有机实验思考题及参考答案

基础有机实验基本要求一、基本知识1. 玻璃仪器名称2. 实验报告：含原理(反应)、物理常数、仪器装置、操作注意事项(合成实验写操作步骤)、实验记录( 包括时间、操作、现象、备注)；结果(合成产品包括理论产量、实际产量、产率、产品物性)；实验讨论部分3. 热源选择，明火加热时石棉网离玻璃仪器底部的距离4. 回流、蒸馏速度选择5. 冷凝管冷却介质选择6. 反应、蒸馏装置中温度计的位置7. 分液漏斗检漏、使用及维护方法(包括上层液和下层液分别从哪倒出、分液漏斗静置、洗涤萃取、分液操作方法)8. 液体干燥剂的选择、干燥操作方法、干燥剂用量确定9. 阿贝折光仪使用方法二、基本操作1. 重结晶重结晶原理及适用场合；重结晶装置；溶剂选择的方法；溶剂用量确定方法；活性炭用量确定及加入时间；热过滤操作要点(溶液尽量烫、布氏漏斗尽量烫、热溶剂润湿、滤纸剪法、动作快、布氏漏斗的安装方向、过滤完毕先通大气再关闭减压水泵) 2.简单蒸馏掌握蒸馏装置、操作要点；蒸馏操作的用途及适用场合；馏出液纯度测定方法；沸石的作用；若要补加沸石，需注意什么？馏出液速度如何控制；终点判断；先停火还是先关冷凝水？3.水蒸汽蒸馏原理、适用场合、适用三条件；正规水蒸汽蒸馏和简易水蒸汽蒸馏装置；安全管、T 形夹作用；可蒸馏样品量和三口瓶体积的关系、蒸汽导入管位置；蒸馏速度；终点判断；如何判断哪层是有机物；样品乳化不分层如何处理。三、主要合成实验要求1. 乙酸乙酯的制备酯化反应特点；如何提高反应速率及产率；本实验以哪个原料为基准计算产率；粗产品中会有哪些杂质？这些杂质是如何除去的？是否可以用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？为什么？食盐水的作用，为什么要用食盐水？是否可用蒸馏水代替食盐水？本实验产品为什么不能用氯化钙干燥；本实验采用哪些措施来提高可逆反应的转化率；如何控制原料的滴加速度？2. 正丁醚的制备反应装置；正丁醚的制备原理；分水器的原理、用途、适用条件和使用方法；投料时为什么要将正丁醇和浓硫酸混合均匀；粗产品为什么可用 50硫酸处理精制，原理是什么，是否可用 98浓硫酸精制；最后蒸馏时，选用什么冷凝管，为什么？3. 1-溴丁烷的制备合成原理；本实验应根据哪种药品的用量计算理论产量；加料顺序；为什么加入硫酸时要充分振荡，振摇不充分有什么后果？硫酸的作用是什么，硫酸浓度太高或太低对实验有什么影响；气体吸收吸收什么气体，可用什么液体来吸收，对气体导管插入位置有什么要求；回流过程中，反应液逐渐分成两层，产品应处于哪一层，上层液体有些发黄甚至为棕红色是什么原因；粗产品用浓硫酸可除去哪些杂质；原理是什么，此步操作要注意什么问题 ？用碳酸钠溶液洗涤要注意什么。4.肉桂酸的制备合成原理；本实验的原料药品为什么需要处理，如何处理；回流反应时，选用什么冷凝管，为什么？温度过高对反应有什么影响；水蒸气蒸馏的目的是什么？是否可不进行水蒸气蒸馏而直接加 NaOH 处理？后处理加碱和加酸的目的和原理；加活性炭的目的是什么？减压热过滤的操作注意事项；减压过滤操作的注意事项；沸水浴的目的和操作注意事项；反应混合物中的苯甲醛可否用蒸馏方法除去，为什么？5.双酚 A 的制备合成原理及主要的副反应和副产物；苯酚的称取和加料操作；用什么称取？可否量筒量取？为什么取苯酚前需加热？此合成反应为什么需要搅拌？温度计的安装有什么注意事项？温度过高对反应有什么影响；会熟练控制水浴温度；过滤时加两张滤纸，否则强酸性条件滤纸易被抽穿；检验洗涤液酸性，应取漏斗下流出的滤液检验。硫酸起什么作用？硫酸浓度过高和过低有何不好？参 考 答 案一、基本知识1. 实验室中常用的标准接口玻璃仪器如下图所示：短颈圆底烧瓶 斜三颈烧瓶 梨形烧瓶 蒸馏头 标准接头分馏头 二口接管 接受管 真空接受管 搅拌器套管温度计套管 直形冷凝管 球形冷凝管 蛇形冷凝管图一 常用的标准接口玻璃仪器3. 热源选择，明火加热时石棉网离烧瓶底部的距离答：易燃、易挥发的溶剂不得在敞口容器中加热；易燃、易挥发的溶剂不能用直接火加热，一般采用电热包加热；80 可选择适当的油浴加热。明火加热时石棉网离烧瓶底部的距离 5-8mm 。4. 回流、蒸馏速度选择答：每秒 1-2 滴；回流还可观察蒸气在回流冷凝管中的高度，不超过第二个球即可。5. 冷凝管冷却介质选择答：10mmHg)水蒸汽蒸馏装置：安全管、T 形夹作用；答：安全管用来观察系统的压力是否正常，并可防止压力过高引起爆炸危险；若安全管中水面异常升高，则说明某一部分被阻塞了（通常是由于水蒸气导入管被树脂状物质或焦油状物堵塞），系统未与大气相通，应立即打开 T 形管上的弹簧夹通大气。T 形管用来除去水蒸气中冷凝下来的水，有时在操作发生不正常的情况下，可使水蒸气发生器与大气相通。可蒸馏样品量和蒸馏瓶体积的关系、蒸汽导入管位置；答：蒸馏的液体量不能超过蒸馏瓶容积的 1/3；水蒸气导入管应正对烧瓶底中央，距瓶底约 810mm。蒸馏速度 23 滴/秒；终点判断；答：用小试管盛清水接 2-3 滴馏出液，对光观察，澄清透明无明显油珠，则蒸馏完成。如何判断哪层是有机物；答：可加入少量水，液体体积不增加的那一层为有机层。样品乳化不分层如何处理。答：可加入实验，增加水相密度，促进分层。三、主要合成实验要求1. 乙酸乙酯的制备酯化反应特点；答：酯化反应一般是可逆反应，在一定条件下达到平衡，原料转化率不高。如何提高反应速率及产率；答：通过适当提高反应温度、使用合适的催化剂提高反应速率；采用加入过量乙醇 反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生成酯的方向移动。本实验以哪个原料为基准计算产率；答：乙酸。粗产品中会有哪些杂质？这些杂质是如何除去的？是否可以用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？为什么？答：粗产品中主要含有未反应的乙酸和乙醇，以及副反应生成的乙醚。乙醚可最后蒸馏提纯时除去。乙酸用饱和碳酸钠水溶液洗涤除去，乙醇用饱和氯化钙溶液洗涤除去，因为乙醇与氯化钙生成结晶醇 CaCl24C2H5OH，溶于水不溶于乙酸乙酯而除去。不能用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液，因为碱性太强导致乙酸乙酯碱性水解而损失。食盐水的作用，为什么要用食盐水？是否可用蒸馏水代替食盐水？答：食盐水洗去乙酸乙酯层中残留的少量碳酸钠。粗乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液洗涤之后，酯层中残留少量碳酸钠，若立即用饱和氯化钙溶液洗涤会生成不溶性碳酸钙，往往呈絮状物存在于溶液中，使分液漏斗堵塞，所以在用饱和氯化钙溶液洗涤之前，必须用饱和氯化钠溶液洗涤，以便除去残留的碳酸钠。不能用水代替饱和食盐水，一是因为乙酸乙酯在水中的溶解度较大，若用水洗涤，必然会有一定量的酯溶解在水中而造成损失；另外乙酸乙酯的相对密度（0.9005）与水接近，在水洗后很难立即分层。饱和氯化钠溶液对有机物起盐析作用，使乙酸乙酯在水中的溶解度大降低；同时饱和氯化钠溶液的相对密度较大，在洗涤之后，静置便可分离。因此，用饱和氯化钠溶液洗涤既可减少酯的损失，又可缩短洗涤时间。本实验产品为什么不能用氯化钙干燥；（用生石灰）答：乙酸乙酯会与氯化钙生成络合物，造成产品的损失。2. 正丁醚的制备反应装置；答：带分水器的回流装置。正丁醚的制备原理；参见实验教材。分水器的原理、用途、适用条件和使用方法；答：利用恒沸混合物蒸馏方法，将有机物和生成的水一起蒸出，回流到分水器中，水和有机物因不溶而分层，密度小的上层有机层不断流回到反应瓶中，水因密度更大沉到下层而将生成的水除去。适用条件：平衡可逆反应有水生成；其他反应物和产物不溶于水； 有机层比水轻(有机层密度更大，需采用另一种结构的分水器)。投料时为什么要将正丁醇和浓硫酸混合均匀；答：降低硫酸浓度，避免加热后硫酸碳化有机物，使反应溶液变黑。粗产品为什么可用 50硫酸处理精制，原理是什么，是否可用 98浓硫酸精制；答：正丁醇能溶于 50 %硫酸，而正丁醚溶解很少，从而除掉正丁醚中的正丁醇；原理是正丁醇可与 50硫酸生成佯盐而溶于硫酸；不能用 98硫酸，因为正丁醚也溶于98硫酸。最后蒸馏时，选用什么冷凝管，为什么？答：空气冷凝管，因为有部分馏分的温度高于 140。3. 1-溴丁烷的制备合成原理；参见实验教材。本实验应根据哪种药品的用量计算理论产量；加料顺序；为什么加入硫酸时要充分振荡，振摇不充分有什么后果？答：正丁醇；先加固体的 NaBr，后加正丁醇将粘在瓶口的 NaBr 冲洗掉，防止磨口密闭不严而漏气；最后加入硫酸；加入硫酸充分振摇，是让硫酸与正丁醇混合均匀，降低硫酸浓度，避免分层后下层硫酸浓度、温度太高，氧化 HBr 影响反应结果。硫酸的作用是什么，硫酸浓度太高或太低对实验有什么影响；答：硫酸的作用是与 NaBr 反应，生成反应物 HBr；硫酸浓度太高，会造成 HBr 大量被氧化；硫酸浓度太低，反应效果不好。气体吸收吸收什么气体，可用什么液体来吸收，对漏斗插入位置有什么要求；答：吸收逸出的少量 HBr 和 Br2 蒸气；可用碱溶液或水吸收；漏斗倾斜，部分开口在空气中，保证吸收效果的同时通大气，防止倒吸。回流过程中，反应液逐渐分成两层，产品应处于哪一层，上层液体有些发黄甚至为棕红色是什么原因；答：产品在上层；上层液体有些发黄甚至为棕红色是因为氧化生成的 Br2 溶于 1-溴丁烷而呈色。粗产品用浓硫酸可除去哪些杂质；原理是什么，此步操作要注意什么问题 ？答：除去未反应的正丁醇和副产物正丁醚；原理是正丁醇和正丁醚与浓硫酸反应生成佯盐，溶于硫酸而洗涤除去；操作时注意：硫酸不能被水稀释，并充分冷却，温度不能太高，因为佯盐不稳定，受热易分解为原来的正丁醇和正丁醚。用碳酸钠溶液洗涤要注意什么。答：碳酸钠溶液洗涤前先用水洗去大部分的硫酸；洗涤振摇过程要注意放气。4.肉桂酸的制备合成原理 柏金反应。本实验的原料药品为什么需要处理，如何处理；答：乙酸酐易吸潮水解为乙酸，苯甲醛久置已被氧化为苯甲酸，都不能反应生成肉桂酸；反应前需重蒸处理。回流反应时，选用什么冷凝管，为什么？答：空气冷凝管；因为回流温度 160-170，高于 140。温度过高对反应有什么影响；答：温度过高肉桂酸易脱羧，并有聚合副反应发生。水蒸气蒸馏的目的是什么？是否可不进行水蒸气蒸馏而直接加 NaOH 处理？后处理加碱和加酸的目的和原理；答：水蒸气蒸馏除去未反应的苯甲醛；不进行水蒸气蒸馏除去苯甲醛而直接加 NaOH处理，苯甲醛在强碱作用下发生岐化反应(自身氧化还原反应)生成苯甲酸和苯甲醇，其中苯甲酸的性质与肉桂酸性质非常相似，难以除去。后处理加碱，让肉桂酸转化为易溶于水的肉桂酸钠，经脱色过滤后除去固体杂质，在加盐酸酸化，置换出肉桂酸不溶与冷水而结晶析出。加活性炭的目的是什么？减压热过滤的操作注意事项； 答：加活性炭脱色；减压热过滤的操作注意事项参见重结晶内容第问。沸水浴的目的和操作注意事项；答：控制干燥时的加热温度不超过 100，避免温度过高，肉桂酸脱羧分解。反应混合物中的苯甲醛可否用蒸馏方法除去，为什么？答：不能；苯甲醛的正常沸点 178，若在此温度下蒸除苯甲醛，会导致肉桂酸脱羧分解。5.双酚 A 的制备合成原理及主要的副反应和副产物；答：苯酚中苯环受OH 的活化，容易在OH 邻对位发生亲电取代反应。质子酸 H2SO4 的作用下，发生如下反应OH+ +CH3CH3CH3C3 CH3CH3O+ O OH双A通过反应过程可知，可能存在的副反应1)邻位反应产物 2 磺化反应产物苯酚的称取和加料操作；用什么称取？可否量筒量取？为什么取苯酚前需加热？答：苯酚熔点 43，常温下为固体；水浴加热熔化后干燥小烧杯称取；不能用量筒量取，凝固后难以转移；加完后用甲苯洗涤称量烧杯。此合成反应为什么需要搅拌？温度计的安装有什么注意事项？答：甲苯和硫酸不相溶，反应体系为两相，反应难以进行；对这类非均相反应需利用搅拌使各相机械混合，提高反应速度。温度过高对反应有什么影响；如何熟练控制水浴温度？答：温度过高，磺化副反应严重；控制水浴温度要有提前量，温度上升到 35，可停止加热；若 40再停止加热，温度会继续上升，过滤时加两张滤纸，否则强酸性条件滤纸易被抽穿；检验洗涤液酸性，应取漏斗下流出的滤液检验。硫酸起什么作用？硫酸浓度过高和过低有何不好？答：硫酸是催化剂；硫酸浓度过高磺化副反应严重，硫酸浓度太低，反应不能进行。