《精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)技術(shù)》課件第十八章

精細(xì)化工試驗(yàn)技術(shù)第十八章專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例一、課題名稱二、文獻(xiàn)檢索與研究三、初定實(shí)驗(yàn)方案四、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施五、數(shù)據(jù)處理及論文撰寫六、說明

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例

一、課題名稱三苯甲醇的制備（如何選題略）

二、文獻(xiàn)檢索與研究1．三苯甲醇的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途通過查閱相關(guān)資料可獲得三苯甲醇的如下信息：英文名稱為Triphenylcarbinol；化學(xué)式為C19H16O；相對分子質(zhì)量為260.34；為白色結(jié)晶，熔點(diǎn)163～164℃，不溶于水，易溶于苯、醇、醚和冰醋酸，溶于濃硫酸呈深黃色。專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例2．原料及工藝路線的選擇(1)以苯為原料的路線苯在三氯化鋁存在下與四氯化碳作用，再經(jīng)酸化、水解可得三苯甲醇。反應(yīng)式為：專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑵以溴化苯基鎂和二苯甲酮為原料的路線溴化苯基鎂和二苯甲酮作用，再經(jīng)水解可得三苯甲醇。反應(yīng)式為：

⑶以乙醇為起始原料的路線乙醇經(jīng)溴化、傅氏烷基化、氧化、酯化、格利雅反應(yīng)五步反應(yīng)得三苯甲醇。本專題實(shí)驗(yàn)選擇以乙醇為起始原料的工藝路線。

3．主要原料、中間體和產(chǎn)品的理化常數(shù)（見表18-1）專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例4．編制開題報(bào)告名稱M/（g/mol）m.p./℃b.p./℃ρ/（g/cm3）水溶性投料量質(zhì)量（體積）/g（mL）N/mol溴化鈉濃硫酸乙醇溴乙烷苯乙苯無水三氯化鋁高錳酸鉀苯甲酸苯甲酸乙酯乙醚溴苯鎂三苯甲醇102.998.0846.07108.9778.11106.17133.34158.03122.12150.1774.12157.0224.31260.33755——-1195.5—194240分解122.13—-116.2—651164.2139032778.3238.480.1136.2——249213.234.6156.061107—3.2031.85150.78931.46120.8790.86722.442.7031.26581.05090.72491.4950——易溶于水微溶于醇吸水，強(qiáng)腐蝕性與水互溶難溶于水難溶于水難溶于水易潮解易溶于水微溶于冷水難溶于水與水互溶難溶于水—難溶于水41.2g56.7mL30.9mL15.0mL89.4mL6.2mL32.0g31.6g12.2g3.8mL30mL6.3mL1.5g—0.41.070.530.21.00.050.240.20.10.027—0.060.06—表18-1三苯甲醇合成的主要原料、中間體以及產(chǎn)品的理化常數(shù)

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例

三、初定實(shí)驗(yàn)方案1．原料及工藝路線(1)乙醇溴代制備溴乙烷在實(shí)驗(yàn)室中，溴乙烷常用乙醇與溴化鈉、濃硫酸共熱制得。由于乙醇與溴化氫的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，因此為了使反應(yīng)向生成溴乙烷的方向移動(dòng)，可增加其中一種反應(yīng)物的濃度，或使生成物之一離開反應(yīng)系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)是在增加乙醇用量的同時(shí)，讓反應(yīng)生成物溴乙烷及時(shí)蒸出，離開反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)式為：NaBr+H2SO4＝＝HBr+NaHSO4

將反應(yīng)后所得的餾出液，用濃硫酸除去副產(chǎn)物，在水浴上加熱蒸餾得純品溴乙烷。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑵苯烷基化制備乙苯在無水三氯化鋁等路易斯酸存在下，芳烴與鹵代烷作用，芳環(huán)上發(fā)生親電取代反應(yīng)，生成烷基芳烴，本實(shí)驗(yàn)用溴乙烷與苯作用來制取乙苯。反應(yīng)式為：將反應(yīng)混合物用濃鹽酸、水處理后，再加熱蒸餾，可得到純品乙苯。

⑶乙苯氧化制備苯甲酸

芳香烴的苯環(huán)比較穩(wěn)定，難于氧化，而苯環(huán)上的支鏈不論長短，在深度氧化時(shí)，都能變成羧基。本實(shí)驗(yàn)采用高錳酸鉀水溶液作氧化劑與乙苯反應(yīng)，由于氧化產(chǎn)物為苯甲酸鉀鹽，所以需進(jìn)一步酸化成苯甲酸。反應(yīng)式為：

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑷苯甲酸酯化制備苯甲酸乙酯有機(jī)酸酯通常用醇和羧酸在少量酸性催化劑的存在下進(jìn)行酯化反應(yīng)而制得。酯化反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。由于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)（213℃）很高，乙醇又與水混溶，因此，為了除去反應(yīng)生成的水，使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中可讓乙醇過量（過量數(shù)倍）并同時(shí)加入一定量的苯。由于苯、乙醇和水組成的三元恒沸物的沸點(diǎn)沸點(diǎn)只有64.6℃，因此，可以通過蒸餾的方式方便的蒸出水分。反應(yīng)式為：

反應(yīng)混合液用碳酸鈉粉末處理后，用乙醚萃取，再加熱蒸餾，得純品苯甲酸乙酯。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑸格利雅反應(yīng)制備三苯甲醇包括格利雅試劑的合成和三苯甲醇的合成。在干醚的存在下，鹵代烴可與金屬鎂反應(yīng)，生成烴基鹵化鎂（即格利雅試劑）。本實(shí)驗(yàn)用溴苯與金屬鎂，在干醚存在下制得格利雅試劑——苯基溴化鎂。反應(yīng)式為：利用格利雅試劑進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為格利雅反應(yīng)。格利雅試劑相當(dāng)活潑，能被含有活潑氫的物質(zhì)（如水、醇）分解成烴，因而實(shí)驗(yàn)所用得藥品及儀器必須經(jīng)過嚴(yán)格干燥處理。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例格利雅試劑和苯甲酸乙酯在干醚存在下，發(fā)生格利雅反應(yīng)，再經(jīng)水解可得到三苯甲醇。反應(yīng)式為：專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例2．分析測試方法⑴定量分析方法的選擇①原材料分析原材料溴化鈉、硫酸、高錳酸鉀和苯甲酸的含量采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB1265—77、GB625—89、GB643—88、GB1901—94等進(jìn)行檢測。分析測試所用標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的配置和標(biāo)定全部采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB601—88。a．溴化鈉含量的測定用沉淀滴定法，以曙紅鈉鹽為指示劑，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液避光滴定至乳液呈紅色。反應(yīng)式為：NaBr+AgNO3==AgBr↓+NaNO3主要儀器有分析天平、稱量瓶、棕色酸式滴定管和錐形瓶等；主要試劑有硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液c（AgNO3）=0.1mol/L、曙紅鈉鹽指示劑（5g/L）、乙酸溶液c（CH3COOH）=1mol/L等。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例實(shí)驗(yàn)步驟：稱取試樣0.3g（準(zhǔn)確至0.0002g）于錐形瓶中，加入100mL水、10mL乙酸溶液及3滴曙紅鈉鹽指示劑，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液在避光條件下滴定，至乳液呈紅色為終點(diǎn)。平行測定實(shí)驗(yàn)4次。溴化鈉的含量由計(jì)算。式中：c(AgNO3)——

硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L；V——

滴定所消耗硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,L；MNaBR——

溴化鈉的摩爾質(zhì)量,其值為102.9g/mol

；m——

試樣的質(zhì)量,g。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例b．硫酸含量的測定用酸堿滴定法，以甲基紅—亞甲基藍(lán)為混合指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紅紫色變?yōu)榛揖G色為終點(diǎn)。反應(yīng)式為：H2SO4+2NaOH==Na2SO4+2H2O主要儀器有分析天平、膠帽滴瓶、容量瓶、移液管、錐形瓶和堿式滴定管等；主要試劑有氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液c（NaOH）=0.1mol/L、甲基紅-亞甲基藍(lán)指示劑（0.12g甲基紅和0.08g亞甲基藍(lán)溶于100mL乙醇中）。

實(shí)驗(yàn)步驟：用膠帽滴瓶準(zhǔn)確稱取工業(yè)硫酸試樣1.5～2.0g（約25～30滴），放入事先裝有約100mL純水的250mL容量瓶中，搖動(dòng)冷卻至室溫，用水稀釋至刻度，搖勻。用移液管吸取25mL該試液于錐形瓶中，加混合指示劑2滴，以c（NaOH）=0.1mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紅紫色變?yōu)榛揖G色為終點(diǎn)。平行測定實(shí)驗(yàn)3次。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例硫酸含量用計(jì)算式中：c（NaOH）——

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V

——

滴定樣品所消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,L；

——H2SO4的摩爾質(zhì)量，其值為98.1g/mol

；m

——

試樣的質(zhì)量,g。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例c．乙醇含量的測定測定乙醇含量的方法很多，可根據(jù)所測得的密度按表3進(jìn)行換算，也可用測定折射率的方法來確定乙醇的含量，還可以用氣相色譜法來確定乙醇含量。這些方法操作簡單，測定速度較快。表18-2為20℃時(shí)乙醇和水混合液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與密度對照表。

d420w（C2H5OH）d420w（C2H5OH）d420w（C2H5OH）0.840960.833480.835990.833480.830950.828400.825830.810.820.830.840.850.860.870.823230.820620.817970.815290.812570.809830.807050.880.890.900.910.920.930.940.804240.801380.798460.795470.792430.78934—0.950.960.970.980.991.00—表18-220℃時(shí)乙醇和水混合液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與密度對照表

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例d．苯含量的測定苯含量的測定采用氣相色譜法。采用有機(jī)皂土與鄰苯二甲酸二壬酯混合固定液，101白色硅藻土載體，使用氫火焰檢測器，按照面積歸一化法進(jìn)行定量分析。操作條件是：柱溫70℃；氣化室150℃；檢測器150℃；載氣N2，流速40mL/min，氫氣流速40mL/min；空氣流速400mL/min。啟動(dòng)儀器后，按規(guī)定的操作條件調(diào)試、點(diǎn)火。待基線穩(wěn)定后，用微量注射器進(jìn)試樣0.1μL，記下各色譜峰的保留時(shí)間。根據(jù)色譜峰的大小選定氫焰檢測器的靈敏度和衰減倍數(shù)。在穩(wěn)定的儀器操作條件下，重復(fù)進(jìn)樣0.1μL，準(zhǔn)確測量峰面積?；蛘吒鶕?jù)初試情況列出峰鑒定表，并輸入色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)，進(jìn)樣后利用數(shù)據(jù)處理機(jī)打印出分析結(jié)果。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例試樣中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算：式中：Ai

——

各組分的峰面積；fi＇——

各組分在氫焰檢測器上的相對質(zhì)量校正因子。其中各組分在氫焰檢測器上的相對質(zhì)量校正因子fi＇可由《分析化學(xué)手冊》第五分冊《氣相色譜分析》中查到。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例e．高錳酸鉀含量的測定（間接滴定法）用氧化還原滴定法，高錳酸鉀在酸性溶液中與過量的碘化鉀反應(yīng)生成一定量的單質(zhì)碘。反應(yīng)式為：2KMnO4+10KI+8H2SO4==2MnSO4+6K2SO4+5I2+8H2O析出的碘用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，反應(yīng)式為：I2+2Na2S2O3==Na2S4O6+2NaI近終點(diǎn)時(shí)加入淀粉指示劑，溶液由藍(lán)色剛變?yōu)闊o色為終點(diǎn)。由消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積間接求出高錳酸鉀的含量。專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例主要儀器有分析天平、稱量瓶、500mL容量瓶、吸量管、酸式滴定管和錐形瓶等；主要藥品有硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液c（Na2S2O3）=0.1mol/L、碘化鉀溶液（200g/L）、硫酸溶液（w=0.20）、淀粉指示劑（10g/L）等。

實(shí)驗(yàn)步驟：稱取試樣1g（準(zhǔn)確至0.0001g）溶于200mL水中，轉(zhuǎn)入500mL容量瓶中，稀釋至刻度，混勻。移取50.00mL，加15mL碘化鉀溶液和15mL硫酸溶液，搖勻。用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，接近終點(diǎn)時(shí)加2mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失為終點(diǎn)。同時(shí)作空白實(shí)驗(yàn)。平行測定實(shí)驗(yàn)4次。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例高錳酸鉀含量由下式計(jì)算式中：c（硫代硫酸鈉）——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V

——

滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,L；V1

——

空白實(shí)驗(yàn)滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,L；M高錳酸鉀——

KMnO4的摩爾質(zhì)量，其值為158.1g/mol

；m

——

試樣的質(zhì)量,g。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例②中間產(chǎn)物分析溴乙烷、乙苯以及苯甲酸乙酯的含量測定方法與苯含量的測定類似，也采用氣相色譜法。分述如下。a．溴乙烷含量的測定用氣相色譜分析方法測定。固定相用有機(jī)皂土-34、鄰苯二甲酸二壬酯和101擔(dān)體。柱溫90℃，氣化溫度100℃。用氮?dú)庾鬏d氣（流速50mL/min），采用熱導(dǎo)池檢測器，橋電流：130mA。采用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析。進(jìn)樣量：1～2μL。主要儀器為氣相色譜儀（熱導(dǎo)池檢測器），固定相配比：有機(jī)皂土-34（w=0.02）；鄰苯二甲酸二壬酯（w=0.02）；101擔(dān)體（w=0.78）。

實(shí)驗(yàn)步驟：將儀器調(diào)整至最佳狀態(tài)，在穩(wěn)定的儀器操作條件下，以純溴乙烷配成不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，取一定體積的標(biāo)準(zhǔn)溴乙烷進(jìn)樣分析，測出峰面積對溴乙烷含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線。分析溴乙烷試樣時(shí)，在同樣的操作條件下，注入相同體積的試樣，根據(jù)待測組分的峰面積，以標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出其含量。專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例b．乙苯含量的測定用氣相色譜分析方法測定。其方法與苯含量的測定方法相同。

c．苯甲酸含量的測定用酸堿滴定法，加中性乙醇溶液溶解，以酚酞為指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至粉紅色。反應(yīng)式為：C6H5COOH+NaOH==C6H5COONa+H2O主要儀器有分析天平、稱量瓶、堿式滴定管和錐形瓶等；主要試劑有氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液c（NaOH）=0.1mol/L，酚酞指示劑（10g/L）、中性乙醇溶液（量取50mL乙醇（w=0.95），加入50mL蒸餾水，混勻加2滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淺粉紅色。）專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例實(shí)驗(yàn)步驟：稱取試樣0.25g（準(zhǔn)確至0.0002g）于錐形瓶中，加中性乙醇25mL溶解，然后加1滴酚酞指示劑（10g/L），用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液[c（NaOH）=0.1mol/L]滴定至溶液呈淺粉紅色為終點(diǎn)。平行測定2次，不需做空白實(shí)驗(yàn)。苯甲酸含量由下式計(jì)算。式中：V

——

滴定消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，L；c（氫氧化鈉）——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；M苯甲酸——

C6H5COOH的摩爾質(zhì)量，其值為122.1g/mol

；m

——

試樣的質(zhì)量，g。d．苯甲酸乙酯含量的測定苯甲酸乙酯含量的測定采用氣相色譜法。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例③產(chǎn)品分析測定三苯甲醇的熔點(diǎn)采用GB617-88規(guī)定的方法測定。

⑵定性分析方法的選擇

①紅外光譜鑒定近年來紅外光譜（IR）已在有機(jī)合成中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外光譜不但可以鑒別有機(jī)化合物分子中所含的基團(tuán)，還可以鑒別這個(gè)化合物是飽和化合物還是不飽和化合物，是芳香族化合物還是脂肪族化合物，從而可以推斷出化合物的分子結(jié)構(gòu)。它是用作有機(jī)物定性分析常見、有效的方法之一。此外，紅外光譜還可以定量地測定組分的純度，但因靈敏度較差實(shí)際上很少應(yīng)用。用紅外光譜定量測定高聚物的微觀結(jié)構(gòu)卻是一種很好的方法。將原料、中間體以及產(chǎn)物做紅外光譜的定性分析，把譜圖與標(biāo)準(zhǔn)樣的紅外光譜圖對照，如果兩者一致，則可快速、簡便地確定樣品是否為目標(biāo)化合物。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例②核磁共振譜圖鑒定核磁共振（NMR）波譜法是闡明化學(xué)結(jié)構(gòu)的有力工具之一，NMR譜可以回答諸如原子的種類、在分子中的相對位置、在分子中有多少個(gè)原子、其相鄰是什么原子、與相鄰原子的關(guān)系如何等問題。利用這種手段可獲得分子中各基團(tuán)排列順序或原子排列方式等具體信息，在分析過程中不破壞樣品。在核磁氫譜中利用氫的峰面積與氫的數(shù)目成正比可以推測出各種官能團(tuán)的氫數(shù)目之比從而推斷出化合物的結(jié)構(gòu)。③原料、中間體、產(chǎn)物的IR及1H-NMR譜圖合成三苯甲醇的原料、中間體、產(chǎn)物乙醇、苯、溴乙烷、乙苯、苯甲酸、苯甲酸乙酯及三苯甲醇的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖可通過互聯(lián)網(wǎng)免費(fèi)查閱。以下是乙醇、溴乙烷、苯、乙苯、苯甲酸、苯甲酸乙酯、溴苯及三苯甲醇的IR與1H-NMR標(biāo)準(zhǔn)譜圖分別見圖18-1～圖18-16。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-1乙醇的IR譜圖（液膜法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-2乙醇的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-3溴乙烷的IR譜圖（液膜法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-4溴乙烷的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-5苯的IR譜圖（液膜法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-6苯的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-7乙苯的IR譜圖（液膜法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-8乙苯的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-9苯甲酸的IR譜圖（KBr壓片法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-10苯甲酸的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-11苯甲酸乙酯的IR譜圖（液膜法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-12苯甲酸乙酯的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-13溴苯的IR譜圖（液膜法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-14溴苯的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-15三苯甲醇的IR譜圖（KBr壓片法）

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例圖18-16三苯甲醇的1H-NMR譜圖

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例3．主要儀器及藥品⑴主要儀器普通回流裝置、帶電動(dòng)攪拌的回流裝置、蒸餾裝置、水蒸氣蒸餾裝置、分餾裝置、氣體吸收裝置、分液漏斗、燒杯、錐形瓶、減壓過濾裝置、水分離器及水浴鍋等。⑵主要藥品無水溴化鈉、濃硫酸、無水乙醇、乙醇（w=0.95）、溴乙烷、無水三氯化鋁、苯、乙苯、高錳酸鉀、濃鹽酸、無水氯化鈣、碳酸鈉、乙酸、苯甲酸、水合三氯化鐵、水合三氯化鋁、水合三氯化鉻、苯甲酸乙酯、無水乙醚、鎂、碘、溴苯、氯化銨及pH試紙等。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例

四、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施（預(yù)做實(shí)驗(yàn)略）1．溴乙烷的制備⑴乙醇的溴化在帶有分餾柱及氣體吸收裝置的250mL圓底燒瓶中，加入計(jì)算量30.9mL（0.53mol）的95%乙醇和約30mL的水[1],在不斷振蕩和冷水冷卻下，緩慢地加入計(jì)算量56.7mL（1.07mol）的濃硫酸，將混合物冷卻至室溫。在振蕩下，加入計(jì)算量41.2g（0.4mol）的事先研細(xì)的無水溴化鈉及少許沸石。用小火加熱，直到溴化鈉全部溶解為止，反應(yīng)溫度控制在40～50℃[2]。收集餾出液，直到無油狀物餾出為止，反應(yīng)時(shí)間約2h。將殘留物料趁熱倒入回收燒瓶中。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑵酸化、分離、蒸餾將反應(yīng)所得的餾出液移入分液漏斗內(nèi)，振蕩并靜置分層。收集下層粗制溴乙烷于干燥的錐形瓶中，并置于冰水浴中冷卻。振蕩下逐滴加入濃硫酸，以除去乙醚、乙烯、水、乙醇等雜質(zhì)[3]，滴加硫酸的量以能觀察到上層澄清的溴乙烷和下層硫酸層有明顯的分層為止，再用干燥的分液漏斗分去硫酸層。將溴乙烷轉(zhuǎn)入蒸餾燒瓶[4]中，在水浴上加熱蒸餾，用干燥的浸入冰水中的錐形瓶作接收器，收集36~40℃的餾分，測定折射率，計(jì)算體積及收率。純溴乙烷為無色或白色液體，沸點(diǎn)38.4℃，折射率。

⑶硫酸氫鈉的回收把反應(yīng)瓶中的殘液倒入燒杯后，將燒杯放在冷水浴中冷卻，輕輕攪動(dòng)溶液，使晶體析出。等溶液冷卻至室溫時(shí)，進(jìn)行抽濾，濾餅烘干，即得硫酸氫鈉粗品。將硫酸氫鈉粗品加適量水，進(jìn)行重結(jié)晶，可得較純凈的硫酸氫鈉無色晶體。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例2．乙苯的制備⑴苯的烷基化反應(yīng)安裝一套由250mL四口燒瓶及電動(dòng)攪拌、滴液漏斗、回流冷凝器構(gòu)成的反應(yīng)裝置。回流冷凝器上口裝一個(gè)無水氯化鈣干燥管，用橡膠管連接氣體吸收裝置。從側(cè)口取下滴液漏斗，迅速加入研細(xì)的32.0g（0.24mol）無水三氯化鋁[5]及60mL苯[6]（計(jì)算量1.0mol的三分之二），然后把四口燒瓶置于水浴中。另外，在滴液漏斗中加入計(jì)算量15.0g（0.2mol）的溴乙烷及苯30mL（計(jì)算量的三分之一），并搖勻混合。在不斷攪拌下，將滴液漏斗中的混合溶液緩慢地滴入四口燒瓶中，以每秒1～2滴為宜。當(dāng)觀察到有氣體逸出，并有紅棕色物質(zhì)[7]生成時(shí)，表示反應(yīng)已經(jīng)開始。此時(shí)，應(yīng)立即減慢加料速度，使溴化氫氣體平穩(wěn)地逸出。滴液漏斗中的混合液加完后，繼續(xù)攪拌。當(dāng)反應(yīng)緩和下來時(shí)，用小火加熱，使水浴溫度逐步上升到60～65℃，并在此溫度范圍內(nèi)，保溫1.5～2h。然后停止攪拌，改用冷水浴冷卻，烷基化反應(yīng)完成。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑵分離、干燥待上述反應(yīng)混合物充分冷卻后，移至通風(fēng)櫥內(nèi)，在攪拌下將反應(yīng)混合物緩緩地加到盛有100g冰、100mL水和10mL濃鹽酸的燒杯中，振蕩洗滌[8]。然后把它移入分液漏斗中靜置分層。分出芳烴層（保留水層待回收用），用等體積冷水洗滌2~3次，把芳烴層轉(zhuǎn)入干燥的錐形瓶中，加入約3g無水氯化鈣干燥，輕輕搖動(dòng)后靜置1~2h后溶液澄清。安裝一套分餾裝置，將干燥過的芳烴層移入干燥的圓底燒瓶中，用水浴加熱分餾，餾出速度控制在每2秒1滴為宜。當(dāng)溫度升到79～82℃加熱一段時(shí)間至溫度下降時(shí)，停止加熱，將燒瓶中的液體移入較小的干燥過的蒸餾燒瓶中進(jìn)行蒸餾，改用空氣冷凝管，收集134～138℃的餾分，測定折射率，計(jì)算體積及收率。純乙苯為無色液體，沸點(diǎn)136.2℃,折射率nD20=1.4952。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑶副產(chǎn)物鋁化物的回收將上述后處理時(shí)分出的水層加熱至70℃左右，移至通風(fēng)櫥中，滴加氨水并輕輕攪拌，即有蓬松白色膠狀氫氧化鋁沉淀生成，繼續(xù)滴加氨水，直到不再產(chǎn)生沉淀為止，此時(shí)溶液的pH值約為7。冷卻后抽濾，把濾餅放入盛有200mL熱水的燒杯中攪勻后再抽濾。把所得濾餅烘干后即得白色氫氧化鋁粉末。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例3．苯甲酸的制備⑴乙苯的氧化反應(yīng)在裝有回流冷凝器、溫度計(jì)及攪拌器的500mL四口燒瓶中投入6.2mL（0.05mol）乙苯和300mL水，加熱至沸騰。從冷凝管上口少量多次加入31.6g（0.2mol）的高錳酸鉀[9]；黏附在冷凝管內(nèi)壁的高錳酸鉀用25mL水沖洗入瓶內(nèi)。繼續(xù)加熱回流約4~5h。將反應(yīng)混合物趁熱減壓過濾[10]，用少量熱水洗滌濾餅二氧化錳。合并濾液和洗滌液，放在冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化，用pH試紙檢驗(yàn)溶液為強(qiáng)酸性，直到苯甲酸全部析出為止。將析出的苯甲酸減壓過濾，用少量冷水洗滌，擠壓去水分，得到苯甲酸粗品。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑵重結(jié)晶把制得的苯甲酸粗品置于燒杯中，加入適量水[11]，加熱溶解后再充分冷卻使苯甲酸完全析出。減壓抽濾，干燥，稱重，測定熔程，計(jì)算收率。純苯甲酸為無色片狀或針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)122.4℃。⑶回收二氧化錳將趁熱過濾時(shí)的濾餅抽干，并均勻地壓平。然后用熱水分批洗滌數(shù)次，直到濾液近中性為止。取出濾餅烘干，即得黑色的二氧化錳粉末?；?qū)⒊脽徇^濾時(shí)的濾餅取出，加入適量熱水，攪拌洗滌，靜置澄清后傾去溶液。如此洗滌數(shù)次直到洗滌液接近中性為止。減壓抽濾，取出濾餅烘干，即得黑色得二氧化錳粉末。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例4．苯甲酸乙酯的制備采用正交實(shí)驗(yàn)法組織實(shí)驗(yàn)。⑴構(gòu)造因素水平表文獻(xiàn)表明，酸醇比、催化劑的種類和反應(yīng)時(shí)間三個(gè)因素對苯甲酸乙酯的產(chǎn)率及純度變化影響較大。每個(gè)因素分別選擇4個(gè)水平，于是構(gòu)造出具體的因素以及水平表，見表18-3。

因素水平1234A酸醇比/n（苯甲酸）：n（乙醇）1:41:51:61:7B催化劑的種類濃硫酸FeCl3·6H2OAlCl3·6H2OCrCl3·6H2OC反應(yīng)時(shí)間h2.02.53.03.5表18-3苯甲酸乙酯制備正交實(shí)驗(yàn)的因素與水平的設(shè)計(jì)

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例⑵選用正交表安排實(shí)驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)的表頭，見表18-4。選擇L16（45）進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，其中的第4列和第5列空出。

按正交表安排的第1組正交實(shí)驗(yàn)步驟如下：苯甲酸的酯化反應(yīng)在250mL四口燒瓶中加入計(jì)算量12.2g（0.10mol）的苯甲酸、24mL（0.4mol）的無水乙醇、20mL苯和約4mL的濃硫酸。搖勻后加入少許沸石。安裝一套帶有水分器的回流裝置。由回流冷凝管上口，加苯流入水分器的支管。將四口燒瓶置于水浴中，加熱回流，隨著回流的進(jìn)行，水分器中液體出現(xiàn)分層現(xiàn)象[12]。繼續(xù)加熱回流約2h左右，當(dāng)水分器中再?zèng)]有小水珠向下滾落時(shí)即可停止加熱。放出水分器中的液體，保留此混合溶液以待回收。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例列號實(shí)驗(yàn)號酸醇比催化劑的種類反應(yīng)時(shí)間45收率折射率123456789101112131415161（1:4）1112（1:5）2223（1:6）3334（1:7）4441（濃硫酸）2（FeCl3·6H2O）3（AlCl3·6H2O）4（CrCl3·6H2O）1234123412341（2.0）2（2.5）3（3.0）4（3.5）214334124321

表18-4苯甲酸乙酯制備正交實(shí)驗(yàn)表

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例堿處理、分離、干燥、蒸餾將上述燒瓶中的混合溶液倒入盛有約100mL冷水的燒杯中，在攪拌下分批加入研細(xì)的碳酸鈉粉末[13]中和至無二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生為止，此時(shí)用pH試紙檢測為中性。將上述溶液移至分液漏斗中，用50mL乙醚[14]萃取苯甲酸乙酯，水層也用5mL乙醚萃取兩次后，合并油層，用適量無水氯化鈣干燥。安裝一套普通蒸餾裝置先用水浴去除乙醚、苯、乙醇等低沸點(diǎn)雜質(zhì)，再用電熱套或甘油浴加熱蒸餾，收集210～213℃的餾分，測定折射率，計(jì)算體積及產(chǎn)率。純苯甲酸乙酯為無色液體，沸點(diǎn)213℃，折射率nD20=1.5001。專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例苯的回收將酯化反應(yīng)步驟中水分器收集的混合液體移至分液漏斗中，加入混合液體積量一倍的水，振蕩，靜置后小心分出苯層，加少許無水氯化鈣進(jìn)行干燥。等液體澄清后經(jīng)簡單蒸餾，收集79～81℃的餾分，即得較純凈的無色透明的苯。其它15組正交實(shí)驗(yàn)按確定的正交實(shí)驗(yàn)表18-4依次展開實(shí)驗(yàn)。

⑶處理正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照第十七章實(shí)例的做法，對正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，得到最佳反應(yīng)條件。⑷驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到一組最佳反應(yīng)條件后驗(yàn)證兩次。

⑸在最佳條件下制備苯甲酸乙酯，并精制待用。。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例5．三苯甲醇的制備

⑴格利雅試劑的制備

安裝一套帶電動(dòng)攪拌的回流裝置。所有儀器及藥品需事先經(jīng)充分干燥處理[15]。在回流冷凝管上口裝上氯化鈣干燥管，取下滴液漏斗，從側(cè)口加入1.5g（0.06mol）鎂屑[16],一小粒碘[17]，裝上滴液漏斗，滴液漏斗中加入計(jì)算量6.3mL（0.06mol）的溴苯及25mL無水乙醚的混合液。先滴入約10mL混合液至250mL四口燒瓶中，慢速攪拌，反應(yīng)隨即開始，片刻后碘的顏色逐漸消失。如反應(yīng)經(jīng)過幾分鐘后仍不發(fā)生，可用溫水浴加熱。繼續(xù)緩緩滴入其余的溴苯乙醚混合溶液，保持溶液微微沸騰狀態(tài)[18]。滴加完畢，再用溫水浴加熱回流約1h使鎂屑作用完全，冷卻至室溫得苯基溴化鎂。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例

⑵三苯甲醇的制備將計(jì)算量為3.8mL（0.027mol）的苯甲酸乙酯與5mL無水乙醚的混合液加入滴液漏斗中，緩緩滴加于上述格利雅試劑中，水浴溫?zé)嶂寥芤悍序v，保溫回流1h。用冰水浴冷卻至室溫得粘稠淡黃色液體。再從滴液漏斗中慢慢滴入30mL氯化銨的飽和溶液以分解加成產(chǎn)物[19]。將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗中，分去水層。把上層乙醚層移入干燥的四口燒瓶中，安裝蒸餾裝置，用水浴回收乙醚。然后改裝成水蒸氣蒸餾裝置，在燒瓶中加入適量水進(jìn)行水蒸氣蒸餾，至無油狀物餾出為止[20]。瓶中的三苯甲醇呈淡黃色蠟狀固體。在冰水浴中充分冷卻后，減壓抽濾，并用少量冷水洗滌濾餅。粗產(chǎn)品干燥后稱重。

⑶三苯甲醇的精制粗產(chǎn)品用乙醇水溶液（w=0.70）重結(jié)晶[21]，加適量活性炭脫色，可得到純度較高的產(chǎn)品。測定熔程，計(jì)算收率。純?nèi)郊状紴榘咨瑺罱Y(jié)晶體，熔點(diǎn)164.2℃。

專題實(shí)驗(yàn)實(shí)例五、數(shù)據(jù)處理及論文撰寫（略）

六、說明1．加水的