环己烯的制备实验报告之欧阳道创编.docx

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环己烯的制备实验报告之欧阳道创编

实验八环己烯的制备

时间：

2021.03.06

创作：

欧阳道

计划学时：

4学时

一、实验目的：

1、学习以浓磷酸催化环己醇脱水制备环己烯的原理和办法；

2、巩固分馏操纵；

3、学习洗涤、干燥等操纵。

二、实验原理：

烯烃是重要的有机化工原料。

工业上主要通过石油裂解的办法制备烯烃，有时也利用醇在氧化铝等催化剂存在下，进行高温催化脱水来制取，实验室里则主要用浓硫酸，浓磷酸做催化剂使醇脱水或卤代烃在醇钠作用下脱卤化氢来制备烯烃。

本实验采取浓磷酸做催化剂使环已醇脱水制备环已烯。

主反响式：

一般认为，该反响历程为E1历程，整个反响是可逆的：

酸使醇羟基质子化，使其易于离去而生成正碳离子，后者失去一个质子，就生成烯烃。

可能的副反响：

（难）

三、主要仪器和试剂

仪器：

50mL圆底烧瓶、分馏柱、直型冷凝管，100mL分液漏斗、100mL锥形瓶、蒸馏头，接液管。

试剂：

10.0g（10.4mL，0.1mol）环已醇，4mL浓磷酸，氯化钠、无水氯化钙、5%碳酸钠水溶液。

四、试剂物理常数

1．查阅实验所涉及到的反响物、催化剂、产品、副产品（甚至溶剂，萃取剂等）的各种物理、化学性质。

列表暗示物理常数。

（这一步强调学生自己入手查出有关数据）

化学物质

相对分子质量

相对密度/d420

沸点/℃

溶解度/g（100g水）1

环己醇

100

0.96

161.1

3.620℃

磷酸

98

1.83

1/2H2O（213℃）

2340

环己烯

82.14

0.89

83.3

微溶于水

环己醚

182.3

0.92

243

微溶于水

共沸物数据：

五、实验装置

六、实验步调：

1、投料

在50ml干燥的圆底烧瓶中加入10g环己醇、4ml浓磷酸和几粒沸石，充分摇振使之混合均匀，装置反响装置。

2、加热回流、蒸出粗产品产品

将烧瓶在石棉网上小火空气浴缓缓加热至沸，控制分馏柱顶部的溜出温度不超出90℃，馏出液为带水的混浊液。

至无液体蒸出时，可升高加热温度（缩小石棉网与烧瓶底间距离），当烧瓶中只剩下很少残液并呈现阵阵白雾时，即可停止蒸馏。

3、别离并干燥粗产品

将馏出液用氯化钠饱和，然后加入3—4ml5%的碳酸钠溶液中和微量的酸。

将液体转入分液漏斗中，振摇（注意放气操纵）后静置分层，掀开上口玻塞，再将活塞缓缓旋开，下层液体从分液漏斗的活塞放出，产品从分液漏斗上口倒入一干燥的小锥形瓶中，用1—2g无水氯化钙干燥。

4、蒸生产品

待溶液清亮透明后，小心滤入干燥的小烧瓶中，投入几粒沸石后用水浴蒸馏，收集80—85℃的馏分于一已称量的小锥形瓶中。

注意事项：

1、投料时应先投环己醇，再投浓磷酸；投料后，一定要混合均匀。

2、反响时，控制温度不要超出90℃。

3、干燥剂用量合理。

4、反响、干燥、蒸馏所涉及器皿都应干燥。

5、磷酸有一定的氧化性，加完磷酸要摇匀后再加热，不然反响物会被氧化。

6、环己醇的粘度较年夜,尤其室温低时,量筒内的环己醇若倒不干净,会影响产率。

7、用无水氯化钙干燥时氯化钙用量不克不及太多，必须使用粒状无水氯化钙。

粗产品干燥好后再蒸馏，蒸馏装置要预先干燥，不然前馏分多（环己烯—水共沸物），降低产率。

不要忘记加沸石、温度计位置要正确。

8、加热反响一段时间后再逐渐蒸生产品，调节加热速度，坚持反响速度年夜于蒸出速度才干使分馏连续进行，

柱顶温度稳定在71℃不摆荡。

实验操纵流程图：

七、实验指导：

阐发试验装置选择，操纵条件，注意事项。

1.反响装置的选择及反响控制

反响是可逆反响，有副反响，可形成共沸物

故采取了在反响过程中将产品的反响体系别离出来的办法，推动反响向正反响标的目的移动，提高产品的产率。

又环己烯bp83℃，环己醇bp161℃，环己醇——水bp97.8℃，环己烯——水bp70.8℃，含水10％。

两共沸点70.8℃、97.8℃相差不年夜，所以本实验选用分馏装置为反响装置。

2.洗涤操纵

反响粗产品可能带有酸（H+），需要洗涤。

环己烯、环己醇在水中有一定的溶解度，为减少水中溶解的有机物，使用NaCl饱和溶液洗涤粗产品，NaCl溶液洗涤另一好处是易分层，不容易产生乳化现象。

粗产品量年夜可用分液漏斗洗涤，量小可用半微量洗涤操纵法—锥形瓶滴管别离办法。

（盐析效应）

3.干燥操纵

年夜大都有机物与水形成共沸物。

环己烯与水共沸点70.8℃，含水10%，别离前必须干燥，不然蒸馏别离时前馏份增多，环己烯馏份减少。

一般有机物蒸馏前都要干燥操纵。

（注意干燥剂，干燥原理，干燥剂的选择，操纵办法。

）

4.产品环己烯别离的控制——蒸馏

干燥后的环己烯粗产品中有环己醇，环己烯bp83.3℃，环己醇bp161℃，沸点差年夜，又有机物蒸馏时易产生碳化、聚合`等反响。

所以选择水浴加热、蒸馏办法别离粗产品，收集82℃—85℃馏分。

5.操纵注意事项（操纵要点）

1）环己醇粘度年夜，转移时不要损失。

2）H3PO4有氧化性，混合均匀后在加热，小火加热。

3）反响时，先小火加热，反响一段时间后，再从分馏柱顶分出环己烯—水共沸物。

4）由于环已烯与水形成共沸物（沸点70.8℃，含水10%）；环已醇与环已烯形成共沸物（沸点64.9℃，含环已醇30.5%）；环已醇与水形成共沸物（沸点97.8℃，含水80%）。

因此，在加热时温度不成过高，蒸馏速度不宜太快，以减少未作用的环已醇蒸出。

控制分馏柱顶温度<90℃（考虑温度计、操纵误差，控制<90℃）。

5）反响终点的判断可参考下面几个参数：

a）反响进行60分钟左右；b）反响瓶中呈现白雾；

6）分液时，水层应尽可能别离完全，不然将增加无水氯化钙的用量，使产品更多地被干燥剂吸附而招致损失，这里用无水氯化钙干燥较适合，因它还可除去少量环己醇。

7）在蒸馏已干燥的产品时，蒸馏所用仪器都应充分干燥。

6．实验要求

1）操纵规范化；

2）实验纪录，边做边记，详细真实，每一步操纵都要记录；

3）产品要求，按教材反响物用量，产品3.8~4.6g左右，无色透明液体

4）产品鉴定，最后一步蒸馏既是精制产品步调，又是产品鉴定步调，根据实验室具体条件可测IR，NMR，n20D等物理性质。

我们采取Br2、高锰酸钾进行定性鉴定。

7．可用下列思考题检验学习情况

1）为什么用分馏反响装置？

2）反响生成的水和理论计算生成的水是否一致？

试阐发原因。

3）干燥剂CaCl2也是多孔物质，可否不别离出来看成沸石用？

4）蒸馏环己烯用水浴加热，试说明什么时候可用水浴加热？

5）比较你的产率与理论产率的差值，试阐发原因。

八、思考题

1．如果你的实验产率太低，试阐发主要在哪些操纵步调中造成损失？

答：

（1）环己醇的粘度较年夜，尤其室温低时，量筒内的环己醇很难倒净而影响产率。

（2）磷酸和环己醇混合不均，加热时产生碳化。

（3）反响温度过高、馏出速度过快，使未反响的环己醇因与水形成共沸混合物或产品环己烯与水形成共沸混合物而影响产率。

（4）干燥剂用量过多或干燥时间过短，致使最后蒸馏是前馏份增多而影响产率。

2．用85%磷酸催化工业环已醇脱水合成环已烯的实验中，将磷酸加入环已醇中，立即酿成红色，试阐发原因何在？

如何判断你阐发的原因是正确的？

答：

该实验只涉及两种试剂：

环已醇和85%磷酸。

磷酸有一定的的氧化性，混合不均，磷酸局部浓度过高，高温时可能使环已醇氧化，但高温时不克不及使环已醇变红。

那么，最年夜的可能就是工业环已醇中混有杂质。

工业环已醇是由苯酚加氢获得的，如果加氢不完全或精制不完全，会有少量苯酚存在，而苯酚却及易被氧化成带红色的物质。

因此，本实验现象可能就是少量苯酚被氧化的结果。

将环已醇先后用碱洗、水洗涤后，蒸馏获得的环已醇，再加磷酸，若不变色则可证明上述判断是正确的。

3．用磷酸做脱水剂比用浓硫酸做脱水剂有什么优点？

答：

（1）磷酸的氧化性小于浓硫酸，不容易使反响物碳化；

（2）无安慰性气体SO2放出。

4．在粗产品环已烯中加入饱和食盐水的目的是什么？

答：

加饱和食盐水的目的是尽可能的除去粗产品中的水分，有利于分层；减少水中溶解的有机物。

5．用简单的化学办法来证明最后获得的产品是环已烯？

答：

1）取少量产品，向其中滴加溴的四氯化碳溶液，若溴的红棕色消失，说明产品是环已烯。

2）取少量产品，向其中滴加冷的稀高锰酸钾碱性溶液，若高锰酸钾的紫色消失，说明产品是环已烯。

时间：

2021.03.06

创作：

欧阳道