有机化学实验指导
实验一 蒸馏和沸点的测定
【实验目的】
了解测定沸点的意义和蒸馏的意义，掌握常量法（即蒸馏法）及微量
法测定沸点的原理和方法。
【实验原理】
1. 纯净的液体有机物在一定压力下具有固定的沸点。沸点是液体有机化合物的物理常数之一，因此通过测定沸点可以鉴别有机化合物并判断其纯度。
2. 利用蒸馏可将沸点相差较大（如相差30℃）的液体混合物分开。液体混合物加热后沸点较低者先蒸出、沸点较高者随后蒸出、不挥发的留在蒸馏瓶内，这样可以达到分离提纯的目的。
【课堂内容】
通过提问检查学生预习情况，提问内容如下：
1）测沸点有何意义？
2）什么是沸点？纯液态有机化合物的沸程是多少？
3）什么是蒸馏？蒸馏的意义？
4）什么是爆沸？如何防止爆沸？
5）沸石为什么能防止爆沸?
6）蒸馏的用途？
7）何时用常量法测沸点何时用微量法测沸点？
8）有机实验室常用的热源？加热的方式有几种？
9）热浴的方式有几种？
10）安装、拆卸仪器装置的顺序是什么？
11）冷凝管的种类有几种？
12）蒸馏装置中温度计的位置是怎样的？
【实验仪器及设备】
1. 30mL圆底烧瓶19#
2. 蒸馏头19#×3或19#×2×14#
3. 温度计套管19# 或14#
4. 温度计100℃
5. 直形冷凝管（短的）19#×2
6. 接尾管19#×2
7. 30 mL三角瓶1个
8. 100 mL烧杯1个
9. 30 mL量筒
10. 沸点管，温度计100 ℃，胶塞，沸石，乳胶套圈
11. 升降架2个
12. 250 mL加热套，三角架，s扣，夹子。
【药品】
1. 95 % C2H5OH 15 mL/人
2. C6H6 (AR纯)
【实验内容】
常量法测95%乙醇的沸点，蒸馏15 mL 95 % C2H5OH。
【测得结果】 b.p.95 % C2H5OH = 78.0 ℃（理论值78.4 ℃）
【注意事项】
1. 仪器安装要严密、正确。
2. 注意安装拆卸的顺序。
3. 加热前放沸石，通冷凝水。
4. 准确量取15 mL 95 % C2H5OH，蒸馏速度1-2 d/s
5. 不许蒸干，残留液至少0.5 mL，否则易发生事故（瓶碎裂等）
6. 液体沸点在80 ℃以下的液体用水浴加热蒸馏。
【实验要求】
回收产品，教师验收产品的回收量和折光率。上交实验报告。
实验二 熔点的测定
【实验目的】
了解测定熔点的意义，掌握用Thiele管测熔点的方法及用显微熔点测定
仪测熔点的方法。
【实验原理】
纯净的晶体有机物具有一定的熔点，熔程不超过0.5℃，当有杂质时熔点下
降，熔程加宽。利用测定熔点可以判断出固体有机化合物的纯度，鉴别不同的有机化合物。
熔点：在大气压下，化合物受热由固态转变为液态，此时固液两相蒸气压一
致，固液两相平衡共存，这时的温度称为化合物的熔点。
【课堂内容】
1．通过提问检查学生预习情况，提问内容如下：
1）什么是熔点? 测定熔点有何意义？
2）什么是熔程？纯净的固体有机化合物的熔程是多少？物质不纯时熔点及熔程
有何变化？
3）测熔点时样品为什么要研细，装实？
4）油浴温度下降多少时再换另一根样品管？
5）熔点管中装样品多少？
6）当接近熔点时加热速度为多少？
7）做本实验时应注意什么？
2．让学生演示安装及操作并讲解。
3．教师讲解熔点测定仪的使用与操作方法及注意事项
【课堂学生测试的样品】
【仪器、药品】
仪器：①Thiele管；②100℃、200℃温度计；③熔点管、长玻璃管(60 cm)；
④表面皿（中号）、锉刀、切口软木塞、胶塞、橡皮圈
⑤显微熔点测定仪、镊子等。
药品：未知物1：乙酰苯胺；未知物2：苯甲酸；未知物3：8-羟基喹啉
甘油（热载体）；乙醇 95 %
【注意事项】
1．样品要研细、装实，使热量传导迅速均匀。
2．控制升温速度，开始稍快，接近熔点时渐慢。
3．每个样品测三次（粗测一次，细测两次）。
4．注意观察温度计的温度。
5．油浴温度下降30 ℃以下时更换另一根管。
6．安装正确，操作严谨。
7．用熔点测定仪测熔点时，取放盖玻片和隔热玻璃时，一定要用镊子夹持，严禁用手触摸，以免烫伤（因熔点热台属高温部件）。
【讨论题】
1．测定熔点时产生误差的因素有哪些？
2．毛细管法与显微熔点测定仪法测熔点的优缺点各是什么？
【实验要求】
1．准确测试样品的熔点。
2．实验后上交实验报告。
实验三 甲烷的制备和烷烃的性质
【实验目的】学习甲烷的实验室制法，验证烷烃的性质。
【仪器、药品】
仪器：1.硬质大试管；2.4.玻璃导管；5.试管；6.玻璃水槽；3.7.大抽滤试管；
8.滴液漏斗；9.锡纸；10.玻璃棒；11.气压塞（取浓硫酸时用）；12.红外灯
药品：1.无水NaAc；2. 碱石灰（干燥的）；3. NaOH (s)；4. 1 % Br2∕CCl4；
5. 0.1% KMnO4 aq；6. 10 % H2SO4；7. 正庚烷
【物理常数】
名称 M m.p. b.p.∕℃ d20 比重 SH2O
甲烷 16 -182.5 -164 0.466 0.5547 微溶
【实验步骤】
1. 制备：将5 g NaAc (无水)、3 g碱石灰、2 g NaOH（s），放在研钵中快速研细混合均匀后用锡纸包成筒状，置于硬质大试管中，检查装置不漏气后，用煤气灯小火徐徐均匀地加热整支试管，再用较大的火焰强热靠近试管口的反应物，使该处的反应物反应后，逐渐将火焰往试管底部移动。估计空气排尽后，用排水集气法收集甲烷，并做下列性质实验。
2. 性质：
取代反应
可燃性
【课堂提问内容】
1. 用碱石灰代替NaOH的优点？
2. 试管斜置使试管中稍低于管底为什么？
3．支试管中盛约10mL浓硫酸为什么？
4. 为什么用排水集气法制甲烷？
【注意事项】
1.药品要干燥无水，操作迅速，防吸潮，装置要严密。
2.使用浓硫酸要注意安全，防止烧伤，洒落在台面和地面。
3.用锡纸包药品的目的：防止试管腐蚀，供热效果好
4.加热要移动，由前至后，防止集中加热，烧坏试管。
5.收集完气体后，断开硫酸于大试管之间的导气管，防倒吸，再熄火。
6.实验完成后，浓硫酸小心倒入废液桶中。
【讨论问题】
1.影响甲烷火焰颜色的因素？
2.进行酸性KMnO4水溶液实验的目的是什么？
【实验要求】
实验后上交实验报告
实验四 不饱和烃的制备和性质
【实验目的】
学习乙烯的制备方法及验证不饱和烃的性质
【仪器、药品】
仪器：1. 125mL蒸馏烧瓶（非标准口）；2.抽滤试管；3.温度计（300℃）；
4.量筒30mL, 50mL
药品：95 % C2H5OH；浓H2SO4 ；10 % H2SO4；1 % Br2∕CCl4；0.1 % KMnO4；10 % NaOH
【实验步骤】
1. 制备：
在125 mL的烧瓶中加入4 mL 95 %乙醇、12 mL浓硫酸（边加边摇边冷却）和几粒沸石，塞上带有温度计（200 ℃）的塞子。检查装置不漏气后，强热反应物，使反应物的温度迅速地上升到160~170 ℃，调节火焰，保持此范围的温度，使乙烯气流均匀地发生，估计空气被排尽后，作下列性质实验。
2. 性质
加成反应
氧化反应
可燃性
【注意事项】
1. 制出的乙烯不必收集，可直接将导管通入待进行性质实验的试管中点
然放在最后。
2. 实验后断开NaOH与烧瓶之间的导管，以免倒吸，然后再熄火。
3. 浓硫酸用量多，防止烧伤及散落在桌面和地面上。
【实验要求】上交实验报告
实验五 1-溴丁烷的制备
【实验目的】
学习以溴化钠、浓硫酸和正丁醇为原料制正溴丁烷的方法与原理，练习带有吸收有害气体装置的回流加热操作。
【药品与仪器】
药品：4 mL浓H2SO4，2.5 mL n-C4H9OH；3.3 g NaBr；饱和NaHCO3 溶液
仪器：半微量有机制备仪
25 mL圆底烧瓶；球形冷凝管；导气管；小玻璃漏斗；10 mL量筒；
250 mL烧杯；75°弯管；直形冷凝管；接尾管；真空塞；筒形分液漏斗两个；
5 mL圆底烧瓶2个；30 mL锥形瓶1个；蒸馏头；温度计套管；温度计(200 ℃)；
加热套250 mL。
【物理常数】
【实验步骤】
在30 mL 园底烧瓶中加入3.3 mL水 和4.0 mL浓 硫 酸，混合均匀后冷至室温。加入2.5 mL正丁醇及3.33 g溴 化 钠，振摇后，加入几粒沸石，装上回流冷凝管，冷凝管上端接一溴化氢吸收装置（使漏斗口恰好接触水面，切勿浸入水中，以免倒吸），用5%氢氧化钠溶液作吸收剂。
将烧瓶在石棉网上小火加热回流0.5 h ，回流过程中不断摇动烧瓶，以使反应物充分接触。反应完毕，稍冷却后改为蒸馏装置，蒸出正溴丁烷粗品，，至馏出液清亮为止。
用毛细滴管将馏出液移入分液漏斗中，加入3.3 mL水洗涤，分去水层，有机相转入另一干燥的分液漏斗中，用1.7 mL 浓硫酸洗涤一次，分出硫酸层。有机层再依次用水、饱和碳酸氢钠溶液及水各3.3 mL洗涤一次呈中性后，分出正溴丁烷有机层与干燥的锥形瓶中，用无水氯化钙干燥后蒸馏，收集99~103℃的馏分。称量、计算产率。
【注意事项】
1．加浓硫酸时要少量多次，边加边冷却，彻底冷却后加溴化钠。
2．回流时要小火，注意溴化氢吸收装置，玻璃漏斗不要浸入水中，防止倒吸。
3．洗涤时注意顺序，哪一层是产品要分清，分液要彻底。
4．最后蒸馏时仪器要干燥，不得将干燥剂倒入蒸馏瓶内。
【实验要求】
测试产物的折光率，计算产率，上交实验报告。
实验六 正丁醚的制备
【实验目的】
1．掌握醇分子间脱水制醚的反应原理和实验方法。
2．学习分水器的实验操作。
3．巩固分液漏斗的实验操作。
【实验步骤】
在50 mL两颈瓶中加入5.2 mL 正丁醇， 0.8 mL 浓硫酸，两粒沸石，摇动混合均匀，安好装置。分水器内加水至支管后放去0.5 mL水即分水器内有( V—0.5 ) mL水。开始小火加热，保持瓶内液体微沸，开始回流，温度控制在134~135 ℃，待分水器已全部被水充满时表示反应已基本完成（约需1小时），停止加热。
反应物冷却后，把混合物连同分水器里的水一起倒入内盛7 mL水的分液漏斗中，充分振摇。
静止后，分出产物粗制正丁醚，用50 % H2SO4洗涤两次（3 mL × 2），再用5 mL水洗涤一次。分出有机层。用无水氯化钙干燥产品。
将干燥后的粗产品倒入圆底烧瓶中蒸馏（注意不要把氯化钙倒入瓶中！），收集139~142 ℃的馏分。称量产品，计算产率，测定折光率。
【注意事项】
1. 加料时，正丁醇和浓硫酸如不充分摇动混匀，硫酸局部过浓，加热后易使反应溶液变黑。
2. 按反应式计算，生成水的量约为0.8 g左右，但是实际分出水的体积要略大于理论计算量，因为有单分子脱水的副产物生成。
3. 本实验利用恒沸混合物蒸馏方法，采用分水器将反应生成的水层上面的有机层不断流回到反应瓶中，而将生成的水除去。在反应液中，正丁醚和水形成恒沸物，沸点为94.1 ℃，含水33.4 %。正丁醇和水形成恒沸物，沸点为93 ℃，含水45.5 %。正丁醚和正丁醇形成二元恒沸物，沸点为117.6 ℃，含正丁醇82.5 %。此外正丁醚还能和正丁醇、水形成三元恒沸物，沸点为90.6 ℃，含正丁醇34.6 %，含水29.9 %。这些含水的恒沸物冷凝后，在分水器中分层。上层主要是正丁醇和正丁醚，下层主要是水。利用分水器可以使分水器上层的有机物流回反应器中。
4. 反应开始回流时，因为有恒沸物的存在，温度不可能马上达到135 ℃。但随着水被蒸出，温度逐渐升高，最后达到135 ℃以上，即应停止加热。如果温度升得太高，反应溶液会炭化变黑，并有大量副产物丁烯生成。
5. 50 %硫酸的配制方法：20 mL浓硫酸缓慢加入到34 mL水中。
6. 正丁醇能溶于50 %硫酸，而正丁醚溶解很少。
【思考题】
1. 计算理论上分出的水量。若实验中分出水的量超过理论数值，试分析其原因。
2. 怎样得知反应已经比较完全了？
3. 各步洗涤的目的是什么？
第二篇：常压蒸馏及沸点测定实验
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授课教师姓名及职称：
新乡医学院化学教研室 年 月 日
实验 常压蒸馏及沸点测定
一、实验目的
1．了解沸点测定的原理及意义；
2．掌握常压蒸馏操作技术及沸点测定方法。
二、实验原理
沸点测定实际上是一个蒸馏操作。蒸馏是一个将物质蒸发、冷凝其蒸气，并将冷凝液收集在另一种容器中的操作过程。当混合物中各组分的沸点不同时，可用蒸馏的方法将它们分开，所以蒸馏是分离有机化合物的常用手段。蒸馏的方法主要有以下四种：常压蒸馏、减压蒸馏、分馏和水蒸气蒸馏。下面我们就简单介绍一下，实验室中最常用的常压蒸馏。
基本原理
液体的分子由于热运动有从液体表面逸出的倾向，这种倾向随着温度的升高而增大，进而在液面上部形成蒸气。如果把液体置于密闭的真空体系中，液体分子继续不断地逸出而在液面上部形成蒸气，最后使得分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体中的速度相等，亦即使其蒸气保持一定的压力。此时液面上的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气，它对液面所施加的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。同一温度下，不同的液体具有不同的蒸气压，这是由液体的本性决定的，而且在温度和外压一定时都是常数。
将液体加热，它的饱和蒸气压就随着温度升高而增大。当液体的蒸气压增大到与外界施于液面上的总压力（通常为大气压力）相等时，就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾。这时的温度称为液体的沸点。显然沸点与外压大小有关。通常所说的沸点是指在101.3 kPa压力下液体的沸腾温度。例如水的沸点为100℃，就是指在101.3 kPa压力下，水在100℃时沸腾。在其它压力下的沸点应注明压力。例如在70 kPa时水在90℃沸腾，这时水的沸点可以表示为90℃/70 kPa。
所谓蒸馏就是将液体加热到沸腾变为蒸气，再将蒸气冷凝为液体这两个过程的联合操作。如将沸点差别较大（至少30℃以上）的液体蒸馏时，沸点较低者先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的留在蒸馏瓶内，这样可达到分离和提纯的目的，故蒸馏为分离和提纯液态有机化合物常用的方法之一。但在蒸馏沸点比较接近的混合物时，各物质的蒸气将同时被蒸出，只不过低沸点的多一些，难以达到分离和提纯的目的，只能借助于分馏（见分馏部分）。在常压下进行蒸馏时，由于大气压往往不是恰好为101.3 kPa，因而严格说来应对观察到的沸点加以校正，但由于偏差一般都很小，即使大气压相差2.7 kPa，这项校正值也不过
1℃左右，因此可忽略不计。
纯液态有机化合物在蒸馏过程中沸点范围（沸程）很小，为0.5~1℃，所以蒸馏可以用来测定沸点。用蒸馏法测定沸点叫常量法，此法样品用量较大，要10 mL以上。若样品不多，可采用微量法。纯的液态有机化合物在一定压力下具有一定的沸点，但具有固定沸点的液体不一定都是纯的化合物，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物，它们也有一定的沸点。
将盛有液体的烧瓶放在石棉网上进行加热时，在液体底部和玻璃受热的接触面上就有蒸气气泡形成。溶解在液体内部的空气或以薄膜形式吸附在瓶壁上的空气有助于这种气泡的形成，玻璃的粗糙面也起促进作用，这种小气泡（称为气化中心）即可作为大的蒸气气泡的核心。在沸点时，液体释放出大量蒸气至小气泡中，待气泡中的总压力增加到超过大气压，并足以克服液柱所产生的压力时，蒸气的气泡就上升逸出液面。因此，如在液体中有许多小空气泡或其它气化中心时，液体就可平稳地沸腾。如果液体中几乎不存在空气，瓶壁又非常洁净和光滑，形成气泡就非常困难。这样加热时，液体温度可能上升到超过沸点很多而不沸腾，这种现象称为“过热”。一旦有一个气泡形成，由于液体在此温度时的蒸气压已远远超过大气压和液柱压力之和，因此上升的气泡增大得非常快，甚至将液体冲溢出瓶外，这种现象称为“暴沸”。
为了消除在蒸馏过程中的过热现象，保证沸腾的平稳进行，常加入素烧瓷片或沸石，或一端封口的毛细管，它们都能形成气化中心，防止过热时出现暴沸现象，故把它们叫做助沸物。但要注意，助沸物应在加热前加入。当加热后发现未加助沸物或原有的助沸物失效时，千万不能匆忙加入，应先移去热源，待液体冷至沸点以下再补加。因为在液体沸腾时投入助沸物，会引起剧烈暴沸，液体易冲出瓶外发生危险。如中途停止蒸馏，切记在再次加热前补加新的助沸物。
蒸馏操作是实验室中常用的实验技术，一般用于下列几方面：
a．分离液体混合物，仅对混合物中各成分的沸点有较大差别（如30℃以上）时才能有效地进行分离。b．测定化合物的沸点（常量法）。c．提纯液体及低熔点固体，以除去不挥发性的杂质。d．回收溶剂，或蒸出部分溶剂以浓缩溶液。
三、实验用品
圆底烧瓶（50 mL、100 mL）、直形冷凝管、蒸馏头、空气冷凝管、玻璃漏斗、量筒、温度计、真空接液管、酒精灯、三角瓶、工业乙醇、溴苯
四、实验步骤
1．蒸馏装置及安装：实验室常用的蒸馏装置（见图3-5）主要有下列三部分组成：
a．蒸馏烧瓶：蒸馏瓶一般为带支管的圆底烧瓶或圆底烧瓶，为加热容器。液体在瓶内受热气化，蒸气经支管进入冷凝管。b．冷凝管：冷凝管的作用是将蒸气冷凝为液体。冷凝管有空气冷凝管和水冷凝管两种。液体沸点高于140℃的用空气冷凝管；低于140℃的用水冷凝管。冷凝管的形状很多，常用的为直形冷凝管和球形冷凝管，冷凝管下端为进水口，用橡皮管接自来水龙头，上端为出水口，套上橡皮管引入水槽中。上端出水口应向上，以保证套管内充满水。c．接受器：由接液管和接受瓶（锥形瓶或圆底烧瓶）组成。两者不可用塞子塞紧，应与大气相通。
常压蒸馏装置图
仪器安装前，首先要根据蒸馏物的量，选择大小合适的蒸馏瓶，一般是使蒸馏物液体的体积不超过蒸馏瓶容积的2/3，也不少于1/3。仪器的安装顺序应先从热源开始，自下而上，从左到右，依次安放铁圈或三脚架、石棉网，然后安装蒸馏瓶。注意瓶底应距石棉网1~2 mm，不要触及石棉网。蒸馏瓶用铁夹垂直夹好。安装冷凝管时应先调整好它的位置，使其与蒸馏瓶支管同轴，然后再松开固定冷凝管的铁夹，使冷凝管沿此轴移动与蒸馏瓶连接。铁夹不应夹得太紧或太松，以夹好后稍用力尚能转动为宜。在冷凝管尾部通过接液管连接接受瓶。整套装置安装好后应紧密不漏气和端正，不论从侧面或背面看去，各个仪器的中心线都要在一条直线上。所有铁夹和铁架台应尽可能整齐地放在仪器的背部。
2．蒸馏操作及沸点测定
加料：将待蒸馏液通过玻璃漏斗（或取下蒸馏瓶）小心倒入蒸馏瓶中，要注意不使液体从支管流出，加入2~3粒沸石或其它助沸物，塞好带温度计的塞子，将仪器固定好。
加热：用水冷凝管时，开启冷却水后进行加热，液体沸腾后，便可观察到蒸气逐渐上升，当上升到温度计水银球周围时，温度计汞线急剧上升，这时应适当调整热源，使加热速度减慢，控制蒸馏速度以1~2滴/秒为宜。在整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上经常有被冷凝的液滴，此时的温度即为液体与蒸气平衡时的温度，温度计的读数就是液体（馏出液）的沸点。另外，在蒸馏过程中，一定要控制好馏速，否则，热源太强，馏速过快会出现过热现象，使沸点偏高；反之，馏速过慢，温度计水银球不能被蒸气充分浸润而使读得的沸点偏低或不规则。
观察沸点及收集馏液：在蒸馏前，至少要准备两个接受瓶。因为在达到所需要物质的沸点前，常有沸点较低的液体先蒸出，这部分馏液称为“馏头”或“前馏分”。前馏分蒸完，温度趋于稳定后，蒸出的即为较纯的物质，这时应更换另一个洁净干燥的接受瓶，并记下这部分液体开始馏出时和最后一滴时温度计的读数，为该馏分的沸程（沸点范围）。如待蒸馏液中含有高沸点杂质，再继续加热时，温度计读数会显著升高；若维持原来的加热温度，就不会再有馏液蒸出，温度会突然下降，这时应停止蒸馏。但要注意，无论蒸馏何种液体都不允许蒸干，至少要在留1 mL左右的液体时停止加热，以免蒸馏瓶破裂或发生其它意外事故。
3．蒸馏完毕，应先停火，再停冷凝水，然后按与安装时相反的顺序拆卸。
在100 mL圆底烧瓶中加入40 mL工业乙醇。加料时用玻璃漏斗将蒸馏液体小心倒入，注意勿使液体从支管流出。加入2~3粒沸石，塞好带有温度计的塞子，通入冷凝水，调节中等流速，按适当的方法加热，当液体开始沸腾、蒸气到达温度计水银球时，温度计读数急剧上升，这时应调节加热速度，控制蒸馏速度1~2滴/秒。当温度计读数恒定时，更换接受瓶，观察并记录馏出温度。继续蒸馏，定期记录馏出温度直至蒸馏瓶内仅剩1~2 mL液体，若维持原来的加热速度，温度计读数会突然下降，即可停止蒸馏。不应将瓶内液体完全蒸干。观察、记录工业乙醇沸程，记下馏出液的体积。
五、思考题
1．蒸馏时为什么蒸馏瓶所盛液体的量不应超过容积的2/3也不应少于1/3？
2．蒸馏时，如果温度计水银球超过蒸馏瓶支管口上缘，将会对结果造成什么影响？
3．为什么用蒸馏法测沸点时要加入少许沸石？多加沸石有什么影响？
4．当加热后有馏液出来时，才发现冷凝管未通水，应如何处理？为什么？