實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽培訓(xùn)講課

實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽培訓(xùn)講課第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日2、減壓蒸餾裝置主要由（蒸餾）、（測(cè)壓）、抽氣和安全保護(hù)四部分組成。其中安全保護(hù)部分，氫氧化鈉塔用來(lái)吸收（酸性氣體和水

），活性炭塔和塊狀石蠟用來(lái)吸收（有機(jī)氣體），氯化鈣塔用來(lái)吸收（水）。

第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日3、重結(jié)晶重結(jié)晶只適宜雜質(zhì)含量在（5％）以下的固體有機(jī)混合物的提純。從反應(yīng)粗產(chǎn)物直接重結(jié)晶是不適宜的，必須先采取其他方法初步提純，例如（萃取、色譜法）等方法，再進(jìn)行提純。用水為溶劑重結(jié)晶提純乙酰苯胺的主要步驟是（詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)方案中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分）。若重結(jié)晶使用的溶劑易揮發(fā)，如乙醇、乙醚，則應(yīng)在錐形瓶上加一個(gè)（回流）裝置，并選擇（熱水?。┳鳛闊嵩催M(jìn)行加熱。溶劑的用量可以這樣確定――在加熱沸騰時(shí)，在回流冷凝管上口處，視情況分批少量加入溶劑，直至恰好形成熱飽和溶液為止即可。析出晶體時(shí)，如果希望得到顆粒很小的晶體，則將濾液在（冷水浴中迅速冷卻并劇烈攪動(dòng)），若希望得到均勻而較大的晶體，可將濾液在（室溫或保溫下靜置使之緩慢冷卻）。有時(shí)由于濾液中形成過(guò)飽和溶液而不析出晶體，可以通過(guò)用玻棒（摩擦器壁）或投入晶種等，使晶體迅速形成。有時(shí)被純化的物質(zhì)呈油狀析出會(huì)導(dǎo)致固化后固體不純。如：水重結(jié)晶提純乙酰苯胺時(shí)，往往會(huì)因?yàn)樗坎蛔愣纬梢阴１桨罚牡腿畚铮ㄓ椭椋?。此時(shí)應(yīng)繼續(xù)補(bǔ)加少量熱水，并不斷（攪拌），直至油狀物消失，不可認(rèn)為是雜質(zhì)而將其舍去。

第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日為了把結(jié)晶從母液種分離出來(lái)，一般采用布氏漏斗進(jìn)行抽氣過(guò)濾，要注意布氏漏斗下端的斜面要（正對(duì)）抽濾瓶的支管，在抽濾前先用少量溶劑把濾紙潤(rùn)濕，（打開(kāi)水泵將濾紙吸緊），然后（進(jìn)行抽濾），防止固體在抽濾時(shí)自濾紙邊沿吸入瓶中。關(guān)閉水泵前，先將（抽濾瓶與水泵之間連接的橡皮管拆開(kāi)）拆開(kāi)，以免水倒流入吸濾瓶中。布氏漏斗中的晶體洗滌過(guò)程是先（停止抽氣），在晶體上加入少量（溶劑），用玻璃棒（小心攪動(dòng)），使所有晶體潤(rùn)濕，靜置后抽氣。第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4、萃取適用于（從固體或液體混合物中提取出所需要的物質(zhì)）或（洗去混合物少量雜質(zhì)）。一般在使用分液漏斗前應(yīng)（檢查塞子與活塞是否滲漏）后方可使用，關(guān)好活塞，加入要萃取的溶液和萃取劑，開(kāi)始時(shí)，振搖要慢，并注意及時(shí)（放氣）以防出現(xiàn)噴液。第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日5、測(cè)熔點(diǎn)純粹的固體有機(jī)化合物一般都有固定的熔點(diǎn)，在一定的壓力下，熔程不超過(guò)（0.5－1

）℃。如樣品中含有雜質(zhì)，則其熔點(diǎn)往往較純粹者（低），且熔程也較（長(zhǎng)）。要測(cè)得準(zhǔn)確的熔點(diǎn)，樣品一定要研細(xì)，在熔點(diǎn)管中裝入高約（2～3

）mm緊密結(jié)實(shí)的樣品，測(cè)定時(shí)，溫度計(jì)水銀球位于b形管（上下兩叉管口之間），裝好樣品的熔點(diǎn)管附于溫度計(jì)下端，使樣品的部分置于（水銀球側(cè)面中部）。開(kāi)始時(shí)升溫速度可以較快，到距離熔點(diǎn)10-15℃時(shí)，調(diào)整火焰使每分鐘上升約（1～2

）℃。測(cè)定未知樣品的熔點(diǎn)時(shí)，可先進(jìn)行一次（粗）測(cè)，確定熔點(diǎn)的大致范圍，然后平行精測(cè)2次。不可以使用第一次測(cè)定熔點(diǎn)時(shí)已經(jīng)熔化了的試料做第二次測(cè)定，因?yàn)椋ㄒ驗(yàn)橛袝r(shí)某些物質(zhì)會(huì)發(fā)生分解，有些物質(zhì)則可能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胁煌埸c(diǎn)的其它結(jié)晶體）。判斷熔點(diǎn)相同的兩個(gè)固體化合物是否為同一物質(zhì)的做法是（將兩中物質(zhì)等量混合后測(cè)定其熔點(diǎn)，若熔點(diǎn)下降說(shuō)明是不同物質(zhì)；熔點(diǎn)不變則說(shuō)明為相同物質(zhì)）。第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日6.測(cè)

折光率測(cè)折光率是化合物的特性常數(shù)。折光率的表示中，D是表示（以鈉燈的D線作光源），t是表示（與折光率相對(duì)應(yīng)的溫度）。一般說(shuō)，當(dāng)溫度升高1oC，液體有機(jī)物的折光率就減?。?.5*10-4－5.5*10-4

）。測(cè)定液態(tài)化合物折光率的儀器是（Abbe折光）儀，它能測(cè)定的折光率的范圍是（1.3000－1.7000

）。Abbe折光儀使用前要用用丙酮洗滌棱鏡，而后用（

擦鏡

）紙擦干。必要時(shí)再用重蒸餾水或標(biāo)準(zhǔn)折光玻璃塊校正儀器。測(cè)定時(shí)，打開(kāi)棱鏡，用滴管把待測(cè)液體2－3滴均勻地滴在磨砂面棱鏡上，要求液體無(wú)氣泡并（充滿視野

），關(guān)緊棱鏡。調(diào)節(jié)（反光鏡）使鏡內(nèi)視場(chǎng)明亮，轉(zhuǎn)動(dòng)左面刻度盤(pán)，直到鏡內(nèi)觀察到有明暗分界線，若出現(xiàn)彩色光帶，則調(diào)節(jié)（色散旋鈕），使明暗界線清晰，再轉(zhuǎn)動(dòng)左面刻度盤(pán)使分界線與（

“十”字的交點(diǎn)）重合，讀出折光率。平行測(cè)2次。測(cè)定結(jié)束，應(yīng)使用（乙醇或丙酮輕輕擦洗）洗滌，擦鏡紙擦干后，在兩塊棱鏡之間夾一薄層（擦鏡）紙，以保養(yǎng)儀器。第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日7、薄層色譜和柱色譜（TLC）是快速（分離）和定性（分析）少量物質(zhì)的一種重要技術(shù)。薄層色譜的吸附劑常用的是（硅膠）和氧化鋁。點(diǎn)樣前，先用鉛筆在薄層板上距一端（1cm

）處輕輕劃一橫線作為起始線，在起始線上點(diǎn)樣時(shí)，斑點(diǎn)直徑不易超過(guò)2mm，若在同一板上點(diǎn)幾個(gè)樣，樣點(diǎn)間距應(yīng)為（1~1.5cm）。薄層色譜展開(kāi)劑的選擇主要依據(jù)樣品的（極性）（溶解度）（吸附劑的活性）等因素。第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日9、液體的干燥正丁醚可選用（無(wú)水氯化鈣）做干燥劑。具體步驟是(將分凈水的有機(jī)物轉(zhuǎn)入一干燥的三角燒瓶中，分批加入適量的干燥劑，振蕩片刻，靜止。觀察干燥是否完成

)。確定干燥已經(jīng)完全的標(biāo)志是(一般干燥劑用量以搖動(dòng)錐形瓶時(shí)，干燥劑可在瓶底自由移動(dòng)

)和（一段時(shí)間后溶液澄清為宜

)。第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日10、分餾裝置合成乙酰苯胺時(shí)，為什么要使用反應(yīng)－分餾裝置，且分餾柱頂溫度要控制在105oC左右？（醋酸的沸點(diǎn)為118oC）（為了提高乙酰苯胺的產(chǎn)率，反應(yīng)過(guò)程中必須不斷分出水，以打破平衡，使反應(yīng)向著生成乙酰苯胺的方向進(jìn)行。因水的沸點(diǎn)為100oC，反應(yīng)物醋酸的沸點(diǎn)為118oC，且醋酸是易揮發(fā)性物質(zhì)，因此，為了達(dá)到要將水份除去，又不使醋酸損失太多的目的，必需使用分餾－反應(yīng)裝置，同時(shí)控制分餾柱頂溫度在105oC左右

）。第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日11、水蒸氣蒸餾安全管的作用是（通過(guò)觀察安全管中水面的高低，可以判斷整個(gè)水蒸氣蒸餾系統(tǒng)是否暢通，若水面上升很高，則說(shuō)明有某一部分阻塞，這時(shí)應(yīng)該立即旋開(kāi)螺旋夾，移去熱源，拆下裝置進(jìn)行檢查。）。怎樣判斷水蒸氣蒸餾是否完成（溜出液澄清透明，無(wú)明顯的有機(jī)物質(zhì)油珠時(shí)，即可斷定水蒸汽蒸餾結(jié)束，也可用盛有少量清水的錐形瓶或燒杯來(lái)接受溜出液，以此檢查溜出液是否有油珠存在。）。第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日12.冷凝管的使用（1）實(shí)驗(yàn)中常用冷凝管有哪些種類？各適用于什么場(chǎng)合？精制蒸餾正丁醚用何種類型的冷凝管？（正丁醚沸點(diǎn)為142℃）答：實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的冷凝管有：直形冷凝管，球形冷凝管，空氣冷凝管及刺形分餾柱等。

直形冷凝管一般用于沸點(diǎn)低于140℃的液體有機(jī)化合物的沸點(diǎn)測(cè)定和蒸餾操作中；

空氣冷凝管可用沸點(diǎn)大于140℃的有機(jī)化合物的蒸餾。球形冷凝管一般用于回流反應(yīng)即有機(jī)化合物的合成裝置中

(因其冷凝面積較大，冷凝效果較好)；第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日二、有機(jī)反應(yīng)與反應(yīng)裝置回流裝置是圓底燒瓶與球形冷凝管直接相連組成的一套裝置。球形冷凝管能將從燒瓶中上升的熱蒸汽快速冷卻凝聚成液體，重新回落到燒瓶中，從而達(dá)到減少或防止有機(jī)物在加熱時(shí)揮發(fā)，也使有機(jī)蒸汽出口遠(yuǎn)離熱源而增加操作過(guò)程的安全性，主要應(yīng)用包括以下三個(gè)方面:1、加熱有機(jī)物2、制備有機(jī)物飽和溶液（重結(jié)晶）3、反應(yīng)裝置（如乙酸乙酯制備）（一）回流裝置第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日（二）回流-吸收裝置回流吸收裝置是對(duì)產(chǎn)生鹵化氫、氮、硫氫化物等有毒氣體的反應(yīng)，回流冷凝管頂端必須與毒氣吸收裝置相連防治毒氣外溢，若反應(yīng)能產(chǎn)生易揮發(fā)可燃物質(zhì)時(shí)，也需要在回流冷凝管頂端另用導(dǎo)管相連，通入下水道或室外，防止可燃性氣體在室內(nèi)積聚而發(fā)生事故。判斷這類反應(yīng)進(jìn)行程度的辦法：觀察反應(yīng)體系中產(chǎn)生氣泡的速度，若無(wú)氣體產(chǎn)生，主反應(yīng)已完成。實(shí)例：由醇制備鹵代烴、己二酸制備（硝酸氧化法）第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日（三）回流干燥裝置回流干燥裝置是對(duì)于反應(yīng)物、催化劑、產(chǎn)物之一能與水反應(yīng)時(shí)，不僅要求反應(yīng)物、試劑、儀器在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行干燥處理，也要保持在反應(yīng)過(guò)程中，外界水蒸氣不進(jìn)入反應(yīng)體系，因此在回流冷凝管頂端與裝有干燥劑的干燥管相連，例如：格氏試劑制備，安裝時(shí)要注意干燥劑要疏松透氣，防止過(guò)分緊密使反應(yīng)體系成為密閉體系留下安全隱患。對(duì)于既要干燥無(wú)水又有毒氣產(chǎn)生的反應(yīng)，則可在干燥管后再接毒氣吸收裝置，安裝和操作注意點(diǎn)類同.第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日（四）回流分水裝置回流分水裝置是在回流裝置的燒瓶與回流冷凝管之間插入一個(gè)油水分離器，使回流液先滴入油水分離器后再回流到燒瓶中，這套裝置最適合于原料和產(chǎn)物都不溶于水，但有水生成的可逆反應(yīng)。例：正丁醚的制備。借油水分離器將水蒸出，減少產(chǎn)物的濃度，使可逆平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)，對(duì)反應(yīng)物之中有可溶于水的物質(zhì)時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算用過(guò)量可溶性反應(yīng)物和加入帶水劑，應(yīng)用回流分水器裝置控制反應(yīng)，所謂分水劑就是該物質(zhì)可與水形成低恒沸混合物，降低蒸出水的溫度，減少其它物質(zhì)蒸出。例：苯甲酸乙酯制備?；亓鞣炙b置可借蒸出水的量判斷反應(yīng)進(jìn)行程度。第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日（五）回流提取裝置回流提取裝置如脂肪提取器，是從固體物質(zhì)中提取有機(jī)物的重要方法之一，原理是溶劑蒸汽在回流冷凝管中回流首先滴到被提取固體物質(zhì)上使固體物質(zhì)中被提取成份溶解在溶劑中，再流回圓底燒瓶，這一過(guò)程蒸發(fā)的是純?nèi)軇?，流回?zé)康氖侨芙饬吮惶崛∥锏娜軇?，通過(guò)溶劑循環(huán)達(dá)到用有限的溶劑將固體物質(zhì)中的被提取物完全被提取出來(lái)。第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日（六）蒸餾裝置―――反應(yīng)蒸出裝置蒸餾裝置是將燒瓶中產(chǎn)生的熱蒸汽通蒸餾頭流入冷凝管，冷凝成液體的裝置，這套裝置可以用來(lái)測(cè)定沸點(diǎn)（被蒸出液體的沸點(diǎn)），也可用于分離合提純有機(jī)物，還能用作反應(yīng)裝置，形成反應(yīng)蒸出裝置，應(yīng)用于產(chǎn)物之一為低沸點(diǎn)物質(zhì)的可逆反應(yīng)，通過(guò)反應(yīng)蒸出產(chǎn)物促使可逆反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)來(lái)控制反應(yīng)的進(jìn)行。例：乙酸乙酯的制備。若低沸點(diǎn)產(chǎn)物與反應(yīng)物的沸點(diǎn)相差不大時(shí)，可采用回流蒸出裝置使沸點(diǎn)稍高的原料回流重新參加反應(yīng)。第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日（七）分餾裝置分餾裝置是在蒸餾裝置的燒瓶與蒸餾頭之間安裝分餾柱，這樣上升的熱蒸汽先進(jìn)入分餾柱并在分餾柱中不斷與回流的冷凝液發(fā)生熱量交換和物質(zhì)的交換，最終使沸點(diǎn)相差不大的低沸點(diǎn)組分被蒸出，用來(lái)分離沸點(diǎn)相差不太大的混合物。第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日（八）滴加回流裝置滴加回流裝置指在燒瓶一口裝回流裝置外（含回流、回流吸收、回流干燥等）另一磨口接恒壓漏斗，將反應(yīng)物或反應(yīng)之一逐滴滴加到反應(yīng)體系中，來(lái)控制反應(yīng)的進(jìn)行。尤其是以下特征的反應(yīng)，必須選用滴加回流裝置：1、反應(yīng)物活性較大，為了使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行采用滴加以控制活性大的物質(zhì)的濃度，以達(dá)到控制整個(gè)反應(yīng)的目的。2、強(qiáng)放熱反應(yīng)。為了使反應(yīng)熱能有效向環(huán)境擴(kuò)散，防止發(fā)生事故，需控制反應(yīng)物濃度來(lái)使反應(yīng)熱量的逐點(diǎn)釋放，達(dá)到控制反應(yīng)的目的。3、控制副反應(yīng)或二次反應(yīng)發(fā)生，對(duì)反應(yīng)物之一能與產(chǎn)物反應(yīng)時(shí)，除了嚴(yán)格控制反應(yīng)條件外，還要控制好該反應(yīng)物在反應(yīng)體系的濃度，而采用滴加方法，如格氏試劑制備時(shí)，若采用將鎂投入鹵代烴中，則鎂與鹵代烴反應(yīng)生成的格氏試劑也與鹵代烴反應(yīng)生成烴。因此需采用將鹵代烴滴入到鎂的醚溶液中，在其基本反應(yīng)完以后，再滴加以控制鹵代烴的濃度，減少副反應(yīng)發(fā)生。第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4、控制過(guò)量在實(shí)施可逆反應(yīng)時(shí)，有時(shí)也采用反應(yīng)物之一過(guò)量的方法控制反應(yīng)。一般采用較便宜的物質(zhì)為主，使較貴的物質(zhì)比較完全轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物而降低成本過(guò)量其含義包括兩個(gè)方面，其一是用量上過(guò)量，其二在操作技術(shù)上將有限的過(guò)量的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成數(shù)量上的絕對(duì)過(guò)量，如乙酸乙酯制備將1：1的反應(yīng)物滴加到乙醇－硫酸溶液中，達(dá)到乙醇的最大程度過(guò)量，獲得最大收益。5