第一章有機化學(xué)實驗的基本知識

1、第一章 有機化學(xué)實驗的基本知識1.1 實驗室安全規(guī)則和實驗室守則有機實驗室與其它化學(xué)實驗室相比可能是更危險更易發(fā)生事故的地方，因為有機化學(xué)實驗所用藥品一般都是易燃易爆、有毒或強腐蝕性的，使用不當(dāng)就會引起著火、爆炸、燒傷、燙傷、凍傷或中毒等事故。另外，碎裂的玻璃器皿、煤氣或電器設(shè)備使用不當(dāng)也會引起事故，所以在實驗中要嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，遵守有機實驗室安全規(guī)則和實驗室守則，進行有機實驗時必須遵守如下規(guī)則：1. 進入實驗室前，充分預(yù)習(xí)好實驗內(nèi)容，開始實驗前做好各項準(zhǔn)備工作，要寫出預(yù)習(xí)報告。2. 進入實驗室后應(yīng)保持安靜，實驗過程中不能擅自離開崗位。3. 實驗前應(yīng)檢查儀器設(shè)備是否存在破損、漏氣、漏電等不安

2、全因素，實驗中應(yīng)注意觀察現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即中斷實驗。4. 處理有毒或有強刺激性氣體時要在通風(fēng)櫥中進行。5. 減壓操作或處理爆炸性物質(zhì)及強腐蝕性物質(zhì)等可能發(fā)生危險的實驗，應(yīng)使用防護眼鏡、面罩、手套等防護設(shè)備。6. 公用儀器及藥品用后立即歸還原處。節(jié)約用水、電、煤氣及藥品。藥品及實驗后的產(chǎn)品不能隨意丟棄以免釀成事故。7. 嚴禁在實驗室內(nèi)吃食物、吸煙，實驗后要洗手。1.2 事故的預(yù)防及急救措施1. 防止火災(zāi)及急救措施 防火的基本原則是使火源遠離有機試劑，并盡可能減少有機物揮發(fā)到空氣中。如果已經(jīng)著火，很小面積的著火可用濕抹布、石棉布或用砂土蓋住即可，大面積著火應(yīng)用滅火器撲滅。 2. 使用易燃易爆

3、氣體，如氫氣、甲烷、乙炔等要打開室內(nèi)排風(fēng)裝置且嚴禁明火及防止一切火星發(fā)生。 3. 常壓操作時整套裝置應(yīng)有一處與大氣相通，切不可形成封閉體系，以免因體系內(nèi)壓太大而使反應(yīng)物沖出或玻璃儀器炸裂。減壓蒸餾時，蒸餾瓶和接收瓶應(yīng)用梨形或圓形、茄形燒瓶，以免平底瓶因其受壓不均而炸裂。 4. 處理強酸、強堿、強氧化劑及其它有劇毒的藥品時要帶橡皮手套；不要用敞口容器存放有毒的藥品。 5. 處理危險性化合物要嚴格遵守操作規(guī)程。對于久置后會產(chǎn)生易爆物質(zhì)的過氧化物，應(yīng)預(yù)先處理后方可使用 6. 使用電器前應(yīng)檢查是否漏電或其它不正?，F(xiàn)象，不可用濕手接觸電插頭。不慎觸電時，應(yīng)立即切斷電源，必要時進行人工呼吸。7. 實驗室應(yīng)

4、備有急救箱，箱內(nèi)常備如下藥品和工具：醫(yī)用70%乙醇、2%醋酸、1%硼酸、35%碳酸氫鈉、紅藥水、甘油、燙傷膏、消炎粉、硼酸軟膏、創(chuàng)可貼；醫(yī)用剪刀、鑷子、洗眼杯、消毒棉、紗布、膠布、繃帶、棉簽等，發(fā)生事故時如傷情較輕按以下方法處理： （1）割傷：清洗傷口后涂上紅藥水或創(chuàng)可貼，用繃帶扎住。（2）燙傷：不要用水沖洗，可在燙傷處涂上燙傷膏。（3）試劑燒傷酸：量少時立即用大量水沖洗，再用35%的碳酸氫鈉水溶液洗，最后再用水洗，然后涂上硼酸軟膏（或氧化鋅軟膏）；量大時，必須用潔凈的柔軟物質(zhì)迅速將酸擦去，再按照酸量少時的辦法處理。 堿：立即用大量水沖洗后，用2%的醋酸水溶液洗，最后再水洗。若為鈉灼傷，用鑷子

5、將鈉移走后，再按照堿灼傷時相同辦法處理。 溴：立即用大量水沖洗，再用酒精擦至創(chuàng)面處無溴液時為止，然后涂上甘油。（4）試劑濺入眼內(nèi)：任何試劑濺入眼內(nèi)，都要先用大量水沖洗，直至眼瞼內(nèi)沒有為止；如濺入眼中的是玻璃，則應(yīng)仔細地用鑷子小心地把玻璃夾出，然后再水洗，嚴重的經(jīng)初步處理后要送醫(yī)院。（5）中毒：毒品濺入口中若無咽下者立即吐出，再用大量水沖洗口腔；如已吞下，應(yīng)根據(jù)毒物性質(zhì)給以解毒劑。 腐蝕性毒物：對于強酸或強堿，應(yīng)先飲大量水，然后分別服用氫氧化鋁、雞蛋白、醋或酸果汁，最后用牛奶灌住，不要吃嘔吐劑。 刺激性神經(jīng)性毒物：先飲牛奶或雞蛋白，再食用約30g硫酸鎂溶于一杯水中的溶液催吐，在進行初步處理后，傷

6、情較重者要送醫(yī)院。1.3 實驗預(yù)習(xí)、實驗記錄和實驗報告1.3.1 實驗預(yù)習(xí)實驗預(yù)習(xí)認真與否，常常是實驗做得是否成功、收獲大小的關(guān)鍵之一。應(yīng)當(dāng)做到不了解一個實驗的目的和操作原理以前不進行實驗。因此，要求每個學(xué)生都應(yīng)準(zhǔn)備一個實驗記錄本，在充分預(yù)習(xí)好實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，寫出預(yù)習(xí)報告，預(yù)習(xí)報告應(yīng)包括如下內(nèi)容：（1）實驗題目（2）實驗?zāi)康模?）實驗原理，反應(yīng)方程式（包括主要副反應(yīng)）（4）主要試劑、主、副產(chǎn)物的物理常數(shù)（5）實驗裝置圖（6）實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)果記錄表。（7）對反應(yīng)操作時間上的合理安排。 1.3.2 實驗記錄 進行實驗時不僅要做到操作認真、觀察仔細，而且要積極思考，并將觀察到的現(xiàn)象（如變色、沉

7、淀、氣泡等）和測得的各種數(shù)據(jù)（如熔程、沸程、加熱溫度等）如實地及時記錄于記錄本中，不允許做回憶筆記。合成反應(yīng)要記錄產(chǎn)物的外觀、物理狀態(tài)和產(chǎn)量。記錄要做到簡明扼要，字跡清楚。實驗結(jié)束后，將記錄本交指導(dǎo)教師簽字，并上交產(chǎn)物。1.3.3 實驗報告寫實驗報告是完成實驗工作不可缺少的環(huán)節(jié)。通過寫實驗報告、分析實驗現(xiàn)象、歸納整理實驗結(jié)果，可以把從實驗中得到的感性認識上升到理性認識，這對今后的工作和科研是一種很好的訓(xùn)練，因此必須認真對待。1. 合成實驗報告的內(nèi)容：（1）實驗?zāi)康模?）實驗原理（合成原理、分離原理）（3）主要試劑及產(chǎn)物的物理常數(shù)（4）儀器及藥品規(guī)格、用量（5）實驗裝置圖（6）實驗步驟及反應(yīng)現(xiàn)象

8、（7）產(chǎn)率計算（8）回答問題及討論。2. 下面是乙醚的制備實驗報告，可供參考。 乙醚的制備一、實驗?zāi)康?. 了解酸催化下乙醇分子間脫水制備乙醚的原理。2. 掌握低沸點化合物的蒸餾操作。二、實驗原理1. 合成原理低級伯醇在酸性脫水劑催化下，共熱生成單醚。主反應(yīng)： 副反應(yīng)： 2. 粗產(chǎn)物分離純化原理 三、物理常數(shù)溶 解 度水 乙醇 乙醚 名稱 分子量 性狀 密度 熔點 沸點 （） （） 乙醇 46.07 無色液體 0.7898 -117.3 78.5 乙醚 74.12 無色液體 0.7138 -116.2 34.51 微溶 乙酸 60.05 無色液體 1.0492 16.6 117.9 四、儀器與

9、藥品1. 儀器及規(guī)格三頸瓶：100mL；滴液漏斗：60mL；分液漏斗：125mL；直型冷凝管：20mL；圓底燒瓶：50mL；接引管。2. 藥品規(guī)格及用量所用藥品皆為分析純，用量如下：乙醇（95%）：37.5mL（29.6g，0.61mol）； 濃硫酸：12.5mL；飽和氯化鈉溶液：7.5mL； 飽和氯化鈣溶液：7.5mL；5%氫氧化鈉：7.5mL五、實驗裝置圖圖15 乙醚制備裝置六、實驗步驟及現(xiàn)象 實 驗 步 驟 現(xiàn) 象 備 注 1. 用量筒取12.5mL 95%乙醇于三頸瓶中 溶液無色2. 邊搖邊緩慢加入12.5mL濃 H2SO4。 瓶內(nèi)有少許白煙，瓶壁很熱3. 取25mL95%乙醇于滴液漏

10、斗中，按圖 溫度迅速上升，溶液迅速變 裝好儀器。加入12粒沸石，石棉網(wǎng)直火 黃，瓶內(nèi)有大量白煙（SO3） 加熱，使溫度迅速升到140。 4. 由滴液漏斗慢慢滴加乙醇使與蒸餾液 有餾份蒸出，溫度保持流出速度相等，大約每秒1滴，保持溫 不變（141）度在135145之間。 5. 乙醇加完，繼續(xù)加熱至160，?；稹?溫度上升，不再有餾份6. 餾出液轉(zhuǎn)入125mL分液漏斗中，加 振蕩后靜置分層，上層澄 7.5mL 5%NaOH溶液洗一次 清。分出下層，棄去 用7.5mL飽和NaCl洗滌有機層 上層、下層都澄清 用7.5mL飽和CaCl2洗滌有機層 上層澄清、下層渾濁7. 分出下層，將醚層從分液漏斗上口

11、倒入100mL錐形瓶中，加約2g無水 溶液無色澄清 氯化鈣，塞上塞子，并不時振蕩，放置20min 8. 將產(chǎn)物過濾到50mL圓底燒瓶中， 溫度計讀數(shù)34時，有 用熱水?。?060）加熱蒸餾， 餾份餾出，至37時溫 收集3338餾份。 度不再上升。 9. 產(chǎn)物外觀、質(zhì)量 無色澄清液，8.2g七、產(chǎn)率計算 實際產(chǎn)量 產(chǎn)率 = ×100% 理論產(chǎn)量 理論產(chǎn)量 = 產(chǎn)率 = 八、回答問題及討論 1. 為什么不采用回流裝置？答：因為該實驗為可逆反應(yīng)，采用蒸出產(chǎn)物（醚和水）可推移平衡，有利正反應(yīng)進行。 2. 溫度計和滴液漏斗為什么要插入液面下？答：因為要測量反應(yīng)液的溫度，故必須把溫度計插入液面以

12、下。另外，反應(yīng)時容器內(nèi)壓力較大，滴液漏斗頸如不插入液面以下，會使液體（乙醇）滴不下來。因此建議以后用恒壓滴液漏斗。 3. 為什么在開始時乙醇濃硫酸混合液溫度超過乙醇沸點而乙醇卻蒸不出來？答：因為此時乙醇和濃硫酸已形成酸式硫酸酯。討論： 1. 本實驗控制好溫度很關(guān)鍵，如低于130則不宜成醚，高于160易生成烯。 2. 控制滴加乙醇的量等于蒸出乙醚的量最為合適，否則乙醇滴得過快反應(yīng)來不及進行就將被蒸出，乙醇滴得過慢則延長反應(yīng)時間。 3. 乙醚沸點低，故接收器放在冷水浴中以減少揮發(fā)損失，其支管接上橡皮管通入水槽或窗外，是防止乙醚蒸氣與空氣形成爆炸極限，以保證安全。4. 本實驗開始時將H2SO4往乙醇

13、里加時，由于未充分冷卻且加入速度太快，溶液顏色變黃（甚至變黑）說明有副反應(yīng)發(fā)生。在粗產(chǎn)品洗滌時分層處受外界光線影響看不清，加之放液快了些，當(dāng)發(fā)現(xiàn)時已有少量醚隨水層放出。為回收這部分醚，將分出的水層放入另一分液漏斗中靜止，但很長時間都沒發(fā)現(xiàn)醚層出現(xiàn)，這可能是由于醚量少而溶解在水層中，另外也可能揮發(fā)掉了。由于上述補救辦法沒有成功，故計算產(chǎn)率偏低。今后在使用分液漏斗時，放液要慢，觀察要仔細。第二章 有 機 實 驗實驗一 苯甲酸合成實驗?zāi)康?. 了解甲苯氧化法制備苯甲酸的原理，2. 復(fù)習(xí)回流、減壓過濾和重結(jié)晶基本操作。實驗原理 烷基苯在高錳酸鉀的氧化下生成苯甲酸。 藥品甲苯：3.5mL（6.1g，0.

14、033mol） 高錳酸鉀：10.4g（0.053mol）濃鹽酸；亞硫酸氫鈉或者：甲苯：1.0mL（0.9g，0.0094mol） 高錳酸鉀：2.0g（0.0106mol）濃鹽酸；亞硫酸氫鈉實驗步驟 在50mL園底燒瓶中加入2.0g高錳酸鉀和28mL水，搖勻，盡量使之溶解。加2粒沸石，安裝冷凝管，小火加熱至沸。從冷凝管上端滴加1.0mL甲苯，整個加料過程約需10min，繼續(xù)煮沸，直到回流液不再有明顯油珠（約50min）。如果反應(yīng)混合物顯較深的紫色，加入少量亞硫酸氫鈉，振搖使紫色褪去后，再趁熱過濾，用少量熱水（約510mL）洗滌殘渣。將濾液放在冷水浴中冷卻，用濃鹽酸酸化直至溶液呈強酸性，苯甲酸全部

15、沉淀析出為止。抽濾，用少量冷水洗滌，盡量抽干。把苯甲酸在表面皿上攤開晾干并稱重。粗產(chǎn)品可用熱水重結(jié)晶。純苯甲酸為無色針狀晶體，熔點為122.4。波數(shù) / cm-1透過率 / %圖317 苯甲酸紅外光譜圖表32 苯甲酸的紅外光譜解析波數(shù)（cm-1）振 動 峰對應(yīng)結(jié)構(gòu)3072, 3007苯環(huán)上CH伸縮振動峰苯環(huán)1603,1583,1493,1454苯環(huán)骨架C=C伸縮振動峰苯環(huán)1186, 1128, 1073苯環(huán)上CH面內(nèi)振動峰苯環(huán)1029,1001苯環(huán)上CH面內(nèi)振動峰苯環(huán)707芳氫的面外彎曲振動峰單取代苯環(huán)684苯環(huán)的折疊振動峰單取代苯環(huán)32002300羧基中伸縮振動峰及其倍頻、合頻譜帶（羧基間氫

16、鍵）OH935OH彎曲振動峰OH1687C=O伸縮振動峰（共軛）C=O1425，1327，1292CO及OH的偶合譜帶COH思考題 1. 反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)混合物呈紫色時為什么要加入少量亞硫酸氫鈉？2. 如何判斷酸化過程中已呈強酸性？3用什么方法精制苯甲酸？實驗二 從茶葉中提取咖啡因?qū)嶒災(zāi)康?. 了解從茶葉中提取咖啡因的原理。2. 鞏固回流、蒸餾基本操作并學(xué)習(xí)沙浴的使用方法。實驗原理茶葉中含有多種生物堿，其中以咖啡堿（又稱咖啡因）為主，約占15%，另外還含有1112%的丹寧酸（又稱鞣酸）及0.6%的色素纖維蛋白質(zhì)等?？Х葔A是弱堿性化合物，易溶于氯仿（12.5%）、水（2%）和乙醇（2%）等，在苯

17、中的溶解度為1%（熱苯為5%）。丹寧酸易溶于水和乙醇，但不溶于苯?？Х纫蚴请s環(huán)化合物嘌呤的衍生物，它的化學(xué)名稱是1，3，7-三甲基-2，6-二氧嘌呤，其結(jié)構(gòu)式如下： 含結(jié)晶水的咖啡因是無色針狀結(jié)晶，味苦，能溶于水、乙醇、氯仿等。在100時即失去結(jié)晶水，并開始升華，120時升華相當(dāng)顯著，至178時升華很快。無水咖啡因的熔點為235.5。為了提取茶葉中的咖啡因，往往利用適當(dāng)?shù)娜軇ㄒ掖肌⒙确?、苯等）在提取器中連續(xù)提取，然后蒸去溶劑，即得粗咖啡因。粗咖啡因還含有其它一些生物堿和雜質(zhì)，利用升華可進一步提純。 咖啡因具有刺激心臟，興奮大腦神經(jīng)和利尿等作用，因此可作為中樞神經(jīng)興奮劑，也是復(fù)方阿司匹林（A.

18、P.C.）等藥物的組分之一。藥品（半微量法）茶葉末：約1g 95%乙醇：10mL 生石灰：0.5g實驗步驟 常量法：實驗裝置參見圖222。稱取10g茶葉末放入脂肪提取器的濾紙?zhí)淄玻?）中，在圓底燒瓶內(nèi)加入80mL 95%乙醇，用水浴加熱，連續(xù)提取23h（2）后待冷凝液剛剛虹吸下去時，立即停止加熱。然后改成蒸餾裝置?；厥仗崛∫褐械拇蟛糠忠掖?，再把殘液傾入蒸發(fā)皿中，拌入34g生石灰粉（3），在蒸氣浴上蒸干，最后將蒸發(fā)皿移至煤氣燈上加熱使水分全部除去。冷卻后擦去沾在邊上的粉末，以免在升華時污染產(chǎn)物。取一只合適的玻璃漏斗，罩在隔以刺有許多小孔的濾紙的蒸發(fā)皿上，用沙浴小心加熱升華（4）。當(dāng)紙上出現(xiàn)白色毛狀結(jié)晶時，暫停加熱