牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤
解释或实验结论
（1）称取A 9.0 g，升温使其气化，测其密度是相同条件下H2的45倍
试通过计算填空：（1）A的相对分子质量为：________
（2）将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g
（2）A的分子式为：________
（3）另取A 9.0 g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2（标准状况）
（3）用结构简式表示A中含有的官能团：________、________
（4）A的核磁共振氢谱如下图：
（4）A中含有________种氢原子
（5）综上所述，A的结构简式________
【参考答案与解析】
一、选择题
1．C
【解析】两种物质的沸点相差较大时，可用蒸馏法分离。
2．A
【解析】选项A中乙醇的量无法控制，且该反应为可逆反应，其除杂方法不可取。
3．B
【解析】①光照条件下乙烷能与Cl2发生取代反应，正确的方法是将混合气体通入溴水中除去乙烯；②饱和碳酸钠溶液的作用是既可除去乙酸也可降低酯的溶解度，再通过分液、干燥、蒸馏即可得到纯净的乙酸乙酯；③CO2也能和饱和碳酸钠溶液发生反应，正确的方法是将混合气体通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶；④生石灰可除去乙酸，同时还能吸收水分，最后通过蒸馏即得到乙醇。
4．C
【解析】①中乙酸与乙醇在浓硫酸作用下的反应是可逆反应，没法除净乙酸，应用饱和Na2CO3溶液去除；④中Ba(NO3)2与SO42－、SO32－均生成白色沉淀。
5．A
【解析】C、H的质量分数已知，则O的质量分数可以求出，从而可推出该有机物的实验式，结合相对分子质量即可求出它的分子式。
6．C
【解析】浓硫酸增重为H2O的质量，碱石灰增重为CO2的质量，即m (H2O)=14.4g，m (CO2)=26.4 g，易求出m (C)=7.2 g，m (H)=1.6 g，则m (O)=3.2 g，据此易求出有机物中C、H、O的原子个数比为3∶8∶1，即有机物A的实验式为C3H8O，因氢原子数已达饱和，此实验式也就是有机物A的分子式。
7．B
【解析】核磁共振氢谱是根据不同氢原子核对电磁波的吸收情况来推知氢原子种类的谱图。根据题目提供的谱图，A只有一种氢原子，且是稳定的氢原子，所以图A是C2H6的核磁共振氢谱图。在图B中，氢原子有3种，且比例为2∶1∶3，符合此情况的物质分子是C3H6。C3H6的结构简式为CH3—CH＝CH2，其中氢原子有三种，这三种氢原子的原子核吸收的电磁波的强度不相同，且比例为3∶1∶2，因此图B是CH3—CH＝CH2的核磁共振氢谱图。
8．B
【解析】利用燃烧法．能将有机物氧化为简单无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出该有机物分子中元素的质量分数，然后计算出该有机物分子中所含元素原子的最简整数比，A项正确；液体混合物不易形成晶体，可以根据沸点不同采用蒸馏的方法分离，B项错误；根据核磁共振氢谱可以推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目，可以用于确定有机物的结构，C项正确；质谱仪能记录分子离子、碎片离子的相对质量，质谱图中数值最大的“质荷比”即为该有机物的相对分子质量，D项正确。
9．D
【解析】A项可用于互不相溶的液体的分离；B项可将易升华的物质分离出来；C项是纸上层析装置，它是利用混合物中各组分在固定相和流动相中的溶解度不同而达到分离目的，可用于化学性质相近的混合物的分离，特别适宜于微量物质的分离和鉴别；而D项是反应装置，可用于实验室制取乙烯，不是蒸馏装置。
10．B
【解析】由Mr（有机物）＜150，且w (O)=50％，知该有机物中氧原子的相对原子质量之和小于75，当氧原子数为4时取最大值。此时有机物中C、H的相对原子质量之和的最大值也为64，故分子中的碳原子数最多为5。
二、非选择题
1．（1）冷凝管，蒸馏烧瓶，锥形瓶 （2）i h a k i b f g w
（3）进水口 出水口 （4）蒸馏烧瓶支管口 （5）防止液体暴沸 （6）甲醇 乙醇
【解析】蒸馏装置包括加热装置、冷凝装置和收集装置三部分。组装时，应遵循先加热后冷凝再收集的顺序：实验时冷凝水的流向与蒸气的流向相反；温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处；为防止液体暴沸，需向蒸馏烧瓶中加入少许碎瓷片。
2．（1）第一种情况是CH3COOCH3 第二种情况是CH3CH2COOH
（2）
【解析】（1）C3H6O2当峰强度比为3∶3时，我们可以知道有两种类型氢，而且两种类型氢的数目相等，因此该物质应是CH3COOCH3。第二种情况峰强度比为3∶2∶1，可知共有三种类型的氢．氢原子个数比为3∶2∶1，由此我们写出了C3H6O2的结构简式为CH3CH2COOH。
（2）表面上看CH3CH＝CHCl应有3种峰，但实际测得6种峰，说明顺式、反式结构中的氢信号峰是不同的，因为基团间的相互影响，顺式中的甲基与反式中的甲基并不相同，给出的氢信号峰是不同种。顺式中的两个H与反式中的两个H也不相同，故共给出6种H信号峰。
3．（1）4 （2）醇类 （3）C3H8O CH3CH2CH2OH （4）CH3CH(OH)CH3 CH3CH2OCH3
【解析】（1）核磁共振氢谱中有4个吸收峰，所以分子中有4种不同化学环境的氢原子；（2）峰面积之比依次为3∶2∶1∶2，即为等效氢原子的个数比，相对分子质量为60，含有C—H键、O—H键、C—O键，可以得出该有机物属于醇类；（3）该有机物的结构简式为CH3CH2CH3OH，分子式为C3H8O；（4）根据官能团的位置异构，可以得出与其同类的同分异构体的结构简式为CH3CH(OH)CH3，相同碳原子数的饱和一元醇和醚互为同分异构体，则另一种同分异构体的结构简式是CH3CH2OCH3。
4．（2）C6H12 （3）13 CH3CH2CH＝CHCH2CH3
【解析】有机物燃烧产生CO2、H2O的物质的量分别为：
，
该有机物中含C、H的物质的量分别为：
n (C)=0.465×10－3 mol，
n (H)=0.928×10－3 mol。
该有机物中含C、H的质量分别为：
m (C)=0.465×10－3 mol×12 g·mol－1=5.58×10－3 g，
m (H)=0.928×10－3 mol×1 g·mol－1=0.93×10－3 g。
则该有机物含氧的质量为m (O)=6.51×10 g－5.58×10－3 g－0.93×10－3 g=0。
该有机物中碳、氢原子个数比为
n (C)∶n (H)=0.465∶0.928=1∶2。
即该有机物的实验式为CH2，式量为14。
又知该有机物的相对分子质量为84，则其分子式为C6H12，根据该有机物能使溴的四氯化碳溶液褪色，可推断该有机物的可能结构为：CH3CH2CH2CH2CH＝CH2、CH3CH2CH2CH=CH2CH3、CH3CH2CH=CH2CH2CH3、
共13种。
若该有机物被酸性高锰酸钾溶液氧化后只能得到丙酸，则该有机物的结构简式只能为CH3CH2CH＝CHCH2CH3。
5．（1）90 （2）C3H6O3 （3）—COOH —OH （4）4 （5）
【解析】（1）A的密度是相同条件下H2的45倍，相对分子质量为45×2=90。9.0 g A的物质的量为0.1 mol。
（2）燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g，说明0.1 mol A燃烧生成0.3 mol H2O和0.3 mol CO2。含O的物质的量为，则1 mol A中含有6 mol H、3 mol C、3 mol O，故分子式为C3H6O3。
（3）0.1 mol A跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2，说明分子中含有一个—COOH和一个—OH。
（4）A的核磁共振氢谱中有4个峰，说明分子中含有4种类型的氢原子且有3种类型的氢原子的个数是相同的。
（5）综上所述，A的结构简式 。
【学习目标】
1、了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法，并能根据其确定有机化合物的分子式；
2、了解确定有机物结构的化学方法和某些物理方法；
3、了解有机物分离和提纯的一般方法，并能运用所学知识，分离和提纯简单的有机混合物。
【典型例题】
类型一：有机物常用的分离、提纯方法
例1（2019 石家庄模拟）回答下列问题：
（1）分离沸点不同但又互溶的液体混合物，常用的方法是________。
（2）在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是“水层”，试设计一种简便的判断方法。
【思路点拨】根据分离原理，选择合适的方法解决分离问题。
【答案】（1）蒸馏法 （2）取一支小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量下层液体，往其中加入少量水，如果加水后，试管中的液体不分层，说明分液漏斗中下层是“水层”，反之，则上层是“水层”。
【解析】（1）互不相溶的液体混合物，常用分液法分离，而沸点不同但又互溶的液体混合物，则常用蒸馏法分离。（2）本题是萃取操作，可从分液漏斗中放出液体，然后进行溶解性实验，从而确定哪一层是“水层”。
【总结升华】常用分离方法的分离原理：（1）分液：利用互不相溶的液体密度的不同，用分液漏斗将它们一一分离出来。
（2）蒸馏：是分离或提纯沸点不同的液体混合物的方法。
（3）萃取：萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解性不同，用一种溶剂将一种溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。
举一反三：
【变式1】选择下列实验方法分离物质，将分离方法的序号填在横线上。
A．萃取分液 B．升华 C．重结晶 D．分液 E．蒸馏 F．过滤
（1）________，分离饱和食盐水与沙子的混合物；
（2）________，从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾；
（3）________，分离水和汽油的混合物；
（4）________，分离CCl4（沸点76.75℃）和甲苯（110.6℃）的混合物。
【答案】（1）F （2）C、F （3）D （4）E
类型二：有机物分子式的确定
例2 电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成，下列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。
（1）产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是________。
（2）C装置中浓硫酸的作用是________。
（3）D装置中MnO2的作用是________。
（4）燃烧管中CuO的作用是________。
（5）若准确称取0.90 g样品（含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，A管质量增加1.32 g，B管质量增加0.54 g，则该有机物的实验式为________。
（6）要确定该有机物的分子式，还要知道________。
【答案】（1）g—f，e—h，i—c（或d），d（或c）—a（或b），b（或a）
（2）吸收水分，干燥氧气
（3）催化剂，加快O2的生成速率
（4）使有机物充分氧化生成CO2和H2O
（5）CH2O
（6）有机物的相对分子质量
【解析】本题利用H2O2在MnO2催化下分解产生氧气，用浓硫酸除去氧气中的水蒸气后氧化有机物生成CO2和H2O，利用装置B测定H2O的质量，利用装置A测定CO2的质量，从而可求出有机物含有的C、H（或O）的质量，进而求出有机物的实验式。电炉中CuO的作用是为了尽可能保证有机物全部氧化生成CO2和H2O。
第（5）问中，
，
m (O)=0.90 g―m (C)―m (H)=0.90 g―0.03 mol×12 g·mol―1―0.03 mol×2×1 g·mol－1=0.48 g，
因n (C)∶n (H)∶n (O)=0.03 mol∶(0.03 mol×2)∶0.03 mol=1∶2∶1，故该有机物的实验式为CH2O。
第（6）问中要确定有机物的分子式，还需知道有机物的相对分子质量。
特别提示：相对分子质量（或摩尔质量）计算的基本方法
已知有关化学量
公式
适用范围或注意事项
气体密度，气体摩尔体积Vm
M=Vm
适用于气体（标准状况下）
相对密度d，另一已知气体的相对分子质量Mr
Mr=d·M。
同温同压条件下的气体
物质的质量m，物质的量n
适用于所有的物质
举一反三：
【变式1】某有机物X由C、H、O三种元素组成，它的红外吸收光谱表明有羟基O—H键、C—O键、C—H键的红外吸收峰。X的核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是4∶1∶1∶2（其中羟基氢原子数为3），X的相对分子质量为92，试写出X的结构简式。
【答案】
【解析】由红外吸收光谱判断X应属于含有羟基的化合物。由核磁共振氢谱判断X分子中有四种不同类型的氢原子，若羟基氢原子数为3（两种类型氢原子），则烃基氢原子数为5且有两种类型。由相对分子质量减去已知原子的相对原子质量就可求出碳原子的个数：。故分子式为C3H8O3。羟基氢原子有两种类型，判断三个羟基应分别连在三个碳原子上，推知结构简式为 。
类型三：有机物的结构的确定
例3 某种有机物在气态时对H：的相对密度为30，充分燃烧3.0 g此有机物可得3.36 L二氧化碳（标准状况）和3.6 g水。此有机物能与金属钠反应，求此有机物的分子式和结构简式。
【答案】C3H8O，CH3CH2CH2OH或
【解析】根据题意可得：Mr=30×2=60。
有机物中各元素的质量为：
，
，
m (O)=3.0 g―1.8 g―0.4 g=0.8 g。
则有机物分子中，
，
。
故得分子式为C3H8O。正好符合饱和一元醇和醚的通式，由于该有机物能和钠反应，则该有机物属于醇类。综上所述，该有机物的结构简式为CH3CH2CH2OH或 。
举一反三：
【变式1】（2019江苏扬州期中）取3.40 g只含羟基，不含其他官能团的液态饱和多元醇，置于5.00 L氧气中，经点燃，醇完全燃烧，反应后气体体积减少0.56 L，将气体经CaO吸收，体积又减少2.80 L（所有气体体积均在标准状况下测定）。
（1）3.40 g醇中C、H、O物质的量分别为：C________mol，H________mol，O________mol，该醇中C、H、O的原子个数比为________。
（2）由以上比值能否确定该醇的分子式________（填“能”或“否”）。其原因是________。
（3）如果将多元醇的任意一个羟基换成一个卤原子，所得到的卤代物都只有1种，写出该饱和多元醇的结构简式：________。
【答案】（1）0.125 0.3 0.1 5∶12∶4
（2）能 C5H12O4中，N (C)∶N (H)=5∶12，碳原子已达到饱和
（3）C(CH2OH)4
【解析】参加反应的O2体积为V (O2)=0.56 L+2.80 L=3.36 L、、
。
依据质量守恒得：m (O2)+3.40 g=m (H2O)+m (CO2)
即：0.15 mol×32 g·mol－1+3.40 g=m (H2O)+0.125 mol×44 g·mol－1
解得：m (H2O)=2.70 g，则。
（1）3.40 g醇分子中n (C)=0.125 mol、n (H)=0.30 mol、
，
则该醇分子中N (C)∶N (H)∶N (O)=0.125 mol∶0.30 mol∶0.10 mol=5∶12∶4。
（2）由于该实验式的不饱和度为零，所以实验式就是分子式。
（3）若将该多元醇的任意一个羟基换成一个卤原子，所得到的卤代物都只有一种，说明该分子中所有羟基所处的环境是完全等同的，所以该醇的结构简式为C(CH2OH)4。
【变式2】（2019 汨罗一中月考）（1）请写出下列各有机物的不饱和度（ ）。
A． Ω=________
B．CH3C≡CCH2CH＝CH2 Ω=________
C． Ω=________
（2）有机物X的化学式是C1398H1278，它由4种基团组成，这4种基团分别是：
已知，该分子中没有发现苯环连接苯环，也没有发现炔键连接炔键的情况，试求x分子中含有这4种基团各几个。（请列式计算）
【答案】（1）4 3 15 （2）X分子中含有的这4种基团依次有94，33，126，96个。
【解析】（1）根据不饱和度的计算确定A、B、C的Ω。如C分子的Ω为。（2）设、—C≡C—、(CH3)3C—的个数分别为x、y、z、w。则由碳原子数、氢原子数、不饱和度以及芳环余价等于脂肪链余价四个条件，可得如下四个方程：
联立解之得x=94，y=33，z=126，w=96。
【巩固练习】
一、选择题
1．现有一瓶物质，为甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下表。据此，将甲和乙分离的最佳方案是（ ）。
物质
化学式
熔点（℃）
沸点（℃）
密度（g·cm－3）
可溶性
甲
C3H6O2
－98
57.5
0.93
溶于水
乙
C4H8O2
－84
77
0.91
溶于水
A．萃取法 B．升华法 C．蒸馏法 D．分液法
2．下列操作中错误的是（ ）。
A．除去乙酸乙酯的少量乙酸：加入乙醇和浓硫酸，使乙酸全部转化为乙酸乙酯
B．除去苯中的少量苯酚：加入NaOH溶液，振荡、静置分层后除去水层
C．除去CO2中的少量SO2：通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
D．提取溶解在水中的少量碘：加入CCl4，振荡、静置分层后，取出有机层，再分离
3．（2019 大连模拟）下列除去杂质的方法正确的是（ ）。
①除去乙烷中少量的乙烯：光照条件下通入Cl2，气液分离；②除去乙酸乙酯中少量的乙酸：用饱和碳酸钠溶液洗涤、分液、干燥、蒸馏；③除去CO2中少量的SO2：气体通过盛有饱和碳酸钠溶液的洗气瓶；④除去乙醇中少量的乙酸：加足量生石灰、蒸馏
A．①② B．②④ C．③④ D．②③
4．下列实验能达到预期目的的是（ ）。
①用乙醇和浓硫酸除去乙酸乙酯中的少量乙酸 ②将Cl2的制备和性质实验联合进行以减少实验中的空气污染 ③用食醋和澄清石灰水验证蛋壳中含有碳酸盐 ④用硝酸钡溶液鉴别硫酸根离子与亚硫酸根离子 ⑤用溴水检验汽油中是否含有不饱和脂肪烃
A．①②③ B．①③④ C．②③⑤ D．②④⑤
5．某气态化合物X含C、H、O三种元素，现已知下列条件：①X中C的质量分数；②X中H的质量分数；③X在标准状况下的体积；④X对氢气的相对密度；⑤X的质量，欲确定化合物X的分子式，所需的最少条件是（ ）。
A．①②④ B．②③④ C．①③⑤ D．①②
6．有机物A完全燃烧只生成CO2和H2O，将12g该有机物完全燃烧的产物通过足量浓硫酸，浓硫酸增重14.4 g，再通过足量碱石灰，碱石灰增重26.4 g，该有机物的分子式是（ ）。
A．C4H10 B．C2H6O C．C3H8O D．C2H4O2
7．下图分别是A、B两种物质的核磁共振氢谱，已知A、B两种物质都是烃类，都含有6个氢原子，试根据两种物质的核磁共振氢谱推测A、B有可能是下面的（ ）。
A．C3H6，C6H6 B．C2H6，C3H6 C．C2H6，C6H6 D．C3H6，C2H6
8．（2019 江苏盐城月考）下列说法错误的是（ ）
A．燃烧氧化法可以对有机物进行定性与定量的元素分析
B．提纯液体混合物常用重结晶法
C．核磁共振氢谱可以用于确定有机物的结构
D．常用质谱法进行有机物相对分子质量的测定
9．（2019 潍坊月考）下列实验装置不适用于物质分离的是（ ）。
10．某有机物仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于150，若已知其中氧的质量分数为50％，则分子中碳原子的个数最多为（ ）。
A．4 B．5 C．6 D．7
二、非选择题
1．将表中所列仪器组装为一套实验室蒸馏工业酒精的装置，并进行蒸馏。
（1）图中A、B、C三种仪器的名称依次是________。
（2）将以上仪器按（一）→（六）顺序，用字母a，b，c…表示连接顺序。e接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ）。
（3）A仪器中c口是________，d口是________（填“进水口”或“出水口”）。
（4）蒸馏时，温度计水银球应放在________位置。
（5）在B中注入工业酒精后，加几片碎瓷片的目的是________。
（6）给B加热，收集到沸点最低馏分是________，收集到78％左右的馏分是________。
2．质子核磁共振谱（PMR）是研究有机化合物结构的有力手段之一，在所研究化合物的分子中，每一结构中的等性氢原子，在PMR谱中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的氢原子数成正比。例如，乙醛的结构式为，其PMR谱中有两个信号，其强度之比为3∶1。
（1）化学式为C3H6O2的二元混合物，如果在PMR谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况：第一种情况峰的给出强度为3∶3，第二种情况峰的给出强度为3∶2∶1。由此可推断混合物的组成可能是（写结构简式）________。
（2）在测得化合物的PMR谱上可观察到三种峰，而测定化合物CH3CH＝CHCl时，却得到氢原子给出的信号峰有6种，从原子在空间排列方式不同的角度上，试写出CH3CH＝CHCl分子的空间异构体：________。
3．（2019 江苏盐城大丰期中）用现代化学方法测定某有机物结构。质谱图表明其相对分子质量为60；红外光谱表征到C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收；该有机物的核磁其振氢谱如下图所示：
（峰面积之比依次为3∶2∶1∶2）。请回答下列问题：
（1）分子中共有________种不同化学环境的氢原子；
（2）该有机物属于哪一类物质________；
（3）该有机物的分子式为________，结构简式为________。
（4）写出其所有同分异构体的结构简式：________。
4．某有机化合物样品6.51 mg，对其进行如下操作：
（1）充分燃烧得20.47 mg二氧化碳，8.36 mg水；
（2）质谱分析得该物质相对分子质量是84，该有机化合物的分子式为________；
（3）向该有机化合物中加入少量溴的四氯化碳溶液，溶液褪色，该有机化合物可能的结构简式有________种。用酸性高锰酸钾溶液氧化该物质只得到丙酸，该有机化合物的结构简式为________。
5．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可以从酸牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤
解释或实验结论
（1）称取A 9.0 g，升温使其气化，测其密度是相同条件下H2的45倍
试通过计算填空：（1）A的相对分子质量为：________
（2）将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g
（2）A的分子式为：________
（3）另取A 9.0 g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2（标准状况）
（3）用结构简式表示A中含有的官能团：________、________
（4）A的核磁共振氢谱如下图：
（4）A中含有________种氢原子
（5）综上所述，A的结构简式________
【参考答案与解析】
一、选择题
1．C
【解析】两种物质的沸点相差较大时，可用蒸馏法分离。
2．A
【解析】选项A中乙醇的量无法控制，且该反应为可逆反应，其除杂方法不可取。
3．B
【解析】①光照条件下乙烷能与Cl2发生取代反应，正确的方法是将混合气体通入溴水中除去乙烯；②饱和碳酸钠溶液的作用是既可除去乙酸也可降低酯的溶解度，再通过分液、干燥、蒸馏即可得到纯净的乙酸乙酯；③CO2也能和饱和碳酸钠溶液发生反应，正确的方法是将混合气体通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶；④生石灰可除去乙酸，同时还能吸收水分，最后通过蒸馏即得到乙醇。
4．C
【解析】①中乙酸与乙醇在浓硫酸作用下的反应是可逆反应，没法除净乙酸，应用饱和Na2CO3溶液去除；④中Ba(NO3)2与SO42－、SO32－均生成白色沉淀。
5．A
【解析】C、H的质量分数已知，则O的质量分数可以求出，从而可推出该有机物的实验式，结合相对分子质量即可求出它的分子式。
6．C
【解析】浓硫酸增重为H2O的质量，碱石灰增重为CO2的质量，即m (H2O)=14.4g，m (CO2)=26.4 g，易求出m (C)=7.2 g，m (H)=1.6 g，则m (O)=3.2 g，据此易求出有机物中C、H、O的原子个数比为3∶8∶1，即有机物A的实验式为C3H8O，因氢原子数已达饱和，此实验式也就是有机物A的分子式。
7．B
【解析】核磁共振氢谱是根据不同氢原子核对电磁波的吸收情况来推知氢原子种类的谱图。根据题目提供的谱图，A只有一种氢原子，且是稳定的氢原子，所以图A是C2H6的核磁共振氢谱图。在图B中，氢原子有3种，且比例为2∶1∶3，符合此情况的物质分子是C3H6。C3H6的结构简式为CH3—CH＝CH2，其中氢原子有三种，这三种氢原子的原子核吸收的电磁波的强度不相同，且比例为3∶1∶2，因此图B是CH3—CH＝CH2的核磁共振氢谱图。
8．B
【解析】利用燃烧法．能将有机物氧化为简单无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出该有机物分子中元素的质量分数，然后计算出该有机物分子中所含元素原子的最简整数比，A项正确；液体混合物不易形成晶体，可以根据沸点不同采用蒸馏的方法分离，B项错误；根据核磁共振氢谱可以推知有机物分子中有几种不同类型的氢原子及它们的数目，可以用于确定有机物的结构，C项正确；质谱仪能记录分子离子、碎片离子的相对质量，质谱图中数值最大的“质荷比”即为该有机物的相对分子质量，D项正确。
9．D
【解析】A项可用于互不相溶的液体的分离；B项可将易升华的物质分离出来；C项是纸上层析装置，它是利用混合物中各组分在固定相和流动相中的溶解度不同而达到分离目的，可用于化学性质相近的混合物的分离，特别适宜于微量物质的分离和鉴别；而D项是反应装置，可用于实验室制取乙烯，不是蒸馏装置。
10．B
【解析】由Mr（有机物）＜150，且w (O)=50％，知该有机物中氧原子的相对原子质量之和小于75，当氧原子数为4时取最大值。此时有机物中C、H的相对原子质量之和的最大值也为64，故分子中的碳原子数最多为5。
二、非选择题
1．（1）冷凝管，蒸馏烧瓶，锥形瓶 （2）i h a k i b f g w
（3）进水口 出水口 （4）蒸馏烧瓶支管口 （5）防止液体暴沸 （6）甲醇 乙醇
【解析】蒸馏装置包括加热装置、冷凝装置和收集装置三部分。组装时，应遵循先加热后冷凝再收集的顺序：实验时冷凝水的流向与蒸气的流向相反；温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处；为防止液体暴沸，需向蒸馏烧瓶中加入少许碎瓷片。
2．（1）第一种情况是CH3COOCH3 第二种情况是CH3CH2COOH
（2）
【解析】（1）C3H6O2当峰强度比为3∶3时，我们可以知道有两种类型氢，而且两种类型氢的数目相等，因此该物质应是CH3COOCH3。第二种情况峰强度比为3∶2∶1，可知共有三种类型的氢．氢原子个数比为3∶2∶1，由此我们写出了C3H6O2的结构简式为CH3CH2COOH。
（2）表面上看CH3CH＝CHCl应有3种峰，但实际测得6种峰，说明顺式、反式结构中的氢信号峰是不同的，因为基团间的相互影响，顺式中的甲基与反式中的甲基并不相同，给出的氢信号峰是不同种。顺式中的两个H与反式中的两个H也不相同，故共给出6种H信号峰。
3．（1）4 （2）醇类 （3）C3H8O CH3CH2CH2OH （4）CH3CH(OH)CH3 CH3CH2OCH3
【解析】（1）核磁共振氢谱中有4个吸收峰，所以分子中有4种不同化学环境的氢原子；（2）峰面积之比依次为3∶2∶1∶2，即为等效氢原子的个数比，相对分子质量为60，含有C—H键、O—H键、C—O键，可以得出该有机物属于醇类；（3）该有机物的结构简式为CH3CH2CH3OH，分子式为C3H8O；（4）根据官能团的位置异构，可以得出与其同类的同分异构体的结构简式为CH3CH(OH)CH3，相同碳原子数的饱和一元醇和醚互为同分异构体，则另一种同分异构体的结构简式是CH3CH2OCH3。
4．（2）C6H12 （3）13 CH3CH2CH＝CHCH2CH3
【解析】有机物燃烧产生CO2、H2O的物质的量分别为：
，
该有机物中含C、H的物质的量分别为：
n (C)=0.465×10－3 mol，
n (H)=0.928×10－3 mol。
该有机物中含C、H的质量分别为：
m (C)=0.465×10－3 mol×12 g·mol－1=5.58×10－3 g，
m (H)=0.928×10－3 mol×1 g·mol－1=0.93×10－3 g。
则该有机物含氧的质量为m (O)=6.51×10 g－5.58×10－3 g－0.93×10－3 g=0。
该有机物中碳、氢原子个数比为
n (C)∶n (H)=0.465∶0.928=1∶2。
即该有机物的实验式为CH2，式量为14。
又知该有机物的相对分子质量为84，则其分子式为C6H12，根据该有机物能使溴的四氯化碳溶液褪色，可推断该有机物的可能结构为：CH3CH2CH2CH2CH＝CH2、CH3CH2CH2CH=CH2CH3、CH3CH2CH=CH2CH2CH3、
共13种。
若该有机物被酸性高锰酸钾溶液氧化后只能得到丙酸，则该有机物的结构简式只能为CH3CH2CH＝CHCH2CH3。
5．（1）90 （2）C3H6O3 （3）—COOH —OH （4）4 （5）
【解析】（1）A的密度是相同条件下H2的45倍，相对分子质量为45×2=90。9.0 g A的物质的量为0.1 mol。
（2）燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g，说明0.1 mol A燃烧生成0.3 mol H2O和0.3 mol CO2。含O的物质的量为，则1 mol A中含有6 mol H、3 mol C、3 mol O，故分子式为C3H6O3。
（3）0.1 mol A跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2，说明分子中含有一个—COOH和一个—OH。
（4）A的核磁共振氢谱中有4个峰，说明分子中含有4种类型的氢原子且有3种类型的氢原子的个数是相同的。
（5）综上所述，A的结构简式 。