环己烯制备实验教案

1教案课程名称：有机化学实验授课教师丁长江等所在单位公共化学教学与研究中心课程类型必修基础课授课时间春季学期授课对象医学五年制、七年制教学内容提要时间分配及备注一、上次实验讨论与总结1、上次阿司匹林合成实验问题讨论：2、阿司匹林合成实验问题总结：讲授30分钟，其余时间学生动手操作二、本次实验相关技术讲解（1学时）（一）蒸馏与分馏1、蒸馏技术概述：蒸馏是利用组分的蒸汽压（或沸点）的不同通过气液相变过程实现分离纯化的实验技术。是相变分离技术之一。理想液体（严格符合拉乌尔定律）的蒸馏技术包括常压蒸馏、减压蒸馏、常压分馏和减压分馏，分子蒸馏等；非理想液体的蒸馏技术包括水蒸气蒸馏、水蒸气分馏、共沸蒸馏等。（1）理想液体的蒸馏原理拉乌尔定律表明，在一定温度下溶液上方蒸气中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的2饱和蒸气压乘以它在溶液中的摩尔分数。xppooAAA＝xppooBBB＝BoAoBABAxpxpppyyBA==气相中的物质的量分数受液相中组分构．．．．．．．．．．．．．．．．．成的影响．．．．。结论：在同一温度下，气相组成中易挥发组分的含量总是高于液相中易挥发组分的含．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．量。．．理想溶液的相对挥发度为：α＝poA/poB因poA/poB随温度变化的趋势是相同，因而二者的比值变化不大，故可以将α视为常数。若α＞1,poA＞poB表明组分A比组分B易挥发，α越大，分离越容易；若α＝1，poA＝poB，表明组分A和组分B在气相和液相的组成相同，则不能用普通的蒸馏方法将其分离。对于α≠1的理想液体，经过一次蒸馏以后，馏液中饱和蒸汽压较大的组分其含量会比原液体混合物中的比例提高，若将每一次的馏液都继续进行多次蒸馏，则可不断提高饱和蒸汽压较大组分的含量，直至纯度较大。这种经过多次连续蒸馏的方法即为分馏。能够实现这种多次连续蒸馏的装置称为分馏柱。分馏过程中的每一次蒸馏即蒸发与冷却所需要的柱长称为一个塔板高度，能够将两个组分完全分开所需要的塔板数称为有效塔板数，其所需蒸馏柱的长度称为有效柱长或塔高。若想经过一次蒸馏即简单蒸馏就将两盒组分分开，则需要两个组分的相对挥发度1，理论上约需沸点相差100℃.欲达到比较好的分离两组分沸点至少需相差30℃.否则，应采用分馏技术，高精密的分馏柱可以实现沸点相差1-2℃的组分分离。2、分馏操作与注意事项（1）分馏柱的选择：韦氏分馏柱（Vigreux，垂刺分馏柱）和填充柱，同样长度后者的理论塔板数更大（2）装置的塔建：加热与冷却方式的选择，安装次序，温度计位置，接收尾管与接收器的选择（3）液体量与沸石的加入（4）升温与控温：保持分馏柱上的温度梯度，达到合适的回流比（同一时间由柱顶流回分馏柱的液体量与馏出冷凝管的液体量的比值。为此应保护柱温，减少热量的散失。（5）接收：密切关注温度计指示，按沸点或沸程要求分段接收。33、蒸馏与分馏的适用条件简单蒸馏：沸点在40—150℃之间，耐热性良好的液体，用于分离尚需满足理想液体、沸点相差30-40℃以上。常压分馏：沸点相差较小的组分分离，其他同上。4、蒸馏与分馏的用途分离纯化，测定沸点。测定沸点可判断液体纯度。纯净液体沸程差小于0.5，沸程越大则馏液与不纯。（二）萃取技术1、萃取技术概述萃取是溶解分离纯化技术之一，是利用组分在不同溶剂系统中溶解度不同，将其从一种相态转移到另一种相态的分离纯化过程。其所依据的基本原理是分配定律。萃取的形式按照两个相态的不同分为液液萃取、液固萃取、气液萃取、气固萃取等。液液萃取和液固萃取比较常用。2、液液萃取的原理（1）分配定律，分配系数KMM=][][WO；分配比WOΣMΣMD（2）分离效果的评价：分离系数，21=MMDDβ萃取率E：%×DVVD%VMΣVMΣVMΣE100+＝100×][+][][OWOOWWOO＝（3）萃取率与萃取次数、萃取剂用量的关系n1nWWn100－E100WVDVVWW)(=)+(=0O0一定量萃取剂，多次比一次萃取效果好，但一般不超过5次。理论萃取次数的计算可由下列推倒公式计算得出：2)lg(1002)010(=1n－－－－EElgn（4）影响萃取的因素：萃取溶剂和萃取剂；pH值，温度，被萃取溶液的浓度，盐析作用（5）萃取机制：物理萃取，化学萃取3、萃取条件：（1）萃取溶剂与萃取剂的选择：K第一，两相互溶程度，对不同溶质的选择性、密度、界面张力、粘度、沸点，其他因素；（2）萃取量与分液漏斗规格的选择：总量不可超过分液漏斗体积的一半；4、萃取操作与注意事项（1）分液漏斗的前处理：涂抹凡士林、试漏（2）装入液体：（3）振荡操作：防止乳化、放气4（4）放液与分层：先3/4，后1/4（5）倒液：上层上走，下层下走（三）折光率测定1、原理：折射定律，Mmriυυ=sinθsinθcc°sinθ=sinθ90sin=n1影响折光率测定的因素：波长、温度、压力、浓度2、阿贝折光仪3、测定方法与注意事项（1）选择位置、检查（2）恒温（3）清洗（4）校正（5）加样测试：加样、调视野、消色散、调交叉、读数，重调复读（6）清洗，收藏5三、环己烯制备实验1．实验原理：采用酸催化醇脱水制备烯烃的反应为可逆反应，生成的烯烃在同样条件下能够发生水合反应，因此必须把烯烃产物从反应混合物中不断移出。反应历程经过一个二级碳正离子，该碳正离子可以失去质子而成烯，也可与酸的共轭碱反应或与醇反应生成醚。环己烯沸点较低，可采取一边反应一边蒸出产物的方法，提高产率，抑制副反应的发生。OHHH3OOH2H2O催化酸，可以采用硫酸，也可以采用磷酸。采用硫酸易使有机物碳化而产生黑色物，但反应速度较快，产率相对较高。2．实验方法：（1）加料与安装装置25g环己醇、10mL85%磷酸和几粒沸石，干燥100mL圆底烧瓶，25mL圆底烧瓶或三角烧瓶冰水浴接收。（2）开始反应小火徐徐加热升温使混合物沸腾，电热套加热，控制分馏柱顶部温度不超过90℃（过高，流速会过快，环己醇与水易形成恒沸点为97.8℃共沸物），大部分时间为60～70℃。至无馏液馏出或烧瓶内有白色烟雾出现时停止加热。用量筒测量馏出液中水层与油层的体积数。（3）分离纯化①萃取分离并干燥：将馏出液先用食盐水饱和（利用盐析效应降低环己烯在水中的溶解度并有利于分层），再用10%碳酸钠水溶液中和微量的酸。将液体移入分液漏斗，静止分层，分出水层（下层）后，将油层由分液漏斗上口倾入干燥的50mL小锥形瓶内，加入1～62g块状无水氯化钙，塞紧瓶塞放置0.5h干燥（干燥一定要彻底，否则环己烯与水形成恒沸点为70.8℃的共沸混合物，不利于下一步蒸馏纯化），得澄清透明液体。②蒸馏精制：收集80～85℃之间的馏分（若81℃以下馏液较多或蒸出物混浊，说明干燥不彻底，应重新干燥后再蒸馏）。称重（称量时要塞紧瓶塞），并记录。（4）产品鉴定和分析①产品外观与形状②化学性质鉴别：溴的四氯化碳溶液实验、高锰酸钾溶液试验③测定折光率：④测定红外光谱：（液膜法）7教学目的及要求学习烯烃的制备方法和醇在酸性条件下消去脱水成烯的反应历程和反应特点；学习液液萃取、蒸馏、分馏、干燥等实验技术教学重点与难点重点：原料的均匀混合、加热控制、干燥教学手段讲授、演示和现场指导相结合教材有机化学实验，丁长江主编，科学技术出版社，2006。课后小结反应温度控制：分流温度控制：