基础化学实验(下)课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,基础化学实验,(,下,),张军,(,讲师,),1,有机化学实验内容,实验十二,蒸馏和沸点的测定,实验十三,环己烯的制备,实验十四,溴乙烷的制备,实验十五,乙酸正丁酯的制备,实验十六,橙油的提取,考试,30%,+,平时成绩,70%,实验报告,实验操作,实验纪律,2,1,、进入实验室前，应,认真预习,，对实验内容、原理、目的意义、实验步骤、仪器装置、实验注释及安全方面的问题有比较清楚的了解，做到心中有数、思路明晰，以避免照单抓药、手忙脚乱。,2,、仪器安装要,端正、平稳,、符合实验要求。,3,、实验中严守规程，认真操作，仔细观察，,如实记录,，并经常注意反应是否正常，有无碎裂和漏气的情况，及时排除各种事故隐患。,不准高声喧哗,，始终保持实验室安静。,实 验 守 则,3,4,、对于可能发生的安全隐患要采取严格的防范措施，易燃易爆物品应隔绝火源。实验中,严禁吸烟和喝水,、,吃零食,。,实验中，实验台面应始终保持整洁有序。,5,、公用实验台面的药品和器械不得随意挪动、带走、丢弃和失散，以免影响别的同学取用。,6,、实验过程中，非经教师许可，不得擅自离开。,实 验 守 则,4,6,、熟悉水、电、气和灭火器的正确使用方法、摆放位置，掌握灭火、防护和急救的相关知识。,严禁将废酸、废碱、废弃固体物弃入水槽,，爱护公共设施和仪器，若有损坏，按规定予以赔偿。,7,、有机废液倒入指定的回收容器，积累到一定量后统一处理和回收。,8,、认真整理实验记录，如填写实验报告，交教师批阅后方可离开实验室。,实 验 守 则,5,9,、实验结束后，安排值日生清扫公共卫生和实验台面，关好水、电、门、窗，并,经实验室管理人员检查后方可离开,。,10,、增强环保意识，遵守环保规定，不得随意排放三废，实验室内保持通风良好，尽可能做到洁净明亮，清新和舒适。应培养“绿色化学”和“环境友好化学”意识。,实 验 守 则,6,如果不慎，发生割伤事故要及时处理，先将伤口处的玻璃碎片取出。若伤口不大，用蒸馏水洗净伤口，再涂上红药水，撒上止血粉用纱布包扎好。伤口较大或割破了主血管，则应用力按住主血管，防止大出血，及时送医院治疗。,割伤后的处理,9,2,、着火,（,1,）不能用烧杯或敞口容器盛装,易燃物,，加热时，应根据实验要求及易燃烧物的特点选择热源，注意远离明火。,（,2,）尽量防止或减少易燃的气体外逸，倾倒时要灭火源，且,注意室内通风,，及时排出室内的有机物蒸气。,10,（,3,）易燃及易挥发物，不得倒入废液缸内。量大的要专门回收处理；量少的可倒入水槽用水冲走（与水有猛烈反应者除外，金属钠残渣要用乙醇消毁）。,（,4,）实验室不准存放大量易燃物。,（,5,）防止煤气管、阀漏气。,11,实验室如果发生了着火事故，应沉着镇静及时地采取措施，控制事故的扩大。首先，,立即熄灭附近所有火源,，,切断电源,，移开未着火的易燃物。然后，根据易燃物的性质和火势设法扑灭。,常用的灭火剂有二氧化碳、四氯化碳和泡沫灭火剂等。干砂和石棉布也是实验室经济、常用的灭火材料。,12,二氧化碳灭火器是有机化学实验室最常用的灭火器。灭火器内贮放压缩的二氧化碳。使用时，一手提灭火器，一手应握在喷二氧化碳喇叭筒的把手上（不能手握喇叭筒！以免冻伤）打开开关，二氧化碳即可喷出。这种灭火器灭火后的危害小，特别适用于,油脂、电器及其他较贵重的仪器着火时灭火,。,13,四氯化碳和泡沫灭火器，虽然也都具有比较好的灭火性能，但由于存在一些问题，如四氯化碳在高温下能生成剧毒的光气，而且与金属钠接触会发生爆炸，泡沫灭火器喷出大量的硫酸氢钠、氢氧化铝，污染严重，给后处理带来麻烦，因此，除不得已时最好不用这两种灭火器。,14,不管用哪一种灭火器都是从火的周围开始向中心扑灭。,水在大多数场合下不能用来扑灭有机物的着火,。因为一般有机物都比水轻，泼水后，火不但不熄，反而漂浮在水面燃烧，火随水流促其蔓延。,15,地面或桌面着火，如火势不大，可用淋湿的抹布来灭火；反应瓶内有机物的着火，可用石棉板盖住瓶口，火即熄灭；身上着火时，切勿在实验室内乱跑，应就近卧倒，用石棉布等把着火部位包起来，或在地上滚动以灭火焰。,16,3,、爆炸,实验时，仪器堵塞或装配不当；违章使用易爆物；反应过于猛烈，难以控制都有可能引起爆炸。,17,（,1,）常压操作时，,切勿在封闭系统内进行加热或反应,，在反应进行时，必须经常检查仪器装置的各部分有无堵塞现象。,（,2,）使用易燃易爆物（如氢气、乙炔和过氧化物）或遇水易燃烧爆炸的物质（如钠、钾等）时，应特别小心，严格按操作规程办事。,（,3,）反应过于猛烈，要根据不同情况采取冷冻和控制加料速度等。,18,4,、中毒,化学药品大多具有不同程度的毒性，产生中毒的主要原因是皮肤或呼吸道接触有毒药品所引起的。,一般药品溅到手上，通常是,用水和乙醇洗去,。实验时若有中毒特征，应到空气新鲜的地方休息，最好平卧，出现其他较严重的症状，如斑点、头昏、呕吐、瞳孔放大时应及时送往医院。,19,5,、灼伤,皮肤接触了高温，如热的物体、火焰、蒸气，低温，如固体二氧化碳、液体氮和腐蚀性物质，如强酸、强碱、溴等都会造成灼伤。因此，实验时，要避免皮肤与上述能引起灼伤的物质接触。取用有腐蚀性化学药品时，应戴上,橡皮手套和防护眼镜,。,20,仪器的清洗,仪器的干燥,仪器的连接,塞子连接,标准磨口连接,仪器的装配,先下后上,先左后右,21,仪器安装顺序,自下而上，先左后右,拆卸仪器与其顺序相反,稳固牢靠,妥善安装,垂直平行,正确使用,稳,妥,端,正,22,实 验 报 告,一、实验目的,二、反应原理及反应方程式,三、实验所需仪器的规格和药品用量,四、原料及主、副产物的物理常数,物理常数包括：,化合物的性状、分子量、熔点、沸点、相对密度、折光率、溶解度等。,五、仪器装置图,六、,实验步骤流程图,七、产率计算（,实际用量，理论产量,）,八、,实验记录,23,溴乙烷的制备,24,实 验 记 录,时间,步 骤,现 象,备 注,18:30,安装反应装置,18:35,在烧瓶中加入,30ml75,乙醇溶液,19:30,出现气泡,21:00,实验结束,收集到产品,15ml,日期：,2011,年,3,月,8,日,产物：,名称，颜色，产量，产率,讨论：实验的成败,25,实验十二,蒸馏和沸点的测定,26,一、实验目的,1,、了解蒸馏和测定沸点的意义；,2,、掌握圆底烧瓶、直型冷凝管、蒸馏头、接受器、锥型瓶等的正确使用方法，初步掌握蒸馏装置的装配和拆卸技能；,3,、掌握正确进行蒸馏操作。,27,二、实验原理和方法,1,、沸点,分子运动,28,3,2,1,29,蒸气压,温度,乙醚,丙酮,溴苯,水,1atm,化合物受热时蒸气压升高，当达到与,外界大气压相等,时，液体开始沸腾，此时液体的温度即是,沸点,。,30,2,、沸点的测定,（丙酮）,开口端,闭口端,1.,加热：,待有气泡,连续生成,时，停止加热。,2.,沸点温度的记录：,停止加热后，因温度下降，气泡逸出速度减慢，待,最后一个气泡即难以逸出，又难以缩回管内的瞬间,，此时温度即为沸点。,微量法,装置图,31,3,、理想溶液蒸馏的原理,拉乌尔定律：,溶液沸腾时：,道尔顿分压定律：,相对挥发度：,1,，组分,A,比,B,容易挥发,温度,0,x,A,一定压力,泡点线,露点线,32,4,、简单蒸馏的原理,定义：将两种或两种以上,挥发度,不同的液体分离。沸点应相差,30,。,苯：,80.1,，甲苯,110.6,部分汽化,部分冷凝,33,5,、蒸馏过程,温度,总体积,第一阶段：,一旦水银球部位有液滴出现（说明体系正处于气,液平衡状态），温度计内水银柱急剧上升，直至接近易挥发组分沸点，水银柱上升变缓慢，开始有液体被冷凝而流出。将蒸馏出来的前,1,2,滴液体作为冲洗仪器的,馏头,去掉。,第二阶段：,随着馏分的蒸出，蒸馏瓶内混合液体的体积不断减少。,第三阶段：,蒸馏瓶内的液体不能蒸干，以防蒸馏瓶过热或过氧化物存在而发生爆炸。,34,蒸馏主要由气化、冷凝和接收三部分组成,6,、蒸馏实验装置,酒精灯,水银温度计,空气冷凝管,酒精灯,50ml,圆底烧瓶,蒸馏头,空气冷凝管,尾接管,锥形瓶,35,正确安装实验装置,加 料,加沸石,加热,馏分收集,按顺序停,止蒸馏,正确拆除实验装置,75,的医用酒精,体积：,30ml,36,7,、蒸馏实验注意事项,（,1,）圆底烧瓶的选用与被蒸液体的体积的有关，通常装入液体的体积应为圆底烧瓶容积的,1/3,2/3,。,液体量过多或过少都不宜。,在蒸馏低沸点液体时，选用长颈蒸馏瓶；而蒸馏高沸点液体时，选用短颈蒸馏瓶。,37,（,2,）蒸馏装置不能密封。,（,3,）温度计水银球上限应和蒸馏头侧管的下限在同一水平线上。,冷凝水应从下口进，上口出。,38,（,3,）为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态，常加,2-3,粒沸石,，防止加热时的暴沸现象。,（,4,）蒸馏及分馏效果好坏与操作条件有直接关系，其中最主要的是控制馏出液流出速度，以,1,2,滴,s,为宜,，不能太快，否则达不到分离要求。,39,5,、如果维持原来加热程度，不再有馏出液蒸出，温度突然下降时，就应停止蒸馏，即使杂质量很少也不能蒸干，特别是蒸馏低沸点液体时更要注意,不能蒸干,，否则易发生意外事故。,6,、蒸馏完毕，,先停止加热,，,后停止通冷却水,，拆卸仪器，其程序和安装时相反。,40,实验十三,环己烯的制备,41,一、实验目的,学习以浓磷酸催化环己醇脱水制环己烯的原理和方法。,初步掌握分馏和水浴蒸馏的基本操作。,42,二、实验原理,烯烃制备常用的方法,石油裂解,醇的脱水,(,催化剂：,Al,2,O,3,，浓,H,2,SO,4,，浓,H,3,PO,4,),卤代烃在醇钠作用下脱卤化氢,43,沸点,/,恒沸物的组成,/%,组分,恒沸物,环己醇,水,161.5,100.0,98.7,20.0,80.0,环己烯,水,83.0,100.0,70.8,90,10,环己烯的反应原理,44,分馏的原理,定义：,分离两种或两种以上,沸点相近,且混溶的有机溶液。,分馏柱,难挥发组分,易挥发组分,冷凝汽化,再冷凝再汽化,45,分馏的注意事项,1,）,控制柱内的温度梯度,加热快，蒸出速度快，温度梯度小，分离效果差；,加热慢，蒸出速度慢，柱身被冷凝液阻塞，形成液泛。,2,）,控制回流比,4:1,回流比：,冷凝液流回蒸馏瓶的速度与柱顶蒸汽通过冷凝管的流出速度。,冷凝液流回蒸馏瓶每秒,4,滴，柱顶馏出液每秒,1,滴。,3,）,必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动,。,46,分馏制备环己烯的粗产品,粗产品的分离与干燥,粗产品的蒸馏提纯,三、实验步骤,47,a.,环己烯粗产品的制备,碎冰浴,10mL,环己醇,5mL,85%,磷酸,沸石,大活塞,电压控制在,50,100v,之间，缓慢加热,1,、控制分馏柱顶部温度不超过,73,。,2,、当无液体蒸出时，,加大火焰,，继续蒸馏。当温度计达到,82,时，停止加热，烧瓶中只剩下很少量的残渣并出现,阵阵白雾,。,环己烯和水的混浊液,沸点,/,恒沸物的组成,/%,组分,恒沸物,环己醇,水,161.5,100.0,98.7,20.0,80.0,环己烯,水,83.0,100.0,70.8,90,10,48,b.,粗产品的分离与干燥,吸去水层（,下层,）环己烯,d,4,20,0.8102,加入,等体积,的,饱和食盐水,，摇匀后静止待液体分层。,用吸管吸去水层,油层转移到,干燥,的,小锥形瓶,中，加入少量的,无水氯化钙,干燥之，待液体完全澄清透明后，才能进行蒸馏。,每,100ml,样品加入干燥剂,0.5,1g,。,干燥剂不结块，不粘壁，摇动时旋转并悬浮，干燥剂用量合适。,49,c,、粗产品的蒸馏提纯,水浴,收集,80,85,的馏分,所用的蒸馏装置必须是,干燥,的。,产量：,45g,。,纯环己烯为无色透明液体，沸点,83,。,50,环己醇粘度大，尤其低温，量筒内的环已醇很难倒净，会影响产率。,磷酸有一定的氧化性，加磷酸要摇匀后加热，否则会被氧化。,水层应尽可能完全分离，减少无水氯化钙的用量。,蒸馏已干燥产物时，所有仪器应充分干燥。,四、注意事项,51,实验十四,溴乙烷的制备,52,溴乙烷制备的原理,主反应：,副反应：,53,粗产品的制备,50ml,圆底烧瓶,7.5g,研细的,NaBr,5ml,水,5ml,乙醇,10ml,浓硫酸,(,缓慢加入,),冰水浴冷却烧瓶,沸石,冷水,+5ml,饱和亚硫酸氢钠溶液,冰水浴,约,30min,后,慢慢加大火焰，到无油滴蒸出为止,馏出物为,乳白色油状,物，沉于瓶底。,(,包括,C,2,H,5,Br,、,(C,2,H,5,),2,O,、,C,2,H,5,OH,、,H,2,O,、,HBr),反应后的残留物为,H,2,SO,4,、,NaHSO,4,注意事项：,1,、加入少量水，防止反应产生大量泡沫，减少,乙醚生成,和,氢溴酸,的挥发。,2,、蒸馏过程中要,防止馏出液倒吸,。,3,、溴乙烷的沸点,38.4,，一定要缓慢加热，加热不均或过烈，产物油层带,棕黄色,。,54,粗产品的分离,馏出液体倒入,分液漏斗,中,干燥的小锥形瓶，冰水浴中冷却,避免水分带入溴乙烷中，否则加硫酸处理时将发生较多的热量而使产物挥发损失。,干燥分液漏斗,2ml,55,分液漏斗,的使用,56,粗产品的蒸馏提纯,水浴,冰水浴,收集,37,40,的馏分,产量：,56g,纯溴乙烷为无色液体，沸点,38.4,。,57,实验十五,乙酸正丁酯的制备,58,1,、共沸蒸馏,共沸物：,在一定压力下，混合液体具有,相同的沸点,的物质，该沸点比纯物质的沸点更低或更高。,共沸蒸馏：,在共沸物中加入,第三种,组分，该组分与原共沸物中的一种或两种组分形成沸点比原来共沸物,更低,的、新的具有,最低共沸点,的共沸物，使组分间的相对挥发度增大，用蒸馏的方法可以分离。,59,2,、共沸蒸馏装置,分水器,回流冷凝管,60,3,、反应原理,恒沸混合物,沸点,/,组成的质量分数,/%,乙酸正丁酯,正丁醇,水,二元,乙酸正丁酯水,正丁醇水,乙酸正丁酯正丁醇,90.7,93.0,117.6,72.9,32.8,55.5,67.2,27.1,44.5,三元,乙酸正丁酯正丁醇水,90.7,63.0,8.0,29.0,缩合反应：,两个以上有机分子发生反应，放出,水,、氨、氯化氢等简单小分子而得到较大分子的反应。,61,4,、反应装置图,11.5ml,正丁醇,7.2ml,冰醋酸,3,4,滴浓硫酸沸石,分水器中预先加水略低于支管口,(,距,支管下沿约,0.5cm,),，做好标记,回流冷凝装置：,反应速率很小或难进行。,控制蒸汽上升的高度不超过冷凝管的,三分之一,。,反应终点：分水器中不再有水珠下沉，水面不再上升。,62,5,、分离,分水器的酯层圆底烧瓶的反应液,分液漏斗,10ml,水洗涤,分液漏斗,10ml 10,的碳酸钠洗涤,水层（下层）：,醋酸、硫酸、正丁醇、水、溶于水的杂质,酯层（上层）：,乙酸正丁酯、,醋酸、硫酸、有机杂质,水层（下层）：,水、乙酸钠、硫酸钠、硫酸氢钠,酯层（上层）：,CO,2,乙酸正丁酯,、,乙酸钠,、,硫酸钠、硫酸氢钠、,有机杂质、,水层（下层）：,水、乙酸钠、硫酸钠、硫酸氢钠,分液漏斗,10ml,水洗涤,酯层（上层）：,乙酸正丁酯,、有机杂质、水,无水硫酸镁,乙酸正丁酯,、有机杂质,MgSO,4,nH,2,O,63,6,、蒸馏,产量：,10,11g,。,纯乙酸正丁酯是,无色液体,，沸点,126.5,收集,124,126,的馏分,不要把硫酸镁倒进去,用电热套代替酒精灯,前馏分多：,1,、酯化反应不完全，洗涤后仍含有少量的正丁醇。,2,、干燥不彻底，微量的水分，形成了恒沸体系。,64,实验十六,橙油的制备,65,1,、水蒸气蒸馏,水蒸气蒸馏,是分离和纯化与水不相混溶的挥发性有机物常用的方法。,适用范围：,(1),从大量树脂状杂质或不挥发性杂质中分离有机物；,(2),除去不挥发性的有机杂质；,(3),从固体多的反应混合物中分离被吸附的液体产物；,(4,）水蒸气蒸馏常用于蒸馏那些沸点很高且在接近或达 到沸点温度时易分解、变色的挥发性液体或固体有机物，除去不挥发性的杂质。,66,包括蒸馏、水蒸气发生器、冷凝和接受器四个部分。,水蒸汽导出管与蒸馏部分导管之间由一,T,形管相联结。,T,形管用来除去水蒸气中冷凝下来的水。蒸馏的液体量不能超过其容积的,1/3,。水蒸气导入管应正对烧瓶底中央，距瓶底约,8,10mm,，导出管连接在一直形冷凝管上。,2,、水蒸气蒸馏装置,67,3,、橙油的制备,萜烯类化合物，分子式,C,10,H,16,，无色液体，沸点、折光率相近，多有旋光性。,50ml,水,碎片橙皮，水蒸气导入管距瓶底约,8,10mm,每秒一滴,约占容积,1/2,的水,除去水蒸汽中冷凝下来的水,68,C,10,H,16,液体,沸点,/,折射率,比旋光度,(+)-3,7,7-,三双基双环三双基双环,4.1.0-3-,庚烯,172,1.473,+17.7,(+)-3,7,7-,三双基双环三双基双环,4.1.0-2-,庚烯,167,1.471,+62.2,（）,-4,异丙稀基,-1-,甲基环乙烯,171,1.472,+125.6,3,，,7-,二甲基,-1,，,3,，,7-,辛三烯,176,178,1.478,4-,异丙叉,-1-,甲基环乙烯,185,1.482,（,-,）,-7,，,7-,二甲基,-2-,甲叉双环,2.2.1,庚烷,157,159,1.471,-32.2,（,-,）,-5-,异丙基,-2-,甲基,-1,，,3-,环已二烯,175,176,1.477,+44.4,（）,-6,，,6-,二甲基,-2-,甲叉双环,3.1.1,庚烷,164,166,1.474,+28.6,（）,-1-,异炳基,-2-,甲叉双环,3.1.0,己烷,163,165,1.468,89.1,1-,葵烯,-4-,炔,73,74,1.444,橙油可能含有下列物质：,69,复 习 题,1.,沸石,(,即止暴剂或助沸剂,),为什么能止暴？如果加热后才发现没加沸石怎么办？由于某种原因中途停止加热，再重新开始蒸馏时，是否需要补加沸石？为什么？,2.,何谓分馏？它的基本原理是什么？,3.,进行分馏操作时应注意什么？,4.,经常使用的冷凝管有哪些？各用在什么地方？,5.,根据你做过的实验，总结一下在什么情况下需用饱和食盐水洗涤有机液体？,70,6.,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？,7.,在乙酸正丁酯的制备实验中，粗产品中除乙酸正丁酯外，还有哪些副产物？怎样减少副产物的生成？,8.,对乙酸正丁酯的粗产品进行水洗和碱洗的目的是什么？,9.,为什么蒸馏粗环已烯的装置要完全干燥？,10.,用简单的化学方法来证明最后得到的产品是环已烯？,71,11.,有机实验中，什么时候利用回流反应装置？怎样操作回流反应装置？,12.,制备乙酸正丁酯实验中，理论产水量是多少？实际收集的水量可能比理论量多，请解释之。,13.,在乙酸正丁酯的精制过程中，如果最后蒸馏时前馏分多，其原因是什么？,14.,溴乙烷合成反应的粗产品中可能有什么杂质？如何去除？,15.,画出橙油制备的反应装置图。,72,