第二節研究有機化合物的一般方法第一課時有機化合物的分離、提純【課程標準要求】1.初步學會分離、提純有機化合物的常規方法。2.通過實驗探究重結晶法提純苯甲酸，能夠觀察并記錄實驗現象和數據，進行分析和推理，得出合理的結論。一、蒸餾1.原理分離和提純沸點不同的液態有機化合物。2.適用條件(1)有機化合物熱穩定性較高；(2)有機化合物與雜質的沸點相差較大(一般大于30℃)。3.裝置示意圖4.注意事項(1)使用前要檢查裝置的氣密性；(2)蒸餾燒瓶需墊石棉網加熱；(3)蒸餾時液體的體積占蒸餾燒瓶容積的1/3～2/3；(4)溫度計水銀球應位于蒸餾燒瓶支管口處；(5)蒸餾燒瓶中應加入碎瓷片以防止暴沸；(6)冷凝管中水的流向為下口流入，上口流出。【微判斷】判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)利用蒸餾法分離液態有機物時，溫度計可以插入液面以下()(2)直接蒸餾含水10%的酒精可得到無水乙醇()(3)蒸餾完畢，應該先關冷凝水再撤酒精燈()(4)苯和水的混合物最好用蒸餾的方法進行分離()答案(1)×(2)×(3)×(4)×二、萃取1.原理(1)液-液萃取：利用待分離組分在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將其從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程。(2)固-液萃取：用溶劑從固體物質中溶解出待分離組分的過程。2.裝置及操作要求裝置操作要求加萃取劑后充分振蕩，靜置分層后，打開分液漏斗活塞，下層液體從下口放出，并及時關閉活塞，上層液體從上口倒出。3.注意事項(1)萃取用的溶劑稱為萃取劑，常用的萃取劑有乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷等。(2)萃取劑的選擇條件：溶質在萃取劑中的溶解度必須遠大于在原溶劑中的溶解度；萃取劑與原溶劑互不相溶；萃取劑與原溶劑、溶質都不反應。【微思考】1.(1)現有三組物質：①溴和四氯化碳②苯和溴苯③硝基苯和水，其中不可以用分液漏斗分離的有哪些？提示①、②中的兩種物質互溶，不可用分液漏斗分離。(2)從碘水中提取單質碘，能否用乙醇作萃取劑？提示不能。原因是乙醇與水互溶、不分層，無法用分液漏斗分液。三、重結晶1.原理提純固體有機化合物常用的方法，是利用被提純物質與雜質在同一溶劑中的溶解度不同而將雜質除去。2.溶劑的選擇(1)雜質在所選溶劑中溶解度很小或很大，易于除去。(2)被提純的有機物在所選溶劑中的溶解度，受溫度的影響較大，能夠進行冷卻結晶。3.實驗儀器與操作步驟(以粗苯甲酸的提純為例)【微思考】2.(1)在重結晶過程中進行趁熱過濾后，要用少量熱溶劑沖洗一遍，其目的是什么？提示洗滌不溶性固體表面的可溶性有機物。(2)在晶體析出后，分離晶體和濾液時，要用少量的冷溶劑洗滌晶體，其洗滌的目的是什么？為什么要用冷溶劑？提示洗滌除去晶體表面附著的可溶性雜質；用冷溶劑洗滌可降低洗滌過程中晶體的損耗。物質分離、提純的常用方法1.“固—固”混合物的分離提純方法分離提純方法實例“固—固”混合物加水溶解法均易溶——結晶法NaCl和苯甲酸易溶＋難溶——過濾法苯甲酸和泥沙加熱升華法苯甲酸和I22.“固—液”混合物的分離提純方法分離提純方法實例“固—液”混合物互溶結晶法從苯甲酸溶液中得到固體溶質萃取法從碘水中提取碘蒸餾法從海水中獲取蒸餾水不互溶——過濾法從苯甲酸懸濁液中得到固體3.“液—液”混合物的分離提純方法分離提純方法實例“液—液”混合物互溶——蒸餾法分離39%酒精中的乙醇和水不互溶——分液法分離油和水1.現有一瓶乙二醇和丙三醇的混合液，已知它們的性質如下表：物質分子式熔點/℃沸點/℃密度/g·cm-3溶解性乙二醇C2H6O2-11.51981.11易溶于水和乙醇丙三醇C3H8O317.92901.26與水和乙醇任意比互溶據此，將乙二醇和丙三醇分離的最佳方法是()A.過濾 B.升華C.蒸餾 D.蒸發答案C解析二者屬于醇類，相互混溶。從表中可知二者的沸點相差較大，故可用蒸餾法將其分離。2.某同學擬用重結晶的方法除去某產品中的雜質，為此需要選用合適的溶劑。具有下列特點的溶劑中，不可取的溶劑是()A.產品在溶劑中的溶解度隨溫度升高而迅速增大B.在溶劑中產品比雜質更難溶解C.雜質在溶劑中的溶解度在高溫或低溫時都很大D.室溫時產品在溶劑中易溶答案D解析由于采用的是重結晶的方法提純，故被選擇的試劑應滿足條件：①雜質在此溶劑中溶解度很小或溶解度很大，易于除去；②被提純的物質在此溶劑中的溶解度受溫度的影響很大。3.下列實驗中，所采取的分離方法與對應原理都正確的是()選項目的分離方法原理A除去KCl中的MnO2蒸發結晶溶解度不同B除去碘中的NaCl加熱、升華NaCl的熔點高，碘易升華C分離KNO3和NaCl重結晶KNO3的溶解度大于NaClD分離食用油和汽油分液食用油和汽油的密度不同答案B解析MnO2不溶于水，KCl溶于水，則溶于水、過濾、蒸發可分離，故A錯誤；加熱碘易升華，NaCl無變化，則加熱、升華可分離，故B正確；利用重結晶法是因為二者溶解度受溫度影響不同，原理不合理，故C錯誤；二者互溶，但沸點不同，選擇蒸餾法分離，方法、原理不合理，故D錯誤。1.下列屬于分離、提純液態有機物的操作的是()A.蒸餾 B.蒸發C.重結晶 D.過濾答案A解析分離、提純液態有機物的常用方法是蒸餾。2.化學工作者從下面的有機反應RH＋Cl2(g)eq\o(→,\s\up7(光))RCl(l)＋HCl(g)受到啟發提出的在農藥和有機合成工業中可獲得副產品HCl的設想已成為現實，試指出由上述反應產物中分離得到鹽酸的最佳方法是()A.水洗分液法 B.蒸餾法C.升華法 D.有機溶劑萃取法答案A解析因HCl極易溶于水，有機物一般不溶于水，故用水洗分液法分離得到鹽酸最簡便。3.下列實驗操作中有錯誤的是()A.分液時，分液漏斗下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出B.蒸餾操作中，應使溫度計水銀球靠近蒸餾燒瓶的支管口處C.蒸餾時，冷卻水應從冷凝管的下口通入，上口流出D.蒸發操作中，應使混合物中的水分完全蒸干后，再停止加熱答案D解析蒸發操作中，當出現較多固體時即可停止加熱，用余熱將剩余溶液蒸干。4.重結晶過程中如果溶劑對雜質的溶解很少，對有機物的溶解性很強，那么過濾后()A.有機物仍然在濾液中，雜質停留在濾紙上B.有機物仍然在濾液中，雜質在濾液中C.有機物停留在濾紙上，雜質停留在濾紙上D.有機物停留在濾紙上，雜質在濾液中答案A解析重結晶過程中如果溶劑對雜質的溶解很少，即雜質不溶于溶劑，過濾后停留在濾紙上；溶劑對有機物的溶解性比較強，說明有機物溶解在溶劑中，所以有機物仍然在濾液中，故A項正確。5.現擬分離乙酸乙酯、乙酸、乙醇的混合物，如圖是分離操作步驟流程圖。請在圖中圓括號內填入適當的試劑，在方括號內填入適當的分離方法，在方框內填入所分離的有關物質的名稱。答案a.飽和Na2CO3溶液①分液②蒸餾b.H2SO4③蒸餾A.乙酸乙酯B.乙醇、乙酸鈉C.乙酸鈉D.乙酸溶液E.乙醇解析三者為互溶的液體，乙酸乙酯不溶于水，乙酸、乙醇均易溶于水，故可先用水溶液分離出乙酸乙酯；乙醇、乙酸的沸點相差不大且極易互溶，故設法把乙酸轉化為鹽類，而后利用蒸餾法得到乙醇，最后將乙酸鹽再轉化為乙酸，蒸餾即可得到。1.下圖實驗裝置一般不用于分離物質的是()答案D解析A項用于分離沸點不同的液體混合物；B項用于不相溶的液體混合物的分離；C項為液固混合物的分離——過濾；D項用于一定物質的量濃度溶液的配制，不用于分離物質。2.下列分離或除雜的方法不正確的是()A.用分液法分離水和酒精B.用蒸餾法分離苯和溴苯C.用重結晶方法提純苯甲酸D.用飽和碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳中混有的少量氯化氫氣體答案A解析水和酒精互溶，不能用分液法分離。3.將溴水分別與酒精、己烯、己烷和四氯化碳四種試劑混合，充分振蕩后靜置，下列現象與所加試劑不相吻合的是()ABCD與溴水混合的試劑酒精己烯己烷四氯化碳現象答案A解析根據四種物質的溶解性以及密度大小即可做出正確判斷。4.下列說法中錯誤的是()A.用酒精萃取甲苯水溶液中的甲苯的操作可選用分液漏斗，而后靜置分液B.進行分液時，分液漏斗中的下層液體從下口放出，上層液體則從上口倒出C.密度不同、互不相溶的液體混合物，可采用分液的方法將它們分離D.對于熱穩定性較強、沸點較高的液態有機物和沸點較低的雜質可用蒸餾法除雜答案A解析酒精易溶于水，與水互溶不能分層，不符合萃取劑的條件，不能達到萃取的目的，A項錯誤；分液漏斗中的下層液體只能從下口放出，若從上口倒出，則下層液體與上層液體相混而不純，同樣上層液體從下口放出時也會使上層液體與下層液體相混而不純，B項正確；根據萃取分液和蒸餾的實驗原理可知C、D項均正確。5.工業上食用油的生產大多數采用浸出工藝。菜籽油的生產過程為將菜籽壓成薄片，用有機溶劑浸泡，進行操作A；過濾，得液體混合物；對該混合物進行操作B，制成半成品油，再經過脫膠、脫色、脫臭即制成食用油。操作A和B的名稱分別是()A.溶解、蒸發 B.萃取、蒸餾C.分液、蒸餾 D.萃取、過濾答案B解析操作A是用有機溶劑浸泡，該過程屬于萃取；有機溶劑與油脂的混合物則需用蒸餾的方法分離。6.按以下實驗方案可從海洋動物柄海鞘中提取具有抗腫瘤活性的天然產物。下列說法錯誤的是()A.步驟(1)需要過濾裝置B.步驟(2)需要用到分液漏斗C.步驟(3)需要用到坩堝D.步驟(4)需要蒸餾裝置答案C解析A項，樣品粉末經步驟(1)得到濾液和不溶性物質，其操作為過濾，故需要過濾裝置；B項，步驟(2)得到水層和有機層，這兩層溶液互不相溶，分離的操作為分液，要用到分液漏斗；C項，步驟(3)由水層溶液得到固體粗產品，要經過蒸發濃縮、冷卻結晶等操作，用到蒸發皿而非坩堝；D項，有機層是甲苯和甲醇的混合物，二者互溶，但沸點不同，可據此采用蒸餾的方法分離。7.下列物質中各含有少量的雜質，能用飽和碳酸鈉溶液并借助分液漏斗除去雜質的是()A.苯中含有少量甲苯B.乙醇中含有少量乙酸C.溴苯中含有少量苯D.乙酸乙酯中含有少量的乙酸答案D解析苯和甲苯都不溶于碳酸鈉溶液，不能除去雜質，A錯誤；乙醇和乙酸都能溶于碳酸鈉溶液，不能分離且會引入新雜質，B錯誤；溴苯和苯都不溶于碳酸鈉溶液，不能除去雜質，C錯誤；乙酸能溶于碳酸鈉溶液，乙酸乙酯不溶于該溶液，加入碳酸鈉溶液，溶液分層后可以用分液漏斗分離除雜，D正確。8.為了提純下表所列物質(括號內為雜質)，有關除雜試劑和分離方法的選擇均正確的是()選項被提純的物質除雜試劑分離方法A己烷(己烯)溴水分液B淀粉溶液(NaCl)水過濾CCH3CH2OH(CH3COOH)CaO蒸餾DCO2(SO2)Na2CO3溶液洗氣答案C解析向A試樣中加入溴水，己烯與Br2反應的產物與己烷仍互溶，用分液法不能將己烷提純；B中淀粉膠體和NaCl溶液均可透過濾紙；D中除雜試劑Na2CO3既可與雜質SO2反應，又可吸收被提純氣體CO2，所以用Na2CO3試劑不行，可改用NaHCO3溶液為除雜試劑，應選C。9.實驗室用下列儀器組裝一套蒸餾石油的裝置，并進行蒸餾得到汽油和煤油。(1)寫出下列儀器的名稱：①________；②________；③________。(2)將以上儀器按從左到右順序，用字母a、b、c……進行連接：e接________；________接________；________接______接______。(3)①儀器的A口是______，B口是______。(4)蒸餾時，溫度計水銀球應在________(位置)。(5)在②中注入原油后，加幾片碎瓷片的目的是_____________________________。答案(1)(直形)冷凝管蒸餾燒瓶錐形瓶(2)cdabfg(3)進水口出水口(4)蒸餾燒瓶支管口處(5)防止暴沸解析(2)組裝儀器按“從左到右，從下到上”的順序，該裝置為蒸餾石油的裝置，用鐵架臺固定蒸餾燒瓶，蒸餾燒瓶上方是溫度計，右方是冷凝管，然后接牛角管，最后連接錐形瓶，所以儀器連接順序是e→c→d→a→b→f→g。(3)冷凝水應是下進上出，可延長熱量交換時間，使冷凝更充分。(4)溫度計測量的是蒸氣的溫度，故溫度計水銀球應放在蒸餾燒瓶的支管口處。(5)為防止燒瓶內液體受熱不均勻而局部突然沸騰(暴沸)沖出燒瓶，需要在蒸餾燒瓶內加入幾塊沸石(或碎瓷片)。10.薰衣草精油常用作芳香劑、驅蟲劑的原料。興趣小組在實驗室從新鮮薰衣草中提取少量精油。查閱資料：薰衣草精油成分復雜，沸點范圍100～220℃，相同溫度時在水中溶解度小于在苯、四氯化碳(有毒、沸點76.8℃)等溶劑中的溶解度。設計方案：小組討論后提出如下提取方案。(在橫線上填寫操作名稱)(1)步驟①在研缽中將薰衣草搗碎，轉移至小燒杯中并加入適量蒸餾水，攪拌使充分溶解后________。(2)步驟②在薰衣草水中加入適量CCl4進行________。(3)步驟③將CCl4層進行____________(填寫操作名稱)。方案實施：按預先設計的方案進行實驗(4)步驟②使用到的主要儀器有________(填字母)。具體操作為振蕩、________、靜置、分液。溶有精油的CCl4層在________層(填“上”或“下”)。(5)步驟③使用如圖實驗裝置，其中儀器e的名稱為________，冷卻水從________(填字母)口通入，加熱，收集溫度在________℃的餾分(該餾分可循環使用)。交流反思：觀察產品并進行小組討論后，認為該方案主要有以下兩個缺點：缺點1：精油中的某些成分有熱敏性，受熱后品質會發生改變；缺點2：該方法提取的精油中殘留少量CCl4。(6)基于小組的交流、反思和分析，你認為該小組進一步的研究方向是________________________________________________________________________。答案(1)過濾(2)萃取、分液(3)蒸餾(4)b放氣下(5)蒸餾燒瓶g76.8(6)選取無毒、高效、可進行低溫提取精油的萃取劑解析(1)分離難溶性物質和溶液采用過濾方法，薰衣草搗碎并加入蒸餾水浸取重復溶解后將難溶性的物質和溶液分離采用過濾方法；(2)精油易溶于有機溶劑，不易溶于水，所以步驟②在薰衣草水中加入適量CCl4進行萃取、分液；(3)分離互溶的液體采用蒸餾的方法，精油和四氯化碳互溶，所以步驟③將CCl4層進行蒸餾分離兩種物質；(4)步驟②為萃取、分液，需要分液漏斗，故選b；具體操作為振蕩、放氣、靜置、分液；CCl4密度大于水，所以應該在下層；(5)儀器e的名稱為蒸餾燒瓶，冷卻水采用逆流的方式，所以g為進水口；加熱，收集溫度在四氯化碳的沸點范圍，即76.8℃；(6)精油中的某些成分有熱敏性，受熱后品質會發生改變，所以在較低溫度下蒸餾較好；該方法提取的精油中殘留少量CCl4，CCl4有毒，應該選取無毒的萃取劑，所以研究方向為應該選取無毒、高效、可進行低溫提取精油的萃取劑。11.綠原酸(C16H18O9)具有較廣泛的抗菌、抗病毒、抗氧化作用，利用乙醚、60%乙醇浸泡杜仲干葉，得到提取液，進一步獲得綠原酸粗產品的一種工藝流程如圖，下列說法錯誤的是()A.綠原酸在溫水中的溶解度小于冷水中的溶解度B.得到有機層的實驗操作為萃取分液C.減壓蒸餾的目的是防止溫度過高，綠原酸變質D.綠原酸粗產品可以通過重結晶進一步提純答案A解析A.流程中加入溫水浸膏，冷卻、過濾得到綠原酸粗產品，可知綠原酸難溶于冷水，其在溫水中的溶解度大于冷水中的溶解度，故A錯誤；B.綠原酸為有機酸，更易溶于有機溶劑，加入乙酸乙酯后綠原酸被萃取到有機酯層，有機層與水層互不相溶，應采用分液法分離，故B正確；C.綠原酸具有抗氧化作用，減壓蒸餾可降低溫度，避免溫度過高導致綠原酸變質，故C正確；D.根據A的分析，綠原酸粗產品可用重結晶的方法進一步提純，故D正確。12.下列實驗中，所采取的分離方法與對應原理都正確的是()序號目的分離方法原理①分離溶于水的碘CCl4萃取碘在CCl4中的溶解度較大②分離乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇的密度不同③除去KNO3固體中混雜的NaCl重結晶NaCl在水中的溶解度很大④除去丁醇中的乙醚蒸餾丁醇與乙醚的沸點相差較大A.①② B.②③C.③④ D.①④答案D解析分離溶于水的碘可用CCl4萃取，碘在CCl4中的溶解度比在水中的大，且CCl4與水不互溶，①正確。分離互不相溶的液體混合物用分液法，乙酸乙酯和乙醇是相溶的，不能用分液法分離，②錯誤。除去KNO3固體中混雜的NaCl，用重結晶的方法，原理是硝酸鉀的溶解度隨溫度的變化較大，題中所述原理有誤，③錯誤。除去丁醇中的乙醚，利用沸點不同用蒸餾法進行分離，④正確。13.甲苯()是一種重要的化工原料，能用于生產苯甲醛()、苯甲酸()等產品。下表列出了有關物質的部分物理性質，請回答：名稱性狀熔點(℃)沸點(℃)相對密度(ρ水＝1g·cm3)溶解性水乙醇甲苯無色液體，易燃易揮發-95110.60.8660不溶互溶苯甲醛無色液體-261791.0440微溶互溶苯甲酸白色片狀或針狀晶體122.12491.2659微溶易溶已知：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶。實驗室可用如圖裝置模擬制備苯甲醛。實驗時先在三頸瓶中加入0.5g固態難溶性催化劑，再加入15mL冰醋酸(作為溶劑)和2mL甲苯，攪拌升溫至70℃，同時緩慢加入12mL過氧化氫溶液，在此溫度下攪拌反應3小時。(1)裝置a的名稱是____________，主要作用是______________________________。(2)三頸瓶中發生反應的化學方程式為________________________________________________________________________，此反應的原子利用率理論上可達________。(原子利用率＝eq\f(期望產物的總質量,全部反應物的總質量)×100%)(3)經測定，反應溫度升高時，甲苯的轉化率逐漸增大，但溫度過高時，苯甲醛的產量卻有所減少，可能的原因是