有机实验习题答案

有机实验习题答案实验1常压蒸馏为什么蒸馏瓶所盛液体的量一般不超过容积的2/3，也不少于1/3？（多于2/3，易溅出；少于1/3，相对多的蒸汽残留在烧瓶中，收率低）温度计水银球应处于怎样的位置才能准确测定液体的沸点，画出示意图；水银球位置的高低对温度读数有什么影响？（参见图2-2，温度计水银球处于气液平衡的位置。位置高，水银球不易充分被馏出液润湿，沸点偏低，位置低，直接感受热源的温度，结果偏高。）为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1～2滴/秒？（保持气液平衡）如果加热后发现未加沸石，应如何处理？如果因故中途停止蒸馏，重新蒸馏时，应注意什么？（停止加热，稍冷，再补加沸石。重新蒸馏时，一定要补加沸石，原来的沸石表面的空隙已充满液体而失效）如果某液体具有恒定的沸点，能否认为该液体一定是纯净的物质？你提纯得到的乙醇是纯净物吗？（不一定，可能是恒沸物；蒸馏得到的乙醇不是纯净物，是恒沸物，参见附录5）在蒸馏过程中，火大小不变，为什么蒸了一段时间后，温度计的读数会突然下降？这意味着什么？（瓶中的蒸气量不够，意味着应停止蒸馏或者某一较低沸点的组分已蒸完。）蒸馏低沸点或易燃液体时，应如何防止着火？（严禁用明火加热。收集瓶中的蒸气应用橡皮管引入桌下、水槽或室外。参见P50图2-3）实验2水蒸气蒸馏应用水蒸气蒸馏的化合物必须具有哪些条件？水蒸气蒸馏适用哪些情况？（参见“二）指出下列各组混合物能否采用水蒸气蒸馏法进行分离。为什么？（1）乙二醇和水； （2）对二氯苯和水（对二氯苯和水可以用水蒸气蒸馏分开）为什么水蒸气蒸馏温度总是低于100℃？（因当混合物中各组分的蒸气压总和等于外界大气压时，混合物开始沸腾）简述水蒸气蒸馏操作程序。（当气从T形管冲出时，先通冷凝水，再将螺旋夹G夹紧，使水蒸气通入D，参见图2-7；结束时，先打开螺旋夹G使体系和大气相通，方可停止加热）。如何判断水蒸气蒸馏可以结束？（当蒸馏液澄清透明时，一般即可停止蒸馏。）若安全管中水位上升很高，说明什么问题，如何处理？（蒸馏系统阻塞，常见于插入烧瓶中的导管被固体物质堵塞。先打开T形管螺旋夹，再停止加热。）水蒸气蒸馏时，烧瓶内液体的量最多为多少？（烧瓶容积的1/3）实验3乙酸乙酯萃取苯酚1．实验室现有一混合物的乙醚溶液待分离提纯。已知其中含有甲苯、苯胺和苯甲酸。请查阅物理常数，选择合适的溶剂，设计合理方案从混合物中经萃取分离、纯化得到纯净甲苯、苯胺、苯甲酸。物理常数：分子量状态熔点/℃沸点/℃比重溶解性甲苯92.15无色液体-95110.60.8669与无水乙醇混溶与醚和苯混溶苯胺93.12浅黄色液体－6.1184.41.022乙醇,乙醚,丙酮,苯,石油醚苯甲酸122.12白色固体122.132491.2659乙醇,乙醚,丙酮,苯,氯仿提示：分别用盐酸萃取苯胺，用氢氧化钠萃取苯甲酸，而甲苯留于乙醚中，作进一步分离。再分别用氢氧化钠和盐酸置换出苯胺和苯甲酸，作进一步分离。(可计算出所用酸碱的量)。2．使用分液漏斗的目的是什么？使用时要注意什么？（从液相中萃取有机物或洗涤杂质；使用时应注意事项：参见“五”。）3．用乙醚萃取水中的有机物时，要注意哪些事项？（乙醚的沸点很低易挥发，且具有麻醉作用，应注意：附近不要有明火，防止火灾；及时放气，防止冲料；醚层放入锥形瓶并塞好；干燥醚层时，应用手护着瓶塞，否则塞子会被冲掉而打破；所有操作在通风柜进行）实验4混合物的分离提纯此三组分离实验中利用了什么性质？在萃取过程中各组分发生的变化是什么？写出分离流程图。（物质的酸碱性，流程图见上）。乙醚作为一种常用的萃取剂，其优缺点是什么？（优点：沸点不高易除去，价格适宜，对有机物的溶解性好。缺点：易燃易爆，易挥发，萃取后常带有一定量的水，有一定的麻醉性。）若用下列溶剂萃取水溶液，它们将在上层还是下层？乙酸乙酯，氯仿，己烷，苯。（上层：乙醚，己烷，苯。下层：氯仿）。实验5重结晶与熔点测定活性炭为什么要在固体物质全部溶完后加入？又为何不能在溶液沸腾时加入？（便于观察固体全溶解，防止暴沸）抽气过滤收集晶体时，为什要先打开安全瓶的活塞再关水泵？（防止倒流）用有机溶剂重结晶时，容易着火，溶剂容易挥发，如何防止？（水浴加热，回流装置）在布式漏斗中用溶剂洗涤固体时应注意些什么？（停止抽滤，小心松动晶体，加少量、冷的溶剂使晶体润湿，再抽滤，如此反复2-3苯胺是碱而乙酰苯胺不是，解释这种差异。(后者因氮原子未共用电子对与羰基p-π共轭，电子云向羰基氧偏移，降低其接受质子的能力）。实验7正溴丁烷的制备加料时，为什么不可以先使溴化钠与浓硫酸混合，然后加入正丁醇和水？答：不行。因为：将激烈反应产生溴和二氧化硫。反应后的粗产物可能含有哪些杂质？各步洗涤的目的何在？答：反应完后可能含有杂质为：正丁醇、正丁醚、溴、溴化氢、硫酸、硫酸氢钠和水。蒸出的初产物中可能含有的杂质为：正丁醇、正丁醚、溴、溴化氢、水。各步洗涤目的：水洗除大部分的溴、溴化氢和正丁醇浓硫酸洗去正丁醚和残余正丁醇（形成质子化的醚和醇而溶于过量的硫酸）水洗除硫酸用NaHCO3洗除残余的硫酸最后用水洗除NaHSO4与过量的NaHCO3等残留物浓硫酸洗时要用干燥分液漏斗的目的：防止降低硫酸的浓度，影响洗涤效果。回流加热后反应瓶中的内容物呈红棕色，这是什么缘故？蒸馏出粗正溴丁烷后，残余物应趁热倒入回收瓶中，何故？答：氢溴酸被硫酸氧化生成的溴；硫酸氢钠固体析出，不便清洗。本实验的产品经气相色谱分析，常含有1%~2%的2-溴丁烷，而原料中经检测并没有2-丁醇，如何解释？答：该反应主要按SN2机理进行，同时，也伴随极少一部分反应物按SN1机理进行，经过碳正离子的重排而生成少量2-溴丁烷。此外，在硫酸存在下，正丁醇脱水生成丁烯，后者与氢溴酸发生加成反应生成2-溴丁烷。若本实验产物的IR图谱中3000cm-1以上有吸收峰，你认为产品中可能含有什么杂质？答：可能残留正丁醇和水（O－H伸缩振动的吸收）。实验8苯亚甲基苯乙酮的制备1．为什么本实验的主要产物不是苯乙酮的自身缩合或苯甲醛的Cannizzaro反应？答:苯乙酮的自身缩合的空间位阻比较大；苯甲醛发生Cannizzaro反应须在更高浓度的碱（40%NaOH）中进行。2．本实验中如何避免副反应的发生？答：先将苯乙酮与碱混合，控制低温，防止苯乙酮的自身缩合；采取控温滴加与搅拌，有利于发生交叉羟醛缩合而防止苯甲醛的岐化。3．本实验中，苯甲醛与苯乙酮加成后为什么不稳定并会立即失水？答：生成的反式烯烃稳定，或者说亚甲基氢受羰基和羟基的影响比较活泼，易于消除。实验9乙酸正丁酯的制备本实验用什么方法提高转化率的？答：利用分水器将生成的水不断从反应体系中移走，或者加入过量的反应物之一：乙酸。反应结束时，混合物中有哪些杂质？这些杂质是如何除去的？答：混合物中有哪些杂质：催化剂硫酸，未反应的少量乙酸、正丁醇，水，也可能有极少量的醚和烯；用水洗去大量酸和少量醇，用碳酸钠溶液洗去残留的酸。用蒸馏法进一步提纯。为什么洗涤粗品时不用NaOH溶液？答：碱性太强，可能会有部分酯的水解。比较两种方法所用的实验装置和试剂用量有何不同。哪种方法更好？答：分水回流法更好：因为原料未过量，硫酸用量少，反应时间较短，产物纯度高（硫酸用量少，副产物少，未反应的正丁醇少）。酯化方法反应时间前馏分主馏分沸程/℃质量/g酯含量/g沸程/℃质量/g酯含量/g分水回流法40分钟123~1241.194.2124~1259.197.7直接回流法40分钟117~1145.181.8124~1253.592.6实验102-甲基-2-己醇的制备1.写出溴化正丁基镁与下列化合物作用的反应式，包括反应混合物经酸分解步骤。（1）二氧化碳(2)乙醛（3）苯甲酸乙酯2.市售的无水乙醚通常含有少量乙醇和水，如果用这种乙醚，对格氏试剂的生成有什么影响？解释原因。答：因它们含活泼氢，会分解格氏试剂。3.本实验各步骤均为放热反应，如何控制反应平稳进行？答：待反应液充分冷却以后，小心控制试剂的滴加速度。4.实验中正溴丁烷与乙醚的混合液加入过快有何不好？答：可能冲料，同时可能形成较多的偶联副产物5.实验中有哪些可能的副反应？应如何避免？答：RMgX+H2O→RH+Mg(OH)X2RMgX+O2→2ROMgXRMgX+R′OH→RH+R′OMgXRMgX+RX→R-R+MgX2(偶联反应）RMgX+CO2→RCO2MgX由于格氏试剂化学性质活泼，反应体系应避免有水、氧气和二氧化碳的存在，因此实验前所用的仪器应全部干燥，试剂要经过严格无水处理。实验11苯甲醇和苯甲酸的制备1．在Cannizzaro反应中用的醛和在羟醛缩合反应中所用醛的结构有何不同?答：Cannizzaro反应中用的醛没有α-氢，而羟醛缩合反应中所用醛有α-氢。2．本实验中两种产物是根据什么原理来分离提纯的？醚层各步洗涤的目的是什么？答：苯甲醇难溶于水而易溶于乙醚，苯甲酸盐易溶于水而苯甲酸难溶于水。用饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤未反应的苯甲醛；碳酸钠溶液洗涤残留的亚硫酸氢钠和未完全中和的苯甲酸，用水洗残留的碳酸钠。3．乙醚萃取后的水溶液，用浓盐酸酸化时为什么要酸化到至pH2~3？若不用试纸检测，怎样判断酸化已经适当？答：因为苯甲酸的pKa为4.12，根据缓冲溶液公式，若酸化至pH为4左右，酸和盐的浓度相当，进一步酸化至2~3，盐的浓度接近1%。若不用试纸检测，可观察是否有新的沉淀生成。4.写出下列化合物在浓碱存在下发生Cannizzaro反应的主要产物？（分子内的歧化更易发生）实验12肉桂酸的制备1.在制备中,回流完毕后加入Na2CO3,使溶液呈碱性,此时溶液中有几种化合物,各以什么形式存在？（肉桂酸盐，苯甲醛，乙酸钠，苯乙烯聚合物等）2．水蒸气蒸馏前，如果用氢氧化钠溶液代替碳酸钠碱化有什么不好?（碱性太强，会使未反应的苯甲醛发生歧化生成苯甲酸钠和苯甲醇）3.用水蒸气蒸馏除去什么？能不能不用水蒸气蒸馏？（水蒸气蒸馏除去未反应的苯甲醛；也可用有机溶剂萃取，但与焦状物分离可能不如前者）实验132-硝基-1,3-苯二酚的制备1．为么不能直接硝化，而要先磺化？（否则，间苯二酚会被硝酸氧化）2．为什么在水蒸气蒸馏前，要除去过量的硝酸？（否则，残留的硝酸会进一步硝化生成多硝基化合物，也可能氧化产物）3．本实验产率低（10%左右，文献报道为30—35%），为什么？（因为间苯二酚很容易氧化，此外，因空间效应使得进入2位困难）实验14安息香的辅酶合成法1．安息香缩合、羟醛缩合、歧化反应有何不同？答：芳香醛在氰化钠（钾）或VB1作用下，分子间发生缩合反应生成α-羟酮，称为安息香缩合反应；有α-氢的或酮在稀碱作用下自身或交叉发生分子间的亲核加成得β-羟基醛或酮的反应称为羟醛（酮）缩合反应；没有α-氢醛在浓碱作用下发生歧化得一分子醇和一分子羧酸叫Cannizzaro反应。2．为什么加入苯甲醛后，反应混合物的pH要保持9~10左右？溶液pH过低有什么不好？答：pH要保持9~10，有利于产生噻唑环碳负离子，pH过低，碱性不够，难于产生碳负离子，pH太高，碱性太强，噻唑环会被破坏。二苯乙二酮的制备1.冰乙酸的作用是什么？（酸性环境，有利于弱氧化剂的氧化）2.加40ml水的作用是什么？（有利于产品的分离，乙酸和三氯化铁均溶于水）3.在方法二中，两次用到TLC，目的分别是什么？如何利用Rf来鉴定化合物？（第一次是跟踪反应，第二次是鉴定产品的纯度；与标准品对照作薄层色谱，比较Rf值）。4.二苯乙二酮的IR谱图有什么特征？（1700cm－1附近有羰基的伸缩振动吸收；大于30000cm－1附近有苯环C-H伸缩振动，1460~1600与芳环的骨架振动吸收）。实验15柱色谱和薄层色谱1.为什么必须保证所装柱中没有空气泡或断层现象？如何做到？（固定相不均匀，分离效果差；装柱和洗脱时溶剂始终高于固定相液面）2.柱色谱所选择的洗脱剂为什么要先用非极性或弱极性的，然后再使用较强极性的洗脱剂洗脱？（否则会由于洗脱剂在固定相上被吸附，迫使样品一直保留在流动相中。）3.你认为荧光黄和亚甲基蓝哪个极性更大？（荧光黄极性更大）4.如果柱层析分离的化合物没有颜色，如何得到单一组分？（用薄层色谱跟踪，合适的方法显色，相同的组分合并后，挥干溶剂）5.制备薄层板时，厚度对样品展开有什么影响？（太厚，展不开；太薄，分离困难）6.已知有机化合物极性A>B>C，在薄层色谱中，如果选择A作为展开剂，B和C的混合物作为待分析样品，则充分展开显色后，薄层色谱板上通常显