苯甲酸的制备实验

1、苯甲酸的制备实验一、实验原理氧化反应是制备羧酸的常用方法。芳香族羧酸通常用氧化含有 - H 的芳香烃的方法来制备。芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在强裂氧化时，最终都氧化成羧基。制备羧酸采用的都是比较强烈的氧化条件，而氧化反应一般都是放热反应，所以控制反应在一定的温度下进行是非常重要的。如果反应失控，不但要破坏产物，使产率降低，有时还有发生爆炸的危险。主反应：二、反应试剂、产物、副产物的物理常数三、药品四、实验装置图供参考图 1 电动搅拌器图 2 回流搅拌装置图 3 抽滤装置五、实验流程图六、实验内容在安装有电动搅拌器、回流冷凝管的250ml 三口圆底烧瓶中放入 1.4m

2、l 甲苯和 70ml 水，加热至沸。从冷凝管上口分批加入4.3g高锰酸钾；粘附在冷凝管内壁的高锰酸钾最后用25ml水冲洗入瓶内。 继续煮沸并间歇摇动烧瓶，直到甲苯层几乎近于消失、 回流液不再出现油珠（约需 4-5h）。将反应混合物趁热减压过滤，用少量热水洗涤滤渣 (MnO 2)。合并滤液和洗涤液， 于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化（刚果红试纸检验），至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸减压过滤，用少量冷水洗涤，挤压去水分。把制得的苯甲酸放在沸水浴上干燥。产量：约1.0g。若要得到纯净产品，可在水中进行重结晶。纯净的苯甲酸为白色片状或针状晶体。 熔点 mp=122.4 。（一）制备过程供参考1.安装

3、制备装置：如图 (1)(2)，首先放置好电动搅拌器，然后由下往上安装各个仪器，即将控温电热套平放在桌面上，接着固定250ml 三口圆底烧瓶 （瓶底不能接触电热套） ，安装搅拌棒(要保证搅拌棒转动时不能接触瓶底)、并将搅拌棒与电动搅拌器电机连接固定、调节（用手转动搅拌棒观察有无摩擦现象，若有摩擦，需调整消除），一侧口连接回流冷凝管（万用夹夹在冷凝管的中部； 冷凝管的上口应该是敞口的，不能用塞子），另一侧口安装温度计 （水银球要插到液面以下） 。2.加药品： 从连有温度计的侧口，依次加入1.4ml甲苯、 70ml 水和 4.3g 高锰酸钾（或加药品顺序为 4.3g 高锰酸钾、 100ml 水和 1

4、.4ml 甲苯）（一次性加入高锰酸钾即可） 。3.加热：先打开电动搅拌器电源开关，慢慢旋转调速旋钮使电动搅拌器的搅拌棒逐渐转起来，由小变大，正常搅拌的时候，再开始加热，直至微微沸腾。控制加热速度，使蒸气体不超过冷凝管下面数第二个球部为宜， 直到甲苯层几乎近于消失、 回流液不再出现油珠 （约 1-2h）。【注：因氧化反应是放热反应， 故在制备反应的整个过程中， 要保证电动搅拌器不能停止，否则可能会发生反应液喷出的现象。一旦出现故障需要调节搅拌器的话，必须先撤去电热套，同时用手转动搅拌棒进行搅拌才行。】（二）后处理过程1.加亚硫酸氢钠： 因氧化剂高锰酸钾是过量的，反应完后反应液仍呈紫色，可从冷凝管

5、上口分次加入少量饱和亚硫酸氢钠溶液，直到使反应液紫色褪去为止。（除去过量的高锰酸钾）【注：操作仍在上面的搅拌装置中进行，这时可以停止加热，撤去电热套，但搅拌不能停。在搅拌的同时， 慢慢 地从冷凝管上口 分批 加入饱和亚硫酸氢钠溶液，以防止带入大量空气气体而引起爆沸、喷出反应液。饱和亚硫酸氢钠溶液浓度为40%】【在本实验中，亚硫酸氢钠的最小用量为与过量的高锰酸钾的mol量相当，即 0.001mol ，为 0.10g；最大用量为与 4.3g（ 0.027mol ）高锰酸钾的mol 量相当，即 2.81g，故亚硫酸氢钠的用量范围为 0.10-2.81g。亚硫酸氢钠用量不要过量太多，否则在后面的酸化时

6、会与盐酸作用产生太多的亚硫酸而再分解为二氧化硫气体。】2.趁热减压过滤： 拆卸装置，将三口瓶内的反应混合物趁热减压过滤，用少量热水洗涤滤渣(MnO 2)。（除去二氧化锰）3.酸化： 将滤液和洗涤液合并倒入烧杯里，于冰水浴中冷却，然后在搅拌下，慢慢加入浓盐酸进行酸化（ 刚果红试纸检验变蓝或pH=3），至苯甲酸析出完全。4.减压过滤： 将析出的苯甲酸减压过滤，用少量冷水洗涤，挤压去水分。【注：减压过滤前要将烧杯里的溶液进行充分的冷却。】5.产品干燥： 把制得的苯甲酸放在沸水浴上干燥。【注：因苯甲酸在 100左右开始升华，故应特别注意：电热套加热温度不可太高、烧杯里水量应稍多些、干燥时间长短等操作，

7、避免干燥时局部温度过高造成苯甲酸升华而损失或熔化变成液态状 。】6.称重：产量约 1.0g。7.纯化： 若要得到纯净产品，可在水中进行重结晶。纯净的苯甲酸为白色片状或针状晶体。 熔点 mp=122.4 。七、思考 题1、在氧化反应中，影响苯甲酸产量的主要因素是哪些？答：反应温度、甲苯与氧化剂之间的充分混合等是影响苯甲酸产量的主要因素。2、反应完毕后，如果滤液呈紫色，为什么要加亚硫酸氢钠？答：紫色是由过剩的高锰酸钾所致，加入亚硫酸氢钠可使高锰酸钾还原为二价的无色锰盐。供参考否则， 用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化，产生氯气； 同时产生的二氧化锰会混杂在析出的苯甲酸中，不易除去，影响苯甲酸的

8、纯度。3、精制苯甲酸还有什么方法？答：苯甲酸在100左右开始升华。故除了重结晶方法外，也可用升华方法精制苯甲酸。4、 苯甲酸的制备方法有哪些？答：5、亚硫酸氢钠还可以用什么来代替？答：还可以用草酸、甲醇来代替。6、用高锰酸钾氧化甲苯制备苯甲酸时，如何判断反应的终点？答：当反应回流液中无油珠出现时，说明不溶于水的甲苯已经被氧化完全，此时氧化反应即达到反应终点。7、如果甲苯没有被全部氧化成苯甲酸，问残留在苯甲酸中的甲苯如何除去？答：可将苯甲酸粗品溶解在 5%NaOH 水溶液中，用乙醚萃取除去甲苯，水层再用浓盐酸酸化，即析出苯甲酸，然后抽滤、干燥即可。8、浓盐酸的摩尔浓度是多少？答：浓盐酸的摩尔浓度

9、是12M （浓硫酸为18M 、浓硝酸为18M ）9、怎样安装有电动搅拌器的回流反应装置？答：安装有电动搅拌器的反应装置，除按一般玻璃仪器的安装要求外，还要求：（ 1）搅拌棒必须与桌面垂直。（ 2）搅拌棒粗细与搅拌器套管的配合应松紧适当。（ 3）搅拌器套管上口处套上一约 1-2cm 长乳胶管 （要比搅拌棒略粗一点） ，胶管内涂抹一点凡士林 （起润滑与密封作用） 。（ 4）搅拌棒距烧瓶底应保持 0.5cm 以上的距离。（ 5）安装完成后应用手转动搅拌棒看是否有阻力；搅拌棒下端是否与烧瓶底、温度计等相碰。如相碰应调整好以后再接通电源，使搅拌正常转动。供参考回流搅拌装置搅拌器套管玻璃搅拌棒10、学生实

10、验中经常使用的冷凝管有哪些？各用在什么地方？答：学生实验中经常使用的冷凝管有：直形冷凝管，球形冷凝管，空气冷凝管及刺形分馏柱等。 直形冷凝管一般用于沸点低于140的液体有机化合物的沸点测定和蒸馏操作中；沸点大于 140的有机化合物的蒸馏可用空气冷凝管。球形冷凝管一般用于回流反应即有机化合物的合成装置中（因其冷凝面积较大，冷凝效果较好） ；刺形分馏柱用于精馏操作中，即用于沸点差别不太大的液体混合物的分离操作中。八、备注（ 1）制备时加热温度不要太高，回流即可。（ 2）由于甲苯不溶于高锰酸钾水溶液中，故该氧化反应为两相反应，反应需要较高温度和较长时间， 所以反应采用了加热回流装置， 同时采用机械搅拌。 如果能在反应中再加入相转移催化剂则能够大大缩短氧化反应时间。（ 3）氧化