有机化学制备实验.docx

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有机化学制备实验

有机化学制备实验

一、知识回顾与记忆

有机化学制备实验的基本步骤及实验装置：

反应装置——回流

（1）反应装置——回流

（2）反应装置——回流（3）

分离装置——蒸馏

（1）分离装置——蒸馏

（2）分离装置——分馏

反应及蒸馏全套装置洗涤装置抽滤装置

制乙烯简易装置制溴苯简易装置制乙酸乙酯简易装置

二、方法掌握与训练

以溴苯的制取为例理解有机制备实验的基本过程：

1.反应原理：

其中铁粉作为催化剂，也可以用FeCl3作为催化剂。

若采用FeCl3作催化剂，反应必需加热。

为什么用铁粉作催化剂可以不必加热？

2.反应装置：

有机反应的时间比较长，可以选用上述的那种装置进行反应？

。

烧瓶中加入的物质为。

3.反应后，反应容器中的混合物有，因此需要除杂分离，得到产品。

（1）抽滤：

除去铁粉。

可以选用上述的那种装置？

。

为什么用抽滤而不用过滤？

。

（2）水洗：

加入水，溶解FeCl3（或FeBr3）及部分尚未反应的Br2，用分液漏斗分离得到（上层、下层）液体。

（3）碱洗：

加入2.5mol·L-1NaOH溶液，除去溶解在产品中尚未反应的Br2，反应方程式为：

。

用分液漏斗分离得到下层液体。

为什么不直接碱洗而先水洗？

。

（4）水洗：

再次水洗，除去。

（5）干燥：

用CaCl2作为干燥剂，静置干燥，除去粗产品中少量的水分。

（6）蒸馏：

得到的产品中溶解有部分尚未反应的苯，要用蒸馏操作进行分离。

将干燥后的粗产品滤入50mL的蒸馏烧瓶中，加入，用水浴蒸馏回收苯。

然后用石棉网小火加热继续蒸馏，当温度升至135℃时，改用空气冷凝管，收集140℃～170℃的馏分，将该馏分再次蒸馏，收集153℃～156℃的馏分，即得纯的溴苯。

三、能力提升与练习

实验室制备1,2二溴乙浣的反应原理如下：

①CH3CH2OH

CH2===CH2②CH2===CH2＋Br2→BrCH2CH2Br（1,2－二溴乙烷）

可能存在的主要副反应有：

乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚

用少量溴和足量的乙醇制备1,2－二溴乙烷的装置如下图所示：

有关数据列表如下：

（1）在此实验中，要迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是______；

a．引发反应b．加快反应速度c．防止乙醇挥发d．减少副产物乙醚生成

（2）在装置C中应加入______，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体；

a．水b．浓硫酸c．氢氧化钠溶液d．饱和碳酸氢钠溶液

（3）判断该制备反应已经结束的最简单方法是_____________________________________.

（4）将1,2－二溴乙浣粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后产物应在________层（填“上”、“下”）；

（5）若产物中有少量未反应的Br2，最好用______洗涤除去；

a．水b．氢氧化钠溶液c．碘化钠溶液d．乙醇

（6）若产物中有少量副产物乙醚，可用______的方法除去；

（7）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是__________________________；

但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是__________________________________________。

【解析】

（1）乙醇在浓硫酸140℃的条件下，发生分子内脱水，生成乙醚。

（2）浓硫酸具有强氧化性，将乙醇氧化成二氧化碳，自身被还原成二氧化硫，二氧化碳、二氧化硫能和氢氧化钠溶液反应。

（3）乙烯和溴水发生加成反应生成1，2-二溴乙烷，1，2-二溴乙烷为无色。

（4）1，2-二溴乙烷和水不互溶，1，2-二溴乙烷密度比水大。

（5）常温下Br2和氢氧化钠发生反应：

2NaOH+Br2═NaBr+NaBrO+H2O。

（6）1，2-二溴乙烷与乙醚的沸点不同，两者均为有机物，互溶，用蒸馏的方法将它们分离。

（7）溴在常温下，易挥发，乙烯与溴反应时放热，溴更易挥发，冷却可避免溴的大量挥发，但1，2-二溴乙烷的凝固点9℃较低，不能过度冷却。

【答案】

（1）d；

（2）c；（3）溴的颜色完全褪去；（4）下；（5）b；（6）蒸馏；

（7）乙烯与溴反应时放热，冷却可避免溴的大量挥发；1，2-二溴乙烷的凝固点较低（9℃），过度冷却会使其凝固而使气路堵塞。

校本作业

1．为了证明液溴与苯发生的反应是取代反应，有如图所示装置。

则装置A中盛有的物质是

A．水B．NaOH溶液C．CCl4D．NaI溶液

2．常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种，均可用于合成各种染料。

某探究小组利用下列反应和装置制备一硝基甲苯。

实验步骤：

①按体积比1：

3配制浓硫酸与浓硝酸混合物40mL；

②在三颈瓶中加入15mL（13g）甲苯，按图所示装好药品和其他仪器；

③向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器已略去）；

④控制温度约为50℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；

⑤分离出一硝基甲苯的总质量13.60g。

实验中可能用到的数据：

请回答下列问题：

（1）配制混酸的方法是。

反应中需不断搅拌，目的是。

（2）仪器A的名称是，使用该仪器前必须进行的操作是。

（3）若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是。

（4）分离反应后产物的方案如下：

其中，操作1的名称为，操作2中需要使用下列仪器中的（填序号）。

a．冷凝管b．酒精灯c．温度计d．分液漏斗e．蒸发皿

（5）该实验中一硝基甲苯的产率为（保留两位有效数字）。

（1）分别量取10mL和30mL的浓硫酸和浓硝酸，将浓硝酸倒入烧杯中，浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入，并不断搅拌（2分）    使反应充分进行，并防止温度过高有其他副产物生成（2分）

（2）分液漏斗（1分）   检查是否漏液（1分）

（3）温度过高，导致HNO3大量挥发（或其他合理答案）（2分）（4）分液（1分） abc（2分）（5）70%（3分）

3．三苯甲醇（C6H5）3C-OH是一种重要的化工原料和医药中间体。

实验室合成三苯甲醇的实验装置如图所示。

已知：

①过程中生成的中间物质格氏试剂易发生水解反应；

②部分相关物质的沸点如下：

物质

沸点/℃

三苯甲醇

380

乙醚

34.6

溴苯

156.2

③三苯甲醇的相对分子质量为260。

请回答下列问题：

（1）装置中玻璃仪器B的名称为；装有无水CaCl2的仪器A的作用是。

（2）装置中滴加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用是；

制取格氏试剂时要保持温度约为40℃，可以采用加热方式。

（3）制得的三苯甲醇粗产品中含有乙醚、溴苯、氯化铵等杂质，可以设计如下提纯方案：

其中，操作①的名称是；洗涤液最好选用（填字母序号）。

a．水b．乙醚c．乙醇d．苯

检验产品已经洗涤干净的操作为　。

（4）纯度测定：

称取2.60g产品，配成乙醚溶液，加入足量金属钠（乙醚与钠不反应），充分反应后，测得生成的气体在标准状况下的体积为100.80mL。

则产品中三苯甲醇的质量分数为。

（1）冷凝管（2分）防止空气中的水蒸气进入装置，使格式试剂水解（2分）

（2）平衡压强，便于漏斗内试剂滴下 水浴

（3）蒸馏或分馏 A取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸银溶液，若无沉淀生成，则已洗涤干净（4）90%   

4．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。

反应原理（如图）：

已知甲苯的熔点为﹣95°C，沸点为110.6°C，易挥发，密度为0.866g/cm3；苯甲酸的熔点为122.4°C，在25°C和95°C下溶解度分别为0.3g和6.9g．

【制备产品】将30.0mL甲苯和25.0mL1mol/L高锰酸钾溶液在100°C下反应30min，装置如图1所示．

（1）图中冷凝管的进水口为　（填“a”或“b”）。

支管的作用是　．

（2）在本实验中，三颈烧瓶最合适的容积是　　（填字母）．

A．50mLB．100mLC．200mLD．250mL

相对于用酒精灯直接加热，用沸水浴加热的优点是　　．

【分离产品】该同学设计如下流程分离粗产品苯甲酸和回收甲苯（如图2）．

（3）操作Ⅰ的名称是　　；含有杂质的产物经操作Ⅱ进一步提纯得无色液体甲苯，则操作Ⅱ的名称是　　．

（4）测定白色固体的熔点，发现其在115°C开始熔化，达到130°C时仍有少量不熔．该同学推测白色固体是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确，请完成表中内容

序号

实验方案

实验现象

结论

①

将白色固体加入水中，加热溶解，　　．

得到白色晶体和无色溶液

╲

②

取少量滤液于试管中，　　．

生成白色沉淀

滤液含Cl﹣

③

干燥白色晶体，　　．

白色晶体是苯甲酸

【纯度测定】称取1.220g白色晶体，配成100mL甲醇溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol/LKOH标准溶液滴定，重复滴定四次，每次消耗的体积如下表所示。

第一次

第二次

第三次

第四次

体积（mL）

24.00

24.10

22.40

23.90

（5）滴定操作中，如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时，滴定前仰视，滴定后俯视则测定结果　　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．计算样品中苯甲酸纯度为　　．

（1）分液（1分），分液漏斗、烧杯等（1分）；蒸馏（1分）

（2）甲苯（1分）；酸性KMnO4溶液（1分），溶液褪色（1分）（3）

序号

实验方案

实验现象

结论

①

将白色固体B加入水中加热，溶解，冷却结晶、过滤 

得到白色晶体和无色溶液

②

取少量滤液于试管中，滴入2-3滴硝酸酸化的AgNO3溶液

生成白色沉淀

滤液含有Cl-

③

干燥白色晶体，加热使其融化，测其熔点

熔点为122.4℃（2分）

白色晶体是苯甲酸

 （4）（2.40×10-3×122×4）/1.22（2分）；96%（2分）

5．溴乙烷是一种重要的有机化工原料，制备溴乙烷的原料有95%乙醇、80%硫酸、研细的溴化钠粉末和几粒碎瓷片。

某课外小组欲在实验室制备溴乙烷的装置如图。

该反应的原理如下：

NaBr+H2SO4→NaHSO4+HBr

CH3CH2OH+HBr

CH3CH2Br+H2O

数据如表：

物质

数据

乙醇

溴乙烷

1，2﹣二溴乙烷

乙醚

浓硫酸

密度/g·cm-3

0.79

1.46

2.2

0.71

1.84

熔点（℃）

﹣130

﹣119

9

﹣116

10

沸点（℃）

78.5

38.4

132

34.6

338

在水中的溶解度（g/100g水）

互溶

0.914

1

7.5

互溶

请回答下列问题：

（1）加入药品之前须做的操作是：

　　，实验进行的途中若发现未加入碎瓷片，其处理的方法是　　．

（2）装置B的作用是除了使溴乙烷馏出，还有一个目的是　　．温度计的温度应控制在　　之间．

（3）反应时有可能生成SO2和一种红棕色气体，可选择氢氧化钠溶液除去该气体，有关的离子方程式是

　　，　　此操作可在　　（填写玻璃仪器名称）中进行，同时进行分离。

（4）实验中采用80%硫酸，而不能用98%浓硫酸，一方面是为了减少副反应，另一方面是为了　　。

（5）粗产品中含有的主要有机液体杂质是　　，为进一步制得纯净的溴乙烷，对粗产品进行水洗涤、分液，再加入无水CaCl2，进行　　操作．

（1）检查装置的气密性；待冷却后重新进行操作；

（2）冷凝回流；38.4℃～78.5℃；

（3）SO2+2OH-=SO32-+H2O；Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O；分液漏斗；

（4）浓硫酸具有强氧化性，能氧化溴化氢，同时浓硫酸溶于水，放出大量的热，促进溴化氢气体的挥发，所以实验中采用浓度较低的80%硫酸，故答案为：

防止溴化氢气体的挥发；（5）乙醚；蒸馏；

6.己二酸是一种重要的有机二元

酸，主要用于制造尼龙66纤维和尼龙66树脂，在实验室中可通过环己醇的氧化反应来制备。

反应原理：

+8HNO3

3HOOC（CH2）4COOH+8NO↑+7H2O

反应装置（部分夹持装置和热源已省略）如图所示。

实验步骤：

I.在60mL三颈烧瓶中加入16.0mL50%硝酸（

1.31g·cm-1）和微量（0.01g）偏钒酸铵，瓶的正口安装电动搅拌器，两侧口分别安装仪器a和b。

用仪器b滴加5.3mL环己醇，搅拌器用玻璃搅拌棒，仪器a另一端连接气体吸收装置，用纯碱液作吸收溶液。

II.首先将瓶内液体加热到50

左右，开动搅拌器，滴入环己醇（

0.9624g·cm-1），使反应处于微沸状态，滴加完毕后于90

左右水浴加热20分钟，至反应完毕。

III.趁热倒出瓶中混合液于烧杯内，烧杯置于冰水浴中，静置冷却，析出产品，过滤，用少量冷水洗涤沉淀，干燥后称重。

IV.将粗产品在水中进行重结晶操作。

请回答下列问题：

（1）仪器a的名称是_________________。

仪器b在使用前应_________________。

（2）偏钒酸铵的作用是_______________。

（3）反应完成后，趁热倒出反应液的目的是_____________________________

。

（4）本实验中己二酸的理论产量为______________g。

（5）用纯碱液吸收尾气时发生的相关化学反应为：

2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2①NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+NaNO3+CO2②

现用1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液吸收尾气，每产生22.4L（标准状况下）CO2时，吸收液

质量就增加44g，则吸收液中NaNO2和NaNO3的物质的量之比为_________。

（1）冷凝管（或球形冷凝管）；检查是否漏水（各1分）

（2）催化剂（1分）

（3）反应刚结束的时候，反应液容易倒出，若任其冷却至室温，己二酸会结晶析出，不容易倒出，造成产品的损失（1分）

（4）7.4（2分）（5）5:

3（3分）

   解析：

（1）仪器a的名称是冷凝管（或球形冷凝管）；仪器b

为分液漏斗，在使用前应检查是否漏水。

（2）在此反应过程中利用了硝酸的强氧化性氧化环己醇得到己二酸，故偏钒酸铵的作用是催化剂。

（3）从题目中信息可知己二酸随着温度的降低溶解度减小，故当其冷却至室温时己二酸会结晶析出，不容易倒出，造成产品的损失，因此要趁热倒出反应液。

（4）m（HNO3）=16.0mL×1.31g·cm-1×50%＝10.48g，n（HNO3）=10.48g/63g·mol=0.16mol，

m（环己醇）=5.3mL×0.9624g·cm-1=5.1g，n（环己醇）=5.1g/100g·mol=0.051mol，

根据　　

～8HNO3

　　　3mol   8mol

可得硝酸过量，故得到的己二酸的物质的量与环己醇的物质的量相等，故n（己二酸）=0.051mol，m（己二酸）=7.4g。

（5）1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液，吸收硝酸工业尾气，每产生22.4L（标准状况）CO2时，吸收液质量增加了44g．

①2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2↑△m=48gNO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2↑△m=32g

设由NO2与纯碱反应产生的CO2为amol，由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为bmol，列方程计算

a+b=148a+32b=44a=0.75molb=0.25mol

 n（NaNO2）：

n（NaNO3）=5：

3

高考原题实战

1、某探究小组设计如下图所示装置（夹持、加热仪器略），模拟工业生产进行制备三氯乙醛（CCl3CHO）的实验。

查阅资料，有关信息如下：

①制取反应原理：

C2H5OH+3Cl2 →CCl3CHO+3HCl

可能发生的副反应：

C2H5OH+HCl→C2H5Cl+H2O　，CCl3CHO+HClO→CCl3COOH+HCl

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（三氯乙酸）

②有关物质的部分物理性质：

C2H5OH

CCl3CHO

CCl3COOH

C2H5Cl

熔点/℃

-114.1

-57.5

58

-138.7

沸点/℃

78.3

97.8

198

12.3

溶解性

与水互溶

可溶于水、乙醇

可溶于水、乙醇

微溶于水，可溶于乙醇

（1）装置a中盛放的试剂是　　　　　　　 ；装置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）若撤去装置C，可能导致装置D中副产物　　　　　　　　 （填物质）的量增加；装置D可采用　　　　　　　　 方法的以控制反应温度在70℃左右。

（3）装置E中可能发生的主要无机反应的离子方程式有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）反应结束后，有人提出先将D中的混合物冷却到室温，再用过滤的方法以分离出CCl3COOH。

你认为此方案是否可行，为什么？

答：

（5）测定产品纯度：

称取产品0.30g，配成待测溶液，准确加入0.1000mol•L-1碘标准溶液20.00mL，再加入适量Na2CO3溶液，反应完全后，加盐酸调节溶液的pH，立即用0.02000mol•L-1Na2S2O3溶液滴定至终点。

平行实验后，最终测得消耗标准溶液20.00mL。

则产品的纯度为　　　　　　 。

（CCl3CHO相对分子质量为147.5）

滴定的反应原理：

CCl3CHO+OH- ==CHCl3 +HCOO-；HCOO- 　+I2　 ==H+ +2I- 　+CO2↑；I2 +2S2O3 2- ==2I- 　+S4O62-

（6）请设计实验证明三氯乙酸的酸性强于乙酸。

1、

（1）浓盐酸（说明：

写浓HCl溶液也可得分；只写“盐酸”不得分）　 除去氯化氢

（2）Cl3CCOOH;水浴（3）Cl2 +2OH－==Cl－+ClO－+H2O　　　H+ +OH－==H2O

（4）不行，三氯乙酸可溶于乙醇、三氯乙醛　　　（说明：

只答“三氯乙酸可溶于乙醇”或“三氯乙酸可溶于三氯乙醛”也可得分。

判断正确，理由错误，不得分；答“三氯乙酸的产量少”不得分）

（5）88.5%（说明：

只有前三位数字完全相符才得分；有效数字不规范，暂不扣分）

（6）分别测定0.1mol•L－1两种酸溶液的pH，三氯乙酸的pH较小

（说明：

“测定等物质的量浓度的两种酸溶液的pH”、“测定等物质的量浓度的两种酸的强碱盐溶液的pH”等其他合理答案均得分；未说明“等物质的量浓度”不得分；只回答“三氯乙酸与醋酸钠溶液反应生成乙酸”不得分）

2、实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛（实验装置见下图，相关物质的沸点见附表）。

其实验步骤为：

步骤1：

将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1，2－二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60℃，缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。

步骤2：

将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。

有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。

步骤3：

经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。

步骤4：

减压蒸馏有机相，收集相应馏分。

（1）实验装置中冷凝管的主要作用是____________________________，锥形瓶中的溶液应为_______________________。

（2）步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为_____________________________。

（3）步骤2中用10%NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的________________（填化学式）。

（4）步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是________________________。

（5）步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止____________________。

附表　相关物质的沸点（101kPa）

物质

沸点/℃

物质

沸点/℃

溴

58.8

1，2-二氯乙烷

83.5

苯甲醛

179

间溴苯甲醛

229

2、

（1）冷凝回流　NaOH

（2）AlCl3　 （3）Br2、HCl（4）除去有机相的水（5）间溴苯甲醛被氧化

3、乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素质的成分之一，具有香蕉的香味，实验室制备乙酸异戊酯的反应装置示意图和有关数据如下：

实验步骤：

在A中加入4.4g的异戊醇，6.0g的乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50分钟，反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，分别用少量水，饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g。

回答下列问题：

（1）装置B的名称是：

（2）在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是：

　　　　　　　　　　 ；第二次水洗的主要目的是：

　　　　　　　　　　　 。

（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后　　　　　　　 （填标号），

　A．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出　　 

　B．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出

　C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出

　D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口放出

（4）本实验中加入过量乙酸的目的是：

（5）实验中加入少量无水硫酸镁的目的是：

（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是：

　　　　　　　　　 （填标号）

（7）本实验的产率是：

　　A．30℅　　　　B．40℅　　　　C．50℅　　　　D．60℅

（8）在进行蒸馏操作时，若从130℃开始收集馏分，产率偏　　　　　　 （填高或者低）原因是　　　　　　　　　　　　　 。

3、

（1）球形冷凝管

（2）洗掉大部分硫酸和醋酸　　　洗掉碳酸氢纳（3）d　　　（4）提高醇的转化率　　

（5）干燥　（6）b　（7）c　（8）高；会收集少量未反应的异戊醇

4、苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。

下面是它的一种实验室合成路线：

制备苯乙酸的装置示意图如下（加热和夹持装置等略）：

已知：

苯乙酸的熔点为76.5℃，微溶于冷水，溶于乙醇。

回答下列问题：

（1）在250mL三口瓶a中加入70mL70%硫酸。

配制此硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是　　　　　　　　　　　　　 。

（2）将a中的溶液加热至100℃，缓缓滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升温至130℃继续反应。

在装置中，仪器b的作用是　　　　　　　　　 ；仪器c的名称是　　　　　 ，其作用是　　　　　　　　　　　　 。

反应结束后加适量冷水，再分离出