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例谈有机物鉴别题的常见解法

查字典化学网 2015-02-26

一、只用一种试剂鉴别法:一般根据密度、溶解性及官能团(如碳碳不饱和键、醛基、羧基等)所具有的特性选用试剂进行鉴别。一般规律是:1.一组物质中含有C=C(或C≡C)、苯酚等,常用试剂是:溴水。如只用一种试剂鉴别:直馏汽油、裂化汽油、四氯化碳、酒精、苯酚(用溴水);2.一组物质中含有羧基(—COOH)、醛基(—CHO)等,常用试剂是:新制氢氧化铜。如只用一种试剂鉴别: HCOOH、CH3COOH、C2H5OH、葡萄糖溶液、甲酸乙酯、乙酸乙酯、硝基苯(用新制氢氧化铜);3.一组物质中含有苯及其同系物,常用试剂是:酸性KMnO4。如只用一种试剂鉴别:苯、甲苯、四氯化碳(用酸性KMnO4溶液)。

例1(2010上海卷)下列各组有机物只用一种试剂无法鉴别的是( ).

A.乙醇、甲苯、硝基苯 B.苯、苯酚、己烯

C.苯、甲苯、环己烷 D.甲酸、乙醛、乙酸

解析:此题考查了化学实验中的物质的检验知识。乙醇、甲苯和硝基苯中,乙醇可以和水互溶、甲苯不和水互溶但比水轻、硝基苯不和水互溶但比水重,可以鉴别,排除A;苯、苯酚和己烯可以选浓溴水,苯不和溴水反应、苯酚和浓溴水生成白色沉淀、己烯和溴水加成使其褪色,可以鉴别,排除B;苯、甲苯和环己烷三者性质相似,不能鉴别,选C;甲酸、乙醛、乙酸可以选新制氢氧化铜,甲酸能溶解新制氢氧化铜但加热时生成红色沉淀、乙醛不能溶解氢氧化铜但加热时生成红色沉淀、乙酸只能溶解氢氧化铜,可以鉴别,排除D。答案为C。

二、不外用试剂鉴别法:这类题目的特效试剂常隐含在待测物质中,根据待测物质的特殊物理性质(如溶液的颜色、挥发性等)先鉴别出一种物质,再借用这种鉴出物做试剂鉴别其它物质。也可根据有机物燃烧时产生的现象不同而将其逐一鉴别出来。

例2.已知多羟基有机物与新制Cu(OH)2悬浊液反应得到绛蓝色溶液。请不外用试剂鉴别,如何鉴别:CuSO4、丙三醇、葡萄糖、乙醛、乙醇、乙酸、甲酸、NaOH八种溶液?

解析:(1)根据观察,在八瓶溶液中,呈蓝色透明的是CuSO4溶液;(2)分别取剩下的七种溶液少许装入7支试管中,然后分别加入已识别出来的CuSO4溶液,有蓝色胶状沉淀产生的是NaOH溶液;(3)再分别取剩下的6种溶液少许装入6支试管中,分别加入新制的Cu(OH)2悬浊液,会出现三组现象:①Cu(OH)2悬浊液溶解,出现绛蓝色溶液的是丙三醇、葡萄糖溶液;②Cu(OH)2悬浊液溶解,溶液变蓝色的是乙酸、甲酸溶液;③Cu(OH)2悬浊液不溶解的是乙醛、乙醇溶液。然后加热:①组中出现砖红色沉淀的原溶液是葡萄糖溶液;②组中出现砖红色沉淀的原溶液是甲酸溶液;③组中出现砖红色沉淀的原溶液是乙醛溶液。

例3.不用任何试剂怎样鉴别CH4、C2H4、C2H2三种无色气体?

解析:因CH4、C2H4、C2H2三种无色气体燃烧时产生的现象不同可将其逐一鉴别出来:将这三种气体分别用尖嘴玻璃导管导出,并点火,能燃烧产生淡蓝色火焰的是CH4;能燃烧且有轻微烟产生的是C2H4;能燃烧且有浓烟产生的是C2H2。

三、先后法:在含有多个官能团的有机物中,如果要将官能团逐一鉴定出来,必须考虑官能团之间的相互影响,加入试剂时应注意先后顺序。

例4.(2002年全国高考理综卷)昆虫能分泌信息素,下列是一种信息素的结构简式:CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9CHO,指出该物质中的任意一种官能团,为该官能团提供一种简单的鉴别方法并简述实验现象,写出与鉴别方法有关的化学反应方程式。

解析:该信息素中含有的官能团为碳碳双键(C=C)和醛基(—CHO),检验双键可用溴水或酸性高锰酸钾溶液,但溴水和酸性高锰酸钾溶液均能氧化醛基,因此鉴别两种官能团必须选择合适的试剂和操作顺序。因为醛基具有强还原性,用银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液检验醛基可对双键起到保护作用.用足量的银氨溶液检验完醛基后,把所的溶液用硝酸酸化后,再滴加溴水,若溴水褪色证明有双键存在。

鉴别方法:将信息素与足量银氨溶液混合共热,如生成银镜,证明有醛基存在,反应方程式为:

水浴 △

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9CHO+2[Ag(NH3)2]OH

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9CCOONH4+2Ag+3NH3+H2O

 

加稀HNO3溶液酸化后,再加溴水,溴水褪色,证明有双键存在,反应方程式为:

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH+Br2→CH3(CH2)5CH - CH(CH2)9COOH

 

 

Br Br

四、分离法:要鉴定一种有机物中混有另一种有机物,且这两种有机物具有相似的结构与性质,加入试剂时均产生相同的现象从而不能断定其有无时,可采用分离法。

例5.已知甲醛在浓NaOH溶液中会发生如下反应:2HCHO+NaOH→HCOONa+CH3OH;甲酸的沸点100.7℃,甲醛的沸点-21℃。请设计一个实验,鉴定甲酸溶液中是否混有甲醛。

解析:由于甲酸、甲醛分子中都有醛基,性质相似,两者混在一起,是无法鉴定出甲醛的。因此,必须将两者分离开来,根据两者沸点不同,可用蒸馏法,为了不使甲酸蒸馏出来,可把甲酸变为沸点更高的化合物HCOONa,但又不能使甲醛变质,因此应向混合物中加入过量稀NaOH溶液。鉴定方法为:取一定量甲酸试样,加入过量稀NaOH溶液,然后蒸馏,将蒸馏得到的蒸气用冷的蒸馏水吸收,冷却后,向所得到的蒸馏水溶液中加入银氨溶液,水浴加热,若产生了银镜,则甲酸溶液中混有甲醛。

五、排扰法:将对待鉴别物质有干扰的其他物质除去,以排除干扰。

例6.要鉴别己烯中是否混有少量甲苯,正确的实验方法是( )

A.先加足量的KMnO4酸性溶液,然后再加溴水

B.先加足量溴水,然后再加入KMnO4酸性溶液

C.点燃这两种液体,然后再观察火焰的明亮程度

D.加入浓硫酸与浓HNO3后加热

解析:鉴别苯的同系物,通常是用酸性KMnO4溶液,甲苯能使酸KMnO4溶液褪色,但己烯中含有碳碳双键(C=C),也能使酸KMnO4溶液褪色,因此要排除己烯的干扰,可向试样中先加足量溴水,使己烯全部转化为二溴己烷后,就不能能使酸KMnO4溶液褪色了。答案选B.

六、酸化法:检验卤代烃中的卤原子,一般是在NaOH溶液中水解,产生卤素阴离子(Cl—、Br—、I—),然后用AgNO3溶液来检验卤素离子(Cl—、Br—、I—),如AgCl为白色沉淀(AgBr为浅黄色沉淀,AgI为黄色沉淀)。但必须注意的是:若未用硝酸中和NaOH溶液,直接加入AgNO3溶液:Ag++OH-=AgOH(白色)↓,2AgOH=Ag2O(黑色)+H2O。生成的黑色Ag2O会将卤化银的颜色掩盖,无法鉴定出卤素离子。因此,要鉴定卤代烃水解后的卤素离子,必须先加稀HNO3中和NaOH后,再加入AgNO3溶液。否则实验失败。

例7.检验溴乙烷中是否有溴元素,主要的实验方法是( )

A.加入硝酸银溶液,再加稀硝酸,观察有浅黄色沉淀生成

B.加入氯水后振荡,看水层里是否有红棕色的溴出现

C.加入NaOH溶液共热,冷却后加AgNO3溶液,观察有浅黄色沉淀生成

D. 加入NaOH溶液共热,冷却后用过量稀HNO3中和过量碱后,再加AgNO3溶液,观察有浅黄色沉淀生成

解析:溴乙烷中无溴离子(Br—),加入硝酸银溶液,再加稀硝酸,根本就没有浅黄色沉淀生成,A不正确;溴乙烷中加入氯水不反应,B不正确;溴乙烷与NaOH溶液共热水解后,要鉴定溴离子(Br—),必须先加入稀HNO3中和NaOH后,再加入AgNO3溶液,观察有浅黄色沉淀生成。C不正确,正确答案为D。

七、碱化法:二糖或多糖的水解反应要在硫酸的催化作用下才能发生,检验水解产物葡萄糖(含有醛基)常用的试剂是银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液,而用这两种试剂检验含有醛基的物质时,发生反应的溶液必须呈碱性,在酸性条件下这两种试剂都会被破坏[Ag(NH3)2OH +3H+=Ag+ +2NH4+ + H2O、Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O],无法检验出醛基。因此检验糖类的水解产物葡萄糖,必须先加入过量NaOH溶液中和硫酸后,再加入银氨溶液(水浴加热)或新制Cu(OH)2悬浊液(加热),若出现银镜或砖红色沉淀,就能确定有葡萄糖生成。

例8.某学生设计了四个实验方案,用以检验淀粉的水解情况:

 

 

结论:淀粉部分水解

上述四种方案的结论是否正确?并简述理由。

解析:方案甲结论不正确,因为没有检验是否有葡萄糖生成。淀粉部分水解,也会有此现象;方案乙结论不正确,因为没有先加入过量NaOH溶液中和硫酸,导致试剂银氨溶液被破坏,即使淀粉水解生成了葡萄糖,也无银镜现象出现;方案丙结论不正确,因为没有用碘水检验水解液中是否有淀粉存在。淀粉部分水解,也会有此现象;方案丁结论正确,因为通过正确的操作,检验水解液中既有淀粉又有葡萄糖,说明淀粉部分水解。

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