有机实验习题答案

有机实验习题答案实验1 常压蒸馏1 为什么蒸馏瓶所盛液体的量一般不超过容积的2/3，也不少于1/3？（多于2/3，易溅出；少于1/3，相对多的蒸汽残留在烧瓶中，收率低）2 温度计水银球应处于怎样的位置才能准确测定液体的沸点，画出示意图；水银球位置的高低对温度读数有什么影响？（参见图2-2，温度计水银球处于气液平衡的位置。位置高，水银球不易充分被馏出液润湿，沸点偏低，位置低，直接感受热源的温度，结果偏高。）3 为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为12 滴/秒？ （保持气液平衡）4 如果加热后发现未加沸石，应如何处理？如果因故中途停止蒸馏，重新蒸馏时，应注意什么？（停止加热，稍冷，再补加沸石。重新蒸馏时，一定要补加沸石，原来的沸石表面的空隙已充满液体而失效）5 如果某液体具有恒定的沸点，能否认为该液体一定是纯净的物质？你提纯得到的乙醇是纯净物吗？ （不一定，可能是恒沸物；蒸馏得到的乙醇不是纯净物，是恒沸物，参见附录5）6 在蒸馏过程中，火大小不变，为什么蒸了一段时间后，温度计的读数会突然下降？这意味着什么？（瓶中的蒸气量不够，意味着应停止蒸馏或者某一较低沸点的组分已蒸完。）7 蒸馏低沸点或易燃液体时，应如何防止着火？（严禁用明火加热。收集瓶中的蒸气应用橡皮管引入桌下、水槽或室外。参见P50 图2-3）实验2 水蒸气蒸馏1 应用水蒸气蒸馏的化合物必须具有哪些条件？水蒸气蒸馏适用哪些情况？（参见“二）2 指出下列各组混合物能否采用水蒸气蒸馏法进行分离。为什么？（1）乙二醇和水； （2）对二氯苯和水 （对二氯苯和水可以用水蒸气蒸馏分开）3 为什么水蒸气蒸馏温度总是低于100？（因当混合物中各组分的蒸气压总和等于外界大气压时，混合物开始沸腾）4 简述水蒸气蒸馏操作程序。（当气从T形管冲出时，先通冷凝水，再将螺旋夹G夹紧，使水蒸气通入D，参见图2-7；结束时，先打开螺旋夹G使体系和大气相通，方可停止加热）。5 如何判断水蒸气蒸馏可以结束？（当蒸馏液澄清透明时，一般即可停止蒸馏。）6 若安全管中水位上升很高，说明什么问题，如何处理？ （蒸馏系统阻塞，常见于插入烧瓶中的导管被固体物质堵塞。先打开T形管螺旋夹，再停止加热。）7 水蒸气蒸馏时，烧瓶内液体的量最多为多少？（烧瓶容积的1/3）实验3 乙酸乙酯萃取苯酚1实验室现有一混合物的乙醚溶液待分离提纯。已知其中含有甲苯、苯胺和苯甲酸。请查阅物理常数，选择合适的溶剂，设计合理方案从混合物中经萃取分离、纯化得到纯净甲苯、苯胺、苯甲酸。物理常数：分子量状态熔点/沸点/比重溶解性甲苯92.15无色液体-95110.60.8669与无水乙醇混溶与醚和苯混溶苯 胺93.12浅黄色液体6.1184.41.022乙醇,乙醚,丙酮,苯,石油醚苯甲酸122.12白色固体122.132491.2659乙醇,乙醚,丙酮,苯,氯仿提示：分别用盐酸萃取苯胺，用氢氧化钠萃取苯甲酸，而甲苯留于乙醚中，作进一步分离。再分别用氢氧化钠和盐酸置换出苯胺和苯甲酸，作进一步分离。(可计算出所用酸碱的量)。2使用分液漏斗的目的是什么？使用时要注意什么？（从液相中萃取有机物或洗涤杂质；使用时应注意事项：参见“五”。）3用乙醚萃取水中的有机物时，要注意哪些事项？（乙醚的沸点很低易挥发，且具有麻醉作用，应注意：附近不要有明火，防止火灾；及时放气，防止冲料；醚层放入锥形瓶并塞好；干燥醚层时，应用手护着瓶塞，否则塞子会被冲掉而打破；所有操作在通风柜进行）实验4 混合物的分离提纯1 此三组分离实验中利用了什么性质？在萃取过程中各组分发生的变化是什么？写出分离流程图。（物质的酸碱性，流程图见上）。2 乙醚作为一种常用的萃取剂，其优缺点是什么？ （优点：沸点不高易除去，价格适宜，对有机物的溶解性好。缺点：易燃易爆，易挥发，萃取后常带有一定量的水，有一定的麻醉性。）3 若用下列溶剂萃取水溶液，它们将在上层还是下层？ 乙酸乙酯，氯仿，己烷，苯。 （上层：乙醚，己烷，苯。下层：氯仿）。实验5 重结晶与熔点测定1 活性炭为什么要在固体物质全部溶完后加入？又为何不能在溶液沸腾时加入？（便于观察固体全溶解，防止暴沸）2 抽气过滤收集晶体时，为什要先打开安全瓶的活塞再关水泵？（防止倒流）3 用有机溶剂重结晶时，容易着火，溶剂容易挥发，如何防止？（水浴加热，回流装置）4 在布式漏斗中用溶剂洗涤固体时应注意些什么？（停止抽滤，小心松动晶体，加少量、冷的溶剂使晶体润湿，再抽滤，如此反复2-3次。）5 下列情况对结果有什么影响A 加热太快（偏高）B 样品不细装得不紧（传热不好，偏高）C 样品管粘贴在提勒管壁上（偏低，中部的浴液温度较高）D 毛细管壁太厚（传热不好，偏高）E 毛细管不洁净（偏低，有杂质）F 样品未完全干燥或含有杂质（偏低）6 两样品的熔点都为150，以任何比例混合后测得的熔点仍为150,说明什么?（同一物）7 提勒管法测熔点时，为什么要使用开口木塞？（与大气相通）8 测过的样品能否重测？（不能，可能晶形发生了改变或分解）9 熔距短是否就一定是纯物质？（一般是。若样品的组成与最低共熔点的组成相同时，熔点也很敏锐，不过这种情况很少）1下列情况对结果有什么影响A加热太快（偏高）B样品不细装得不紧（传热不好，偏高）C样品管粘贴在提勒管壁上（偏低，中部的浴液温度较高）D毛细管壁太厚（传热不好，偏高）E毛细管不洁净（偏低，有杂质）F样品未完全干燥或含有杂质（偏低）2两样品的熔点都为150，以任何比例混合后测得的熔点仍为150,这说明什么?（同一物）3提勒管法测熔点时，为什么要使用开口木塞？（与大气相通，同时便于观察温度计在软木塞内的刻度读数）4测过的样品能否重测？（不能，可能晶形发生了改变或分解）5熔距短是否就一定是纯物质？（一般是。若样品的组成与最低共熔点的组成相同时，熔点也很敏锐，不过这种情况很少）实验6 乙酰苯胺的制备1 本实验采取哪些措施以提高转化率？（加入过量的冰醋酸；不断分馏出生成的水；加入少量的锌粉，以防止反应过程中苯胺被氧化）。2 为什么分馏出水之前要小火加热，保持微沸15分钟？（生成一定量的产物，同时产生一定量的水，便于分馏）。3 若本反应的产率为85%，如果要制备10 g乙酰苯胺，苯胺的用量是多少？（8.1g）4 若由苯胺制备对硝基苯胺，通常先将苯胺转化为乙酰苯胺，再硝化，最后水解，为什么？ (因直接硝化，苯胺会被氧化，转化为乙酰苯胺以保护氨基)5 为什么用分馏装置比蒸馏装置效果好？（分馏装置便于蒸馏出沸点差别不大的组分，蒸出水而不夹带更多的乙酸）6 分馏时实际上收集的液体比理论上应产生的少要多，为什么？(因除水外，还有乙酸)7 苯胺是碱而乙酰苯胺不是，解释这种差异。(后者因氮原子未共用电子对与羰基p-共轭，电子云向羰基氧偏移，降低其接受质子的能力）。 实验7 正溴丁烷的制备1 加料时，为什么不可以先使溴化钠与浓硫酸混合，然后加入正丁醇和水？答：不行。因为：将激烈反应产生溴和二氧化硫。2 反应后的粗产物可能含有哪些杂质？各步洗涤的目的何在？答：反应完后可能含有杂质为：正丁醇 、正丁醚、溴、溴化氢、硫酸、硫酸氢钠和水。蒸出的初产物中可能含有的杂质为：正丁醇 、正丁醚、溴、溴化氢、水。各步洗涤目的：1 水洗除大部分的溴、溴化氢和正丁醇2 浓硫酸洗去正丁醚和残余正丁醇（形成质子化的醚和醇而溶于过量的硫酸）3 水洗除硫酸4 用NaHCO3洗除残余的硫酸5 最后用水洗除NaHSO4与过量的NaHCO3等残留物浓硫酸洗时要用干燥分液漏斗的目的：防止降低硫酸的浓度，影响洗涤效果。3 回流加热后反应瓶中的内容物呈红棕色，这是什么缘故？蒸馏出粗正溴丁烷后，残余物应趁热倒入回收瓶中，何故？答：氢溴酸被硫酸氧化生成的溴；硫酸氢钠固体析出，不便清洗。4 本实验的产品经气相色谱分析，常含有1%2%的2-溴丁烷，而原料中经检测并没有2-丁醇，如何解释？答：该反应主要按SN2机理进行，同时，也伴随极少一部分反应物按SN1机理进行，经过碳正离子的重排而生成少量2-溴丁烷。此外，在硫酸存在下，正丁醇脱水生成丁烯，后者与氢溴酸发生加成反应生成2-溴丁烷。5 若本实验产物的IR图谱中3000cm-1以上有吸收峰，你认为产品中可能含有什么杂质？ 答：可能残留正丁醇和水（OH伸缩振动的吸收）。实验8苯亚甲基苯乙酮的制备1为什么本实验的主要产物不是苯乙酮的自身缩合或苯甲醛的Cannizzaro反应？ 答: 苯乙酮的自身缩合的空间位阻比较大；苯甲醛发生Cannizzaro反应须在更高浓度的碱（40%NaOH）中进行。2本实验中如何避免副反应的发生？答：先将苯乙酮与碱混合，控制低温，防止苯乙酮的自身缩合；采取控温滴加与搅拌，有利于发生交叉羟醛缩合而防止苯甲醛的岐化。 3本实验中，苯甲醛与苯乙酮加成后为什么不稳定并会立即失水？答：生成的反式烯烃稳定，或者说亚甲基氢受羰基和羟基的影响比较活泼，易于消除。实验9 乙酸正丁酯的制备1 本实验用什么方法提高转化率的？ 答：利用分水器将生成的水不断从反应体系中移走，或者加入过量的反应物之一：乙酸。2 反应结束时，混合物中有哪些杂质？这些杂质是如何除去的？答：混合物中有哪些杂质：催化剂硫酸，未反应的少量乙酸、正丁醇，水，也可能有极少量的醚和烯；用水洗去大量酸和少量醇，用碳酸钠溶液洗去残留的酸。用蒸馏法进一步提纯。3 为什么洗涤粗品时不用NaOH溶液？答：碱性太强，可能会有部分酯的水解。4 比较两种方法所用的实验装置和试剂用量有何不同。哪种方法更好？ 答：分水回流法更好：因为原料未过量，硫酸用量少，反应时间较短，产物纯度高（硫酸用量少，副产物少，未反应的正丁醇少）。酯化方法反应时间前馏分主馏分沸程/ 质量/g 酯含量/g沸程/ 质量/g 酯含量/g分水回流法40分钟123124 1.1 94.2124125 9.1 97.7直接回流法40分钟117114 5.1 81.8124125 3.5 92.6实验10 2-甲基-2-己醇的制备1.写出溴化正丁基镁与下列化合物作用的反应式，包括反应混合物经酸分解步骤。（1）二氧化碳 (2)乙醛 （3）苯甲酸乙酯2.市售的无水乙醚通常含有少量乙醇和水，如果用这种乙醚，对格氏试剂的生成有什么影响？解释原因。答：因它们含活泼氢，会分解格氏试剂。3.本实验各步骤均为放热反应，如何控制反应平稳进行？答：待反应液充分冷却以后，小心控制试剂的滴加速度。4.实验中正溴丁烷与乙醚的混合液加入过快有何不好？答：可能冲料，同时可能形成较多的偶联副产物5.实验中有哪些可能的副反应？应如何避免？ 答： RMgX + H2O RH + Mg(OH)X 2 RMgX + O2 2ROMgXRMgX + ROH RH + ROMgX RMgX + RX R-R + MgX2 (偶联反应）RMgX + CO2 RCO2MgX 由于格氏试剂化学性质活泼，反应体系应避免有水、氧气和二氧化碳的存在，因此实验前所用的仪器应全部干燥，试剂要经过严格无水处理。实验11 苯甲醇和苯甲酸的制备1在Cannizzaro反应中用的醛和在羟醛缩合反应中所用醛的结构有何不同?答：Cannizzaro反应中用的醛没有-氢，而羟醛缩合反应中所用醛有-氢。2本实验中两种产物是根据什么原理来分离提纯的？ 醚层各步洗涤的目的是什么？ 答：苯甲醇难溶于水而易溶于乙醚，苯甲酸盐易溶于水而苯甲酸难溶于水。用饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤未反应的苯甲醛；碳酸钠溶液洗涤残留的亚硫酸氢钠和未完全中和的苯甲酸，用水洗残留的碳酸钠。3乙醚萃取后的水溶液，用浓盐酸酸化时为什么要酸化到至pH 23？若不用试纸检测，怎样判断酸化已经适当？答：因为苯甲酸的pKa为4.12，根据缓冲溶液公式，若酸化至pH为4左右，酸和盐的浓度相当，进一步酸化至23，盐的浓度接近1%。若不用试纸检测，可观察是否有新的沉淀生成。4. 写出下列化合物在浓碱存在下发生Cannizzaro反应的主要产物？（分子内的歧化更易发生）实验12 肉桂酸的制备1. 在制备中,回流完毕后加入Na2CO3,使溶液呈碱性,此时溶液中有几种化合物,各以什么形式存在？（肉桂酸盐，苯甲醛，乙酸钠，苯乙烯聚合物等）2水蒸气蒸馏前，如果用氢氧化钠溶液代替碳酸钠碱化有什么不好?（碱性太强，会使未反应的苯甲醛发生歧化生成苯甲酸钠和苯甲醇）3.用水蒸气蒸馏除去什么？能不能不用水蒸气蒸馏？（水蒸气蒸馏除去未反应的苯甲醛；也可用有机溶剂萃取，但与焦状物分离可能不如前者）实验13 2-硝基-1,3-苯二酚的制备1为么不能直接硝化，而要先磺化？ （否则，间苯二酚会被硝酸氧化）2为什么在水蒸气蒸馏前，要除去过量的硝酸？（否则，残留的硝酸会进一步硝化生成多硝基化合物，也可能氧化产物）3本实验产率低（10%左右，文献报道为3035%），为什么？（因为间苯二酚很容易氧化，此外，因空间效应使得进入2位困难）实验14 安息香的辅酶合成法1安息香缩合、羟醛缩合、歧化反应有何不同？答：芳香醛在氰化钠（钾）或VB1作用下，分子间发生缩合反应生成-羟酮，称为安息香缩合反应；有-氢的或酮在稀碱作用下自身或交叉发生分子间的亲核加成得-羟基醛或酮的反应称为羟醛（酮）缩合反应；没有-氢醛在浓碱作用下发生歧化得一分子醇和一分子羧酸叫Cannizzaro反应。2为什么加入苯甲醛后，反应混合物的pH要保持910左右？溶液pH过低有什么不好？ 答：pH要保持910，有利于产生噻唑环碳负离子，pH过低，碱性不够，难于产生碳负离子，pH太高，碱性太强，噻唑环会被破坏。二苯乙二酮的制备1.冰乙酸的作用是什么？ （酸性环境，有利于弱氧化剂的氧化）2.加40ml水的作用是什么？（有利于产品的分离，乙酸和三氯化铁均溶于水）3. 在方法二中，两次用到TLC，目的分别是什么？如何利用Rf来鉴定化合物？（第一次是跟踪反应，第二次是鉴定产品的纯度；与标准品对照作薄层色谱，比较Rf值）。4.二苯乙二酮的IR谱图有什么特征？ （1700cm1附近有羰基的伸缩振动吸收；大于30000cm1附近有苯环C-H伸缩振动，14601600与芳环的骨架振动吸收）。实验15 柱色谱和薄层色谱1.为什么必须保证所装柱中没有空气泡或断层现象？如何做到？（固定相不均匀，分离效果差；装柱和洗脱时溶剂始终高于固定相液面）2.柱色谱所选择的洗脱剂为什么要先用非极性或弱极性的，然后再使用较强极性的洗脱剂洗脱？（否则会由于洗脱剂在固定相上被吸附，迫使样品一直保留在流动相中。）3.你认为荧光黄和亚甲基蓝哪个极性更大？ （荧光黄极性更大）4. 如果柱层析分离的化合物没有颜色，如何得到单一组分？（用薄层色谱跟踪，合适的方法显色，相同的组分合并后，挥干溶剂） 5.制备薄层板时，厚度对样品展开有什么影响？（太厚，展不开；太薄，分离困难）6. 已知有机化合物极性ABC，在薄层色谱中，如果选择A作为展开剂，B和C的混合物作为待分析样品，则充分展开显色后，薄层色谱板上通常显示出 个斑点。（一个）7. 用薄层色谱分离用光照射过的偶氮苯样品时，出现两个斑点（顺、反异构体），Rf值较大的斑点所代表的物质是 。（反式，因顺式极性较大，跑得慢些）8.两个组分A和B已用TLC分开，当溶剂前沿从样品原点算起，移动了6.5cm时，A距原点0.5cm，而B距原点3.6cm。计算A和B的Rf 值。（0.08；0.55）实验16 从茶叶中提取咖啡碱1. 提取咖啡碱时用碳酸钠，它起什么作用？（使生物碱以游离形态存在）2. 从茶叶中提取的粗咖啡碱有绿色光泽，为什么？（因有绿色光泽色素存在）3. 蒸馏回收二氯甲烷时，馏出液为何出现混浊？（冷凝管未干燥好）