【文章內容簡介】 活性物能溶解于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、苯、乙醚等多種有機溶劑，請用萃取方法將該化合物從它的水溶液中分離純化。 （請取該水溶液 30 mL） ? 某液體化合物沸點為攝氏 169度（在此溫度下易分解），請根據現(xiàn)有實驗條件將該化合物純化。 ? 用水做溶劑，重結晶 2g粗乙酰苯胺。 注： 乙酰苯胺在 100mL水中的溶解度： （ 20℃ ） （ 80℃ ） （ 100℃ ） ? 乙酸在硫酸催化下與乙醇回流加熱制備乙酸乙酯。 餾出液 中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸。 試設計實驗將產物乙酸乙酯提純。 （飽和碳酸鈉溶液、飽和食鹽水、飽和氯化鈣洗， 無水硫酸鎂干燥） 第六部分 實驗習題解答 127 有機化學實驗的習題分為以下 五類 ： 思考題： 77 判斷題： 11 實驗操作： 23 實驗裝置： 8 填空： 20 128 (SK) 129 思考題 1. 測定熔點時 ， 遇到下列情況將產生什么結果 ？ (1) 熔點管壁太厚； (2) 熔點管不潔凈； (3) 試料研的不細或裝得 不實； (4)加熱太快； (5) 第一次熔點測定后 ， 熱浴液不冷卻立即做 第二次； (6)溫度計歪斜或熔點管與溫度計不附貼 。 答： (1) 熔點管壁太厚 ， 影響傳熱 ， 其結果是測得的初熔溫度 偏高 。 (2) 熔點管不潔凈 ， 相當于在試料中摻入雜質 ， 其結果將導致 測得的熔點偏低 。 (3) 試料研得不細或裝得不實 ， 這樣試料顆粒之間空隙較大 ， 130 其空隙之間為空氣所占據 ， 而空氣導熱系數較小 ， 結果導致熔距加 大 ， 測得的熔點數值偏高 。 (4) 加熱太快 ， 則熱浴體溫度大于熱量轉移到待測樣品中的轉 移能力 ， 而導致測得的熔點偏高 ， 熔距加大 。 (5) 若連續(xù)測幾次時 ， 當第一次完成后需將溶液冷卻至原熔點 溫度的二分之一以下 ， 才可測第二次 ， 不冷卻馬上做第二次測量 ， 測得的熔點偏高 。 (6) 齊列熔點測定的缺點就是溫度分布不均勻 ， 若溫度計歪斜 或熔點管與溫度計不附貼 ， 這樣所測數值會有不同程度的偏差 。 2. 是否可以使用第一次測定熔點時已經熔化了的試料使其固化后 做第二次測定 ？ 131 答： 不可以 。 因為有時某些物質會發(fā)生部分分解 ， 有些物質則 可能轉變?yōu)榫哂胁煌埸c的其它結晶體 。 3. 測得 A、 B兩種樣品的熔點相同 ， 將它們研細 ， 并以等量混合 (1) 測得混合物的熔點有下降現(xiàn)象且熔程增寬； (2)測得混合物的熔點與 純 A、 純 B的熔點均相同 。 試分析以上情況各說明什么 ？ 答： (1)說明 A、 B兩個樣品不是同一種物質 ， 一種物質在此充 當了另一種物質的雜質 ， 故混合物的熔點降低 ， 熔程增寬 。 (2)除少數情況 （ 如形成固熔體 ） 外 ， 一般可認為這兩個樣品為 同一化合物 。 4. 沸石 (即止暴劑或助沸劑 )為什么能止暴 ？ 如果加熱后才發(fā)現(xiàn)沒 132 加沸石怎么辦 ？ 由于某種原因中途停止加熱 ， 再重新開始蒸餾時 ， 是否需要補加沸石 ？ 為什么 ？ 答： (1)沸石為多孔性物質，它在溶液中受熱時會產 生一股穩(wěn) 定而細小的空氣泡流，這一泡流以及隨之而產生的湍動，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生的暴沸。 (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 ， 有時會引起著火 。 (3)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 ， 再加熱已不能產生細小的空氣流而失效 ， 必須重新補加沸 石 。 133 5. 冷凝管通水方向是由下而上 ， 反過來行嗎 ？ 為什么 ？ 答： 冷凝管通水是由下而上，反過來不行。因為這樣冷凝管不 能充滿水，由此可能帶來兩個后果：其一，氣體的冷凝效果不好。 其二，冷凝管的內管可能炸裂。 6. 蒸餾時加熱的快慢 ， 對實驗結果有何影響 ？ 為什么 ？ 答： 蒸餾時加熱過猛 ， 火焰太大 ， 易造成蒸餾瓶局部過熱現(xiàn)象 ， 使實驗數據不準確 ， 而且餾份純度也不高 。 加熱太慢 ， 蒸氣達不到 支口處 ， 不僅蒸餾進行得太慢 ， 而且因溫度計水銀球不能被蒸氣包 圍或瞬間蒸氣中斷 ， 使得溫度計的讀數不規(guī)則 ， 讀數偏低 。 134 7. 在蒸餾裝置中 ， 溫度計水銀球的位置不符合要求會帶來什么結 果 ？ 答： 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，則按此溫度計位置集取的餾份比規(guī)定的溫度偏 高，并且將有一定量的該收集的餾份誤作為前餾份而損失，使收集 量偏少。 如果溫度計的水銀球位于支管口之下或液面之上 ， 測定沸點時 ， 數值將偏高 。 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 ， 并且將有一定量的該收集的餾份 誤認為后餾份而損失 。 135 8. 用磷酸做脫水劑比用濃硫酸做脫水劑有什么優(yōu)點 ？ 答： (1)磷酸的氧化性小于濃硫酸 ， 不易使反應物碳化； (2)無 刺激性氣體 SO2放出 。 9. 如果你的實驗產率太低 ， 試分析主要在哪些操作步驟中造成損失 ？ 答： (1)環(huán)己醇的粘度較大 ， 尤其室溫低時 ， 量筒內的環(huán)己醇很 難倒凈而影響產率 。 (2)磷酸和環(huán)己醇混合不均 ， 加熱時產生碳化 。 (3)反應溫度過高 、 餾出速度過快 ， 使未反應的環(huán)己醇因于水形 成共沸混合物或產物環(huán)己烯與水形成共沸混合物而影響產率 。 136 (4)干燥劑用量過多或干燥時間過短 ， 致使最后蒸餾是前餾份增 多而影響產率 。 10. 在環(huán)己烯制備實驗中，為什么要控制分餾柱頂溫度不 超過 73℃ ？ 答： 因為反應中環(huán)己烯與水形成共沸混合物 (沸點 ℃ ，含水 10 %)；環(huán)己醇與環(huán)己烯形成共沸混合物 (沸點 ℃ ，含環(huán)己醇 %)；環(huán)己醇與水形成共沸混合物 (沸點 ℃, 含水 80 %)，因 此，在加熱時溫度不可過高，蒸餾速度不易過快，以減少未反應的 環(huán)己醇的蒸出。 11. 在乙酸正丁酯的制備實驗中 ， 粗產品中除乙酸正丁酯外 ， 還有 哪些副產物 ？ 怎樣減少副產物的生成 ？ 137 答： 主要副產物有： 1－丁烯和正丁醚。 回流時要用小火加熱 ， 保持微沸狀態(tài) ， 以減少副反應的發(fā)生 。 12. 在正溴丁烷制備實驗中 ， 硫酸濃度太高或太低會帶來什么結果 ？ 答： 硫酸濃度太高： (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。 13. 在正溴丁烷的制備實驗中 ， 各步洗滌的目的是什么 ？ 答： 用硫酸洗滌：除去未反應的正丁醇及副產物 1－丁 烯和正 138 丁醚。 第一次水洗：除去部分硫酸及水溶性雜質 。 堿洗 (Na2CO3)：中和殘余的硫酸 。 第二次水洗：除去殘留的堿、硫酸鹽及水溶性雜質。 14 何謂酯化反應 ？ 有哪些物質可以作為酯化反應的催化劑 ？ 答： 羧酸和醇在少量酸催化作用下生成酯的反應 ， 稱為酯化反 應 。 常用的酸催化劑有：濃硫酸 ， 磷酸等質子酸 ， 也可用固體超強 酸及沸石分子篩等 。 15 乙酸正丁酯的合成實驗是根據什么原理來提高產品產量的 ？ 答： 該反應是可逆的。 139 本實驗是根據正丁酯與水形成恒沸蒸餾的方法 ， 在回流反應裝 置中加一分水器 ， 以不斷除去酯化反應生成的水 ， 來打破平衡 ， 使 反應向生成酯的方向進行 ， 從而達到提高乙酸正丁酯產率之目的 。 16 乙酸正丁酯的粗產品中 ， 除產品乙酸正丁酯外 ， 還有什么雜質 ？ 怎樣將其除掉 ？ 答： 乙酸正丁酯的粗產品中 ， 除產品乙酸正丁酯外 ， 還可能有 副產物丁醚 ， 1丁烯 ， 丁醛 ， 丁酸及未反應的少量正丁醇 ， 乙酸和 催化劑 （ 少量 ） 硫酸等 。 可以分別用水洗和堿洗的方法將其除掉 。 產品中微量的水可用干燥劑無水氯化鈣除掉 。 17 對乙酸正丁酯的粗產品進行水洗和堿洗的目的是什么 ？ 140 答： (1)水洗的目的是除去水溶性雜質 ， 如未反應的醇 ， 過量堿 及副產物少量的醛等 。 (2)堿洗的目的是除去酸性雜質 ， 如未反應的醋酸 ， 硫酸 ， 亞硫 酸甚至副產物丁酸 。 18 合成乙酰苯胺時 ， 柱頂溫度為什么要控制在 105186。C 左右 ？ 答： 為了提高乙酰苯胺的產率 ， 反應過程中不斷分出產物之一 水 ， 以打破平衡 ， 使反應向著生成乙酰苯胺的方向進行 。 因水的沸 點為 100186。C ， 反應物醋酸的沸點為 118186。C ， 且醋酸是易揮發(fā)性物質 ， 因此 ， 為了達到即要將水份除去 ， 又不使醋酸損失太多的目的 ， 必 需控制柱頂溫度在 105186。C 左右 。 19 141 合成乙酰苯胺的實驗是采用什么方法來提高產品產量的 ？ 答： (1)增加反應物之一的濃度 (使冰醋酸過量一倍多 )。 (2)減少生成物之一的濃度 (不斷分出反應過程中生成的水 )。 兩 者均有利于反應向著生成乙酰苯胺的方向進行 。 20 合成乙酰苯胺時 ， 鋅粉起什么作用 ？ 加多少合適 ？ 答： 只加入微量 （ 約 ） 即可 ， 不能太多 ， 否 則會產生不 溶于水的 ZnOH2， 給產物后處理帶來麻煩 。 21 合成乙酰苯胺時 ， 為什么選用韋氏分餾柱 ？ 答： 韋氏分餾柱的作用相當于二次蒸餾 ， 用于沸點差別不太大 的混合物的分離 ， 合成乙酰苯胺時 ， 為了把生成的水分離除去 ， 同 142 時又不使反應物醋酸被蒸出 ， 所以選用韋氏分餾柱 。 22 在重結晶過程中 ， 必須注意哪幾點才能使產品的產率高 、 質量好 ？ 答： 1. 正確選擇溶劑； 2. 溶劑的加入量要適當； 3. 活性炭脫色時 ， 一是加入量要適當 ， 二是切忌在沸騰時 加入活性炭； 4. 吸濾瓶和布氏漏斗必需充分預熱； 5. 濾液應自然冷卻 ， 待有晶體析出后再適當加快冷速度 ， 以確保晶形完整； 6. 最后抽濾時要盡可能將溶劑除去 ， 并用母液洗滌有殘留 143 產品的燒杯。 23 選擇重結晶用的溶劑時 ， 應考慮哪些因素 ？ 答： (1)溶劑不應與重結晶物質發(fā)生化學反應； (2)重結晶物質在溶劑中的溶解度應隨溫度變化，即 高溫時溶解 度大，而低溫時溶解度??； (3)雜質在溶劑中的溶解度或者很大，或者很??； (4)溶劑應容易與重結晶物質分離； (5)溶劑應無毒，不易燃，價格合適并有利于回收利用。 24