有機化學實驗 課后習題答案.doc

實驗一 常壓蒸餾及沸點的測定 1、解：當液體混合物受熱時，其蒸汽壓隨之升高。當與外界大氣壓相等時，液體變?yōu)檎羝?，再通過冷凝使蒸汽變?yōu)橐后w的兩個聯(lián)合操作的過程叫蒸餾。從安全和效果方面考慮，蒸餾實驗過程中應注意如下幾點。待蒸餾液的體積約占蒸餾燒瓶體積的1/32/3。沸石應在液體未加熱前加入。液體接近沸騰溫度時，不能加入沸石，要待液體冷卻后才能加入，用過的沸石不能再用。待蒸餾液的沸點如在140以下，可以選用直形冷凝管，若在140以上，則要選用空氣冷凝管。蒸餾低沸點易燃液體時，不能明火加熱，應改用水浴加熱。蒸餾燒瓶不能蒸干，以防意外。2、解：（1）溫度控制不好，蒸出速度太快，此時溫度計的顯示會超過79，同時餾液中將會含有高沸點液體有機物而至產(chǎn)品不純，達不到蒸餾的目的。（2）如果溫度計水銀球位于支管口之上，蒸氣還未達到溫度計水銀球就已從支管流出，測定沸點時，將使數(shù)值偏低。若按規(guī)定的溫度范圍集取餾份，則按此溫度計位置收集的餾份比規(guī)定的溫度偏高，并且將有少量的餾份誤作前餾份而損失，使收集量偏少。如果溫度計的水銀球位于支管口之下，測定沸點時，數(shù)值將偏高。但若按規(guī)定的溫度范圍收集餾份時，則按此溫度計位置收集的餾份比要求的溫度偏低，并且將有少量的餾份誤認為后餾份而損失。3、解：(1)沸石的作用：沸石為多孔性物質(zhì)，它在溶液中受熱時會產(chǎn)生一股穩(wěn)定而細小的空氣泡流，這一氣泡流以及隨之而產(chǎn)生的湍動，能使液體中的大氣泡破裂，成為液體分子的氣化中心，從而使液體平穩(wěn)地沸騰，防止了液體因過熱而產(chǎn)生的暴沸。簡而言之，是為了防止暴沸！(2)如果加熱后才發(fā)現(xiàn)沒加沸石，應立即停止加熱，待液體冷卻后再補加，切忌在加熱過程中補加，否則會引起劇烈的暴沸，甚至使部分液體沖出瓶外而引起著火。4、解：中途停止蒸餾，再重新開始蒸餾時，因液體已被吸入沸石的空隙中，再加熱已不能產(chǎn)生細小的空氣流而失效，必須重新補加沸石。5、解：應立即停止加熱。（1）冷卻后補加新的沸石。用過的沸石一般不能再繼續(xù)使用，因為它的微孔中已充滿或留有雜質(zhì)，孔徑變小或堵塞，不能再起助沸作用。（2）如有餾液蒸出來，則須等到冷凝管冷卻后再通水。因為冷凝管驟冷會爆裂。實驗二 分餾1、解：蒸餾可用于沸點相差較大或分離要求不高的液體混合物的分離。分餾主要用于相差較小或分離要求較高的液體混合物的分離。兩者在原理上是相同的，分餾相當于多次蒸餾。除了應用范圍不同外，它們的裝置也不同，分餾裝置比蒸餾裝置多了一個分餾柱。它們在操作上餾出速度也不同，蒸餾操作餾出速度尾12滴/s，而分餾餾出速度為1滴/（23）s。2、解：不可以。如果把分餾柱頂上溫度計的水銀柱的位置向下插些，這樣測定沸點時，數(shù)值將偏高。但若按規(guī)定的溫度范圍集取餾份時，則按此溫度計位置集取的餾份比要求的溫度偏低，并且將有少量的餾份誤認為后餾份而損失。 3、解：加熱過快，餾液滴數(shù)增加，使得上升的蒸汽來不及熱交換就直接進入冷凝管，所以分離能力會下降。4、解：這樣可以保證上面冷凝下來的液體與下面上升的氣體進行充分的熱交換和質(zhì)交換，提高分離效果。5、解：填充物在柱中起到增加蒸汽與回流液接觸的作用，填充物比表面積越大，越有利于提高分離效率。所以有填充物的柱比不裝填料的效率高。實驗三 重結(jié)晶1、解：一般包括：（1）選擇適宜溶劑，目的在于獲得最大回收率的精制品。（2）制成熱的飽和溶液。目的是脫色。（2）熱過濾，目的是為了除去不溶性雜質(zhì)（包括活性炭）。（3）晶體的析出，目的是為了形成整齊的晶體。（4）晶體的收集和洗滌，除去易溶的雜質(zhì)，除去存在于晶體表面的母液。（4）晶體的干燥，除去附著于晶體表面的母液和溶劑。2、解：控制溶劑用量，利于配制飽和溶液。3、解：應注意：(1)加入活性炭要適量，加多會吸附產(chǎn)物，加少，顏色脫不掉；用量為固體重量的15%為合適。(2)不能在沸騰或接近沸騰的溫度下加入活性炭，以免暴沸；(3)加入活性炭后應煮沸幾分鐘后才能熱過濾。4、解：如果濾紙大于漏斗瓷孔面時，濾紙將會折邊，那樣濾液在抽濾時將會自濾紙邊沿吸入瓶中，而造成晶體損失。所以不能大，只要蓋住瓷孔即可。5、解：與第一次析出的晶體相比，純度下降。因為母液中雜質(zhì)的濃度會更高，所以結(jié)晶產(chǎn)品中雜質(zhì)含量也相對較高。6、解：注意：（1）邊加熱邊趁熱過濾。要不時加熱大燒杯。（2）熱濾濾紙不能有缺口。熱濾時要沉著冷靜，不要讓活性炭從濾紙邊緣掉到錐形瓶里。（3）總的溶液不能超過120ml。否則產(chǎn)率降低。（4）注意擠干晶體。否則產(chǎn)率虛高。7、解：一般通過晶形、色澤、熔點和熔點矩等作初步判斷。具有單一晶形、顏色均勻、熔程在0.5以內(nèi)的固體，可視為純凈。實驗四 減壓蒸餾1、 解：液體的沸點隨外界壓力的降低而降低。在低于大氣壓力下進行的蒸餾稱為減壓蒸餾。減壓蒸餾主要應用于：純化高沸點液體；分離或純化在常壓沸點溫度下易于分解、氧化或發(fā)生其它化學變化的液體；分離在常壓下因沸點相近二難于分離，但在減壓下可有效分離的液體混合物；分離純化低熔點固體。2、解：裝配要求：系統(tǒng)不漏氣，壓力穩(wěn)定，平穩(wěn)沸騰。應注意：減壓蒸餾時應用克氏蒸餾頭，帶支管的接液管或使用多頭接液管。需用毛細管代替沸石，防止暴沸。要求用熱浴加熱，需使用厚壁耐壓的玻璃儀器。*3、解：必須先抽真空后加熱，對于油泵，原因是：系統(tǒng)內(nèi)充滿空氣，加熱后部分溶液氣化，再抽氣時，大量氣體來不及冷凝和吸收，會直接進入真空泵，損壞泵改變真空度。如先抽氣再加熱，可以避免或減少之。對于水泵：防止由于“過熱”引起的暴沸。必須用熱浴加熱：用熱浴的好處是加熱均勻，可防止暴沸，如果直接用火加熱的話，情況正好相反。*4、解：略*5、解：蒸餾完畢移去熱源，慢慢旋開螺旋夾，并慢慢打開二通活塞，（這樣可以防止倒吸），平衡內(nèi)外壓力，使測壓計的水銀柱慢慢地回復原狀（若放開得太快，水銀柱很快上升，有沖破壓力計的可能）然后關閉油泵和冷卻水。實驗五 儀器操作實驗熔點的測定1、解：130139熔化。A與C是同一物質(zhì)。2、解：將樣品與已知化合物按一定比例（通常取11，91，19）混合后，測定混合物的熔點。若為兩種不相同的化合物，則熔點下降，熔程變寬。如果是相同化合物，則熔點不變。折光率的測定1、解：通過測定折光率可以判斷有機物的純度、鑒定未知有機物以及在分餾時配合沸點，作為切割餾分的依據(jù)。2、解： 旋光度的測定1、 解：方法一：將溶液稀釋一倍，如果其旋光度為+15，則證明原來溶液的旋光度為+30。方法二：采用20cm的試管，如果其旋光度為+60，則證明原來溶液的旋光度為+30。2、解：3、解：應注意：（1）注意看看試管中有無氣泡。（2）試管安放時應注意標記試管的位置和方向。（3）儀器使用時間不宜過長。一般不超過4小時，但實驗中間不需關閉電源。（4）所有鏡片不得用手擦拭，應用擦鏡紙擦拭。實驗六 水蒸氣蒸餾1、解：插入容器底部的目的是使瓶內(nèi)液體充分加熱和攪拌，有利于更有效地進行水蒸汽蒸餾。2、解：經(jīng)常要檢查安全管中水位是否正常，若安全管中水位上升很高，說明系統(tǒng)有堵塞現(xiàn)象，這時應立即打開止水夾，讓水蒸汽發(fā)生器和大氣相通，排除故障后方可繼續(xù)進行蒸餾。3、解：在分液漏斗中加入一些水，體積增大的那一層是水層，另一層是有機層。實驗七 乙酸乙酯的制備1、解：催化劑和脫水劑。說明：硫酸的用量為醇用量的3%時即起催化作用。當硫酸用量較多時，它又起脫水作用而增加酯的產(chǎn)率。但當硫酸用量過多時，由于它在高溫時會起氧化作用，結(jié)果對反應反而不利。本實驗用了5ml硫酸，硫酸已經(jīng)過量了。2、解：可逆反應，需酸催化。方法有：(1)提高反應物之一的用量；(2)減少生成物的量(移去水或酯)；(3)催化劑濃硫酸的用量要適當(太少，反應速度慢，太多，會使副產(chǎn)物增多，但不影響產(chǎn)率)。3、解：飽和氯化鈣溶液可以除去未反應的乙醇。當酯層用碳酸鈉洗過后，若緊接著就用氯化鈣溶液洗滌，有可能產(chǎn)生絮狀的碳酸鈣沉淀，使進一步分離變得困難，故在這兩步操作之間必須水洗一下。由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，為了盡可能減少由此而造成的損失，采用“鹽析效應”，所以實際上用飽和食鹽水進行水洗。（參見教材P40，鹽析效應）實驗八 乙酸正丁酯的制備1、解：可能的副反應：提高產(chǎn)率的方法有：(1)提高反應物之一的用量；(2)減少生成物的量(移去水或酯)。2、解：不可以。因為開始加熱蒸餾出來的乙醇與水互溶后，使分水器中的水倒灌進入燒瓶，導致產(chǎn)率大大降低。*3、解：分水器的作用就是除去反應過程中生成的水，使反應向生成物的方向進行，提高反應產(chǎn)率。帶水劑的作用就是與水形成飽和蒸氣壓，將水帶出來；同時也可以降低反應溫度，使反應平穩(wěn)進行。*4、解：方法有：沸點、折光率、氣相色譜等的測定。*5、解：見實驗報告。實驗九 1-溴丁烷的制備1、解：副反應有：減少副反應的方法：（1）注意加料順序。切不可顛倒?。?）加熱溶解過程中，要不斷搖動。這樣可以擴大固液接觸面，加快反應速度。2、解：油層若呈紅棕色，說明含有游離的溴?？捎蒙倭縼喠蛩釟溻c水溶液洗滌以除去游離溴。反應方程式為：Br2+NaHSO3 +H2O 2HBr + NaHSO4解：碳酸鈉溶液可以除去HBr、Br2等雜質(zhì)。水洗滌是除去碳酸鈉溶液。實驗十 醋酸乙烯酯乳液聚合-白乳膠的制備1、解：3、解：引發(fā)劑包括油溶性和水溶性兩種。本體、溶液、懸浮聚合時，選用油溶性引發(fā)劑。乳液聚合則選用水溶性引發(fā)劑。油溶性引發(fā)劑有過氧化苯甲酰、偶氮異丁腈等。水溶性引發(fā)劑有過硫酸鹽等實驗一 1-溴丁烷的制備 溴丁烷制備實驗為什么用回流反應裝置？此反應較慢，需要在較高的溫度下、長時間反應，而玻璃反應裝置可達到的最高反應溫度是回流溫度，所以采用回流反應裝置。2.1溴丁烷制備實驗為什么用球型而不用直型冷凝管做回流冷凝管？因為球型冷凝管冷凝面積大，各處截面積不同，冷凝物易回流下來。3.1溴丁烷制備實驗采用1：1的硫酸有什么好處？減少硫酸的氧化性，減少有機物碳化；水的存在增加HBr溶解量，不易逃出反應體系，減少HBr損失和環(huán)境污染。4.什么時候用氣體吸收裝置？怎樣選擇吸收劑？有污染環(huán)境的氣體放出時或產(chǎn)物為氣體時，常用氣體吸收裝置。吸收劑應該是價格便宜、本身不污染環(huán)境，對被吸收的氣體有大的溶解度。如果氣體為產(chǎn)物，吸收劑還應容易與產(chǎn)物分離。5.1溴丁烷制備實驗中，加入濃硫酸到粗產(chǎn)物中的目的是什么？.除去粗產(chǎn)物中未反應的原料丁醇或溶解的副產(chǎn)物丁烯等。6.1溴丁烷制備實驗中，粗產(chǎn)物用75度彎管連接冷凝管和蒸餾瓶進行蒸餾，能否改成一般蒸餾裝置進行粗蒸餾？這時如何控制蒸餾終點？可用一般蒸餾裝置進行粗蒸餾，餾出物的溫度達到100時，即為蒸餾的終點，因為1-溴丁烷/水共沸點低于100，而粗產(chǎn)物中有大量水，只要共沸物都蒸出后即可停止蒸餾。7. 在1溴丁烷制備實驗中，硫酸濃度太高或太低會帶來什么結(jié)果？(1)會使NaBr氧化成Br2，而Br2不是親核試劑。2 NaBr + 3 H2SO4(濃) Br2 + SO2 + 2 H2O +2 NaHSO4(2)加熱回流時可能有大量HBr氣體從冷凝管頂端逸出形成酸霧。硫酸濃度太低：生成的HBr量不足，使反應難以進行。8在1溴丁烷制備實驗中實驗中，蒸餾出的餾出液中正溴丁烷通常應在下層，但有時可能出現(xiàn)在上層，為什么？若遇此現(xiàn)象如何處理？答：若未反應的正丁醇較多，或因蒸鎦過久而蒸出一些氫溴酸恒沸液，則液層的相對密度發(fā)生變化，正溴丁烷就可能懸浮或變?yōu)樯蠈?。遇此現(xiàn)象可加清水稀釋，使油層(正溴丁烷)下沉。 實驗二 環(huán)己烯的制備1.粗制的環(huán)己烯在水浴上蒸餾，收集82-83餾分，這一操作的目的是什么？答：分離精制環(huán)己烯；鑒定產(chǎn)物環(huán)己烯。2.在環(huán)己烯制備實驗中，用磷酸做脫水劑，比用濃硫酸做脫水劑有何優(yōu)點？答磷酸氧化性小，有機物碳化少；濃硫酸還原后生成二氧化硫，氣味難聞。3.環(huán)己烯制備實驗采用蒸餾反應裝置是否合適？答：不合適，因為環(huán)己醇/水共沸點97.8，環(huán)己烯/水共沸點70.8，相差較小，蒸出產(chǎn)物的同時，會夾帶出一部分原料環(huán)己醇。4.在環(huán)己烯制備實驗中，為什么控制分餾柱頂溫度低于73，可以將生成的環(huán)己烯完全蒸餾出來？答：因為環(huán)己烯/水共沸物質(zhì)量組成為90:10，共沸點70.8，即生成水完全可以將環(huán)己烯以共沸物的形式帶出來。5.在環(huán)己烯制備實驗中，水洗后的粗產(chǎn)物環(huán)己烯，不經(jīng)干燥就進行蒸餾，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？答：蒸餾時，在70.8餾出環(huán)己烯/水的共沸物，形成前餾分，而環(huán)己烯餾分82-84量會減少。6.除用磷酸、濃硫酸做催化劑脫水制備環(huán)己烯外，還可以用什么方法由環(huán)己醇脫水制備環(huán)己烯？答：三氧化二鋁用做催化劑，氣相脫水，制備環(huán)己烯。實驗三、乙酸正丁酯的制備1.利用可逆平衡反應制備有機化合物，提高產(chǎn)物的收率有哪些方法？乙酸正丁酯制備實驗采用什么方法？答：在反應過程中分出產(chǎn)物之一或全部；使一種反應物過量，本實驗采用等物質(zhì)的量反應物，分出產(chǎn)物之一水，使平衡移動。2.為提高平衡可逆反應的產(chǎn)率，常使一種反應物過量，選擇哪種反應物過量，應考慮什么？答：應考慮價格；是否有利于產(chǎn)物的分離純化；是否容易回收再利用等。3.乙酸正丁酯制備實驗選擇丁醇過量是否合理？為什么？答：不合理，丁醇的價格較貴；過量的丁醇不易從產(chǎn)物中分離出去；在精制產(chǎn)物乙酸丁酯時，它與乙酸丁酯形成二元共沸物（共沸點117）做為前餾分餾出來，帶走大量乙酸丁酯，使產(chǎn)物收率降低。4.回流分水反應裝置，應用到哪些反應上能提高產(chǎn)率？答：反應是可逆的，其中一種產(chǎn)物是水，水與原料或產(chǎn)物形成共沸物，而原料或產(chǎn)物又不與水相溶。不能形成上述共沸物時，可加入第三組分與水形成共沸物，第三組分與水不溶，就可利用回流分水反應裝置提高產(chǎn)率。5.乙酸正丁酯制備實驗中為什么用硫酸鎂干燥粗產(chǎn)物，而不用無水氯化鈣干燥？答：氯化鈣能與醇、低相對分子質(zhì)量酯等形成絡合物，消耗產(chǎn)物酯。6.粗產(chǎn)物乙酸正丁酯依次經(jīng)水洗、堿洗、水洗，其目的是什么？答：水洗除大部分酸，堿洗除剩余微量酸，再水洗除去可能殘留的堿。實驗四、乙酰苯胺的制備1. 在乙酰苯胺制備實驗中，為什么用錐形瓶做反應器？答：本實驗制得的產(chǎn)物為高熔點固體，錐形瓶較易將產(chǎn)物倒出來。2.乙酰苯胺制備實驗為什么加入鋅粉？鋅粉加入量對操作有什么影響？答：苯胺易氧化，鋅與乙酸反應放出氫，防止氧化。鋅粉少了，防止氧化作用小，鋅粉多了，消耗乙酸多，同時在后處理分離產(chǎn)物過程中形成不溶的氫氧化鋅，與固體產(chǎn)物混雜在一起，難分離出去。3.乙酰苯胺重結(jié)晶時，制備乙酰苯胺熱的飽和溶液過程中出現(xiàn)油珠是什么？它的存在對重結(jié)晶質(zhì)量有何影響？應如何處理？答：油珠是未溶解的乙酰苯胺。它的存在，冷卻后變成固體，里面包夾一些雜質(zhì)，影響重結(jié)晶的質(zhì)量。應該再補加些水，使它溶解，保證重結(jié)晶物的純度。4.乙酰苯胺制備實驗加入活性炭的目的是什么？怎樣進行這一操作？答：目的是脫去產(chǎn)物中的有色物質(zhì)。加入活性炭的量要適當，在較低溫度下加入，然后再加熱煮沸幾分鐘，過濾出活性炭。5.在布氏漏斗中如何洗滌固體物質(zhì)？答：將固體物壓實壓平，加入洗滌劑使固體物上有一層洗滌劑，待洗滌劑均勻滲入固體，當漏斗下端有洗滌劑滴下后，再抽空過濾，達到洗滌的目的，反復進行幾次，即可洗凈。6.乙酰苯胺制備用什么方法鑒定乙酰苯胺？答：用測熔點的方法鑒定乙酰苯胺7.用100mL水對4.5g乙酰苯胺重結(jié)晶，假如當時室溫為25，試計算重結(jié)晶的最大收率是多少？(25溶解度0.56g;803.5g;1005.2g)答：重結(jié)晶能得到最大產(chǎn)物質(zhì)量為4.5g-0.56g=3.94g 3.94/4.5100%=87.6%,最大收率87.6%。實驗五、肉桂酸的制備1.肉桂酸制備實驗為什么用空氣冷凝管做回流冷凝管？答：因為回流溫度超過150，易使水冷凝管炸裂。2.在肉桂酸制備實驗中，為什么要用新蒸餾過的苯甲醛？答：苯甲醛放久了，由于自動氧化而生成較多量的苯甲酸，這不但影響反應的進行，而且苯甲酸混在產(chǎn)品中不易除干凈，將影響產(chǎn)品的質(zhì)量。故本反應所需的苯甲醛要事先蒸餾，截取170180餾分供使用。3.在制備肉桂酸操作中，你觀察溫度計讀數(shù)是如何變化的？答：隨著反應的進行，溫度計的讀數(shù)逐漸升高。4.在肉桂酸的制備實驗中，能否用濃NaOH溶液代替碳酸鈉溶液來中和水溶液？答：不能，因為濃NaOH溶液易使未轉(zhuǎn)化的苯甲醛發(fā)生歧化反應生成苯甲酸，苯甲酸為固體不易與肉桂酸分離，產(chǎn)物難純化。5.在肉桂酸的制備實驗中，水蒸氣蒸餾除去什么？可否不用通水蒸氣，直接加熱蒸餾？答：水蒸氣蒸餾主要蒸出未轉(zhuǎn)化的苯甲醛。就本實驗而言，可以不通水蒸氣，直接加熱蒸餾，因為體系中有大量的水，少量苯甲醛，加熱后，也可以使苯甲醛在低于100，以與水共沸的形式蒸出來，其效果與通水蒸氣一樣。6.用有機溶劑對肉桂酸進行重結(jié)晶，操作時應注意些什么？答：操作要注意：在制備熱的飽和溶液時，要在回流冷凝裝置中進行，添加溶劑時，將燈焰移開，防止著火；熱抽濾時，動作要快，防止過熱溶劑汽化而損失。7制備肉桂酸時，往往出現(xiàn)焦油，它是怎樣產(chǎn)生的？又是如何除去的？答：產(chǎn)生焦油的原因是：在高溫時生成的肉桂酸脫羧生成苯乙烯，苯乙烯在此溫度下聚合所致，焦油中可溶解其它物質(zhì)。產(chǎn)生的焦油可用活性炭與反應混合物堿溶液一起加熱煮沸，焦油被吸附在活性炭上，經(jīng)過濾除去。 實驗六、3-丁酮酸乙酯的制備1.在3-丁酮酸乙酯的制備實驗中，使用金屬鈉為反應物，在操作上要注意些什么？答：防止鈉過多的接觸空氣，如壓鈉絲動作要快，鈉絲搖入反應液中，反應裝置與大氣相通處接干燥管，防濕氣進入反應體系中，使用儀器要干燥，試劑也要干燥，不用水浴加熱反應瓶。在鈉完全反應后再加醋酸中和。2.在3-丁酮酸乙酯的制備實驗中，滴加稀醋酸的目的是什么？如何進行這一操作（假如用25%醋酸中和）？答：加入醋酸的目的：中和生成的鈉鹽，使之變成產(chǎn)物。應根據(jù)方程式計算需要25%醋酸的量，邊中和邊攪拌，接近終點時，邊滴加醋酸，邊檢查溶液的酸性，不能加入過多的酸，酸多了會增加產(chǎn)物在水中的溶解度。酸少了中和不完全。3.在3-丁酮酸乙酯的制備實驗中，為什么用減壓蒸餾操作？如何操作？答：