大学有机实验教案.docx
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大学有机实验教案
教案
课程名称有机实验
授课教师
职称
院（系、部）化学院
教研室有机化学
授课对象
学年学期****学年第二学期
2011年2月1日
****LD大学教务处
****级《有机化学实验》实验内容2011.3-2011.6
周次
序号
实验名称
课时
授课专业
化学
高分子
材料
2
1
醛酮的性质
3
√
√
√
3
2
肉桂酸的制备
6
√
√
√
4
3
苯甲醇、苯甲酸的制备
8
√
√
√
5
4
苯甲酸乙酯的制备，减压蒸馏
8
√
√
√
7
5
乙酰苯胺的制备，分馏
4
√
√
√
8
6
茶叶提取
6
√
√
√
9
7
甲基橙的制备
4
√
√
√
11
8
安息香的辅酶合成
6
√
√
√
12
9
二苯乙二酮的制备
6
√
14
10
文献实验
9
√
√
总课时
60
45
54
授课教师
授课时间
周3下午
周4,5下午
周2下午
授课题目
实验1醛、酮的鉴别
Identificationofaldehydeandketone
实验类型
验证型
授课时间
2011年3月日
学时
3
教学目标
（实验目的）
1.进一步加深对醛、酮化学性质的认识。
2.掌握鉴别醛、酮的化学方法。
授课思路
醛酮具有相同的官能基—羰基，羰基的典型性质为亲核加成反应，具有明显实验现象的是羰基与含氮亲核试剂（羰基试剂）的加成。
醛氢易于被弱氧化剂所氧化，可用氧化法进行鉴别。
甲基酮的α-H易被卤素取代，发生碘仿反应，可用于鉴别。
实验内容
2，4-二硝基苯肼鉴别醛酮的羰基、氧化法（Tollen试剂、铬酸试剂）鉴别醛氢、碘仿法鉴别甲基酮
教学重点和难点
羰基的亲核加成，醛氢的氧化反应，甲基酮的卤代
教学手段与方法
指导练习法
实验过程与具体内容
一、实验原理：
醛酮都具有羰基，具有羰基的共性，因此在酸性条件下能与2，4-二硝基苯肼反应生成黄色至橙红色的2，4-二硝基苯腙沉淀。
此反应的干扰有：
易被氧化成醛酮的醇、含有少量氧化产物的醇；能被水解的缩醛。
醛酮的区别在于醛具有容易被氧化的醛氢。
Tollens试剂、Fehling试剂或Benedict试剂都能氧化醛成酸，分别形成银镜和氧化亚铜的红色沉淀。
Tollens试剂在碱性条件下加热也会出现正性结果，因此反应中不加碱结果准确。
铬酸也可氧化醛成酸，与醇的鉴别相同，溶液变为蓝绿色。
甲基酮可用碘仿反应鉴别。
2-甲基醇能被氧化成甲基酮，因此也呈正性反应。
二、实验仪器与试剂：
主要试剂及其物理常数
Compounds
F.W
Crystformandcolor
m.p℃
b.p℃
d420
nD20
Solubility
water
alcohol
ether
甲醛水溶液（40%）
96
1.081-
1.085
1.3746
混溶
乙醛（水溶液40%）
44.05
-121
20.8
0.7834（18/4）
水、乙醇、乙醚、氯仿等互溶
丙酮
58.08
-95
56.48
0.788
1.3588
混溶
苯乙酮acetophenone
120.15
20.5
202.6
1.0281
1.5372
微溶
苯甲醛benzaldehyde
106.12
-26
178
1.0415
（10/4）
1.544-7
与乙醇、乙醚、氯仿等混溶，微溶于水
正丁醛butyraldehyde
72.11
-100
75.7
0.80
微溶于水，溶于乙醇、乙醇、乙醚等
乙醇ethanol
46.07
-117.3
78.3
0.789
1.3614
环己酮
98.15
-16.4
155.65
0.9478
微溶于水，致癌
其他试剂：
5%硝酸银（Tollens试剂）；2，4-二硝基苯肼试剂；浓硫酸；浓氨水；铬酸试剂；二氧六环；10%NaOH；碘-碘化钾溶液
三、实验步骤与现象：
序号
实验名称
步骤
现象
原理解释
1
2，4-二硝基苯肼试验1
2mL2，4-二硝基苯肼试剂+3~4滴试样，振摇、静置片刻（可微热），观察
试样：
乙醛、丙酮、苯乙酮
现象：
黄色或橘红色沉淀
发生羰基的亲核加成生成2，4-二硝基苯腙
2
Tollens试验2
洁净试管+2mL5%硝酸银，逐滴滴加浓氨水，至生成的沉淀恰好溶解，+2滴试样，水浴温热，观察
试样：
甲醛、乙醛、丙酮、苯甲醛
现象：
试管壁有银镜生成
（试管不洁净时出现黑色粉末）
醛氢被氧化，形成羧酸，银离子被还原为金属银
3
铬酸试验3
1滴试样+1mL丙酮+逐滴加数滴铬酸试剂，振摇，观察
试样：
丁醛、苯甲醛、环己酮
现象：
脂肪醛通常5s内浑浊，30s内出现沉淀，芳香醛慢，约需～2min沉淀
醛氢易被铬酸氧化，形成羧酸。
4
碘仿试验
1mL水+3~4滴试样+几滴二氧六环+1mL10%NaOH4，滴加碘-碘化钾溶液至溶液呈浅黄色，振摇，观察（若无沉淀，可温水浴加热或补加I2-KI溶液）
试样：
乙醛、正丁醛、丙酮、乙醇
现象：
碘仿的黄色沉淀
乙醇需加热
甲基酮、2-甲基醇能发生碘仿反应
注释
1.醛和酮在酸性条件下能与2，4-二硝基苯肼作用，生成黄色、橙色或橙红色的2，4-二硝基苯腙沉淀。
沉淀的颜色与醛、酮分子的共轭键有关。
非共轭的醛、酮分子将产生黄色的2，4-二硝基苯腙；当羰基与苯环或双键形成共轭链时，生成橙红（橙至红）色沉淀；具有长共轭链的羰基化合物则生成红色沉淀。
然而试剂本身是橙红色的，因此，判断时要特别注意。
因为该沉淀是具有一定熔点、不同颜色的晶体，所以该反应可以用以区别醛、酮。
2.实验成败与试管是否干净有关。
若试管不干净易出现黑色絮状沉淀。
解决的方法是实验前将试管依次用硝酸、水和10%氢氧化钠洗涤，再用大量水冲洗。
试验过程中，加热不宜太久，更不能在火焰上直接加热，否则试剂会受热分解成易爆炸的雷银。
3.脂肪醛通常在5s内出现浑浊，30s内出现沉淀；芳香醛通常需要1-2min才能出现沉淀，有些可能需要更长的时间。
4.注释：
碱不能过量。
否则生成的沉淀会消失。
注意事项
1、实验结果的影响因素有：
试样的加入顺序、试样的浓度、反应条件等。
2、乙醛溶解度（20℃，16g/100水）水溶液有分层现象，上层为乙醛（三聚乙醛），下层为乙醛水溶液，取用时注意观察和区分。
3、银镜反应时试管要刷干净，才能形成一层明亮的银镜。
反应结束后，滴加几滴硝酸溶解银镜回收！
除醛之外，α-烷氧基酮、α-二烷氧基酮、偶姻和其它具有还原性的有机物如某些芳胺、多羟基酚、含-SH的有机物对Tollen都呈阳性反应。
硝酸银与皮肤接触，会形成难以洗去的还原银，应小心操作。
4、水浴加热时间的长短会影响到实验结果。
5、样品与试剂不溶解，反应不容易进行。
6、2，4-二硝基苯肼毒性大，使用时小心。
问题与思考
1.Tollen试剂为什么要临用时才配制？
（久置可形成易爆炸的雷银AgN3）
2.如何用简单的化学方法鉴别：
环己烷、环己烯、环己醇、丁醛、苯甲醛、丙酮
3.醛酮的卤化反应中，为什么不选用氯或溴而选用碘？
配制试剂为什么要加入KI？
4.使用的市售丙酮中若含有少量乙醛杂质，应如何去除？
根据何在？
下次预习内容与要求
P206肉桂酸的制备，方法
（二）用无水碳酸钾作缩合试剂
要求：
肉桂酸的生成机理，复习巩固回流和水蒸气蒸馏操作
教学后记
实验中易出现以下问题：
1.颜色分辨不清。
2.苯甲醛做银镜反应不明显，可能的原因是由于苯甲醛的溶解性不好。
3.丁醛做碘仿反应时出现的是白色浑浊，原因可能是溶解性问题。
实验中会出现的问题是：
滴头张冠李戴，影响实验结果，得出不合理结果。
授课题目
实验2肉桂酸的制备
（cinnamicacid）
授课类型
实验课
首次授课时间
2011年3月日
学时
6
教学目标
1、了解肉桂酸的制备原理和方法。
2、进一步掌握回流、水蒸气蒸馏等操作。
重点与难点
肉桂酸的制备原理和方法
教学手段与方法
指导练习法
教学过程：
（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）
一、实验原理：
芳醛与酸酐混合后在相应的羧酸盐存在下加热，可制得α，β—不饱和酸，这个反应称为Perkin反应。
如苯甲醛与醋酐反应生成肉桂酸：
CH3COOK
C6H5CHO+（CH3CO）2OC6H5CH=CHCOOH+CH3COOH
140-180℃
Kalnin用碳酸钾代替醋酸钾，有效地缩短了反应时间，提高了产率。
二、主要试剂及产物的物理常数：
Materialandproduct
M.W
Amountand
yield
Crystformandcolor
m.p℃
b.p℃
d420
nD20
Solubility
water
alcohol
ether
苯甲醛
benzaldehyde
106.13
1.5ml
0.015mol
Collq
-26
178.1
1.0415
1.5463
0.3（H2O）
醋酐
aceticanhydride
102.09
4ml
0.036mol
Collq
-73.1
140.
1.0820
1.39006
肉桂酸
cinnamicacid
148.17
mnpr
135-6
300
1.27454
0.0418（H2O）
2420（alcohole）
其他试剂：
2.2g无水K2CO3，10ml10%NaOH，浓盐酸，刚果红试纸。
三、实验装置：
1、加热回流装置；2、水蒸气蒸馏装置。
四、实验步骤：
1、仪器安装：
用三颈瓶安装加热回流装置。
2、加料：
三颈瓶中加入1.5mL新蒸馏的苯甲醛，4mL新蒸馏的醋酐，2.2g研细的无水碳酸钾。
3、加热回流反应0.5h。
4、冷却，加入10mL温水，改为水蒸气蒸馏装置，蒸出未反应的苯甲醛至无油状物馏出。
5、冷却，加入10mL10%NaOH使肉桂酸形成钠盐溶解，抽滤，将滤液倾入250mL烧杯中，冷却至室温，搅拌下加浓盐酸酸化至刚果红试纸变兰。
6、冷却抽滤，少量水洗涤，抽干，空气晾干，称重回收，计算产率。
实验流程：
思考题、讨论题、作业
1、苯甲醛久置易被氧化，影响反应进行；醋酐久置易吸潮，故实验前均需重蒸。
2、肉桂酸有顺、反异构，反应主要得反式异构体，熔点135.6℃，顺式68℃。
3、苯甲醛分别与丙二酸二乙酯、过量丙酮、乙醛作用应得到什么产物？
从这些产物中如何进一步制备肉桂酸？
4、苯甲醛与丙酸酐在无水丙酸钾作用下生成什么产物？
5、Prekin反应中，如使用与酸酐不同的羧酸盐，会得到两种不同的芳基丙烯酸，为什么？
下节预习内容与要求
P210苯甲醇和苯甲酸的制备
要求：
提前24h做反应的准备工作
教学后记
授课题目
实验3苯甲醇和苯甲酸的制备（benzylalcoholandbenzoicacid）
实验类型
验证型
授课时间
2011年月日
学时
8
教学目标
（实验目的）
1.学习通过Cannizzaro反应制备苯甲醇和苯甲酸的实验原理和方法。
2.掌握分离苯甲醇和苯甲酸的实验方法。
授课思路
Cannizzaro反应是一种自身的氧化还原反应，苯甲醛在浓碱作用下室温下经过一定时间即可发生歧化反应生成苯甲醇和苯甲酸。
苯甲醇和苯甲酸具有不同的溶解性能，据此进行产物的分离。
实验内容
苯甲醛在浓碱作用下室温放置反应生成苯甲醇和苯甲酸。
利用两者的溶解性差异进行分离并提纯。
教学重点和难点
Cannizzaro反应原理；产物的分离与提纯
实验过程与具体内容
一、实验原理：
（ExperimentalPrinciple）
Cannizzaro反应又称歧化反应，是芳醛和其它无α-H的醛在浓碱作用下发生的自身氧化还原反应，一分子醛被氧化成酸，另一分子醛被还原成醇。
其反应机理为：
苯甲醛在低温和过量碱存在下，产物中可分离出苯甲酸苄酯，这可能是由于苄氧基负离子对苯甲醛发生了亲核加成的结果。
在Cannizzaro反应中，通常使用50%的浓碱，碱的用量比醛的量多一倍以上，否则反应不完全。
未反应的醛与产物醇在一起很难通过普通蒸馏法分离。
芳醛与甲醛在碱作用下可发生交叉Cannizzaro反应，更活泼的甲醛作为氢的授体，当使用过量甲醛时，芳醛几乎全部转化为芳醇，过量的甲醛被氧化成甲酸盐和甲醇。
反应式：
副反应：
PhCHO/[O]→PhCOOH
二、主要试剂和产物的物理常数：
Componds
MW
Amountandyiled
Cristandcolor
nD20
d420
m.p℃
b.p℃
Solubi-lity
苯甲醛
benzaldehyde
106.13
10.5g,10ml
0.1mol
colld
1.5463
1.041515
-26
178.1
6210
0.3
苯甲醇
benzylalcohol
108.15
5.4g
colld
1.5396
1.0419
-15.3
205.35
9310
417
苯甲酸
benzoicacid
122.12
6.1g
mnpr
1.504132
1.2659
122.4
Subl>10
249;
13310
0.2117.52.275
6620
其它试剂：
18g（0.32mol）KOH，乙醚60mL，饱和亚硫酸氢钠10mL，10%碳酸钠溶液10mL，无水硫酸镁或碳酸钾，冰。
三、实验装置（Experimentalapparatus）：
分液漏斗，抽滤装置，低沸点液体有机物蒸馏装置（乙醚的蒸馏）
四、实验步骤（Experimentalsteps）：
1、加料，歧化反应：
在125ml锥形瓶中配制9gKOH和9mL水溶液，冷至室温，加入10mL新蒸过的苯甲醛*，塞紧瓶口，用力振摇均匀，使反应物充分混合，最后成为白色糊状物，放置24h以上。
2、萃取，分离、洗涤：
向反应混合物中加入足量的水（~40mL），摇动使苯甲酸盐全部溶解。
在分液漏斗中用40mL乙醚萃取二次，合并乙醚萃取液，乙醚层分别用5mL饱和亚硫酸氢钠溶液、10mL10%碳酸钠溶液、10mL水洗涤，最后用无水硫酸镁或无水碳酸钾干燥。
3、干燥蒸馏：
干燥后的乙醚溶液，先在水浴中蒸去乙醚*（回收！
），再蒸馏苯甲醇（或减压蒸馏），收集204~206℃馏分。
称量、回收。
测折光率。
N201.5396
4、酸化，重结晶：
乙醚萃取后的水溶液，用浓盐酸酸化至使刚果红试纸变蓝，充分冷却使苯甲酸析出完全，抽滤，粗产品用水重结晶，干燥，称量回收。
后处理流程：
注意事项
1、原书中实验药品用量偏多，实际操作时用量减半。
乙醚萃取时用40ml萃取两次即可。
其它各步洗涤用量基本不变或减至2/3。
2、充分振摇反应混合物是反应成功的关键。
苯甲醛气味消失可视为反应完全。
3、苯甲醛应是新蒸馏的。
4、乙醚沸点低，分液时注意放气，最好在通风橱中！
5、蒸馏时事先烧好热水或用电热套小火加热！
附近避免明火！
乙醚中空气爆炸极限为1.85~36.5%，闪点-45℃，空气中最高容许浓度为500mg/m3。
蒸馏乙醚时整个装置要紧密，接液管支管口处接一橡皮管通入下水道，接受器外用冰水冷却。
6、乙醚和产物分别回收！
问题与思考
1、Cannizzaro反应和羟醛缩合在反应物结构和反应条件上有何不同？
（有无α-H，碱的浓度）
2、根据什么性质分离两种产物？
（结构/溶解性）
3、饱和亚硫酸氢钠和碳酸钠洗涤的目的何在？
（未反应的苯甲醛，少量苯甲酸）
4、下列化合物在浓碱作用下发生Cannizzaro反应各生成什么产物？
（1）邻苯二甲醛；
（2）乙二醛；（3）C6H5CO-CHO
5、苯甲醛使用前为什么必须新蒸？
6、苯甲醛发生Cannizzaro反应生成苯甲醇和苯甲酸，反应成功的关键是什么？
（充分振摇）
7、写出苯甲醇的分离过程。
8、写出苯甲酸的分离过程。
9、分离纯化苯甲酸时，为什么需要用酸中和至强酸性？
中和至中性是否可以？
10、乙醚为易燃易挥发有机物，使用和操作时需要注意什么问题？
下次预习内容与要求
P166苯甲酸乙酯的制备，p82减压蒸馏
教学后记
授课题目
实验4苯甲酸乙酯的制备
（Ethylbenzoate）
实验类型
验证型
授课时间
2011年4月日
学时
8
教学目标
（实验目的）
1.进一步掌握酯化反应原理及苯甲酸乙酯的制备方法。
2.进一步掌握分水器的使用及液体有机化合物的精制方法。
3.学习减压蒸馏的原理及操作方法。
授课思路
促使可逆反应移动的主要方法有：
一是使其中一种反应试剂过量；二是及时移走反应产物（之一）。
本实验通过移走反应副产物水的方法提高产率，因此，采用分水器带走反应中生成的水，以苯或环己烷作带水剂。
产物苯甲酸乙酯的沸点较高，提纯时可采用减压蒸馏的方法，通过本实验使学生掌握减压蒸馏的原理和操作方法。
实验内容
1.苯甲酸与醇在酸性条件下反应生成苯甲酸酯，用带水剂环己烷、苯或其它有机物及时移走反应中生成的水。
2.苯甲酸乙酯通过减压蒸馏法进一步提纯。
教学重点和难点
1.带分水器的反应装置的使用。
2.减压蒸馏的装置原理和操作方法。
实验过程与具体内容
一、实验原理：
（Experimentalprinciple）
苯甲酸与醇在酸性条件下反应生成苯甲酸酯，反应通过环己烷、苯或其它有机物与水形成共沸物及时带走反应中生成的水。
二、主要试剂及产物的物理常数：
（Physicalconstantsofagentsandproduct）
Materialandproduct
M.W
Amountand
yield
Crystformandcolor
m.p℃
b.p℃
d420
nD20
Solubility
water
alcohol
ether
苯甲酸
benzoicacid
122.12
8g
0.066mol
mnpr
122.4
249，13310
1.265915
1.504132
0.2117.5，46.615，6615
100℃升华，易溶于醇、氯仿、醚、丙酮、苯等，微溶于水、石油醚
无水乙醇
46
20ml，0.34mol
collq
-117.3
78.5
0.7893
1.3611
∞
苯甲酸乙酯
ethylbenzoate
150.18
12g
collq
-34.6
213，8710
1.0468
1.5001
I
香料、溶剂，有机合成中间体
苯
benzene
78.12
15ml
collq
5.5
80.1
0.87865
1.5011
0.0722
其他试剂：
3ml浓硫酸，碳酸钠，20ml乙醚，pH试纸，无水氯化钙。
三、实验装置：
（Experimentalapparatus）
1、100mL圆底烧瓶，上接分水器和回流冷凝管的加热装置；2、水泵或油泵减压蒸馏装置。
四、实验步骤：
（Experimentalprocedure）
1、Setuptheapparatus:
（分水器的使用和装置的安装方法）
2、Additionofmaterials：
100ml圆底瓶中加入8g苯甲酸、20mL无水乙醇、15mL苯、3mL浓硫酸；从分水器上端小心加水至分水器支管处，并放出约6mL*。
3、Reaction：
加热回流，开始时回流慢些以免引起液泛。
随着反应进行，分水器中逐渐分为三层，且中层越来越多，当中层液体体积约5~6mL左右时（~2h），停止加热。
放出中、下层液体，计量体积。
继续加热，蒸出多余的苯和乙醇至分水器中。
4、Treatmentforproduct：
将瓶中残液倒入60mL冷水的烧杯中，搅拌下分批加入碳酸钠粉末，中和至中性（无CO2气体冒出，pH试纸检验）。
用分液漏斗分出粗产物（若有絮状物难以分层，可直接用乙醚萃取），水层用20mL乙醚萃取，合并油层，用无水氯化钙干燥。
水层回收（收集未反应的苯甲酸）。
5、Purificationforproduct：
先水浴蒸出乙醚（回收），再在减压下蒸馏，收集苯甲酸乙酯馏分，（87℃10），记录沸程。
常压蒸馏收集210-213℃馏分。
6、Weightingandreclamation。
测定苯甲酸乙酯的折光率。
后处理流程：
五、减压蒸馏
1、实验目的（Purpose）：
1、学习减压蒸馏的原理及其应用；
2、认识减压蒸馏的主要仪器设备；
3、掌握减压蒸馏仪器的安装和操作方法。
减压蒸馏是分离和提纯有机物的一种重要方法，它特别适用于在常压蒸馏时未达沸点即已分解、氧化或聚合的物质。
2、基本原理：
（Basicprinciple）
液体的沸点与外界大气压有密切的关系，大气压降低，沸点降低。
因此，若降低液体表面的压力，即可降低液体的沸点。
这种在较低压力下进行的蒸馏操作称减压蒸馏。
主要由三种方法可以得到一定压力下物质的沸点：
1.温度与蒸气压的关系可通过查阅文献或根据温度-蒸气压关系图进行估算。
2.给定压力下的沸点还可以近似地按下式计算：
lgp=A+B/T,式中p为蒸气压，T为绝对温度，A、B为常数。
以lgp对1/T作图，可近似地得到一条直线，由直线得到A、B值。
再代入已知蒸气压求出液体的沸点。
液体有机化合物的沸点随外界压力的降低而降低，温度与蒸气压的关系见图2.6.1。
图1温度与蒸气压关系图图2液体在常压、减压下的沸点近似关系图
*1mmHg≈133Pa*1mmHg≈133Pa
所以设法降低外界压力，便可以降低液体的沸点。
沸点与压力的关系可近似地用下式求出：
p为蒸气压；T为沸点（热力学温度）；A，B为常数。
如以lgp为纵坐标，
为横坐标，可以近似地得到一直线。
几种有机物在常压和不同压力下的沸点
mmHg
760
50
30
20
15
10
5
水
100
38
29
22
17.5
11
1
苯甲醛
179
95
84
75
69
62
50
水杨酸乙酯
234
139
1
升级会员 