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1、有机化学实验 有机化学实验讲稿 申东升 目 录 1、 有机实验室常识与常压蒸馏操作 2、 重结晶操作 3、 熔点测定操作 4、 水蒸汽蒸馏操作 5、 分子模型搭建 6、 分馏操作与环己烯合成 7、 己二酸的合成 8、 萃取、乳化、盐析效应与正溴丁烷的合成 9、 无水操作与2-甲基-2-己醇的合成 10、 三种乙酸烷酯的合成与装置比较 11、 文献实验与阿斯匹林的合成 12、 低温反应与对位红的合成 13、 实验操作考核与实验技术笔试 1 有机化学实验讲稿 申东升 实验一 有机实验室常识与常压蒸馏 一、实验目的 1、了解有机实验的地位、目的、重要性与管理要求。 2、了解有机实验室的特性与安全知识
2、。 3、了解实验室常用玻璃的种类和特性。 4、熟悉有机实验报告的书写要求。 5、了解沸点测定的意义和常压蒸馏的原理。 二、讲授内容 介绍有机实验的地位、目的、重要性与管理要求。 有机化学实验课可视为有机化学理论知识教学的一个应用与验证过程，是理论知识的一个形象化与深化的过程。 主要目的是深入理解有机化学基本理论与概念，进一步熟悉各类有机化合物的重要性质，训练学生进行有机化学实验的基本操作技能和若干单元操作的实验技能，验证有机化学中所学的理论，培养学生正确选择有机化合物的合成、分离与鉴定的方法以及分析和解决实验中所遇到问题的思维和动手能力。学习预防与处置化学实验事故的方法，以及正确使用与处置教学
3、中所涉及的一些化学危险品；学习有机化学科学研究的工作方法，培养严谨的科学精神，还可以培养学生的初步科研能力。 认真预习，完成作业；认真操作，仔细观察，详细记录，一丝不苟；写好实验报告。 保持实验室整洁、同学要轮流值日。 实验室安全知识。 1. 火灾与急救 有机化学实验中使用的原料、溶剂大多数是易燃的，且在室温时具有较大的蒸汽压。 2. 防暴与急救 2 防毒与中毒处理 有机实验室常见的有毒药品作一简单介绍。 (1) 有毒气体 溴及溴化氢、氯及氯化氢、氟与氟化氢、氢氟酸、二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、光气、氨、二氧化氮等均为窒息性或具有刺激性气体。 (2) 有毒无机药品 汞、高价汞化物、氰化物、氢氰
4、酸、液溴、黄磷等均为剧毒物质，会引起急性或慢性中毒。 (3) 强酸强碱 硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾。 (4) 有毒有机物 乙腈、苯肼、胺类、硝基及亚硝基化合物、氯仿、四氯化碳、氯化亚砜、碘甲烷、溴乙烷、四氢呋喃、二氧六环、乙烯酮、苯、甲苯、乙酰氯、甲醇、硫酸二甲酯、对甲苯磺酸甲酯、亚硝基二甲胺、芳香胺类等均为剧毒品。有的可致癌。 4其它事故的预防与急救 触电、玻璃割伤、烫伤、药品灼伤、大量溢水 2 有机化学实验讲稿 申东升 急救用具 1 消防器材： 泡沫灭火器、四氯化碳灭火器、二氧化碳灭火器、砂、石棉布、毛毯、棉胎、淋浴用的水龙头。 2 急救药箱： 绷带、纱布、消毒棉花、橡皮膏、护创
5、膏布或创可贴，医用镊子、剪刀、橡皮管等。 凡士林、玉树油或鞣酸油膏、烫伤油膏、消毒剂。 质量分数为2%醋酸溶液、质量分数为1%硼酸溶液、质量分数为1%及5%碳酸氢钠溶液、质量分数为70%酒精、甘油、红汞、龙胆紫、万花油、红花油、碘酒、洗眼杯。 玻璃的种类与特性 1、有机实验室常用玻璃仪器种类分为普通玻璃仪器和标准磨口仪两种。标准磨口仪器是具有标准磨口或磨塞的玻璃仪器。这类仪器具有标准化、通用化和系列化的特点。 标准磨口玻璃仪器均按国际通用技术标准制造，常用的标准磨口规格为10、12、14、16、19、24、29、34、40等，最常用的标准磨口规格为14、19、24、29，这里的数字编号是指磨口
6、最大端的直径毫米数(有些编号与实标大端直径略大或略小)。有的标准磨口玻璃仪器用两个数字表示，如1030，10表示磨口大端的直径为10mm，30表示磨口的高度。 相同规格的内外磨口仪器可以相互紧密连接，且均可任意互换，各部件能组装成各种配套仪器。 2、实验室常用的玻璃根据其化学成分不同可分为三类。以石英砂、碳酸钠为主要成份的钠玻璃，质软膨胀系数高，价格低廉，但对温度变化的抵抗力差。硼硅玻璃膨胀系数小，可耐温急变，能耐300以上的高温。石英玻璃性能很好，膨胀系数小，能让紫外线通过，可作加热材料，但价格较贵。 实验室的烧瓶、烧杯、蒸发皿、锥形瓶、冷凝管等由硼硅玻璃制成，可加热，可在电热箱中烘干。而抽
7、滤瓶、酒精灯、试剂瓶等由钠玻璃制成，不可加热，也不可于电热箱中烘干。 有机化学实验报告的书写要求 实验报告的书写包括以下内容：实验的目的要求、反应式、主要试剂的规格和用量、实验装置图、实验步骤和现象、产量及产率计算、讨论等。下面就实验报告的几部分内容作如下说明。 1实验原理：对于有机合成反应要写反应方程式。用自己的语言，描述实验原理，文字要简洁。 2实验装置图：要用直尺等作图工具，按比例规范化作图，不能随便用铅笔勾描。要将实际使用的实验装置画出，可以参考实验书内的装置图绘制。 3粗产物纯化原理图。 4实验步骤：可以用文字简述实际操作过程，不需将实验书内的实验步骤全部抄下。也可用流程图表达，附加
8、简要说明。简述实验过程中所记录的观察到的现象及结果。 5实验结果：样品色泽，晶形(固体)；样品质量(或体积数)，产率计算；物理常数值，如熔点(固体)，沸程，折射率(液体)。 在有机实验中产率(或百分产率)的高低和质量的好坏常常是评价一个合成实验方法及考核实验者实验技能的重要指标。 6讨论：回答实验教材中的问题。讨论实验中的有关问题， 3 有机化学实验讲稿 申东升 三、常压蒸馏实验 基本原理 在一个大气压下，物质的气液相平衡点称为物质的沸点蒸馏就是将一物质变为它的蒸气，然后将蒸气移到别处，使它冷凝变为液体或固体的一种操作过程。蒸馏的原理是利用物质中各组分的沸点差别而将各组分分离。 实验步骤演示
9、1、 蒸馏装置及安装 常用蒸馏装置 2、 蒸馏操作 加料： 加热： 观察沸点及收集馏液： 液体的沸程常可代表它的纯度。纯粹液体的沸程一般不超过1-2。 本实验用不纯乙醇30mL，放在60mL圆底烧瓶中蒸馏，并测定沸点。 实验注意事项 1、 温度计的位置应恰当。 2、 不要忘记加沸石。 3、 有机溶剂均应用小口接受器。 4、 系统要与大气相通，否则造成封闭体系，引起爆炸事故。 思考题解答 1、 什么叫沸点，沸点与大气压有什么关系？ 在一个大气压下，物质的气液相平衡点称为物质的沸点大气压高，物质的沸点就低，其数量关系符合克劳修斯-克拉普龙方程。dP/dT=H/TV 2、 在蒸馏装置中，若把温度计水
10、银球插在液面上或蒸馏烧瓶支管口上方，这样会发生什么问题？ 若把温度计水银球插在液面上则所测沸点偏高，若把温度计水银球插在蒸馏烧瓶支管口上方则所测沸点偏低。 3、 蒸馏时，放入止暴剂为什么能防止暴沸？如果加热后才发觉未加入止暴剂时，应该怎样处理才安全？ 止暴剂的作用是防止液体暴沸，使沸腾保持平衡。当液体加热到沸腾时，止暴剂能产生4 有机化学实验讲稿 申东升 细小的气泡，成为沸腾中心。如果事前忘记加入沸石，则应在冷却后再加入，绝不可在液体较热时加入，因为这样会引起剧烈的暴沸。 4、 加热后有馏液出来时，才发现冷凝管未通水，请问能否马上通水？如果不行，应怎么办？ 不能马上通水，必须先移走热源，停止加
11、热。 5、 如果液体具有恒定的沸点，那么能否认为它是单纯物质? 纯净物的沸程一般不超过1-2，但恒沸物也有一定的沸点和组成，因此不能单凭沸点判断是否是纯物质。 6、 你所用的玻璃仪器哪些可在电热箱中干燥，哪些不能在电热箱中干燥，为什么？ 实验室的烧瓶、烧杯、蒸发皿、锥形瓶、冷凝管等由硼硅玻璃制成，可加热，可在电热箱中烘干。而抽滤瓶、酒精灯、试剂瓶等由钠玻璃制成，不可加热，也不可于电热箱中烘干。因为硼硅玻璃膨胀系数小，可耐温急变，能耐300以上的高温。 5 有机化学实验讲稿 申东升 实验二 重结晶 一、实验目的 1、了解有机物重结晶提纯的原理和应用。 2、掌握加热、回流、冷却、减压过滤和恒重干燥
12、等操作。 3、掌握折叠滤纸的作用与折叠方法。 3、掌握有机物重结晶提纯的基本步骤和操作方法。 4、掌握固体有机物干燥与否的恒重法判断方法。 二、讲授内容 介绍加热、回流、冷却、减压过滤和恒重干燥等操作的意义与基本装置。 (二)介绍重结晶 1、基本原理 将欲提纯的物质在较高温度下溶于合适的溶剂中制成饱和溶液，趁热将不溶物滤去，在较低温度下结晶析出，而可溶性杂质留在母液中，这一过程称为重结晶。 原理就是利用物质中各组分在同一溶剂中的溶解性能不同而将杂质除去。 2、一般过程 选择溶剂；制饱和溶液；趁热过滤；冷却析晶；抽气过滤；洗涤干燥。 活性炭的用量应视杂质的多少而定。一般为干燥粗产品重量的1-5%
13、。 3、重结晶所用溶剂要求 与要提纯的物质不起化学反应；对被提纯的有机物质必须具备溶解度在热时较大，而在较低温度时则较小的特性；对杂质的溶解度非常大或非常小，溶解度大者使杂质留在母液中，不与被提纯物一道析出结晶；溶解度小者使杂质在热过滤时被除去；对要提纯的物质能生成较整齐的晶体；溶剂的沸点，不宜太低，也不宜太高。当过低时，溶解度改变不大，操作又不易，过高时，附着于晶体表面的溶剂不易除去，等等。 在几种溶剂同样都合适时，则应根据结晶的回收率，操作的难易，易燃性和价格等来选择。 三、实验步骤演示 (一) 折叠滤纸的制作 向学生介绍折叠滤纸的作用，给每个学生发1张滤纸。教师演示。 (二) 溶解及趁热
14、过滤演示 (三) 抽气过滤演示 布氏漏斗中铺的圆形滤纸要剪得比漏斗内径略小，使紧贴于漏斗的底壁。在抽滤前先用少量溶剂把滤纸润湿，然后打开水泵将滤纸吸紧，防止固体在抽滤时自滤纸边沿吸入瓶中。借玻棒之助，将容器中液体和晶体分批倒入漏斗中，并用少量滤液洗出粘附于容器壁上的晶体，关闭水泵前，先将抽滤瓶与水泵间连接的橡皮管拆开，或将安全瓶上的活塞打开接通大气，以免水倒流入吸滤瓶内。 布氏漏斗中的晶体要用溶剂洗涤，以除去存在于结晶表面的母液，否则干燥后仍要使结晶沾污。用重结晶的同一溶剂进行洗涤，用量应尽量少，以减少溶解损失。洗涤的过程是将抽气暂时停止，在晶体上加少量溶剂，用刮刀或玻棒小心搅动(不要使滤纸松
15、动)，使所有晶体润湿。静置一会儿，待晶体均匀地被浸湿后再行抽气，为了使溶剂和结晶更好地分开，最 6 有机化学实验讲稿 申东升 好在进行抽气的同时用清洁的玻塞倒置在结晶表面上并用力挤压，以尽量抽干溶剂，一般重复洗涤1-2次即可。 折叠式滤纸的折叠顺序 抽滤装置 (四)结晶干燥介绍 抽滤装置 抽滤和洗涤后的结晶，表面上还附有少量溶剂。因此尚需要用适当的方法进行干燥。重结晶后的产物需要测溶点来检验其纯度。在测定熔点前，晶体必须充分干燥，否则熔点会下降。固体的干燥方法很多，可根据重结晶所用的溶剂及结晶的性质来选择。常用的方法有如下几种： 1. 空气晾干：将抽干的固体物质转移到表面皿上铺成薄薄的一层，再
16、用一张滤纸覆盖以免灰尘沾污，然后在室温下放置，一般要经过几天后才能彻底干燥。 2. 烘干：一些对热稳定的化合物可以在低于该化合物熔点15-20的温度下进行烘干。实验室中常用红外线灯、烘箱或蒸气浴进行干燥。必须注意，由于溶剂的存在，结晶可能在较其熔点低得很多的温度下就开始熔融了，因此必须十分注意控制温度并经常翻动晶体。 3. 用滤纸吸干：有时晶体吸附的溶剂在过滤时很难抽干，这时可将晶体放在二，三层滤纸上，上面再用滤纸挤压以吸出溶剂。此法的缺点是晶体上易沾污一些滤纸纤维。 7 有机化学实验讲稿 申东升 4. 置干燥器中干燥。 5. 判断干燥与否通常采用恒重法，即相隔一定干燥时间的两次称重之差不大于
17、所用天平或台秤的允许误差。 四、重结晶实验的注意事项 1、 溶剂的用量为多加20%左右。 2、 活性炭不能加到沸腾的溶剂中，防止外溢。 3、 冷却应完全，要达到室温，防止损失。 4、 干燥应低于熔点以下20，防止熔融。 五、问题解答 1、重结晶要经过哪些步骤？ 重结晶一般要经过如下步骤：选择合适的溶剂，溶解样品，加活性炭脱色，趁热过滤，冷却析晶，抽滤洗涤和烘干恒重等。 2、在选择溶剂进行重结晶时，应注意什么？ 重结晶操作的溶剂选择是个关键步骤。对溶剂的要求是：与被提纯的物质不起化学反应；对被提纯的有机物质必须具备溶解度在热时较大，而在较低温度时则较小的特性；对杂质的溶解度非常大或非常小，溶解度
18、大者使杂质留在母液中，不与被提纯物一道析出结晶；溶解度小者使杂质在热过滤时被除去；对要提纯的物质能生成较整齐的晶体；溶剂的沸点，不宜太低，也不宜太高。 3、如何证明经重结晶的产品是纯的呢？ 测定重结晶后的熔程。一般纯物质熔程在1-2。 4、在使用布氏漏斗过滤之后洗涤产品的操作中，要注意哪些问题？如果滤纸大于布氏漏斗底面时，会有什么问题？ 用重结晶的同一溶剂进行洗涤，用量应尽量少，以减少溶解损失。洗涤的过程是将抽气暂时停止，在晶体上加少量溶剂，用刮刀或玻棒小心搅动(不要使滤纸松动)，使所有晶体润湿。静置一会儿，待晶体均匀地被浸湿后再行抽气，为了使溶剂和结晶更好地分开，最好在进行抽气的同时用清洁的
19、玻塞倒置在结晶表面上并用力挤压，以尽量抽干溶剂，一般重复洗涤1-2次即可。 布氏漏斗中铺的圆形滤纸要剪得比漏斗内径略小，使紧贴于漏斗的底壁。在抽滤前先用少量溶剂把滤纸润湿，然后打开水泵将滤纸吸紧。 如果滤纸大于布氏漏斗底面时，固体在抽滤时会自滤纸边沿吸入瓶中。 8 有机化学实验讲稿 申东升 实验三 熔点的测定 一、实验目的 1、了解玻璃温度计的种类和校正方法。 2、掌握熔点测定的意义和操作。 二、讲授内容 介绍熔点的定义和熔点测定的原理与作用 物质的熔点是指在一定大气压下物质的固相与液相共存时的温度范围。 由于大多数的有机化合物的熔点都在400以下，较易测定。在有机化学实验及研究工作中，多采用
20、操作简便的毛细管法测定熔点，所得的结果虽常略高于真实的熔点，但作为一般纯度的鉴定已经可以了。 纯化合物从开始融化至完全熔化的温度范围叫做熔程，也叫熔点范围。每种纯有机化合物都有自己独特的晶形结构和分子间的力，要熔化它，是需要一定热能的，所以，每种晶体物质都有独特的熔点。同时，当达熔点时，纯化合物晶体几乎同时崩溃，因此熔程很小，一般为0.5-1。但是，不纯品即当有少量杂质存在时，其熔点一般总是降低，熔程增大。因此，从测定固体物质的熔点便可鉴定其纯度。 如测定熔点的样品为两种不同的有机物的混合物，例如，肉桂酸及尿素，尽管它们各自的熔点均为133，但把它们等量混合，再测定其熔点时，则比133低的很多
21、，而且熔点距大。这种现象叫做混合熔点下降，这种试验叫做混合熔点试验，是用来检验两种熔点相同或相近的有机物是否为同一种物质的最简便的物理方法。 熔点测定有毛细管法、电热法、DSC法等几种,其中毛细管法是最经典、较准确的方法。熔点测定的关键之一是温度计是否准确 介绍玻璃温度计的种类和校正方法 实验室用得最多的温度计是水银温度计和有机液体温度计。水银温度计测量范围广、刻度均匀、读数准确，但玻璃管破损后会造成汞污染。有机液体温度计着色后读数明显，但由于膨胀系数随温度而变化，故刻度不均匀，读数误差较大。 玻璃管温度计的校正方法有以下两种： 与标准温度计在同一状况下比较： 实验室内将被校验的玻璃管温度计与
22、标准温度计插入恒温糟中，待恒温槽的温度稳定后，比较被校验温度计与标准温度计的示值。示值误差的校验应采用升温校验，因为对于有机液体来说它与毛细管壁有附着力，在降温时，液柱下降会有部分液体停留在毛细管壁上，影响读数准确。水银玻璃管温度计在降温时也会因磨擦发生滞后现象。 利用纯质相变点进行校正： 用水和冰的混合液校正0；用水和水蒸汽校正100。 熔点浴介绍 硫酸220，甘油230，液体石腊230，石蜡350，有机硅油350。液体石蜡较为安全，但易变黄浓，硫酸价廉，易传热，但腐蚀性强，有机物与它接触易变黑，影响观察。白矿油是碳数比液体石蜡多的烃，可加热到280不变色。其它还可用植物油、硫酸与硫酸钾混合
23、物，磷酸，甘油，硅油等。 三、实验演示 1、 毛细管的选用 9 有机化学实验讲稿 申东升 通常是用直径1-1.5毫米，长约60-70毫米一端封闭的毛细管作为熔点管。毛细管的拉制见实验一。 2、 样品的填装 取0.1-0.2g样品，置于干净的表面皿或玻片上，用玻棒或清洁小刀研成粉末，聚成小堆。将毛细管开口一端倒插入粉末堆中，样品便被挤入管中，再把开口一端向上，轻轻在桌面上敲击，使粉末落入管底。也可将装有样品的毛细管，反复通过一根长约40厘米直立于玻板上的玻璃管，均匀地落下，重复操作，直至样品高约2-3毫米为止。操作要迅速，以免样品受潮。样品应干燥，装填要紧密，如有空隙，不易传热。 样品：不纯乙酰
24、苯胺，纯乙酰苯胺 3、 仪器的装置 毛细管法的装置是利用Thiele管，又叫b形管，也叫熔点测定管测定法。 熔点测定管的装置图 升温速度的控制：开始时升温速度可较快，可距离熔点15-20时，应减慢加热速度，距熔点10时，就控制在每分钟1-2，掌握升温速度是准确测定熔点的关键，如加热速度太快，则误差较大，结果可能偏高，熔程增长。因为升温太快，不能保证有充分时间让热量由管外传至管内，使固体融化。 始熔与全熔的判断：加热过程中，注意观察毛细管内样品的状态变化，将依次出现“发毛”、“收缩”、“液滴”、“澄清”等现象，发毛和收缩以及形成软质柱状物而无液化现象都不是“始熔”，只有当出现液滴(塌落，有液相产
25、生)时才是“始熔”，全部样品变成透明澄清液体时为“全熔”。记录“始熔”与“全熔”时温度计上所示的温度，即为该化合物的熔程。 熔点测定，至少要有2次重复的数据。 毛细管内样品的状态的变化过程 四、熔点测定注意事项 1、 被测样品应是干燥的，熔点在135以上可在105下干燥；熔点在135以下或受热分解的，可装在五氧化二磷的干燥器中干燥一夜。 10 有机化学实验讲稿 申东升 2、 测定易升华或易潮的物质，应将毛细管的开口端熔封。 3、 如果测定未知物熔点，应先对样品粗测一次，加热可稍快，知道大致熔点范围后，待浴温冷至熔点以下约30，再进行精密测定，连续进行几次测定时，也要待浴温降至熔点以下30再进行
26、下一次测定。 4、 每次测定都必须用新的毛细管另装样品。 5、 若用橡皮圈固定毛细管，要注意勿使橡皮圈触及浴液，以免浴液被污染和橡皮圈被浴液所熔胀。 6、 浴液要待冷后方可倒回瓶中，温度计不能马上用冷水冲洗，否则易破裂，可用废纸擦净。 7、 用浓硫酸作浴液时，应特别小心，不仅要防止灼伤皮肤，还要注意勿将样品或其它有机物触及硫酸，所以装样品时，沾在管外的样品需拭去。否则，硫酸的颜色变成棕黑色，妨碍观察。如已变黑，可酌加少许硝酸钠晶体，加热后便可退色。 五、思考题 1、 加热快慢为什么会影响熔点？ 两个原因，一是毛细管内外达到热平衡需要时间，二是观察者不能同时观察温度计的读数和样品的变化情况。 2
27、、 纯物质的熔点和不纯物质的熔点有何区别？两种熔点相同的物质等量混合熔点有什么变化。 纯物质熔程在1-2，不纯物质的熔程较宽。两种熔点相同的不同物质等量混合熔点有显著下降。 普通玻璃温度计如何校正？ 玻璃管温度计的校正方法有以下两种： 与标准温度计在同一状况下比较； 利用纯质相变点进行校正： 11 有机化学实验讲稿 申东升 实验四 水蒸汽蒸馏 一、实验目的 1. 掌握水蒸汽蒸馏的原理及其应用。 2. 熟悉水蒸汽蒸馏的主要仪器，掌握水蒸汽蒸馏的装置及其操作方法。 二、讲授内容 介绍水蒸汽蒸馏的基本原理。 水蒸汽蒸馏就是以水作为混合液的一种组分，将在水中基本不溶的物质以其与水的混合态在低于100时
28、蒸馏出来的一种操作过程。 水蒸汽蒸馏是用来分离和提纯有机化合物的一种基本方法，常用在下列几种情况： 1 某些沸点高的有机化合物，在常压蒸馏虽可与副产品分离，但被分离的物质易被破坏，如高温水解。 2 混合物中含有大量树脂状杂质或不挥发杂质，采用蒸馏，萃取等方法都难以分离。 3 从较多固体反应物中分离被吸附的液体。 被提纯物质必须具备以下几个条件：不溶或难溶于水；共沸腾下与水不发生化学反应；在100摄氏度左右时，必须具有一定的蒸汽压。 当有机物与水一起共热时，整个系统的蒸汽压，根据分压定律，应为各组分蒸气压之和。 即 P=PH2O+PA 式中P为总气压，PH2O为水蒸汽压，PA为与水不相溶物或难溶
29、物质的蒸汽压。 当总蒸气压与大气压力相等时，则液体沸腾。显然，混合物的沸点低于任何一个组分的沸点。即有机物可在比其沸点低得多的温度下，安全地被蒸发出来，见下表： 有机物 乙苯 苯胺 硝基苯 水蒸汽蒸馏法的优点在于使所需要的有机物可在较低的温度下从混合物中蒸馏出来，可以避免在常压下蒸馏时所造成的损失，提高分离提纯的效率。同时在操作和装置方面也较减压蒸馏简便一些，所以水蒸汽蒸馏可以应用于分离和提纯有机物。 伴随水蒸汽馏出的有机物和水，两者的重量比等于两者的分压分别和两者的分子量的乘积之比，因此，在馏出液中有机物质同水的重量比可按下式计算： *18* 沸点，摄氏度 PH2O毫米汞柱 136.2 18
30、4.4 210.9 557 717.5 738.5 PA毫米汞柱 193.2 42.5 20.1 混合物沸点，摄 氏度 92 98.4 99.2 三、实验演示 实验装置介绍 水蒸汽蒸馏装置如图。包括水蒸汽发生器，蒸馏部分，冷凝部分和接受器四个部分。 12 有机化学实验讲稿 申东升 水蒸汽蒸馏装置 金属制的水蒸气发生器 为了减少由于反复移换容器而引起的产物损失，常直接利用原来的反应器。按图装置，进行水蒸汽蒸馏。 利用原反应容器进行水蒸汽蒸馏的装置 通过水蒸汽发生器安全管中水面的高低，可以观察到整个水蒸汽蒸馏系统是否畅通，若水面上升很高，则说明有某一部分阻塞住了，这时应立即旋开螺旋夹，然后移去热源
31、，拆下装置进行检查和处理。否则，就有发生塞子冲出，液体飞溅的危险。 实验操作演示 在水蒸汽发生瓶中，加入约占容器3/4的热水，并加入片素烧瓷。待检查整个装置不漏气后，旋开形管的螺旋夹，加热至沸腾。当有大量水蒸汽从形管的支管冲出时，立即旋紧螺旋夹，水蒸汽便进入蒸馏部分，开始蒸馏。在蒸馏过程中，如由于水蒸汽的冷凝而使烧瓶内液体量增加，以至超过烧瓶容积的2/3时，或者水蒸汽蒸馏速度不快时，则将蒸馏部分隔石棉网加热之，但要注意瓶内崩跳现象，如果崩跳剧烈，则不应加热，以免发生意外。蒸馏速度为2-3滴秒。 在蒸馏过程中，必须经常检查安全管中的水位是否正常，有无倒吸现象，蒸馏部分混合物溅飞是否厉害。一旦发生
32、不正常，应立即旋开螺旋夹，移去热源，找原因排除故障，当故障排除后，才能继续蒸馏。 当馏液无明显油珠，澄清透明时，便可停止蒸馏，必须先旋开螺旋夹，然后移开热源，以免发生倒吸现象。 馏出物转移到分液漏斗中，静置，待两层液体完全分清后再分液。 本实验分离不纯冬青油，用量mL。 13 有机化学实验讲稿 申东升 四、实验注意事项介绍 1、 加热之前要检查系统是否漏气。 2、 安全管下端应接近底部。 3、 导气管要接近蒸馏瓶底部。 4、 水汽蒸馏速度要慢。 五、问题解答 1、 进行水蒸汽蒸馏时，蒸汽导入管的末端为什么要插入到接近容器底部。 使水蒸汽与被提纯物充分接触。 2、 水蒸汽蒸馏可以分离哪些有机化合
33、物？ 某些沸点高的有机化合物，在常压蒸馏虽可与副产品分离，但被分离的物质易被破坏，混合物中含有大量树脂状杂质或不挥发杂质，采用蒸馏，萃取等方法都难以分离。 从较多固体反应物中分离被吸附的液体。 3、水蒸汽蒸馏装置中，形管起什么作用？ 形管可以除去水蒸汽中冷凝下来的水分；在发现不正常现象时，随时与大气相通。 如高温水解。 14 有机化学实验讲稿 申东升 实验五 分子模型建造 一、实验目的 1、 通过有机分子的球棒模型加深对有机分子立体结构的理解。 2、 了解球棒模型建造的技巧。 二、讲授内容 介绍建造分子模型的意义 建造有机化合物的分子模型，不仅对理解与掌握有机化合物的结构有很大帮助，而且可以进
34、一步明确有机化合物分子中各原子的空间配置的概念，这对了解有机化合物结构与性质之间的关系有重要的意义。 通常采用的分子模型是克库勒分子模型，构成这种分子模型时，常利用各种颜色的球代表各种原子，例如黑球代表碳原子，白球代表氢原子，红球代表氧原子等；各种球之间用木棒相连。因为在各种球上根据它们所代表的原子与其它原子成键时的键角加以钻孔，所以当各种原子相连时便能把有机物分子中原子在空间的位置表示出来。 三、实验内容与部分演示 1、 构成甲烷和二氯甲烷的球棒模型。它们有对称中心吗？有对称面吗？各有多少？ CH4 无对称中心，有6个对称面 CH2Cl2 无对称中心，有2个对称面 2、 构成乙烷分子的两种构
35、象：重叠式和交叉式，画出它们的纽曼投影式。 乙烷分子的交叉构象有对称中心吗？有对称面吗？如有，各有多少？ 乙烷分子的重叠构象有对称中心吗？有对称面吗？如有，各有多少？ 乙烷分子的交叉构象 有1个对称中心，有3个对称面 乙烷分子的重叠构象 没有对称中心，有4个对称面 3、 构成正丁烷的构象。 首先使所有C-C键都成重叠构象，沿C2-C3键轴观察：画出其纽曼投影式，此时分子有对称面或对称中心吗？如有，有几个？ 再使所有C-C键都成交叉式构象。沿C2-C3键轴观察：画出其纽曼投影式，此时分子有对称面或对称中心吗？如有，有几个？ 比较这两种现象，哪一种更稳定？ 重叠构象： 有2个对称面， 无对称中心
36、交叉构象： 有1个对称面， 1个对称中心 交叉构象较重叠构象稳定。 4、 构成环己烷分子的船式和椅式两种构象。 首先观察椅式环己烷： a. 六个碳原子是否在同一平面上？ 不在。 b. 相邻碳原子之间的构象是交叉型还是重叠型？ 交叉型。 c. 画出它的立体透视图，标出哪些是平伏键，哪些是直立键。 d. 将此椅式构象翻转为另一椅式构象，观察原来的e键是否都变为a键，原来的a键是否变为e键。 其次观察船式环己烷： a. 画出其立体透视图，把碳环编号。 b. 分别指出相邻碳原子之间属什么构象。 15 有机化学实验讲稿 申东升 船式和椅式两种构象，哪种稳定，为什么？ 5、 构成1，2-二氯环己烷椅式构象
37、。 a. 先使两个C-Cl键都成e键，此时分子是否有对称面？ 无。 b. 再把此种椅式翻转为另一椅式，此时C-Cl键变为a键，观察此分子有否对称面？并注意氯原子对于假想的分子平面的相对位置是否改变？ 不改变。 c. 再使两个C-Cl键，一个为a 键，一个为e键，此时分子是否有对称面？ 无。 顺式 反式 无对称面 无对称面 无对称中心 无对称中心 无手性 有手性 6、 构成乳酸分子的对映体分子模型，两模型能重合吗？ 不能。 调换任一模型两基团的位置，所得的两模型能重合吗？ 能。 它们是否具有对称因素？ 不具有。 7、 组成一对外消旋酒石酸及内消旋酒石酸的分子模型，表面看来有对映关系的两个内消旋酒
38、石酸能否重合？分别写出它们的费歇尔投影式，用R、S构型标示法标明手性碳原子的构型；它们是否有对称中心？是否有对称面？有几个？ 外消旋， 内消旋 无对称面 有1个对称面 无对称中心 无对称中心 8组成顺-2-丁烯和反-2-丁烯的分子模型，体会产生顺反异构现象的原因，它们是否有对称中心？是否有对称面？有几个？它们能否重合？并写出它们的投影式。 顺式 反式 2个对称面 1个对称面 无对称中心 1个对称中心 以表格形式完成以上作业： 化合物 结构式 对称中心 对称面 旋光性 回答问题 16 有机化学实验讲稿 申东升 实验六 分馏操作与环己烯合成 一、实验目的 1、 掌握酸催化环己醇脱水制取环己烯的原理
39、和方法。 2、 熟悉分馏的原理和意义，了解分馏柱的种类和选用方法。 3、 掌握实验室常见分馏的操作方法。 二、讲授内容 1、介绍环己烯的制备方法 反应式 OHH2SO42、介绍分馏的基本原理 +H2O应用分馏柱来分离混合物中沸点相近的组分的操作叫分馏。 分馏在化学工业和实验室中被广泛应用。现在最精密的分馏设备已能将沸点相差仅1-2的混合物分开。利用蒸馏和分馏来分离混合物的原理一样。实际上分馏就是多次蒸馏。 工业上最典型的分馏设备是分馏塔。在实验中，则使用分馏柱。分馏柱的作用，就是使沸腾着的混合液的蒸气进入分馏柱时，由于柱外空气的冷却，蒸气中高沸点的组分就被冷却为液体，回流入烧瓶中。故上升的蒸气
40、含容易挥发组分的相对量便较多了，而冷凝下来的液体含不易挥发组分的相对量也就较多，当冷凝液回流途中遇到上升的蒸气，二者进行热交换，上升蒸气中高沸点的组分又被冷凝，因此易挥发组分又增加了。如此在分馏柱内反复进行着气化、冷凝、回流等程序，当分馏柱的效率相当高且操作正确时，则在分馏柱上部逸出的蒸气就接近于纯的易挥发的组分，而向下回流入烧瓶的液体，则接近于难挥发的组分。 三、实验演示 简单分馏柱的形式 分馏柱的种类很多，一般实验室常用的分馏柱有好几种。 实验室中常用的分馏柱为韦氏分馏柱，也叫刺形分馏柱。 为了提高分馏柱的分馏效率，在分馏柱中装入具有大表面积的填充物，填充物之间要保留一定的空隙，这样就可增
41、加回流液体和上升蒸气的接触面。分馏柱底部往往放一些玻璃丝以防止填充物下坠入蒸馏烧瓶中。分馏柱效率的高低与柱的高度、绝热性能和填充物的类型等有关。 分馏柱的高度 分馏柱越高，蒸气和冷凝液接触的机会也愈多，效率愈高。但不宜过高，以免收集液量少，分馏速度慢。所以，要选择适当。 填充物 柱中填料品种和式样很多，效率不同，在填装填料时要遵守适当紧密且均匀的原则。玻璃管填料效率较低。用金属丝绕成固定形状，效率较高。 若将柱身裹以石棉绳、玻璃布等保温材料，控制加热速度，可以提高分馏效率。 简单的分馏装置和操作 简单的分馏装置安装演示。 简单分馏操作和蒸馏大致相同。将待分馏的混合物放入圆底烧瓶中，加入颗沸石，
42、装与普通分馏柱，插上温度计。分馏柱支管和冷凝管相连。蒸馏液收集在锥形瓶中，柱外用石 17 有机化学实验讲稿 申东升 棉绳包住，这样可以减少柱内热量的散发，减少风和室温的影响。选用合适的热浴加热，液体沸腾后要注意调节浴温，使蒸气慢慢升入分馏柱中，约10-15分钟后，蒸馏到达柱顶。在有馏出液滴出后，调节浴温使得蒸出来的液体的速度控制在每二、三秒钟一滴，这样可以得到比较好的分馏效果。待低组分沸点蒸光后，再渐渐升高温度。当第二个组分蒸出时会产生沸点的迅速上升。上述情况是假定分馏体系有可能将混合物的组分进行严格分馏，如果不是这样，一般则有相当大的中间馏分。 四、注意事项 1、 环己醇在常温下是粘稠液体，
43、因而若用量筒量取时应注意转移中的损失。环己醇与硫酸应充分混合，否则在加热过程中可能会局部碳化。 2、 最好用油浴加热，使蒸馏瓶受热均匀。在加热时温度不可过高，蒸馏速度不宜太快。分馏柱上端的温度不要超过90，以减少未作用的环己醇蒸出。 3、水层应尽可能分离完全，否则将增加无水氯化钙的用量，使产物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宜，因它还可除去少量环己醇。 4、在蒸馏已干燥的产物时，蒸馏所用仪器都应充分干燥。 5、 分馏要缓慢进行，要控制好恒定的速度。 6、要有相当量的液体自柱流回烧瓶中，即要选择合适的回流比。 7、要减少分馏柱的热量失散和波动。 o五、问题与解答 1、环己烯制备过程中为什么要控制分馏柱
