2024-2025学年新教材高中化学第1章有机化合物的结构特点与研究方法第2节第1课时有机物的分离提纯和确定实验式学案新人教版选择性必修3

PAGE9-第1课时有机物的分别、提纯和确定试验式发展目标体系构建1.依据试验事实，驾驭有机化合物的分别、提纯方法，培育“宏观辨识与科学探究”的核心素养。2．驾驭李比希提出的燃烧有机物对产物的定量测定确定试验式，培育“科学探究与证据推理”的核心素养。一、探讨有机化合物的基本步骤二、有机物的分别、提纯方法1．蒸馏——分别和提纯液态有机化合物的常用方法(1)适用范围分别、提纯的有机物热稳定性较高，其沸点与杂质的沸点相差较大。(2)试验装置(填仪器名称)留意事项：①温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处。②碎瓷片的作用：使液体平稳沸腾，防止暴沸。③冷凝管中水流的方向是下口进入，上口流出。2．萃取——分为液­液萃取和固­液萃取。(1)萃取的原理①液­液萃取是利用待分别组分在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。②固­液萃取是利用溶剂从固体物质中溶解出待分别组分的过程。(2)萃取剂的条件及常用试剂待分别组分在萃取剂中的溶解度较大，常用的萃取剂有乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷等。(3)分液：将萃取后的两层液体分开的操作。(4)主要玻璃仪器为分液漏斗、烧杯。微点拨：①分液时，上层液体从上口倒出。②萃取剂与原溶剂不能互溶，且不与溶质反应。3．重结晶——提纯固体有机化合物常用的方法(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)溶剂的选择①杂质在所选溶剂中的溶解度很大或溶解度很小，易于除去。②被提纯的有机化合物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响较大，能够进行冷却结晶。三、确定试验式——元素分析1．试验式：有机化合物分子内各元素原子的最简整数比，也称为最简式。2．李比希定量分析一般过程[示例]某种含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析试验测得其中碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数为13.14%。则：①氧的质量分数为34.70%。②C、H、O的原子个数比N(C)∶N(H)∶N(O)≈2∶6∶1。③该未知物A的试验式为C2H6O。1．推断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)(1)分别和提纯都只利用物质的物理性质，不利用物质的化学性质。 ()(2)蒸馏、重结晶和萃取是分别提纯有机物的常用方法。 ()(3)蒸馏时，冷却水从下口进，从上口出。 ()(4)提纯粗苯甲酸的方法可以用重结晶法。 ()[答案](1)×(2)√(3)√(4)√2．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1∶1。由此可得出的结论是()A．该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶3B．分子中碳、氢原子个数比为2∶1C．有机物中必定含氧元素D．无法推断有机物中是否含有氧元素[答案]D3．选择下列试验方法分别、提纯物质，将分别、提纯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G．洗气(1)________分别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)________分别水和汽油的混合物。(4)________分别CCl4(沸点为76.75℃)和甲苯(沸点为110.6℃)的混合物。(5)________除去混在乙烷中的乙烯。(6)________提取碘水中的碘。[答案](1)F(2)CF(3)D(4)E(5)G(6)A有机物的分别、提纯重结晶法提纯苯甲酸[问题]某粗苯甲酸样品中含有少量氯化钠和泥沙，提纯苯甲酸须要经过哪些步骤？[资料]苯甲酸可用作食品防腐剂。纯净的苯甲酸为无色结晶，其结构可表示为，熔点122℃，沸点249℃。苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。苯甲酸在水中的溶解度如下：温度/℃255075溶解度/g0.340.852.2[试验]图示如图：[探讨](1)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？(2)试验操作中多次运用了玻璃棒，分别起到了哪些作用？(3)如何检验提纯后的苯甲酸中氯化钠已被除净？[提示](1)促进苯甲酸的快速溶解；防止苯甲酸析出，使苯甲酸与不溶杂质分别。(2)溶解时，加速溶解；过滤时，引流。(3)取提纯的苯甲酸少许，加入水溶解，然后加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无沉淀，说明苯甲酸中NaCl已除净。有机物的分别、提纯方法目的主要仪器实例蒸馏分别、提纯沸点相差很大的液态混合物蒸馏烧瓶、冷凝管分别乙酸和乙醇萃取将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂分液漏斗用四氯化碳将碘水中的碘提取出来分液分别互不相溶的液态混合物分液漏斗分别汽油和水重结晶利用温度对溶解度的影响提纯有机物烧杯、酒精灯、蒸发皿、漏斗提纯苯甲酸洗气分别提纯气体混合物洗气瓶除去甲烷中的乙烯微点拨：分别提纯物质的“四原则”1．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AC3H6O2－241410.99可溶BC4H8O2－84770.90可溶由此推知分别A和B的最佳方法是()A．萃取B．结晶C．蒸馏D．分液C[视察表中数据，得知A、B两种物质都是有机物，都溶于水，不能用萃取或分液方法进行分别；它们的熔点都比较低，常温下为液体，不能结晶方法析出；它们的沸点相差较大，故可以用蒸馏的方法将A、B分别。]2．下列有关苯甲酸重结晶试验操作中说法正确的是()A．粗苯甲酸加热溶解后可以干脆趁热过滤B．趁热过滤中，为了防止苯甲酸结晶，可先将漏斗进行预热C．趁热过滤后，为了析出更多晶体，热滤液用冰盐水充分冷却，同时缩短结晶的时间D．温度越低，苯甲酸的溶解度越小，所以温度越低越有利于苯甲酸的重结晶试验B[粗苯甲酸加热溶解后，为防止苯甲酸晶体提前析出，滞留在过滤器中，需在过滤前适当稀释，不能干脆过滤，A项错误；漏斗进行预热，可减小温差，B项正确；趁热过滤后，用冰盐水冷却形成的结晶很小，比表面积大，吸附的杂质多，C项错误；重结晶过程中温度太低，杂质的溶解度也会降低，部分杂质也会析出，达不到提纯苯甲酸的目的，D项错误。]3．按如图所示试验方案可从海洋动物柄海鞘中提取具有抗肿瘤活性的自然产物。下列说法错误的是()A．步骤(1)须要过滤装置B．步骤(2)须要用到分液漏斗C．步骤(3)须要用到坩埚D．步骤(4)须要蒸馏装置C[滤液与不溶物是用过滤的方法分别出的，A项正确；分别水层与有机层须要用分液漏斗，B项正确；溶液蒸发结晶应用蒸发皿，C项错误；可用蒸馏的方法从有机层中分别出甲苯，D项正确。]4．下列关于物质的分别、提纯、鉴别的试验中的一些操作或做法，正确的是()①在组装蒸馏装置时，温度计的水银球应伸入液面以下；②用96%的工业酒精制取无水乙醇，可采纳的方法是加生石灰，再蒸馏；③溴水能鉴别出乙醇、甲苯、四氯化碳、环己烯；④在苯甲酸重结晶试验中，待粗苯甲酸完全溶解，冷却到常温后过滤。A．①②B．③④C．①④D．②③D[①在组装蒸馏装置时，温度计须要测量的是蒸气的温度，所以应当将温度计的水银球放在蒸馏烧瓶支管口处，错误；②酒精中含有少量的水，一般加入CaO(生石灰)来除去酒精中少量的水，CaO与水反应生成Ca(OH)2，氢氧化钙是离子化合物，沸点较高，利用此性质蒸馏将乙醇蒸出，正确；③乙醇、甲苯、四氯化碳、环己烯中加入溴水，现象分别为互溶、不分层不褪色，分层、上层为橙黄色，分层、下层为橙黄色，褪色，现象各不相同，能鉴别出来，正确；④在苯甲酸重结晶试验中，为了削减苯甲酸的损耗，待粗苯甲酸完全溶解后要趁热过滤，错误。]有机化合物试验式的确定已知由C、H、O元素组成的某化合物9.2g完全燃烧后可以得到17.6gCO2和10.8gH2O，通过计算确定该化合物的试验式。(写出解题过程)[解]n(C)＝eq\f(17.6g,44g·mol－1)＝0.4mol，n(H)＝eq\f(10.8g,18g·mol－1)×2＝1.2mol，n(O)＝eq\f(9.2g－mC－mH,16g·mol－1)＝eq\f(9.2g－4.8g－1.2g,16g·mol－1)＝0.2mol故n(C)∶n(H)∶n(O)＝N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1答：该化合物的试验式为C2H6O。一般有机物中氧元素的确定方法一般来说，某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和H2O，其组成元素可能为碳、氢元素或碳、氢、氧元素。欲推断该有机物分子是否含氧元素，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C、H的质量之和与原来有机物质量比较，若两者相等，则原有机物分子的组成中不含氧元素；否则，原有机物分子的组成中含氧元素。1．某有机物在空气中完全燃烧时，生成水和二氧化碳的分子数之比为2∶1，则该物质可能是()①CH4②C2H4③C2H5OH④CH3OHA．②③ B．①④C．①③ D．②④B[该物质完全燃烧生成水和二氧化碳的分子数之比为2∶1，即N(H2O)∶N(CO2)＝2∶1，则该物质中N(H)∶N(C)＝4∶1，分子式满意N(C)∶N(H)＝1∶4的有①CH4、④CH3OH。]2．验证某有机物属于烃，应完成的试验内容是()A．只测定它的C、H原子个数比B．只要证明它完全燃烧后产物只有H2O和CO2C．只测定其燃烧产物中H2O与CO2的物质的量的比值D．测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成CO2和H2O的质量D[当CO2和H2O中m(C)＋m(H)＝m(有机物)时，说明有机物中没有氧元素。]正丁醛是一种化工原料。某试验小组利用如图所示的装置合成正丁醛。发生的反应如下：CH3CH2CH2CH2OHeq\o(→,\s\up8(Na2Cr2O7),\s\do7(H2SO4，△))CH3CH2CH2CHO反应物和产物的相关数据列表如下：沸点/℃密度/(g·cm－3)水中溶解性正丁醇117.20.8109微溶正丁醛75.70.8017微溶试验步骤如下：将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中，加入30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液当心转移至B中。在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，加热。当有蒸气出现时，起先滴加B中溶液，滴加过程中保持反应温度为90～95℃，在E中收集90℃以上的馏分。将馏出物倒入分液漏斗中，除去水层，将有机层干燥后蒸馏，收集75～77℃馏分，产量为2.0g。(1)装置中D冷凝管能否换成球形冷凝管？为什么？[提示]否，若用球形冷凝管，冷凝所得的馏分不能流出。(2)C1温度计的作用是什么？[提示]限制反应温度90～95℃。(3)A中加入沸石的作用是什么？若加热后发觉忘加沸石，应如何操作？[提示]防止加热时液体暴沸。冷却后补加沸石。(4)将收集的正丁醛粗产品置于分液漏斗中除去其中的水时，水在哪层？为什么？[提示]水在下层，正丁醛微溶于水且密度小于水的密度。(5)本试验中，正丁醛的产率为多少？[提示]依据关系式：C4H10O～C4H8O74724.0gm74∶72＝4.0g∶m，m≈3.89g，产率＝eq\f(2.0,3.89)×100%≈51.4%。通过本素材试验探究，培育学生“科学探究与社会责任”的核心素养。1．下列有关试验原理或操作正确的是()①②③④A．①分别CCl4和水B．②洗涤沉淀时，向漏斗中加入适量水，搅拌并滤干C．③液体分层，下层呈无色D．④除去氯气中的少量氯化氢[答案]A2．现有3组混合物：①乙酸乙酯和乙酸钠溶液、②乙醇和丁醇、③溴化钠和单质溴的水溶液，分别以上各组混合物的正确方法依次是()A．分液法、萃取法、蒸馏法B．萃取法、蒸馏法、分液法C．分液法、蒸馏法、萃取法D．蒸馏法、萃取法、分液法C[乙酸乙酯和乙酸钠溶液不互溶，可以用分液的方法将它们分别；乙醇和丁醇互溶但沸点不同，可用蒸馏的方法将它们分别；单质溴易溶于有机溶剂，溴化钠不溶于有机溶剂，可用萃取的方法将它们分别。]3．在肯定条件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有关物质的沸点、熔点如下：对二甲苯邻二甲苯间二甲苯苯沸点/点/℃13－25－476下列说法不正确的是()A．该反应属于取代反应B．甲苯的沸点高于144℃C．用蒸馏的方法可将苯从反应所得产物中首先分别出来D．从二甲苯混合物中，用冷却结晶的方法可将对二甲苯分别出来B[甲苯生成二甲苯和苯，可分别理解成甲苯中苯环上的氢原子被甲基取代、甲苯中的甲基被氢原子取代，A项正确；同系物中，碳原子数越多，沸点越高，所以甲苯的沸点应低于对二甲苯，即低于138℃，B项错误；苯的沸点最低，且与二甲苯的沸点相差较大，可最先分别出来，C项正确；三种二甲苯之间沸点相近，但熔点差异大，将温度限制在肯定条件下，可使对二甲苯结晶析出，D项正确。]4．有A、B两种烃，所含碳元素的质量分数相同。下列关于A和B的叙述正确的是()A．二者不行能是同系物B．二者肯定是同分异构体C．二者的最简式相同D．1molA和1molB分别燃烧生成CO2的质量肯定相等[答案]C5．除去下列括号内的杂质通常采纳的方法是什么？将答案填在横线上。(1)H2O(NaCl、MgCl2)______________