实验三 环己酮的制备
一、实验目的
1、掌握蒸馏、盐析等实验操作。
2、学习铬酸氧化法制备环己酮的原理方法。 二、实验原理
仲醇用铬酸氧化是制备酮的最常用方法之一,反应为放热反应,必须严格控制反应温度,以免反应过于激烈。
三、实验药品及物理常数
四、主要仪器名称、规格
圆底烧瓶 50ml 25ml 直形冷凝管
分液漏斗 125ml 蒸馏头 接液管 磨口锥形瓶 50ml 温度计 电热套
五、主要试剂、用量
环己醇 10.4ml (约10g) 浓硫酸 1ml NaCl固体 1~2g 无水CaCl 1~2g 5%Na2CO3 4ml
六、实验装置图
七、实验步骤、现象记录
图1 蒸馏装置
八、产率计算:
m理论=nM=8.2g 产率w=m实际÷m理论×100%=33.5% 九、思考题
1、醇类的酸催化脱水的反应机理是什么/
答案:羟基与H+形成 脱水生成碳正离子C+,脱氢生成双键。 2.在后期反应中出现的阵阵白雾是什么?
答案:白雾是后期H2SO4的分解产物SO2与水形成的酸雾 C + 2H2SO4 CO2 + 2SO2+ + 2H2O 3.粗产物环己烯中加入食盐使水层饱和的目的何在? 答案:是利用盐析效应促使有机层与无机层的分层。
4.写出无水氯化钙吸水后的化学反应方程式,为什么蒸馏前一定要将它过滤/
答案:Ca2Cl +6H2O==CaCl2·6H2O 反应可逆 加热可以使水回到有机相
蒸馏要得到较纯的产物,不能引入杂质,所以要过滤。
附加问题:
1、 在纯化环己烯时,用等体积的饱和食盐水洗涤,而不用水洗涤,目的何在?
答:在纯化有机物时,常用饱和食盐水洗涤,而不用水直接洗涤是利用其盐析效应,可降低有机物在水中的溶解度,并能加快水、油的分层。
2、 本实验提高产率的措施是什么?
答:本实验主反应为可逆反应,提高反应采取的措施是:边反应边蒸出反应生成的环己烯和水形成的二元共沸物,并控制柱顶温度不超过85℃。
3、 实验中,为什么要控制柱顶温度不超过85℃?
答:由于环己烯和水形成的二元共沸物(含水10%)沸点是70.8℃,而原料环己醇也能和水形成二元共沸物(沸点97.8℃,含水80%)。为了使产物以共沸物的形式蒸出反应体系,而又不夹带原料环己醇,本实验采用分馏装置,并控制柱顶温度不超过85℃。
4、 本实验用磷酸作催化剂比用硫酸作催化剂好在哪里?
答:采用硫酸作催化剂虽然反应速度较快,但由于硫酸的氧化性比磷酸强,反应时部分原料会被氧化、甚至碳化,使溶液颜色加深,产率有所降低。此外,反应时会有少量SO2气化放出。在纯化时,需要碱洗,增加了纯化步骤。
5、蒸馏时,加入沸石的目的是什么?
答:沸石就是未上釉的瓷片敲碎而成的小粒。它上面有很多毛细孔,当液体加热时,能产生细小的气泡,成为沸腾中心。这样可以防止液体加热时产生过热现象,防止暴沸,使沸腾保持平稳。
一般加热回流、蒸馏、分馏、水蒸汽发生器产生水蒸汽都需要加沸石。但减压蒸馏、水蒸气蒸馏、电动搅拌反应不需要加沸石。
在一次持续蒸馏时,沸石一直有效;一旦中途停止沸腾或蒸馏,原有沸石即失效,再次加热蒸馏时,应补加新沸石。如果事先忘了加沸石,决不能在液体加热到沸腾时补加。因为这样会引起剧烈暴沸,使液体冲出瓶外,还容易发生着火事故。故应该在冷却一段时间后再补加。
6、使用分液漏斗有哪些注意事项?
答:使用分液漏斗洗涤和萃取时,有以下注意事项:
(1)分液漏斗在长期放置时,为防止盖子的旋塞粘接在一起,一般都衬有一层纸。使用前,要先去掉衬纸,检查盖子和旋塞是否漏水。如果漏水,应涂凡士林后,再检验,直到不漏才能用。涂凡士林时,应在旋塞上涂薄薄一层,插上旋转几周;但孔的周围不能涂,以免堵塞孔洞。
(2)萃取时要充分振摇,注意正确的操作姿势和方法。
(3)振摇时,往往会有气体产生,要及时放气。
(4)分液时,下层液体应从旋塞放出,上层液体应从上口倒出。
(5)分液时,先把顶上的盖子打开,或旋转盖子,使盖子上的凹缝或小孔对准漏斗上口颈部的小孔,以便与大气相通。
(6)在萃取和分液时,上下两层液体都应该保留到实验完毕,以防止操作失误时,能够补救。
(7)分液漏斗用毕,要洗净,将盖子和旋塞分别用纸条衬好。
7、用无水氯化钙干燥有哪些注意事项?
答:(1)一般要在干燥的小锥形瓶中进行干燥。(2)一般用块状的无水氯化钙进行干燥,便于后面的分离。(3)用无水氯化钙干燥的时间一般要在半个小时以上,并不时摇动。但实际实验中,由于时间关系,只能干燥5~10分钟。因此,水是没有除净的,在最后蒸馏时,会有较多的前馏分(环己烯和水的共沸物)蒸出。
8、查药品物理常数的途径有哪些?
答:在进行或设计一个有机合成实验之前,必须首先弄清楚反应物料和生成物的物理常数,这样在反应、分离纯化时,才能设计出合理的工艺路线,操作时才能做到心中有数。通常查找物理常数有四个途径:
(1)在教材书中,每一章的物理性质都列出了一些常见化合物的物理常数。另外,在多数实验教材书的附表中,也列有一些常见溶剂和物料物理常数。
(2)在图书馆中,查阅相关的手册。主要查阅有机化合物手册、有机合成手册、化学手册、物理化学手册等。
(3)在网上查找,有些网站和化学品电子手册专门提供物理常数。
(4)在实验室的试剂瓶上,一般都列有主要物理性质的常数。