有机化学制备实验综述.docx

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有机化学制备实验综述

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：

①CH3CH2OHCH2===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+HBrCH3CH2Br+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CaC