环己烯的制备实验预习报告

1、实验八环己烯的制备一、实验目的：1学习、掌握由环己醇制备环己烯的原理及方法。2、了解分馏的原理及实验操作。3、练习并掌握蒸馏、分液、干燥等实验操作方法。学习洗涤、干燥等操作。二、实验原理：烯烃是重要的有机化工原料。工业上主要通过石油裂解的方法制备烯烃，有时也利用醇在氧化铝等催化剂存在下，进行高温催化脱水来制取，实验室里则主要用浓硫酸，浓磷酸 做催化剂使醇脱水或卤代烃在醇钠作用下脱卤化氢来制备烯烃。本实验采用浓磷酸做催化剂使环已醇脱水制备环已烯（有毒性）。主反应式：COH珈比 PO+ HiO一般认为，该反应历程为Ei历程，整个反应是可逆的： 后者失去一个质子，就生成烯烃。本实验采用应生成的环 共

2、沸物（沸点OH酸使醇羟基质子化,使其易于离去而生成正碳离子，的措施是：边反应边蒸出反 己烯和水形成的二元70.8 C,含水 10% ）但含水80% ）。为了使产物以共是原料环己醇也能和水形成二元共沸物（沸点沸物的形式蒸出反应体系，而又不夹带原料环己醇，本实验采用分馏装置，并控制柱顶温度不超过 反应采用85%的磷酸为催化剂，而不用浓硫酸作催化剂，是因为磷酸氧化能力较硫酸弱得多,化副反应。73C。减少了氧可能的副反应：（难）85%HsPO4-h2o三、主要仪器和试剂仪器：50mL圆底烧瓶、分馏柱、直型冷凝管，100mL分液漏斗、100mL锥形瓶、蒸馏头，接液管。试剂:10.0g (10.4mL,O

3、.lmol )环已醇,4mL浓磷酸，氯化钠、无水氯化钙、5%碳酸钠水溶液共沸点叹庇;共涕点.丁0.纨”四、试剂物理常数药品名称分子屋(mol wt)用最(mL、£. mol)熔点CC）沸点CC）比重<d41&)水溶解度(g/lOOuiL)环己醇100.16lOniL (0.096mol)25.21610.9624稍溶于水S5°oH5PO4985mL (O.OSiijoI)1*834易洛于水环己烯82.14S30.8098不溶于水其它药品饱和食战水、无水氯化钙五、共沸点64.3C30.5%69.5%W 1反应装逬图2蒸懦装宜图3分液漏斗六、实验步骤：1、投料在5

4、0ml干燥的圆底烧瓶中加入 10g环己醇、4ml浓磷酸和几粒沸石，充分摇振使之混合均匀，安装 反应装置。2、加热回流、蒸出粗产物产物将烧瓶空气浴缓缓加热至沸，控制分馏柱顶部的溜出温度不超过73C,馏出液为带水的混浊液。当没有溜出液时，升高温度，继续分馏。至无液体蒸出时，可升高加热温度（缩小石棉网与烧瓶底间距离），当烧瓶中只剩下很少残液并 出现阵阵白雾（白雾的出现似乎是因为浓硫酸受热形成的酸雾，该实验使用的 是85%的磷酸，应该不会出现该现象？）时，即可停止蒸馏。3、分离并干燥粗产物将馏出液用氯化钠饱和，然后加入3 4ml 5%的碳酸钠溶液中和微量的酸 （是否是是必要的步骤？）。将液体转入分液漏

5、斗中，振摇（注意放气操作） 后静置分层，打开上口玻塞，再将活塞缓缓旋开，下层液体从分液漏斗的活塞放出，产物从分液漏斗上口倒入一干燥的小锥形瓶中，用1 2g无水氯化钙干燥。4、蒸出产品待溶液清亮透明后， 小心滤入干燥的小烧瓶中，投入几粒沸石后用水浴蒸馏，收集80 85 C的馏分于一已称量的小锥形瓶中。注意事项：1、投料时应先投环己醇，再投浓磷酸。投料后，一定要混合均匀。2、 反应时，控制温度不要超过73C。（有些参考资料上好像可以超过73C，到90C，以加快反应速度?）3、干燥剂用量合理。4、反应、干燥、蒸馏所涉及器皿都应干燥。5、磷酸有一定的氧化性，加完磷酸要摇匀后再加热，否则反应物会被氧化，

6、发生局部碳化，使溶 液变黑。6、 环己醇的粘度较大，尤其室温低时，量筒内的环己醇若倒不干净，会影响产率。7、用无水氯化钙干燥时氯化钙用量不能太多，必须使用粒状无水氯化钙。粗产物干燥好后再蒸馏， 蒸馏装置要预先干燥，否则前馏分多（环己烯一水共沸物），降低产率。不要忘记加沸石、温度计位置要正确。&加热反应一段时间后再逐渐蒸出产物，调节加热速度，保持反应速度大于蒸出速度才能使分馏连 续进行，柱顶温度稳定在 71 C不波动。实验操作流程图：七、实验指导：分析试验装置选择，操作条件，注意事项。1反应装置的选择及反应控制H3PO4反应是可逆反应，有副反应，可形成 共沸物故采用了在反应0HII +如

7、OHNaCINa 2CO 3, pH=7分液H2O H +过程中将产物的反应体系分离出来的办 法，推动反应向正反应方向移动，提高产物的产率。又环己烯 bp 83 C，环己醇bp 161 C，环己醇水 bp 97.8 C,环己烯 水bp70.8C,含水10%。OH生成的水为18%,生 己烯可由生成的环己烯为水层（下）NaCI,Na 2CO 3,H 2O,H +82%,因此，生成的环2 0以共沸物的形式完全蒸出反应体系，使环有机层（上）OH18鉴定B",高锰酸钾两共沸点 708C、97.8 C相差不 大，所以本实验选用分馏装置为反应装 置。2.洗涤操作反应粗产物可能带有酸（H+）,需要

8、洗涤。环己烯、环己醇在水中有一定的溶 解度，为减少水中溶解的有机物，使用 NaCl饱和溶液洗涤粗产物，NaCl溶液洗 涤另一好处是易分层，不易产生乳化现象（具有乳化作用的表面活性剂称为乳化 剂.乳化机理：加入表面活性剂后，由于表面活性剂的两亲性质，使之易于在油水界 面上吸附并富集，降低了界面张力，改变了界面状态，从而使本来不能混合在一起的”油”和"水"两种液体能够混合到一起，其中一相液体离散为许多微粒分散于另一相液体中，成为乳状液.）。粗产物量大可用分液漏斗洗涤，量小可用半微量洗涤操作法一锥形瓶滴管分离方法。（盐析效应）3、萃取与洗涤的原理与操作都相同，所不同的是它们的目的

9、不一样。洗涤常用于在有机物中除去少 量酸、碱等杂质。这时一般可以用稀碱或稀酸水溶液来反洗有机溶液，通过 中和反应以达到除去杂质的目 的。在洗涤或萃取时，当溶液呈碱性时，常常会产生乳化现象。这时可以通过静置、加入少量食盐、加入 少量稀硫酸等方法来破坏乳化。萃取的具体操作如下： 首先选择容积较被萃取溶液体积大一倍以上的分液漏斗，将漏斗活塞取出擦干后薄薄地涂上一层凡士 林，塞好活塞后旋转数圈，然后放置在铁圈中（铁圈固定在铁架上） 。再关闭活塞，将被萃取溶液和萃取 剂（一般为被萃取溶液体积的1/3）依次自上口到入到分液漏斗中，塞好上端玻塞或橡皮塞。取下分液漏斗以右手手掌顶住漏斗磨口玻璃塞，手指握住漏斗

10、的颈部，左手握住漏斗的活塞部分，大拇指和食指按住 活塞柄，中指垫在塞座下边，然后振摇。振摇时将漏斗略倾斜，漏斗的活塞部分向上，便于自活塞放气。 开始时振摇要慢，每摇几次以后，就要将活塞打开放气，如此反复放气到漏斗中的压力较小时，再剧烈振 摇 2-3 分钟，然后将漏斗放回到铁圈中静置 。待两层液体完全分开后，打开上面的玻塞，在将活塞缓缓旋 开， 下层液体自活塞放出。 再从分液漏斗的上口倒出上层液体。 水层再倒入漏斗， 重复上述萃取操作即可。4. 干燥操作大多数有机物与水形成共沸物。环己烯与水共沸点70.8 C,含水10%，分离前必须干燥，否则蒸馏分离时前馏份增多，环己烯馏份减少。一般有机物蒸馏前

11、都要干燥操作。（ 注意干燥剂 :无水氯化钙干燥原理 : 干燥水较适合，因它还可除去少量环己醇干燥剂的选择 :基本原则是干燥剂不能与被干燥的物质起化学反应，干燥剂也不能溶解在被干燥的物质里。当干燥未知物质的溶液时，一定要使用化学惰性的干燥剂，譬如硫酸镁或硫酸钠。干燥效能的高低取 决于干燥剂吸水后结晶水水合物的蒸汽压的大小，蒸汽压越小干燥效能越高。操作方法 :在实际操作中， 应当将被干燥的液体中的水分尽可能分离干净， 不应有任何可见的水层。 将 该液体置于锥形瓶中，用药勺取适量的干燥剂放入液体中，加塞振摇片刻。如发现干燥剂附着瓶壁互相粘 结，表明干燥剂不够， 应予添加。 一般每 10 毫升液体约需

12、 0.51 克干燥剂。 经干燥后， 液体由浑浊变澄清， 表明液体中的水分已基本除去） 。5. 产物环己烯分离的控制蒸馏干燥后的环己烯粗产物中有环己醇，环己烯bp83.3 C,环己醇bp16C，沸点差大，又有机物蒸馏时易产生碳化、聚合 '等反应。所以选择 水浴加热、蒸馏方法 分离粗产物，收集 82C 85C馏分。 （蒸馏所用仪器都应充分干燥。接收产品的锥形瓶应事先称重）6. 操作注意事项（操作要点）1）环己醇粘度大，转移时不要损失。2）H3PO4 有氧化性，混合均匀后在加热，小火加热。3）反应时，先小火加热，反应一段时间后，再从分馏柱顶分出环己烯水共沸物。4） 由于环已烯与水形成共沸物（

13、沸点70.8 C,含水10%。环已醇与环已烯形成共沸物（沸点64.9 C,含环已醇30.5%） o环已醇与水形成共沸物（沸点 97.8 C,含水80%。因此，在加热时温度不可过高，蒸 馏速度不宜太快，以减少未作用的环已醇蒸出。控制分馏柱顶温度 < 90C （考虑温度计、操作误差，控制 <90C）。5） 反应终点的判断可参考下面几个参数：a）反应进行60分钟左右。b）反应瓶中出现白雾。6）分液时，水层应尽可能分离完全，否则将增加无水氯化钙的用量，使产物更多地被干燥剂吸附而招 致损失，这里用无水氯化钙干燥较适合，因它还可除去少量环己醇。7）在蒸馏已干燥的产物时，蒸馏所用仪器都应充分干燥

14、。八、思考题1 如果你的实验产率太低，试分析主要在哪些操作步骤中造成损失？答： （1） 环己醇的粘度较大，尤其室温低时，量筒内的环己醇很难倒净而影响产率。（2） 磷酸和环己醇混合不均，加热时产生碳化。 （3） 反应温度过高、馏出速度过快，使未反应的环己醇因与水形成共沸混合 物或产物环己烯与水形成共沸混合物而影响产率。（4） 干燥剂用量过多或干燥时间过短，致使最后蒸馏是前馏份增多而影响产率。2、本实验提高产率的措施是什么？答：本实验主反应为可逆反应，提高反应采取的措施是：边反应边蒸出反应生成的环己烯和水形成的二元共沸物，并控制柱顶温度不超过85 C。3用 85%磷酸催化工业环已醇脱水合成环已烯的

15、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？答：该实验只涉及两种试剂：环已醇和85%磷酸。磷酸有一定的的氧化性，混合不均，磷酸局部浓度过高，高温时可能使环已醇氧化，但低温时不能使环已醇变红。那么，最大的可能就是工业环已醇中混有 杂质。工业环已醇是由苯酚加氢得到的，如果加氢不完全或精制不彻底，会有少量苯酚存在，而苯酚却及 易被氧化成带红色的物质。因此，本实验现象可能就是少量苯酚被氧化的结果。将环已醇先后用碱洗、水 洗涤后，蒸馏得到的环已醇，再加磷酸，若不变色则可证明上述判断是正确的。4用磷酸做脱水剂比用浓硫酸做脱水剂有什么优点？答：（1）磷酸的氧化性

16、小于浓硫酸，不易使反应物碳化。（2）无刺激性气体 SO放出。5在粗产品环已烯中加入饱和食盐水的目的是什么？. 在纯化环己烯时， 用等体积的饱和食盐水洗涤，而不用水洗涤，目的何在？答：加饱和食盐水的目的是尽可能的除去粗产品中的水分，有利于分层。减少水中溶解的有机物; 在纯化有机物时，常用饱和食盐水洗涤，而不用水直接洗涤是利用其盐析效应，可降低有机物在水中的溶解 度，并能加快水、油的分层。6用简单的化学方法来证明最后得到的产品是环已烯？答： 1 ）取少量产品，向其中滴加溴的四氯化碳溶液，若溴的红棕色消失，说明产品是环已烯。2）取少量产品，向其中滴加冷的稀高锰酸钾碱性溶液，若高锰酸钾的紫色消失，说明

17、产品是环已烯。7、 实验中，为什么要控制柱顶温度不超过85 C?答：由于环己烯和水形成的二元共沸物（含水 10%沸点是70.8 C,而原料环己醇也能和水形 成二元共沸物（沸点 97.8 C,含水80%。为了使产物以共沸物的形式蒸出反应体系，而又不夹带原料环 己醇，本实验采用分馏装置，并控制柱顶温度不超过85 C。8、蒸馏时，加入沸石的目的是什么?答：沸石就是未上釉的瓷片敲碎而成的小粒。它上面有很多毛细孔，当液体加热时，能产生细小的气泡， 成为沸腾中心。 这样可以防止液体加热时产生过热现象， 防止暴沸， 使沸腾保持平稳。 一般加热回流、 蒸馏、分馏、水蒸汽发生器产生水蒸汽都需要加沸石。但减压蒸馏

18、、水蒸气蒸馏、电动搅拌反应不需要加 沸石。 在一次持续蒸馏时， 沸石一直有效。 一旦中途停止沸腾或蒸馏， 原有沸石即失效， 再次加热蒸馏时， 应补加新沸石。如果事先忘了加沸石，决不能在液体加热到沸腾时补加。因为这样会引起剧烈暴沸，使液 体冲出瓶外，还容易发生着火事故。故应该在冷却一段时间后再补加。9、使用分液漏斗有哪些注意事项?答：使用分液漏斗洗涤和萃取时，有以下注意事项：（ 1 ）分液漏斗在长期放置时，为防止盖子的旋塞粘接在一起，一般都衬有一层纸。使用前，要先去 掉衬纸，检查盖子和旋塞是否漏水。如果漏水，应涂凡士林后，再检验，直到不漏才能用。涂凡士林时， 应在旋塞上涂薄薄一层，插上旋转几周。但孔的周围不能涂，以免堵塞孔洞。（ 2）萃取时要充分振摇，注意正确的操作姿势和方法。（ 3）振摇时，往往会有气体产生，要及时放气。（ 4）分液时，