有机化学实验指导书范本

年4月19日有机化学实验指导书文档仅供参考第一部分有机化学实验的一般知识1.1实验须知有机化学实验的目的有机化学实验是化学学科的一个组成部分。尽管现代科学技术突飞猛进，使有机化学从经验科学走向理论科学，但它仍是以实验为基础的科学，特别是新的实验手段的普遍应用，使有机化学面貌焕然一新。在教学计划中，有机化学实验所占比重是比较大的。有机化学实验教学的目的和任务：（1）经过实验，使学生在有机化学实验的基本操作方面获得较全面的训练。（2）配合课堂讲授，验证和巩固扩大课堂讲授的基本理论和知识。（3）培养学生正确选择有机化合物的合成和鉴定的方法，及分析和解决实验中所遇到问题的能力。（4）培养学生理论联系实际、实事求是、严格认真的科学态度和良好的工作习惯。有机化学实验室规则为了保证实验的正常进行和培养良好的实验室作风，学生必须遵守下列实验室规则：（1）实验前应做好—切准备工作。如复习教材中有关的章节，预习实验指导书等，做到心中有数；防止实验时边看边做，降低实验效果。还要充分考虑防止事故的发生，和发生后所采用的安全措施。（2）进入实验室时，应熟悉实验室及其周围的环境，熟悉灭火器材，急救药品的使用和放置的地方。严格遵守实验室的安全规则和每个具体实验操作中的安全注意事项。如有意外事故发生，应报请老师处理。（3）实验室应保持安静和遵守纪律，不准用散页纸记录，以免散失。实验过程中精力要集中，操作要认真，观察要细致，思考要积极。（4）遵从教师的指导，严格按照实验指导书所规定的步骤，试剂的规格和用量，进行实验。学生若有新的看法或建议，要改变实验步骤和试剂规格及用量时，须征教师同意方可。（5）实验台面和地面要经常保持整洁，暂时不用的器材，不要放在台面上，以免碰倒损坏。污水、污物、残渣、火柴梗、废纸、塞芯和玻璃屑等，应分别放入指定的地方，不要乱抛乱丢，更不能丢入水槽，以免堵塞下水道；废酸和废碱应倒入废液缸中，不能倒入水槽。（6）要爱护公物。公共器材用完后，须整理好并放回原处。如损坏仪器，要办理登记手续。要节约水、电、煤气及消耗性药品，严格控制药品的用量。（7）学生轮流值日。值日生应负责管理公用器材，打扫实验室，倒换废液缸，检查水、电、煤气，关好门窗。1.2实验室的安全事项进行有机化学实验，经常要使用易燃溶剂，如乙醚、乙醇、丙酮和苯等；易燃易爆的气体和药品，如氢气、乙炔和干燥的苦味酸(2，4，6—三硝基苯酚)等；有毒药品，如氰化钠、硝基苯和某些有机磷化合物等；有腐蚀性的药品，如氯磺酸、浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、烧碱及溴等。这些药品使用不当，就有可能产生着火、爆炸、烧伤、中毒等事故。另外，碎的玻璃器皿、煤气、电器设备等使用处理不当也会产生事故。可是这些事故都是能够预防的。只要实验者集中注意力，而不是掉以轻心，树立爱护国家财产的观念，严格执行操作规程，加强安全措施，就一定能有效地维护实验室的安全，正常地进行实验。下列事项应引起高度重视，并认真执行。实验时的一般注意事项（1）实验开始前应检查仪器是否完整无损，装置是否正确稳妥。（2）实验进行时应该经常注意仪器有无漏气、碎裂，反应进行是否正常等情况。（3）估计可能发生危险的实验，在操作时应使用防护眼镜、面罩、手套等防护设备。（4）实验中所用药品，不得随意散失、遗弃。对反应中产生有害气体的实验应按规定处理，以免污染环境，影响身体健康。（5）实验结束后要细心洗手，严禁在实验室内吸烟或吃饮食物。（6）将玻璃管(棒)或温度计插入塞中时，应先检查塞孔大小是否合适；玻璃是否平光，并用布裹住或涂些甘油等润滑剂后旋转而入。握玻璃管(棒)的手应靠近塞子，防止因玻管折断而割伤皮肤。（7）充分熟悉安全用具如灭火器、砂桶以及急救箱的放置地点和使用方法，并妥加爱护。安全用具及急救药品不准移作她用。火灾、爆炸、中毒、触电事故的预防（1）实验中使用的有机溶剂大多是易燃的。因此，着火是有机实验中常见的事故。防火的基本原则是使火源与溶剂尽可能离得远些。盛有易燃有机溶剂的容器不得靠近火源，数量较多的易燃有机溶剂应放在危险药品橱内。回流或蒸馏液体时应放沸石，以防溶液因过热暴沸而冲出。若在加热后发现未放沸石，则应停止加热，待稍冷后再放。否则在过热溶液中放入沸石会导致液体迅速沸腾，冲出瓶外而引起火灾。不要用火焰直接加热烧瓶，而应根据液体沸点高低使用石棉网、油浴或水浴。冷凝水要保持畅通，若冷凝管忘记通水，大量蒸气来不及冷凝而逸出也易造成火灾。（2）煤气开关应经常检查，并保持完好。煤气灯及其橡皮管在使用时亦应仔细检查。发现漏气应立即熄灭火源，打开窗户，用肥皂水检查漏气的地方。若不能自行解决者，应急告有关单位马上抢修。（3）常压操作时，应使全套装置有一定的地方通向大气，切勿造成密闭体系。减压蒸馏时，要用圆底烧瓶或吸滤瓶作接受器，不可用锥形瓶，否则可能会发生炸裂。加压操作时(如高压釜、封管等)应经常注意釜内压力有无超过安全负荷，选用封管的玻管厚度是否适当、管壁是否均匀，并要有一定的防护措施。（4）有些有机化合物遇氧化剂时会发生猛烈爆炸或燃烧，操作时应特别小心。存放药品时，应将氯酸钾、过氧化物、浓硝酸等强氧化剂和有机药品分开存放。（5）有些实验可能生成有危险性的化合物，操作时需特别小心。有些类型的化合物具有爆炸性，如叠氮化物、干燥的重氮盐、硝酸酯、多硝基化合物等，使用时须严格遵守操作规程。有些有机化合物如醚或共轭烯烃，久置后会生成易爆炸的过氧化合物，须特殊处理后才能应用。（6）在反应过程中可能生成有毒或有腐蚀性气体的实验应在通风橱内进行。使用后的器皿应及时清洗。在使用通风橱时，当实验开始后不要把头伸入橱内。（7）使用电器时，应防止人体与电器导电部分直接接触，不能用湿的手或手握湿物接触电插头。为了防止触电，装置和设备的金属外壳等都应连接地线。实验后应切断电源，再将连接电源的插头拔下。1.2.3事故的处理和急救倘遇事故应立即采取适当措施并报告教师。（1）火灾如一旦发生了火灾，应保持沉着镇静，不必惊慌失措，并立即采取各种相应措施，以减少事故损失。首先，应立即熄灭附近所有火源(关闭煤气)，切断电源，并移开附近的易燃物质。少量溶剂(几毫升)着火，可任其烧完。锥形瓶内溶剂着火可用石棉网或湿布盖熄。小火可用湿布或黄砂盖熄。油浴和有机溶剂着火时绝对不能用水浇，因为这样反而会使火焰蔓延开来。若衣服着火，切勿奔跑，用厚的外衣包裹使熄。较严重者应躺在地上(以免火焰烧向头部)用防火毯紧紧包住，直至火熄，或打开附近的自来水开关用水冲淋熄灭。烧伤严重者应急送医疗单位。（2）割伤取出伤口中的玻璃或固体物，用蒸馏水洗后涂上红药水，用绷带扎住。大伤口则应先按紧主血管以防止大量出血，急送医疗单位。（3）烫伤轻伤涂以玉树油或鞣酸油膏，重伤涂以烫伤油膏后送医院。（4）试剂灼伤酸：立即用大量水洗，再以3—5%碳酸氢钠溶液洗，最后用水洗。严重时要消毒，拭干后涂烫伤油膏。碱：立即用大量水洗，再以2%醋酸液洗，最后用水洗。严重时同上处理。溴：立即用大量水洗，再用酒精擦至无溴液存在为止，然后涂上甘油或烫伤油膏。钠：可见的小块用镊子移去，其余与碱灼伤处理相同。（5）试剂溅入眼内任何情况下都要先洗涤，急救后送医疗单位。酸：用大量水洗，再用1%碳酸氢钠溶液洗。碱：用大量水洗，再用1％硼酸溶液洗。溴：用大量水洗，再用1%碳酸氢钠溶液洗。玻璃：，用镊子移去碎玻璃，或在盆中用水洗，切勿用手揉动。（6）中毒吸入气体中毒者，将中毒者移至室外，解开衣领及钮扣。吸入少量氯气或溴者，可用碳酸氢钠溶液嗽口。为处理事故需要，实验室应备有急救箱，内置有以下一些物品：①绷带、纱布、棉花、橡皮膏、医用镊子、剪刀等。②凡士林、玉树油或鞣酸油膏、烫伤油膏及消毒剂等。③醋酸溶液(2%)、硼酸溶液(1%)、碳酸氢钠溶液(1%及饱和)、酒精、甘油、红汞、龙胆紫等。1.3有机实验室仪器设备及装置进行有机化学实验时，所用的仪器有玻璃仪器、金属用具及其它一些仪器设备。在使用时，有的公用，有的由各人保管使用，兹分别介绍如下：玻璃器皿使用玻璃仪器皆应轻拿轻放，除试管等少数外都不能直接用火加热。锥形瓶不耐压，不能作减压用。厚壁玻璃器皿(如抽滤瓶)不耐热，故不能加热。广口容器(如烧杯)不能贮放有机溶剂。带活塞的玻璃器皿用过洗净后，在活塞与磨口间应垫上纸片，以防粘住。如已粘住可在磨口四周涂上润滑剂后用电吹风吹热风，或用水煮后再轻敲塞子，使之松开。另外，不能用温度计作搅拌棒用，也不能用来测量超过刻度范围的温度。温度计用后要缓慢冷却，不可立即用冷水冲洗以免炸裂。如图1—1所示。（1）试管（2）)烧杯(3)圆底烧瓶（4）平底烧瓶图1—1普通有机实验玻璃仪器在有机化学实验中还常见带有标准磨口的玻璃仪器，统称标准口玻璃仪器。这种仪器能够和相同编号的标准磨口相互连接。这样，既可免去配塞子及钻孔等手续，又能避免反应物或产物被软木塞(或橡皮塞)所沾污。常见的一些标准口玻璃仪器见图1—2。图1—2标准口玻璃仪器由于玻璃仪器容量大小及用途不一，故有不同编号的标准磨口。一般应用的标准磨口有10、14、19、24、29、34、40、50等多种。这里的数字编号是指磨口最大端直径的毫米数。相同编号的内外磨口能够紧密相接。有的磨口玻璃仪器也常见两个数字表示磨口大小，例如10／30则表示此磨口最大处直径为10毫米，磨口长度为30毫米。有时两玻璃仪器因磨口编号不同无法直接连接，则可借助于不同编号的磨口接头[见图1.2(10)]使之连接。使用标准口玻璃仪器时须注意：(1)磨口处必须洁净，若粘有固体杂物，则使磨口对接不密致，导致漏气，若杂物甚硬更会损坏磨口。(2)用后应拆卸洗净。否则若长期放置，磨口的连接处常会粘牢，难以拆开。(3)一般使用时磨口无需涂润滑剂，以免沾污反应物或产物。若反应中有强碱，则应涂润滑剂，以免磨口连接处因碱腐蚀粘牢而无法拆开。(4)安装标准磨口玻璃仪器装置时应注意安得整齐、正确，使磨口连接处不受歪斜的应力，否则常易将仪器折断，特别在加热时，仪器受热，应力更大其它仪器设备金属用具铁夹、铁架、铁圈、三脚架、水浴锅、热水漏斗、镊子、剪刀、三角锉刀、圆锉刀、打孔器、压塞机、水蒸汽发生器、煤气灯、鱼尾灯头、不锈钢刮刀钢瓶又称高压气瓶，是一种在加压下贮存或运送气体的容器，一般有铸钢、低合金钢和玻璃钢(即玻璃增强塑料)的等。氢气、氧气、氮气、空气等在钢瓶中呈压缩气状态，二氧化碳、氨、氯、石油气等在钢瓶中呈液化状态。乙炔钢瓶内装有多孔性物质（如木屑、活性炭等)和丙酮，乙炔气体在压力下溶于其中。玻璃钢瓶因内衬系纯铝制成，故只能装氧气、氮气和压缩空气，不得充装氢气以及有腐蚀性的或在高压下能与铝发生反应的气体。为了防止各种钢瓶混用，全国统一规定了瓶身、横条以及标字的颜色，以资区别。现将常见的几种钢瓶的标色摘录如下：气体类别瓶身颜色横条颜色标字颜色氮空气二氧化碳氧氢氯氨其它一切可燃气体其它一切不可燃气体黑黑黑天蓝深绿草绿黄红黑棕红白黄白黄黑红白黑1.4仪器的清洗、干燥仪器的清洗在进行实验时，为了避免杂质混入反应物中，必须用清洁的玻璃仪器。有机化学实验中最简单而常见的清洗玻璃仪器的方法是用长柄毛刷(试管刷)和去污粉刷洗器壁，直至玻璃表面的污物除去为止，最后再用自来水清洗。有时去污粉的微小粒子会粘附在玻璃器皿壁上，不易被水冲走，此时可用2%盐酸摇洗一次，再用自来水清洗。当仪器倒置，器壁不挂水珠时，即已洗净，可供一般实验需用。在某些实验中，当需要更洁净的仪器时，则可使用洗涤剂洗涤。若用于精制产品，或供有机分析用的仪器，则尚须用蒸馏水摇洗以除去自来水冲洗时带入的杂质。为了使清洗工作简便有效，最好在每次实验结束后，立即清洗使用过的仪器，因为污物的性质在当时是清楚的，容易用合适的方法除去。例如已知瓶中残渣为碱性时，可用稀盐酸或稀硫酸溶解；反之，酸性残渣可用稀的氢氧化钠溶液除去。如已知残留物溶解于常见的有机溶剂中，可用适量的该溶剂处理。当不清洁的仪器放置一段时间后，往往由于挥发性溶剂的逸去，使洗涤工作变得更加困难。若用过的仪器中有焦油状物，则应先用纸或去污粉擦去大部分焦油状物后再酌情用各种方法清洗。必须反对盲目使用各种化学试剂和有机溶剂来清洗仪器。这样不但造成浪费，而且还可能带来危险。仪器的干燥进行有机化学实验的玻璃仪器除需要洗净外，常常还需要干燥。仪器的干燥与否有时甚至是实验成败的关键。一般将洗净的仪器倒置一段时间后，若没有水迹，即可使用。有些实验须严格要求无水，否则阻碍反应正常进行，这时，可将所使用的仪器放在烘箱中烘干。较大的仪器或者在洗涤后立即使用的仪器，为了节省时间，可将水尽量沥干后，加入少量丙酮或乙醇摇洗(使用后的乙醇或丙酮应倒回专用的回收瓶中)，再用电吹风吹干。先通入冷风1—2分钟，当大部分溶剂挥发后再吹入热风使干燥完全(有机溶剂蒸气易燃烧和爆炸，故不宜先用热风吹)。吹干后，再吹冷风使仪器逐渐冷却。1.5实验产率的计算有机化反应中，理论产量是指根据反应方程式，原料全部转化成产物，同时在分离和纯化过程中没有损失的产物的数量。产量(实际产量)是指实验中实际分离获得的纯粹产物的数量。百分产率是指实际得到的纯粹产物的重量和计算的理论产量的比值，即例：用20克环己醇和催化用的硫酸一起加热时，可得到12克环已烯，试计算机它的百分产率？根据化学反应式：1摩尔环己醇能生成1摩尔环己烯，今用20克即20/100=0.2摩尔环己醇，理论上应得0.2摩尔环己烯，理论产量为0.2X82克=16.4克，但实际产量为12克，因此百分产率为：在有机化学实验中，产率一般不可能达到理论值，这是由于下面一些因素影响所致：（1）可逆反应。在一定的实验条件下化学反应建立了平衡，反应物不可能完全转化成产物。（2）有机化学反应比较复杂，在发生主要反应的同时，一部分原料消耗在副反应中。（3）分离和纯化过程中所引起的机械损失。为了提高产率，常常增加某一反应物的用量。究竟选择哪一个试剂过量要根据有机化学反应的实际情况，反应的特点，各试剂的相对价格，在反应后是否易于除去，以及对减少副反应是否有利等因素来决定的。下面是在这种情况下计算产率的一个实例。用12.2克苯甲酸、35毫升乙醇和4毫升浓硫酸一起回流，制得苯甲酸乙酯12克。这里，浓硫酸是用作这个酯化反应的催化剂。从反应方程式中各物料的摩尔比很容易看出乙醇是过量的，故理论产量应根据苯甲酸来计算。0.1摩苯甲酸理论上应产生0.1摩尔即0.1×150=15克苯甲酸乙酯。百分产率为1.6实验预习、记录和实验报告实验预习 每个学生都应准备一本实验记录本。在每次实验前必须认真预习，作好充分准备。预习的具体要求如下： （1）将实验的目的和要求、反应式（正反应、主要副反应），主要试剂和产物的物理常数（查阅手册或词典）以及主要试剂的用量（g、ml、mol）和规格摘录于记录本中。 （2）列出粗产品纯化过程原理，明确各步骤操作的目的和要求。 （3）写出实验简单步骤。每个学生应根据实验内容上的文字改写成简单明了的实验步骤（不要照抄实验的内容）。步骤中的文字可用符号简化，例如试剂写成分子式，克用g，毫升用ml，加热用△，加用“+”，沉淀用↓，气体逸出用↑……。仪器以示意图代之。学生在实验初期可画装置简图，步骤写得详细些，以后逐步简化。这样在实验前已形成了一个工作提纲，实验应按提纲进行。实验记录 进行实验时要做到操作认真，观察仔细，思考积极，并将观察到的现象及测得的各种数据，及时的如实记录于记录本中。记录要做到简要明确，字迹整洁。实验完毕后，同学应将实验记录本和产物交给老师。产物应盛于样品瓶中贴好标签。计算产率及讨论 计算产率，并根据实验情况讨论观察到的现象及结果（也可由教师指定回答部分思考题），并提出对本实验的改进意见。 在进行实验操作之后，总结进行的工作，分析出现的问题，整理归纳结果是完成实验的不可缺少的一步。同时也是把直接的感性认识提高到理性思维的必要的一步。实验报告就是进行这项培养和训练的，因此务必认真对待。第二部分基本操作和新技术实验一熔点测定实验目的1了解熔点的定义2掌握熔点的测定方法二、实验原理在大气压力下，化合物受热由固态转化为液态时的温度称为该化合物的熔点(MeltingPoint，简记mp)。熔点是固体有机化合物的物理常数之一，经过测定熔点不但能够鉴别不同的有机化合物，而且还可判断其纯度。严格地说，所谓熔点指的是在大气压力下化合物的固—液两相达到平衡时的温度。一般纯的有机化合物都具有确定的熔点，而且从固体初熔到全熔的温度范围(称熔程或熔距)很窄，一般不超过0.5～1℃三、实验方法取0.1一0.2g样品，放在干净的表面皿上，聚成小堆，将毛细管的开口插入样品堆中，使样品挤入管内，把开口一端向上竖立，轻敲管子使样品落在管底；也可把装有样品的毛细管，经过一根(长约40cm样品的装入熔点管在温度计上的位置熔点测定装置图2.1-1样品的装入及熔点管的位置图2.1-2熔点测定装置(如图1-2)是利用Thiele管(又叫b形管)来测定熔点，首先，是将熔点测定管夹在铁架台上，然后装入浓硫酸于熔点测定管中至高出侧管的下沿时即可，熔点测定管口配一缺口单孔橡皮塞，温度计插入孔中，刻度应向橡皮塞缺口。把毛细管附着在温度计旁。温度计插入熔点测定管中的深度以水银球恰在熔点测定管的两侧管的中部。为了准确地测定熔点，加热的时候，特别是在加热到接近试料的熔点时，必须使温度上升的速度缓慢而均匀，对于每一种试料，至少要测定两次。第一次升温可较快，每分钟可上升5℃左右。这样能够得到一个近似的熔点。然后把热浴冷却下来至少30进行第二次熔点测定时，开始时升温可稍快(开始时每分钟上升5℃，待温度到达比近似熔点低约10℃时，再调小火焰，使温度缓慢而均匀地上升(每分钟上升约1℃)，注意观察熔点试料的变化，当熔点管中试料开始蹋落和有湿润现象，出现小滴液体时，表示试料已开始熔化，为初熔，记下温度，继续微热至微量固体试料消失成为透明液体时，为全熔，即为该化合物的熔程。记录熔点时，要记录开始熔融和完全熔融时的温度，例如123~125℃，决不可仅记录这两个温度的平均值，例如124实验测定完毕，把温度计放好，让其自然冷却至接近室温时才用废纸擦去硫酸，才可用水冲洗。否则，容易发生水银柱断裂，热硫酸待冷却后，方可倒回瓶中。图1—3固体样品的熔化过程四、注意事项(1)用提勒熔点测定管测定熔点是实验室中常见的一种测定熔点的方法。另外，还可采用显微熔点测定仪或数字熔点仪。其中，用显微熔点测定仪测定熔点具有使用样品少、可测高熔点样品、可观察样品在受热过程中的变化等特点。(2)待测样品一定要经充分干燥后再进行测定熔点。否则，含有水分的样品会导致其熔点下降、熔距变宽。另外，样品还应充分研细，装样要致密均匀，否则，样品颗粒间传热不匀，也会使熔距变宽。(3)导热介质的选择可根据待测物质的熔点而定。若熔点在95℃以下，能够用水作导热液；若熔点在95～220℃范围内，可选用液体石蜡油；若熔点温度再高些，可用浓硫酸(250～(4)在向提勒熔点测定管注入导热液时不要过量。要考虑到导热液受热后，其体积会膨胀的因素。另外，用于固定熔点管的细橡皮圈不要浸入导热液中，以免溶胀脱落。(5)样品经测定熔点冷却后又会转变为固态，由于结晶条件不同，会产生不同的晶型。同一化合物的不同晶型，它们的熔点常常不一样。因此，每次测熔点都应该使用新装样品的熔点管。实验二微量法的沸点测定实验目的1了解沸点的定义2掌握微量法测定沸点的方法二、实验原理一种液体物质在一定的温度下，有一个一定的与它平衡的蒸气压，此项蒸气压随温度的改变而改变。温度上升蒸气压也随之上升，当达到某一温度时，液体的蒸气压与大气压相等，此时液体内部的蒸气能够自由地逸出液面，因而出现沸腾现象。因此，当液体的蒸气压与标准大气压相等时的温度，称为这一液体沸点。药品：无水乙醇水三、实验步骤：取一支直径为1cm，长约10cm的小试管作为装试料的外管。另取长约120mm，内径约lmm的一端封口的毛细管，作为内管。装试料时，可用吸管把试料装入外管，试料的高度应约为6～8mm，将外管用橡皮圈固定在温度计上，如图2.2—1。然后把内管开口朝下插入外管里，这样就有少量液体吸入管内。象熔点测定时一样，把沸点管和温度计放入待测定用的浴液器皿中。

图2.2—1微量法沸点测定管图2.2—2微量法沸点测定装置将热浴在石棉网上慢慢地加热，为使温度均匀地上升，可用环形搅拌棒上下搅拌。当温度到达比沸点稍高的时候，能够看到从内管中有一连串的小气泡不断地逸出。此时停止加热，让热浴慢慢冷却。当液体开始不冒气泡和气泡将要缩入内管时的温度即为该液体的沸点，记录下这一温度。这时液体蒸气压与外界大气压相等。四、注意事项 （1）测定沸点时，加热不应过猛，特别是在接近样品的沸点时，升温更要慢一些，否则沸点管内的液体会迅速挥发而来不及测定。 （2）如果在加热测定沸点过程中，没能观察到一连串小气泡快速逸出，可能是沸点内管封口没封好之故。此时，应停止加热，换一根内管，待导热液温度降低20℃五、问题用微量法测定沸点，把最后一个气泡刚欲缩回至内管的瞬间的温度作为该化合物的沸点，为什么？实验三蒸馏实验目的1掌握蒸馏的基本原理2掌握蒸馏操作的实验装置及操作方法二、实验原理液态物质受热沸腾化为蒸气，蒸气经冷凝又转变为液体，这个操作过程就称作蒸馏(Distillation)。蒸馏是纯化和分离液态物质的一种常见方法，经过蒸馏还能够测定纯液态物质的沸点。纯的液态物质在一定压力下具有确定的沸点，不同的物质具有不同的沸点。蒸馏操作就是利用不同物质的沸点差异对液态混合物进行分离和纯化。当液态混合物受热时，由于低沸点物质易挥发，首先被蒸出，而高沸点物质因不易挥发或挥发出的少量气体易被冷凝而滞留在蒸馏瓶中，从而使混合物得以分离。不过，只有当组分沸点相差在30℃图2.3—1简单蒸馏装置图需要指出的是，具有恒定沸点的液体并非都是纯化合物，因为有些化合物相互之间能够形成二元或三元共沸混合物，而共沸混合物是不能经过蒸馏操作进行分离。一般，纯化合物的沸程(沸点范围)较小(约0.5～1℃三、实验方法安装好蒸馏烧瓶、冷凝管、接引管和接受瓶(见图2.3—1)，然后将待蒸馏液体经过漏斗从蒸馏烧瓶颈口加入到瓶中，投入1～2粒沸石，再配置温度计。接通冷凝水，开始加热，使瓶中液体沸腾。调节火焰，控制蒸馏速度，以1～2滴／秒为宜。在蒸馏过程中，注意温度计读数的变化，记下第一滴馏出液流出时的温度。当温度计读数稳定后，另换一个接受瓶收集馏分。如果依然保持平稳加热，但不再有馏分流出，而且温度会突然下降，这表明该段馏分已近蒸完，需停止加热，记下该段馏分的沸程和体积(或质量)。馏分的温度范围愈小，其纯度就愈高。有时，在有机反应结束后，需要对反应混合物直接蒸馏，此时，能够将三口烧瓶作蒸馏瓶组装成蒸馏装置直接进行蒸馏(见图2.3—2)四、注意事项(1)蒸馏烧瓶大小的选择依待蒸馏液体的量而定。一般，待蒸馏液体的体积约占蒸馏烧瓶体积的1／3～2／3。(2)当待蒸馏液体的沸点在140℃以下时，应选用直形冷凝管；沸点在140(3)如果蒸馏装置中所用的接引管无侧管，则接引管和接受瓶之间应留有空隙，以确保蒸馏装置与大气相通。否则，封闭体系受热后会引发事故。(4)沸石是一种带多孔性的物质，如素瓷片或毛细管。当液体受热沸腾时，沸石内的小气泡就成为气化中心，使液体保持平稳沸腾。如果蒸馏已经开始，但忘了投沸石，此时千万不要直接投放沸石，以免引发暴沸。正确的做法是，先停止加热，待液体稍冷片刻后再补加沸石。(5)蒸馏低沸点易燃液体(如乙醚)时，千万不可用明火加热，此时可用热水浴加热。在蒸馏沸点较高的液体时，能够用明火加热。明火加热时，烧瓶底部一定要置放石棉网，以防因烧瓶受热不匀而炸裂。(6)无论何时，都不要使蒸馏烧瓶蒸干，以防意外。图2.3—2由反应装置改装的蒸馏装置实验四重结晶实验目的1了解重结晶的基本原理2掌握有机物重结晶的基本操作二、实验原理从自然界或由有机合成得到的固体有机物，常见重结晶进行提纯。固体物质的溶解度多数随着温度的升高而增大，将有机物溶解在热的溶剂中制成饱和溶液，冷却后，由于溶解度减小，溶质又重新成晶体析出，故称重结晶。重结晶一般是用溶解的方法把晶体结构破坏，然后改变条件让晶体重新形成，利用被提纯物质和杂质在溶剂中的溶解度不同除去杂质的一种操作过程，一般适用于纯化杂质含量在5%以下的固体有机物。晶体颗粒大小均匀适当，有利于物质的纯化。晶体太细，其表面积很大，吸附的杂质也多，同时形成稠厚的糊状物，夹带母液较多，不易洗净。晶体过大(直径超过2mm)，会在晶体内夹杂母液，干燥困难，即使干燥后也有杂质留在里面。因此操作时要注意结晶条件。重结晶一般的过程是：(1)选择适宜的溶剂[1]在将近溶剂沸点的温度下，将欲提纯的固体溶解；(2)将溶液热滤，除去不溶性杂质，如溶液中含有色杂质，则用活性炭脱色后一起热滤；(3)冷却滤液，析出晶体；(4)吸滤，分出晶体；可溶性杂质留在母液中；(5)洗涤晶体，除去附着的母液，干燥后测定熔点，如纯度不合格，可再进行一次重结晶。三、基本操作—热滤和吸滤热滤用普通漏斗过滤热的饱和溶液时，常因温度降低会在漏斗中或其颈部析出晶体，用热滤法能够部分克服这个缺点。操作方法若溶液不多，过滤时，先将短颈玻璃漏斗在蒸汽中温热，并使用扇形滤纸加快过滤速度，减少晶体析出。用短颈漏斗可避免晶体析出堵塞漏斗颈，影响过滤。另一种简便方法是将漏斗连同扇形滤纸放在烘箱中，烘热后取出，马上过滤，效果甚佳。若要热滤较多量的溶液，则须用热水漏斗(也称保温漏斗)。热水漏斗种类很多，常见的热水漏斗如图2.8—1所示。此漏斗是由两层紫铜制成的，中间放热水，有柄能够加热，使热水漏斗经常保持一定的温度。若溶剂是可燃性的，则先把里面的水煮沸，把火熄灭后，再行热滤；若溶剂是不可燃的，则煮沸后能够一边加热，一边热滤。扇形滤纸的折法扇形滤纸(又称菊花形滤纸、折叠式滤纸)跟溶液的接触面大，故过滤速度快。滤纸的折叠法是：先把滤纸折成对半，再折为四分之一，以2对3叠成4，以1对3叠成5[如图2.4—2(a)]；以2对5叠成6，以1对4叠成7[如图2.4—2(b)]；以2对4叠成8，以1对5叠成9[如图2.4—2(c)]。此时滤纸即如2.4—2（d）所示形状。要注意在折叠时不可将滤纸中心压得太紧，否则中心变脆，过滤时，滤纸底部有骤然破裂的危险。图2.4—1热滤装置图2.4—2扇形滤纸的折法将此滤纸执于左手，把2和8间、8和4间，4和6间以及6和3间等各朝相反方向折叠，直叠到9和1之间为止，如同折扇一样，并稍加压紧[如图2.4—2(e)]，然后打开滤纸，注意观察1及2[如图2.4—2（f）]有同样的折面。再将此两折面向内方向对折，使每一折面成两个小折面，比其它折面浅一半[如图2.4—2(g)]。最后将各折叠处重行轻轻压叠再打开，即可放在漏斗里使用。吸滤(又称抽滤或减压过滤)吸滤能够加快过滤速度，并使晶体与母液分离得比较安全，得到的晶体比较干燥，故进行重结晶操作时经常使用。吸滤的装置如图2.4—3。布氏(Büchner)漏斗(又称瓷孔漏斗)底部有许多细孔，上放滤纸。滤纸的直径比漏斗的内径略小，但又能把小瓷孔全部盖住，吸滤前用少量溶剂把滤纸润湿并吸紧。吸滤瓶是一厚壁玻璃瓶，能承受压力，用来接受滤液。其侧管和抽气管[2]相连。安全瓶的作用是防止关闭水龙头时，吸滤瓶内压力低于大气压，使自来水倒吸到吸滤瓶而弄脏滤液。图2.4—3吸滤装置图2.4—4微量吸滤装置吸滤时，把母液连同晶体倒入布氏漏斗中，粘在器壁的晶体可借助于玻璃棒或不锈钢刀移入漏斗。注意液面不要超过漏斗深度的3/4。母液流完后，把漏斗边缘的晶体移向中间，继续吸滤，把晶体吸干。停止过滤时，要先放气，后关水龙头。为了除去吸附在晶体表面的母液，必须进行洗涤，这时必须暂时停止抽气，用玻璃棒把晶体搅松，加入尽量少的冷溶剂，轻轻搅拌，使晶体能均匀地被溶剂润湿浸透；略停一二分钟，然后再抽气，吸滤至干。取出晶体，母液由吸滤瓶上口倒出，吸滤瓶的侧管只用来连接减压装置，不要从此口倒出母液。当晶体只有很少量(如0.1g)时，可用一个小的普通玻璃漏斗过滤；漏斗中插一根玻璃钉(用一根细长的玻璃棒，一端烧至红软，趁热在瓷板上一压即成)，上面放一张直径略大于玻璃钉帽的滤纸，使其紧贴在漏斗壁，整个漏斗装在具支试管上，即成—套微量吸滤装置，如图2.4四、实验步骤取粗制苯甲酸2g，放入100cm3锥形瓶中，先加入蒸馏水30cm3，用酒精灯加热至沸，陆续加入少量水，每次加2～3cm3，直至沸腾溶液中的固体不再溶解[3]，然后再加入热水2~5cm3苯甲酸是无色晶体，如果所得溶液有色，则稍冷[4]后加入活性炭0.1g，重新加热沸腾2~3min，除去有色杂质。同时准备好一只热水漏斗，加入热水并加热，把短颈漏斗放入热水漏斗中进行预热，待水近沸时放入预先叠好的扇形滤纸，并用少量热水润湿。然后将上述溶液进行热滤。如热滤的溶液很多，一次倒不完，要将剩余部分继续用小火加热，以免冷却后析出晶体。每次倒入漏斗的溶液不要太满，也不要等溶液全部滤完后再加。热滤完毕，用2~3cm3滤液稍冷后，放在冷水中冷却约15min，使其结晶完全。如果将已经析出晶体的滤液重新加热，使其溶解，再在室温下静置，让其慢慢地自然冷却，则可获得较大的晶体[5]。结晶完全后，用布氏漏斗吸滤，使晶体和母液分离。锥形瓶壁附着的晶体，可用母液洗下来再吸滤。打开安全瓶上的旋塞(或橡皮管夹)，停止抽气，用少量冷的蒸馏水洗涤晶体l~2次，吸干。最后将晶体移到另一张干净的滤纸上，放在表面皿中，在红外干燥箱中烘干。测定精制品的熔点，称量并计算回收率。五、注释[1]理想的重结晶溶剂必须具备下列条件：(1)与被提纯的物质不起化学反应。(2)被提纯物质在热溶剂中溶解度要大，冷却时溶解度要小，这样损失少，回收率高。(3)杂质在热溶剂中不溶解，在热滤时能够除去；或者在冷溶剂中易溶，留在母液中。(4)溶剂容易挥发，干燥时易与晶体分离，共沸点应低于被提纯物的熔点，否则被提纯物质呈油状析出，固化后含有较多的杂质。(5)能得到较好的晶体。为了选取合适的溶剂，能够查阅化学手册或有关资料。如果用何种溶剂该用多少数量都不了解，则必须用少量样品进行重复试验。选择溶剂时要用溶解度的“相似相溶”规律，正常情况下，非极性和极性小的物质易溶于非极性溶剂；反之，极性物质易溶于极性溶剂。这样极性大的物质在热的非极性溶剂中不大会溶解，而可能易溶于冷的极性大的溶剂中。因此，选用极性适中的溶剂较为合适。常见溶剂的极性大小次序是：水>甲醇>乙醇>乙酸乙酯>丙酮>乙醚>氯仿>苯>四氯化碳>汽油具体试验方法：取小试管数支，各放入约0.2g要重结晶的物质，分别加入0.5~1cm3不同种类的溶剂，加热到完全溶解。冷却后，能析出最多量晶体的溶剂，一般可认为是最合适的。如果固体物质在2cm3热溶剂中仍不能全溶，则该溶剂不适用于重结晶。如果固体在热溶剂中能溶解，而冷却后无晶体析出，说明此固体在该溶剂中的溶解度很大，这样的溶剂也不适用于重结晶。如果物质易溶于某种溶剂而难溶于另一溶剂，且该两溶剂能互溶，那么就能够用两者配成的混合溶剂来进行试验。常见的混合溶剂有乙醇与水、甲醇与乙醚、苯与乙醚等。[2]抽气管用于抽气减压，有金属制的也有玻璃制的，构造相似，见图2.4—5。图2.4—5抽气管[3]如果加入溶剂加热后，未见固体减少，这固体可能是不溶性杂质，这时就不必再加入溶剂了。[4]如把活性炭加入正在沸腾的溶液中，会造成暴沸现象。[5]晶体的大小与冷却的条件有关。如将滤液浸在冷水中快速冷却或者在冷却时振摇溶液，这样形成的晶体很细；如果在静置下缓慢冷却，可得到较大的晶体。六、思考题（1）重结晶一般包括哪几个步骤？选用的溶剂应具备哪些条件?重结晶能否用于提纯液态有机物？（2）不纯物质经一次重结晶后，是否必然纯净?如何决定是否需要再进行一次重结晶？（3）重结晶时加入的溶剂为什么不能太多或者过少?溶剂量应如何正确控制?（4）在布氏漏斗中洗涤晶体时，应注意什么?如滤纸大于布氏漏斗底有什么不好?停止吸滤时为什么要先放气后关自来水?第三部分有机化合物的综合合成实验实验五溴乙烷的制备一、实验目的1学习以结构上相对应的醇为原料制备一卤代烷的实验原理和方法；2掌握低沸物蒸馏的基本操作。二、实验原理在实验室中，饱和的一卤衍生物(卤烷)，一般是以醇类为原料，使其羟基被卤原子置换而制得。最常见的方法是以醇与氢卤酸作用：RX+H2O若用此法制备溴代烷，氢溴酸能够用47.5％的浓氢溴酸，另外，也能够借溴化钠和硫酸作用的方法制得。主反应：NaBr+H2SO4→HBr+NaHSO4C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O副反应：2C2H5OHC2H5OC2H5+H2OC2H5OHC2H4+H2O2HBr+H2SO4→Br2+SO2+2H2O今以采用溴化钠——硫酸法制备溴乙烷的反应是可逆的，为了使反应平衡向右方移动，能够在增加乙醇用量的同时，把反应生成的低沸点的溴乙烷及时地从反应混合物中蒸馏出来。药品：乙醇(95％)20ml；溴化钠(无水)26g；浓硫酸(d4201.84)38ml；三、实验步骤溴乙烷的粗制在250ml圆底烧瓶中，放入20ml95％乙醇及18ml水，在不断振荡和冷却下，缓缓加入浓硫酸38ml，混合物必须冷却至室温，再加入研细的溴化钠26g和几粒沸石。将烧瓶按图3.5—1装配成蒸馏装置，接受器内外均应放入冰水混合物，以防止溴乙烷的挥发损失。接液管末端应浸没在接受器内液面以下(为什么)。经过石棉网用酒精灯加热烧瓶，使反应平稳地发生，直到接受器内无油滴滴出为止。约40分钟左右，反应即可结束。此时必须趁热将反应瓶内的无机盐硫酸氢钠倒入废液缸内，以免因冷却结块而给洗涤烧瓶带来困难。图3.5—1溴乙烷粗制装置溴乙烷精制将馏出液(粗制溴乙烷)小心地倒入分液漏斗中，分出有机层(哪一层?)置于干净的三角烧瓶中(三角烧瓶最好浸在冰水中)，在振荡下逐滴滴入浓硫酸以除去乙醚、水、乙醇等杂质，滴加硫酸约2～4ml，使溶液明显分层。再用分液漏斗分去硫酸层(是上层还是下层?)。经硫酸处理后的溴乙烷转入50m1蒸馏烧瓶中，加入沸石，在水浴上加热蒸馏，为避免损失，接受器应须浸在冰水中。收集36～40℃的馏分，产量约20g纯溴乙烷为无色液体，沸点38.4℃，比重1.46l四、注释[1]溴化钠要先研细，在振摇下加入，以防止结块而影响反应进行，如用含结晶水的溴化钠(NaBr•2H2O)，其用量按摩尔数换算，并相应地减少加入的水量。[2]加热不均或过烈时，会有少量的溴分解出来使蒸出的油层带棕黄色，为防止此现象的发生，应在反应物混合时，严格地将温度控制在室温。[3]在反应过程中，一旦发生接受器中的液体倒吸进入冷凝管时，应暂时把接受器放低，使接液管的下端露出液面，即可排出。[4]反应结束，烧瓶中残液由浑浊变为清亮透明。应趁热将残液倒出，以防硫酸氢钠冷却结块．不易倒出。[5]要避免将水带入分出的溴乙烷中，否则加硫酸处理时将产生较多的热量而使溴乙烷挥发损失。五、问题（1）粗产品中可能有什么杂质?说明是如何除去的?（2）如果你的实验结果产率不高，试分析其原因。实验六乙酸乙酯的制备一、实验目的1学习乙酸乙酯的制备，了解酯化反应的原理。2掌握蒸馏、液态有机物的洗涤和干燥等基本操作。二、实验原理乙酸乙酯是由乙酸和乙醇在少量浓硫酸催化下作用制得的。主反应：副反应：药品：冰醋酸12ml；95％乙醇24ml；浓硫酸(dI.84)12ml；饱和碳酸钠溶液；饱和食盐水；饱和氯化钙溶液；无水碳酸钾。三、实验步骤乙酸乙酯的粗制在三口烧瓶中放入95％乙醇12ml，在振摇下慢慢加入浓硫酸12ml，使其混合均匀，并加几粒沸石，按图3.6—1的装置装配仪器。注意，温度计的水银球必须浸到液面下，但不能触及瓶底，离瓶底约0.5~1cm。图3.6—1制备乙酸乙酯的装置在滴液漏斗中加入12ml95％乙醇和12ml冰醋酸，混合均匀。用酒精灯加热烧瓶，当反应液温度升到110℃左右时，开始滴入乙醇和冰醋酸的混合液，控制滴入速度和馏出速度大致相等。加料约需1h，并维持反应液温度在125℃左右，滴加完毕后，继续加热数分钟，直到温度升高到乙酸乙酯的精制将10ml饱和碳酸钠溶液分几次缓慢地加入馏出液中，并要不断地摇动烧瓶(为什麽？），直到无二氧化碳气体逸出为止。然后将混合液倒入分液漏斗中，静置，放出下层水。用石蕊试纸检验酯层。如酯层仍显酸性，再用少量饱和碳酸钠溶液洗涤，直到酯层不显酸性为止。在分液漏斗中用等体积的饱和食盐水洗涤(为什么?)，放出下层废液。再用等体积的饱和氯化钙溶液洗涤两次，放出下层废液。从分液漏斗上口将乙酸乙酯倒入干燥的小锥形瓶内，加入无水碳酸钾干燥，并放置30min。在此期间要间歇振荡锥形瓶。经过普通玻璃漏斗（漏斗中折放滤纸）把干燥的粗乙酸乙酯滤入60ml蒸馏烧瓶中。加入沸石，水浴上加热蒸馏，收集了74—80℃产量：14.5～16.5g纯乙酸乙酯是具有果香的无色液体，沸点子77.2℃，比重0.901四、注释[1]乙酸乙酯与水形成沸点为70.4℃的二元恒沸混合物(含水8.1%)；乙酸乙酯、乙醇与水形成沸点为70.2[2]滴加速度太快，反应温度迅速下降，同时会使乙醇和乙酸来不及作用而被蒸出，影响产量。[3]温度太高，副产物乙醚的含量增加。[4]经过洗涤的产品中含有碳酸钠，必须分净，否则下一步用饱和氯化钙溶液洗涤时，产生絮状碳酸钙沉淀，造成分离困难。五、问题（1）酯化反应过程中，硫酸起什么作用?（2）蒸出的租乙酸乙酯中主要有哪些杂质?（3）能否用浓的氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液?（4）和氯化钙溶液洗涤，能除去什么?为什么先要用饱和食盐水洗涤?是否能够用水来代替？实验七从茶叶中提取咖啡因一、实验目的1学习生物碱提取方法；2巩固升华及分离操作。二、实验原理升华是提纯某些固体化合物的方法之一。基本原理是利用固体的不同蒸气压，将不纯样品在熔点温度以下加热从固态直接蒸发为蒸气，然后蒸气遇冷直接凝结(结晶)成固体，而没有液态中间过程出现的两步操作。升华往往得到高纯度的化合物。利用升华可除去不挥发杂质或分离不同挥发度的固体混合物，可是被升华的物质在低于熔点下，必须具有相当高的蒸气压(高于20mmHg)，只有少数物质具备这种性质，因此该纯化方法的应用受到限制。升华操作时间长，固体冷凝物处理困难，损失大，一般用于少量物质的纯化(1～2g)。升华操作：最筒单的升华装置如图3.7-1（a）所示：是用一蒸发皿，在其中放入被升华物，蒸发皿上盖一张穿有许多小孔的滤纸，再倒扣一个与蒸发皿口径合适的玻璃漏斗，漏斗颈塞少许棉花或玻璃绒，以防蒸气逸出。用砂浴缓缓加热，温度控制在被提纯物质熔点以下，使其慢慢升华，蒸气经过滤纸小孔，冷却后凝结在滤纸和漏斗壁上。较大量物质的升华，可在烧杯中进行。烧杯上放置一个通冷水的烧瓶，使蒸汽在烧瓶底部凝结成晶体，并附着在烧瓶底上如图3.7-1（b）。减压下的升华可按图3.7-2所示装置进行。升华前，必须把待精制的物质充分干燥。（a）(b)图3.7-1常压升华装置图3.7-2减压升华装置茶叶中含有多种生物碱，其中咖啡碱（又称咖啡因），约含1—5%，另外还含有11—12%的丹宁酸（鞣酸）、0.6%的色素、蛋白质等。咖啡因是弱碱性化合物易溶于氯仿(12.5%)，微溶于水(2％)及乙醇(2％)等。丹宁酸易溶水、乙醇等。咖啡因是属于杂环化合物，其化学名称为1，3，7-三甲基-2，6二氧嘌呤。嘌呤咖啡因含结晶水的咖啡因系白色针状晶体，在100℃时失去结晶水并开始升华，在178℃升华很快，无水咖啡因的熔点提取茶叶中的咖啡因时，常见乙醇、氯仿或苯作提取溶剂。提取在脂肪提取器中进行。萃取结束后蒸去溶剂即得粗咖啡因。粗咖啡因仍含有一些其它生物碱和杂质，利用升华可进一步提纯。药品：茶叶末5g；乙醇(95％)80ml；生石灰粉1.5—2三、实验步骤称取茶叶末5g,放入脂肪提取器的滤纸套筒[1]中，在圆底烧瓶内加入80ml95％的乙醇，用水浴加热，连续提取2—3小时后[2]，当提取液变得很淡，提取器内的液体刚虹吸下去时，立即停止加热。然后改成蒸馏装置，回收提取液中的大部分乙醇。再把残液倾入蒸发皿中，拌入1.5—2g生石灰粉[3],在蒸汽浴上蒸干乙醇。最后将蒸发皿移至酒精灯上焙烧片刻，必须使水分全部除去，冷却后，擦去沾在边上的粉末，以免在升华时污染产物。取一只合适的玻璃漏斗，漏斗颈部疏松的塞一小团棉花，罩在隔以刺有许多小孔的滤纸的蒸发皿上，用砂浴小心加热升华[4]。在纸上出现白色毛状结晶时时，暂停加热。冷至100℃左右。揭开漏斗和滤纸，仔细地把附在纸上及器皿周围的咖啡因用小刀刮下，残渣经拌和后用较大的火再加热片刻，便升华完毕。当出现褐色烟雾，立即停止加热．否则升华