环己烯的制备--实验报告

环己烯的制备-实验报告实验八环己烯的制备一、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 理和方法；2、初步掌握分馏、水浴蒸馏和液体干燥的基本操作 技能二、实验原理：书 P158烯烃是重要的有机化工原料。工业上主要通过石油 裂解的方法制备烯烃，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。本实验采用浓磷酸做催化剂使环已醇脱水制备环已 烯。主反应CTC + H2O式：一般认为，该反应历程为Ei历程整个反应是可逆的： 酸 使0H斗宀.|紳2也。J, (: 一j醇羟基质子 化，使H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应：（难）三、主要试剂、产物的物理和化学性质化相对相对沸点厂C溶解度学分子密度/g(100g物质量/d420水)-1质环1161.13.620C己000.96醇磷-1/2H2O(213C)2340酸981.83环83.3微溶于己82.140.89水烯环243微溶于己182.30.92水醚共沸物数据:厂、0H共沸点 64.9oC L J 30.5%四、实验装置仪器：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，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。其它：沸石六、预习实验步骤、现场记录及实验现象解释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，安装反应 装置。2、加热回流、蒸出粗产物产物 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过 90C,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出现阵阵白 雾时，即可停止蒸馏。3、分离并干燥粗产物将馏出液用氯化钠饱和， 然后加入 34ml 5% 的碳 酸钠溶液中和微量的酸。将液体转入分液漏斗中，振摇 （注意放气操作）后静置分层，打开上口玻塞，再将活 塞缓缓旋开，下层液体从分液漏斗的活塞放出，产物从 分液漏斗上口倒入一干燥的小锥形瓶中，用 12g 无水 氯化钙干燥。4、蒸出产品 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 85C的馏分于一已称量的小锥形瓶中。六、产品产率的计算注意事项：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、反应时，控制温度不要超过 90C。3、干燥剂用量合理。4、反应、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，否则反应物会 被氧化。6、环己醇的粘度较大 ,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能太多，必须使用粒状无水氯化 钙。粗产物干燥好后再蒸馏，蒸馏装置要预先干燥，否则前馏分多（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、 加热反应一段时间后再逐渐蒸出产物，调节加热速度， 保持反应速 度大于蒸出速度才能使分馏连续进行，残液H3PO4OHH3PO4H+Na2CO3, pH=7分液水层（下）NaCI,Na2CO3,H2O,H蒸馏8085C鉴定Br2,高锰酸钾柱顶温度稳定在71C不波动。实验操作流程图:聊城大学化学化工学院 元险七、实验指导：分析试验装置选择，操作条件，注意事项。1.反应装置的选择及反应控制反应是可逆反应，有副反应，可形成共沸物屮_|+ h20A故采用了在反应过程中将产物的反应体系分离出 来的办法，推动反应向正反应方向移动，提高产物的 产率。又环己烯bp 83C，环己醇bp 161C，环己醇 水 bp 97.8C，环己烯水bp70.8C，含水10%。生成的水为18%生成的环 己烯为82%因此，生成的环己烯 可由生成的 HO以共沸物的形式两共沸点708C、978C相差不大，所以本实 验选用分馏装置为反应装置。2.洗涤操作反应粗产物可能带有酸（ 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 饱和溶液洗涤粗产物， NaCl 溶液洗涤另 一好处是易分层，不易产生乳化现象。粗产物量大可用 分液漏斗洗涤，量小可用半微量洗涤操作法锥形瓶滴 管分离方法。（盐析效应）3. 干燥操作 大多数有机物与水形成共沸物。环己烯与水共沸点70.8C，含水10%，分离前必须干燥，否则蒸馏分离时 前馏份增多，环己烯馏份减少。一般有机物蒸馏前都要 干燥操作。（注意干燥剂， 干燥原理， 干燥剂的选择， 操 作方法。）4. 产物环己烯分离的控制蒸馏干 燥后 的环己烯 粗产物 中有环己 醇， 环 己烯 bp83.3C,环己醇bp161C,沸点差大，又有机物蒸馏 时易产生碳化、聚合 等反应。所以选择水浴加热、蒸馏 方法分离粗产物，收集82C 85 C馏分。5. 操作注意事项（操作要点）1）环己醇粘度大，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）反应时，先小火加热， 反应一段时间后， 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 C,含 水10%;环已醇与环已烯形成共沸物（沸点 64.9 C, 含环已醇30.5%）;环已醇与水形成共沸物（沸点97.8 C, 含水 80%）。因此,在加热时温度不可过高,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 90C（考虑温度计、操作误差，控制 90C）。5）反应终点的判断可参考下面几个参数： a） 反应 进行 60 分钟左右; b） 反应瓶中出现白雾;6）分液时,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合,因它还可除去少量 环己醇。7）在蒸馏已干燥的产物时,蒸馏所用仪器都应充分 干燥。6实验要求1）操作规范化;2）实验纪录，边做边记，详细真实，每一步操作都 要记录；3）产物要求，按教材反应物用量，产物 3.84.6g 左 右，无色透明液体4）产物鉴定，最后一步蒸馏既是精制产物步骤，又 是产物鉴定步骤，根据实验室具体条件可测 IR ，NMR ， n20D 等物理性质。我们采用 Br 2、高锰酸钾进行定性鉴7可用下列思考题检验学习情况1）为什么用分馏反应装置？2）反应生成的水和理论计算生成的水是否一致？试 分析原因。3）干燥剂 CaCl2 也是多孔物质，可否不分离出来当 作沸石用？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，试分析原因。八、思考题1如果你的实验产率太低，试分析主要在哪些操 作步骤中造成损失？答： （1） 环己醇的粘度较大，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) 反应温度过高、馏出速度 过快，使未反应的环己醇因与水形成共沸混合物或产物 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，立即变成红色，试分析原因 何在？如何判断你分析的原因是正确的？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， 但低温时不能使环已醇变红。 那么，最大的可能就是工业环已醇中混有杂质。工业环 已醇是由苯酚加氢得到的，如果加氢不完全或精制不彻 底，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，蒸馏得到的环已醇， 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，不易使反应物 碳化；(2)无刺激性气体SO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 用简单的化学方法来证明最后得到的产品是环 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。