高中化學(xué)競賽之有機(jī)化合物制備

PAGE11PAGE高中化學(xué)競賽之有機(jī)化合物的制備實(shí)驗(yàn)一1-溴丁烷的制備溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)為什么用回流反應(yīng)裝置？此反應(yīng)較慢，需要在較高的溫度下、長時間反應(yīng)，而玻璃反應(yīng)裝置可達(dá)到的最高反應(yīng)溫度是回流溫度，所以采用回流反應(yīng)裝置。2.1—溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)為什么用球型而不用直型冷凝管做回流冷凝管？因?yàn)榍蛐屠淠芾淠娣e大，各處截面積不同，冷凝物易回流下來。3.1—溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)采用1：1的硫酸有什么好處？減少硫酸的氧化性，減少有機(jī)物碳化；水的存在增加HBr溶解量，不易逃出反應(yīng)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(yīng)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(yīng)容易與產(chǎn)物分離。5.1—溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)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(yīng)的原料丁醇或溶解的副產(chǎn)物丁烯等。6.1—溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)中，粗產(chǎn)物用75度彎管連接冷凝管和蒸餾瓶進(jìn)行蒸餾，能否改成一般蒸餾裝置進(jìn)行粗蒸餾？這時如何控制蒸餾終點(diǎn)？可用一般蒸餾裝置進(jìn)行粗蒸餾，餾出物的溫度達(dá)到100℃時，即為蒸餾的終點(diǎn)，因?yàn)?-溴丁烷/水共沸點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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。2NaBr+3H2SO4(濃)→Br2+SO2+2H2O+2NaHSO4(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(yīng)難以進(jìn)行。8．在1—溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中，蒸餾出的餾出液中正溴丁烷通常應(yīng)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(yīng)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)樯蠈印Ｓ龃爽F(xiàn)象可加清水稀釋，使油層(正溴丁烷)下沉。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，用磷酸做脫水劑，比用濃硫酸做脫水劑有何優(yōu)點(diǎn)？答磷酸氧化性小，有機(jī)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(shí)驗(yàn)采用蒸餾反應(yīng)裝置是否合適？答：不合適，因?yàn)榄h(huán)己醇/水共沸點(diǎn)97.8℃，環(huán)己烯/水共沸點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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?yàn)榄h(huán)己烯/水共沸物質(zhì)量組成為90:10，共沸點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中，水洗后的粗產(chǎn)物環(huán)己烯，不經(jīng)干燥就進(jìn)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(shí)驗(yàn)三、乙酸正丁酯的制備1.利用可逆平衡反應(yīng)制備有機(jī)化合物，提高產(chǎn)物的收率有哪些方法？乙酸正丁酯制備實(shí)驗(yàn)采用什么方法？答：在反應(yīng)過程中分出產(chǎn)物之一或全部；使一種反應(yīng)物過量，本實(shí)驗(yàn)采用等物質(zhì)的量反應(yīng)物，分出產(chǎn)物之一水，使平衡移動。2.為提高平衡可逆反應(yīng)的產(chǎn)率，常使一種反應(yīng)物過量，選擇哪種反應(yīng)物過量，應(yīng)考慮什么？答：應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(yīng)裝置，應(yīng)用到哪些反應(yīng)上能提高產(chǎn)率？答：反應(yīng)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(yīng)裝置提高產(chǎn)率。5.乙酸正丁酯制備實(shí)驗(yàn)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(luò)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(shí)驗(yàn)四、乙酰苯胺的制備1.在乙酰苯胺制備實(shí)驗(yàn)中，為什么用錐形瓶做反應(yīng)器？答：本實(shí)驗(yàn)制得的產(chǎn)物為高熔點(diǎn)固體，錐形瓶較易將產(chǎn)物倒出來。2.乙酰苯胺制備實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)該再補(bǔ)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(shí)驗(yàn)加入活性炭的目的是什么？怎樣進(jìn)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(dāng)，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(shí)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(dāng)漏斗下端有洗滌劑滴下后，再抽空過濾，達(dá)到洗滌的目的，反復(fù)進(jìn)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(diǎn)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(dāng)時室溫為25℃，試計(jì)算重結(jié)晶的最大收率是多少？(25℃溶解度0.56g;80℃3.5g;100℃5.2g)答：重結(jié)晶能得到最大產(chǎn)物質(zhì)量為4.5g-0.56g=3.94g3.94/4.5×100%=87.6%,最大收率87.6%。實(shí)驗(yàn)五、肉桂酸的制備1.肉桂酸制備實(shí)驗(yàn)為什么用空氣冷凝管做回流冷凝管？答：因?yàn)榛亓鳒囟瘸^150℃，易使水冷凝管炸裂。2.在肉桂酸制備實(shí)驗(yàn)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(yīng)的進(jìn)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(yīng)所需的苯甲醛要事先蒸餾，截取170～180℃餾分供使用。3.在制備肉桂酸操作中，你觀察溫度計(jì)讀數(shù)是如何變化的？答：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度計(jì)的讀數(shù)逐漸升高。4.在肉桂酸的制備實(shí)驗(yàn)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?yàn)闈釴aOH溶液易使未轉(zhuǎn)化的苯甲醛發(fā)生歧化反應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)而言，可以不通水蒸氣，直接加熱蒸餾，因?yàn)轶w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(jī)溶劑對肉桂酸進(jìn)行重結(jié)晶，操作時應(yīng)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(jìn)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(yīng)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(shí)驗(yàn)六、3-丁酮酸乙酯的制備1.在3-丁酮酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)中，使用金屬鈉為反應(yīng)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(yīng)液中，反應(yīng)裝置與大氣相通處接干燥管，防濕氣進(jìn)入反應(yīng)體系中，使用儀器要干燥，試劑也要干燥，不用水浴加熱反應(yīng)瓶。在鈉完全反應(yīng)后再加醋酸中和。2.在3-丁酮酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)中，滴加稀醋酸的目的是什么？如何進(jìn)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(yīng)根據(jù)方程式計(jì)算需要25%醋酸的量，邊中和邊攪拌，接近終點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中，為什么用減壓蒸餾操作？如何操作？答：因?yàn)?—丁酮酸乙酯沸點(diǎn)高，在沸點(diǎn)溫度下還易分解，所以用減壓蒸餾操作。選擇適當(dāng)?shù)恼婵斩龋粰z查儀器的嚴(yán)密性；調(diào)整好真空度后再加熱；用毛細(xì)管或攪拌裝置，防止暴沸；移去燈焰，泄真空，再停泵等。4.在3-丁酮酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)中，為什么用萃取操作？答：因?yàn)楫a(chǎn)物在水中溶解度大，萃取是從水中回收一部分產(chǎn)物。5.在3-丁酮酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)中，在反應(yīng)過程中你觀察到什么現(xiàn)象？答：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)液的顏色逐漸加深；逐漸出現(xiàn)綠色熒光，反應(yīng)溫度越高，時間越長，這種現(xiàn)象越明顯。實(shí)驗(yàn)七、7,7-二氯雙環(huán)[4.1.0]庚烷的制備1.在7,7-二氯雙環(huán)[4.1.0]庚烷的制備實(shí)驗(yàn)中，為什么用攪拌反應(yīng)裝置？怎樣操作才合理？答：是兩相反應(yīng)，攪拌能擴(kuò)大相界面，增強(qiáng)傳質(zhì)傳熱，加速反應(yīng)。整個裝置都固定在一個鐵架臺上，攪拌安裝合適，攪拌棒與馬達(dá)間有軟連接。開動攪拌前，先用手轉(zhuǎn)動看是否合適，再通電攪拌等。2.用介質(zhì)加熱有什么好處？什么時候用水??？什么時候用油浴？答：加熱均勻，不會出現(xiàn)局部過熱和碳化現(xiàn)象。小于100℃時常用水浴加熱，小于250℃時可用油浴。3.在7,7-二氯雙環(huán)[4.1.0]庚烷的制備實(shí)驗(yàn)中，四乙基溴化銨的作用是什么？它的多少對操作有何影響？答：相轉(zhuǎn)移和催化作用，能把一種反應(yīng)實(shí)體從一相轉(zhuǎn)到另一相中，增加反應(yīng)速率，減少副反應(yīng)。量過少，反應(yīng)時間長，量過多，后面分離產(chǎn)物困難等。4.在7,7-二氯雙環(huán)[4.1.0]庚烷的制備實(shí)驗(yàn)中，石油醚萃取什么物質(zhì)？用同樣