有机化学实验指导

1. 有机化学实验指导

2. 常用玻璃仪器

14. 常用有机化学实验装置

19. 实验一 蒸馏 分离和纯化液体物质最重要的方法就是蒸馏。在混合液中，若各组分的相对挥发能力存在差异，就能够借助蒸馏来进行分离。根据应用条件和分离对象，蒸馏分为简单蒸馏、分馏和水蒸气蒸馏三种类型。简单蒸馏和分馏既能在常压下进行，又可在一定真空度下进行，因而又有常压蒸馏和减压蒸馏之分。

20. 简单蒸馏原理 液体分子有自表面逸到气相的能力，同时，逸出的蒸气也可以返回液体。在一定温度下，两趋势达到平衡。此时，由蒸气产生的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。一般来说纯液体的蒸气压只是温度的函数，并随温度的升高而增大。当蒸气压增大到等于液面上大气压力时，液体内部开始气化，产生大量气泡而沸腾，沸腾时的温度称为沸点。在一定的外压下，纯液体的沸点为常数，这也是测量沸点的依据。液体混合物沸腾时，不同组分自液相逸出的能力不同，结果，易挥发组分在平衡气相中的含量高于其在原液相中的含量。也就是说，液体混合物沸腾后，将蒸气再冷凝下来，结果，易挥发组分得到了富集。这一过程称为简单蒸馏。利用A、B二组分理想混合物溶液的沸点－组成图可以方便地说明上述过程。

21. 蒸馏操作 用100mL圆底烧瓶组成蒸馏装置。将30mL工业乙醇通过一长颈漏斗倒入圆底烧瓶，再放入2～3粒沸石，装好温度计。水浴中的水不要加的太多，一般高于烧瓶中液面1cm即可。加热后，观察温度计的读数及蒸气上升的情况。调节火焰的大小，控制蒸馏速度每秒2～3滴为宜。速度太快温度计的读数不准确；速度太慢有可能造成蒸气间断现象，使温度计读数不规则。但应注意的是在沸腾停止或停止蒸馏时，原有的沸石即失效，应待液体温度冷却一段时间后，再补加沸石。否则会引起剧烈的暴沸，使部分液体冲出瓶外而造成火灾等事故。 当馏出液从冷凝器流出时记下温度计的读数，在收集最后一滴时记下终了时温度计的读数，此温度范围就是液体的沸点范围。

22. 实验二 苯甲酸的制备

23. 实验目的 掌握相转移催化氧化制备苯甲酸的方法。 实验原理 烷基苯在相转移催化剂存在下，在强氧化剂的氧化下，氧化生成苯甲酸。 反应式：

24. 仪器和药品 仪器：250mL四口瓶、滴液漏斗、温度计、回流冷凝器、搅拌装置。 药品：甲苯2.3g（2.7mL，0.25mol）、高锰酸钾8g（0.051mol）、二乙二醇二甲醚0.16g（4～5滴）、浓盐酸、亚硫酸氢钠、甘油。 实验步骤 于250mL四口瓶上装好温度计、搅拌装置、回流冷凝器和滴液漏斗。将8g 高锰酸钾、0.16g（4～5滴）二乙二醇二甲醚、0.4g氢氧化钠及100mL水依次加到四口瓶内，再将2.7mL甲苯倒入滴液漏斗中。在搅拌下回流，温度保持80～90℃，在此温度下慢慢加入甲苯，控制滴加速度使其在30min内加完。滴加完毕，回流2.5h。反应完毕，停止加热，在搅拌下，慢慢滴加少量甘油（约3～4mL）[注1]，使紫色消失。抽滤，滤去二氧化锰沉淀。溶液如仍有颜色，可加入少量亚硫酸氢钠，使其褪色。无色溶液浓缩至50mL，冷却至室温。然后用浓盐酸酸化，析出的白色晶体进行抽滤，干燥。若需要得到纯产物，可在水中进行重结晶[注2]。 纯苯甲酸为无色针状晶体，熔点为122.4℃。

25. 检验与鉴别 • 红外光谱鉴定 制备苯甲酸红外光谱图并与标准样品红外普图相比较，两者一致，可以认为是苯甲酸。 • 注释 • 甘油作为还原剂，反应较激烈。要慢慢地滴加至紫色消失。 • 苯甲酸在100g水中的溶解度为：

26. 苯甲酸标准红外谱图

27. 实验三 溴乙烷的制备【注1】

28. 实验目的 通过卤烷的制备掌握醇与氢卤酸发生的亲核取代反应。 实验原理 醇和氢溴酸作用可以生成溴代烷，而氢溴酸通过溴化钠与硫酸反应生成。 反应式： 副反应:

29. 仪器和药品 仪器：蒸馏装置 药品：乙醇7.9g（10mL,0.165mol）、无水溴化钠13g（0.126mol）、浓硫酸19mL、亚硫酸氢钠。 实验步骤 用一锥形瓶，加入9mL水。在冷却和振荡下，慢慢加入19mL硫酸。用250mL圆底烧瓶装好蒸馏装置。将13g研细的溴化钠倒入烧瓶中【注2】，再将10mL乙醇加入，最后倒入冷却好的硫酸溶液，振荡，以防止溴乙烷挥发，在接收器内放入冷水，外用冷水冷却。再将接引管的末端刚好浸没在接收器里的水下面。 在石棉网上用小火加热，缓慢使其发泡。当气泡渐多时，控制火焰大小，慢慢蒸出反应的油状物【注3】。当反应不太激烈时可适当调大火焰【注4】，使其反应完全，直到无油滴蒸出（可用干净的表面皿放入一些净水，从接引管末端接几滴馏液，如无油状物即为反应完全）止。

31. 反应完全后，先将馏液移去，再停止加热。馏液用分液漏斗将其分离。下层的粗溴乙烷放入干燥的锥形瓶中。在冰水冷却下逐滴加入浓硫酸，同时振荡，直到溴乙烷变得澄清且有液层分出时止（约3～4mL硫酸）。用干燥的分液漏斗小心地将硫酸分出。溴乙烷从上口倒入干燥的50mL圆底烧瓶内，在干燥的蒸馏装置中用水浴加热，蒸出溴乙烷。收集37～40℃馏分。溴乙烷为无色液体，沸点38.4℃，d204 1.46。 测试与检验 1. 铜的卤化物生成－鄂尔斯坦实验 取一段细铜丝，将其一端绕成2～3圈螺旋，在火焰上加热至火焰无色。冷却后浸入溴乙烷中，然后将其放入火焰中。观察火焰的颜色变化。

32. 2. 硝酸银酒精溶液试验 卤代烃及其衍生物都与硝酸银作用生成卤化银沉淀： 取0.5mL酒精溶液，放入洗净干燥的试管中，加入2滴新制的溴乙烷样品，振荡后，再静置约3min，观察有无沉淀。如不析出沉淀，在水浴中温热2～3min，再观察现象。 3. 碘化钠的丙酮溶液试验 氯化物及溴化物能与碘化钠反应生成氯化钠和溴化钠： 取0.5mL碘化钠丙酮溶液放入干燥试管中，加入2滴溴乙烷，振荡后，静置约2min,观察有无沉淀，在水浴上加热，观察现象（如有淡红色出现，表现有碘析出）。

33. 注释 【注1】本实验及“苯乙醚的制备”实验既可单独开设，也可以组成一个系列实验。 【注2】如有含结晶水的NaBr，应将含水分扣除。 【注3】如果油状物为棕黄色，说明溴被分解出来。可以加入亚硫酸氢钠除去颜色。 【注4】此时容易发生倒吸。如由此现象发生，可将接引管轻轻移动，使倒吸上来的液体回到接收器中，再适当调大火焰，使其恢复正常反应。 思考题 （1）制备溴乙烷时为什么加入一定量的水？ （2）粗溴乙烷中加入硫酸的目的是什么？ （3）本实验极易产率不高，分析其原因。

34. 实验四 乙酸乙酯的制备【注1】

35. 实验目的 1.通过乙酸乙酯的制备加深对酯化反应的理解； 2. 掌握回流、洗涤、分离和干燥的操作方法。 实验原理 有机酸与醇在酸性催化下进行酯化反应可生成酯。 主反应： 副反应:

36. 仪器和药品 仪器：回流装置 药品：冰乙酸14.7g（14mL,0.25mol）、乙醇18.2g（23mL,0.39mol）、浓硫酸3mL、饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠水溶液、饱和氯化钙溶液、无水硫酸镁（或无水硫酸钠）。 实验步骤 （1）回流 将14 mL冰乙酸、23 mL乙醇及3 mL浓硫酸放入干燥的100 mL圆底烧瓶中，再加入2～3粒沸石。将回流冷凝器安装在圆底烧瓶上【注2】，然后在石棉网上开始小火加热，当沸腾后可适当提高火焰，加热回流1.5h。 （2）分离 经回流后的反应混合物，除产品外，还有没有反应完的乙醇、乙酸和少量副产物，如乙醚、亚硫酸等。将装置改成蒸馏装置，在水浴上蒸馏，直到没有馏液蒸出为止。将馏液倒入分液漏斗中加入10 mL饱和碳酸钠溶液。小心振荡洗涤，并不时地缓缓从分液漏斗的下旋塞放出CO2气体。洗好后，将分液漏斗放在铁环上静置分层。从分液漏斗下口分出水溶液。酯层用pH试纸检查如仍呈酸性，再重复此操作，直到酯层不显酸性为止。用约等体积的饱和氯化钠溶液洗去多余的碱，再用等

37. 回流装置

38. 体积的饱和氯化钙溶液洗去没有反应的醇【注3】。酯层从分液漏斗上口倒入干燥的磨口锥形瓶中，再加入2～3无水硫酸镁干燥。体积的饱和氯化钙溶液洗去没有反应的醇【注3】。酯层从分液漏斗上口倒入干燥的磨口锥形瓶中，再加入2～3无水硫酸镁干燥。 （3）蒸馏 干燥好的酯层通过漏斗放入50mL干燥的锥形瓶中（为防止干燥剂倒入烧瓶中，可在漏斗中放一小块滤纸和棉团）。在水浴上进行蒸馏。用事先称好重的干燥细口瓶或锥形瓶收集73～79℃的馏液。 乙酸乙酯：沸点77.06℃，d420＝0.901。 检验与测试 （1）酯的氧肟酸铁实验 酯与羟胺反应生成一种氧肟酸。氧肟酸与铁离子形成牢固的品红色（或葡萄酒色）的络合物。

39. 在试管中加入两滴新制备的酯，再加入5滴溴水。如果溴水的颜色不变或没有白色沉淀生成就可以做下面的实验。在试管中加入两滴新制备的酯，再加入5滴溴水。如果溴水的颜色不变或没有白色沉淀生成就可以做下面的实验。 将5滴新制备的酯滴入干燥的试管中，再加入7滴3％的盐酸羟胺的95％酒精溶液和3滴2％的NaOH溶液，摇匀后滴加7滴5％HCl溶液和1滴5％FeCl3溶液。试管中液体显示品红色（或葡萄酒色），证明酯的存在。

40. （2）乙酸乙酯的色谱分析 乙酸乙酯液相色谱图

41. 注释 【注1】本实验和 “1－溴丁烷的制备”、“乙酰乙酸乙酯的制备”、“正丁基乙酰乙酸乙酯的制备”及“正戊基甲基酮（α－庚酮）的制备”共同组成一个多步综合性实验。 【注2】也可采用滴加的方法制备。在三口瓶中，放入3mL乙醇，在搅拌下慢慢加入3mL浓硫酸。三口瓶一侧口装好滴液漏斗，将剩余的乙醇和14.7g冰乙酸倒入漏斗中混合。另一侧口安装好蒸馏装置，用塞子封上第三个瓶口。加热三口瓶使其保持在120～125℃，然后调节加料速度，使和蒸出酯的速度接近相等。滴加完毕，继续加热，直到不再有馏液蒸出为止。分离、处理及蒸馏如前。 【注3】饱和氯化钙溶液使过量的乙醇形成络合物溶于水中被分出。在洗涤时每步必须分净再进行下一步洗涤，以防止沉淀析出影响分离。 思考题 （1）硫酸在实验中起什么作用？ （2）用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤馏液可以吗？

42. 实验五 乙酰乙酸乙酯的制备

43. 实验目的 • 掌握克莱森（Claisen）酯缩合反应及互变异构现象； • 熟悉减压蒸馏操作。 • 实验原理 • 含有α－氢的酯在碱性催化剂存在下，可与另一分子的酯发生克莱森酯缩合反应，生成β－羰基酸酯。我们依次来制备乙酰乙酸乙酯。采用金属钠作催化剂，所值得的乙酰乙酸乙酯是一个酮式和烯醇式的混合物，在室温下含有93％的酮式及7％的烯醇式。 反应式：

44. 反应式 ：

45. 仪器和药品 仪器：圆底烧瓶、球形冷凝器、分液漏斗、直形冷凝器、磨口锥形瓶、减压蒸馏装置。 药品：乙酸乙酯22.5 g（25mL,0.26mol）、金属钠2.5g（0.11mol）、乙酸溶液（50％）、饱和氯化钠水溶液、无水硫酸镁、碳酸钠溶液（5％）。 实验步骤 本实验所用的药品必须是无水的，所用仪器必须是干燥的。 取100 mL干燥的圆底烧瓶，加入25 mL乙酸乙酯及迅速切细的2.5g金属钠【注1】。在安装的球形冷凝器的上口连接一个氯化钙干燥管。在石棉网上直接小火加热。为防止反应过于剧烈，要控制火焰大小，保持反应物成微沸状态并有缓慢回流。直至金属钠完全作用完后【注2】，停止加热。此时，反应混合物呈透明桔红色并有绿色荧光的液体，同时有黄白色沉淀物析出。待反应混合物稍冷后，在摇动和冷水浴下，缓慢加入20 mL50％乙酸溶液【注3】，加入适量的饱和氯化钠溶液，使反应混合物成弱酸性及固体沉淀物溶解。用分液漏斗分出上层酯层，用pH试纸检验酯层，如仍呈酸性，再用5％碳酸钠溶液中和，分出酯层，倒入干燥的磨口锥形瓶中，加入无水硫酸镁干燥。

46. 按水浴蒸馏装置安装仪器，将粗乙酰乙酸乙酯倒入干燥的50 mL圆底烧瓶中，加入1～2粒沸石，水浴上加热，蒸出乙酸乙酯，倒入回收瓶中。 按减压蒸馏装置安装仪器。减压蒸馏粗乙酰乙酸乙酯【注4】。减压蒸馏开始时，应缓慢加热，待残留的低沸物蒸出后，再加大火焰，收集乙酰乙酸乙酯【注5】。所收集的馏分的沸点可根据下表所对应的压力而定。 乙酰乙酸乙酯沸点与压力的关系表 纯乙酰乙酸乙酯为无色液体，沸点为180.4℃。

47. 检验与测试 乙酰乙酸乙酯的互变异构现象可通过以下试验来验证。 取2～3滴样品溶于2mL水中，加入1滴1％三氯化铁水溶液，观察现象。再加入溴水至溶液颜色褪去为止。静置观察颜色变化。颜色显现后，再加溴水，多次重复，观察现象。 注释 【注1】金属钠遇水即燃烧、爆炸，所以使用时防止与水接触。在称取及切碎的过程中应当迅速。由于金属钠颗粒的大小直接影响反应的快慢，所以，在切去表面氧化层后，应把金属钠切成薄片，再立刻移入盛有乙酸乙酯的瓶中，尽量缩短金属钠与空气接触的时间。 【注2】金属钠全部作用完所需时间，取决于钠的颗粒大小，如有少量的钠未反应并不妨碍下一步操作。 【注3】用乙酸中和时，应避免加入过量，否则会增加酯在水中的溶解度而降低收率。 【注4】由于乙酰乙酸乙酯在常压下蒸馏时，很容易分解而降低产率，故采用减压蒸馏。 【注5】本实验最好连续进行。间隔时间过长，会降低产率。 思考题 （1）为什么本实验要求所用的仪器都是干燥的？否则，会有何影响？ （2）加入50％醋酸溶液及饱和氯化钠水溶液的目的是什么？

48. 实验六乙酰苯胺的制备

49. 实验目的 （1）掌握芳胺的乙酰化反应及操作方法； （2）巩固重结晶的方法。 实验原理 芳香族伯和仲胺都易与酰化剂作用发生酰基化反应，生成酰胺。 反应式：

50. 仪器和药品 仪器：分馏装置 药品：苯胺5.1g（5mL,0.055mol）、冰醋酸8.3g（8mL,0.132mol）、锌粉、活性碳。 实验步骤 按分馏装置在50 mL干燥的圆底烧瓶上装好分流柱、蒸馏头、温度计及接引管和接收瓶。 圆底烧瓶中放入5 mL新蒸过的苯胺【注1】和8 mL冰醋酸，再加入少量锌粉【注2】，在石棉网上用小火加热至沸腾。控制火焰，保持温度在105℃以上，不超过110℃使反应生成的水充分蒸出来。约经40～60min，当温度计读数发生波动和减小，或容器内出现白雾状时说明反应已达到终点，停止加热。 在搅拌下将反应物缓慢倒入盛有100 mL水的烧杯中，继续搅拌并冷却烧杯，使粗乙酰苯胺完全析出。用布氏漏斗抽滤，固体再用5～10 mL冷水洗涤，除去多余的酸。