4有机化学实验

一、实验目的二、实验需用药品和仪器三、实验内容（现象、解释、结论）1．熟悉醇、酚的性质上的异同；2．学会鉴别醇、酚的方法。3．加深对醛、酮的主要化学性质的认识。4．掌握醛、酮的鉴定方法。一、实验目的下一页返回标题二、实验用仪器和药品1、仪器试管试管架酒精灯2、药品试样：无水乙醇正丁醇仲丁醇叔丁醇苯酚间苯二酚对苯二酚正丁醛苯甲醛丙酮苯乙酮甲醛乙醛试剂：苯浓盐酸氢氧化钠碳酸氢钠无水氯化锌三氯化铁碘化钾饱和溴水金属钠酚酞2，4-二硝基苯肼95%乙醇浓硫酸氨水亚硫酸氢钠硝酸银硫酸铜酒石酸钠碘上一页返回标题下一页药品较多，使用时认清标签注意安全！！！！上一页返回标题下一页（一）．醇的性质1．醇钠的生成和水解1）在两支干燥试管中分别加入1ml无水乙醇和1ml正丁醇，再分别加入一粒绿豆大小的金属钠，观察发生的现象，比较反应速率有何不同。等到气体平稳放出时，将试管口靠近灯焰，可听到爆呜声。放出什么气体？现象：解释：结论：均有气体产生，钠粒在醇液中浮动，且在无水乙醇中的反应速率较正丁醇中的反应剧烈。产生的气体（氢气）能燃烧，火焰明亮，且可听到爆鸣声，反应体系逐渐变稠。2C2H5OH+2Na==2C2H5ONa+H22C4H9OH+2Na==2C2H5ONa+H22H2+O2（点燃）==2H2O醇与钠作用时，醇羟基中的氢原子被活泼金属钠取代。生成醇钠，并放出氢气，靠近火焰燃烧，故有爆呜声。醇与钠的反应不如水那样剧烈，而且随着烷基的增大，醇的反应速率逐渐减慢。各类醇与金属钠的反应活泼顺序为：CH3OH伯醇仲醇叔醇。返回标题上一页下一页2）反应继续进行，溶液逐渐变稠，可稍加热试管，使反应加快，然后静置冷却，醇钠从溶液中析出。如反应停止后溶液中仍有残余的金属钠，应用镊子将钠取出，并投入无水乙醇中销毁，切记不得随便丢弃。把制得的醇钠溶于5ml水，加入2滴酚酞指示剂，观察现象，加以解释。现象：解释：结论：加入酚酞后，溶液呈红色。醇钠易水解，水解产物有NaOH，溶液呈碱性，故使酚酞指示剂变红。R-ONa+H2OR-OH+NaOH上述反应是可逆的醇钠极易水解，故在使用时必须隔绝水汽的侵入。一是使反应加快，二是蒸去乙醇上一页2．与卢卡斯（Lucas）试剂反应在三支干燥试管中分别加入1ml正丁醇、仲丁醇和叔丁醇，再分别加入1ml卢卡斯试剂,振摇，最好放在26—27℃水浴中温热数分钟，静止，观察发生的变化，记下混合液变混浊和出现分层所需时间。现象：解释：结论：叔丁醇溶液立即浑浊；仲丁醇溶液放置片刻浑浊；正丁醇溶液澄清无变化。醇分子中的羟基氧原子具有较大的电负性，因此碳氧键是极性共价键，容易断裂，使得羟基易被其他基团取代。醇分子中的羟基被卤原子取代，生成卤代烃，这是制备卤代烃的重要方法。R—OH与HX反应时，碳氧键断裂而发生羟基被卤素取代的亲核取代反应，醇的活泼顺序与醇和钠反应的活泼顺序相反：R3—C—OH＞R2—CH—OH＞R—CH2—OH一般情况下氢碘酸及氢溴酸能比较顺利地与醇反应，而盐酸，除叔醇、烯丙醇及苯甲醇外，其它伯醇与仲醇则需使用无水氯化锌催化剂。利用伯、仲、叔三类醇与盐酸作用的快慢，可以区别三类醇。所用试剂为无水氯化锌和浓盐酸配成，称为卢卡斯（Lucas）试剂。低级醇可以溶解于这个溶液中，而生成的氯代烃则不溶解，使溶液混浊，从出现混浊的快慢，观察反应进行的速度，用来区分三类醇醇与氢卤酸的反应活性次序为:苯甲醇/烯丙醇叔醇仲醇伯醇甲醇利用卢卡斯试剂反应，可用来区别低级(6C及以下)的伯醇,仲醇和叔醇。由于所生成卤代烷不溶于水，故溶液分层。返回标题下一页上一页（二）、酚的性质1．酚的溶解性和弱酸性将少量苯酚晶体放在试管中，加3ml水，振荡试管后观察是否溶解。用玻璃棒蘸一滴溶液，以广泛PH试纸检验酸碱性。加热试管可见苯酚晶体全部溶解。将溶液分装两支试管，冷却后两试管均出现混浊。向其中一支试管加入几滴5%NaOH溶液，观察现象。再加入10%盐酸，又有何变化？在另一支试管中加入5%NaHCO3溶液，观察混浊是否溶解？现象：解释：结论：微溶，溶液浑浊PH=5-6，呈弱酸性溶液变澄清再次变混浊无变化苯酚在水中有一定溶解性，但在热水中溶解度大些。故加入水后有部分溶解，而溶液则呈混浊状，加热可使苯酚全部溶解，冷却后又有析出，溶液再次变混浊。苯酚呈弱酸性，可使PH试纸变微红。由于苯酚具弱酸性，故其能与NaOH和Na2CO3反应，生成可溶于水的酚钠Na2CO3+H2ONaOH+NaHCO3C6H5—OH+NaOHC6H5—ONa+H2O但加入盐酸后，苯酚重又游离析出，溶液再次由清变混浊。C6H5—ONa+HClC6H5—OH+NaCl苯酚不与NaHCO3作用，也不溶于NaHCO3溶液中，苯酚的酸性比碳酸弱。苯酚呈弱酸性，具有一定的溶解性。能与氢氧化钠溶液作用，生成可溶于水的酚钠，但不与碳酸氢钠溶液作用。返回标题下一页上一页2．与FeCl3溶液作用在3支试管中分别加入0.5ml1%苯酚、间苯二酚、对苯二酚溶液，再各加入1—2滴1%三氯化铁水溶液，观察和记录各试管中显示的颜色。现象：解释：结论：（1）在装有苯酚晶体的试管中，溶液呈兰紫色。（2）在装有间苯二酚晶体的试管中，溶液呈蓝紫色。（3）在装有对苯二酚晶体的试管中，暗绿色结晶。酚与三氯化铁的颜色反应比较复杂，主要生成络合物：6ArOH+FeCl36H++3Cl-+[Fe(OAr)6]3-呈现颜色酚与FeCl3的特殊显色反应，可用来检验酚和烯醇式结构的存在。返回标题下一页3．与溴的作用将5滴苯酚稀溶液加入试管中，然后逐滴加入饱和溴水，有白色沉淀生成。继续滴加饱和溴水至白色沉淀变为黄色沉淀，再将试管内混合物煮沸1—2分钟，以除去过量的溴，静置冷却，沉淀又析出。滴加几滴1%碘化钾溶液和1毫升苯，用力振荡试管，沉淀溶于苯中，析出的碘使苯层呈紫色。记录观察到的现象，并解释之。解释：结论：苯酚与溴水作用，立即生成2，4，6—三溴苯酚白色沉淀。2，4，6—三溴苯酚被过量的溴水氧化，生成黄色的2，4，4，6—四溴环已二烯酮，后者被氢碘酸还原为2，4，6—三溴苯酚，同时释出碘，碘又溶于苯，而使苯层呈紫色。（反应式见实验教材）酚很容易进行卤化反应。苯酚与溴的反应迅速、灵敏，且可定量完成，故可用作苯酚的定性和定量分析。上一页返回标题下一页（三）醛和酮的性质1．与饱和NaHSO3溶液加成取4支干燥试管，各加入2ml新配制的饱和亚硫酸氢钠溶液，然后分别滴加8—10滴正丁醛、苯甲醛、丙酮、苯乙酮，用力振荡，使混合均匀，将试管置于冰水浴中冷却，观察有无沉淀析出。记录沉淀析出所需时间。现象：解释：结论：正丁醛苯甲醛丙酮均为有白色结晶析出，析出先后顺序或多少为：丙酮正丁醛苯甲醛；苯乙酮无结晶析出。加成亚硫酸氢钠的反应产品：α—羟基磺酸钠易溶于水，但不溶于饱和亚硫酸氢钠溶液中，故成沉淀析出，可用来鉴定醛、甲基酮或一般环酮。醛、脂肪族甲基酮（CH3COR）及碳原子数少于八的环酮可以与亚硫酸氢钠饱和溶液（40%）发生加成反应。亚硫酸氢钠的加成反应很容易进行，生成的产品又易分解成原来的醛或酮，因此可用来分离、提纯这些化合物。为什么要把试管置于冰水浴中？上一页返回标题下一页2.与2,4-二硝基苯肼作用取4支干燥试管，各加入2ml2,4-二硝基苯肼试剂，然后分别滴加2—3滴正丁醛、苯甲醛、丙酮、苯乙酮，用力振荡，使混合均匀，观察有无沉淀析出。如无，静置数分钟后观察；再无，可微热30秒后再振荡，冷却后再观察。现象：解释：结论：正丁醛生成浅黄色沉淀；苯甲醛生成红黄色沉淀；丙酮生成黄色沉淀；苯乙酮生成橙红色沉淀。醛或酮与苯肼，尤其是与2,4-二硝基苯肼反应，生成的产品为结晶固体。因为该反应生成的固体（2,4-二硝基苯腙）易于分离提纯，其具有固定的熔点，可通过测产物的熔点来鉴别不同的醛、酮。特别提示：注意2，4-二硝基苯肼的使用，其毒性较大，在通风橱内取用。注意安全！非共轭链生成黄色沉淀,共轭链生成橙色至红色沉淀,共轭链越长，颜色越深。上一页返回标题下一页3．α—氢原子的反应——碘仿反应取5支试管，各加入1ml碘—碘化钾溶液，并分别加入5滴40%乙醛水溶液、丙酮、乙醇、正丁醇、苯乙酮。然后再一边滴加10%氢氧化钠溶液，一边振荡试管，直到碘的颜色接近消失，反应液呈微黄色为止。观察有无黄色沉淀。如无沉淀，可在60℃水浴中温热2—3分钟，冷却后观察。比较各试管所得结果。现象：解释：结论：乙醛、丙酮、乙醇、苯乙酮均有淡黄色沉淀生成。正丁醇无现象CH3—COH（R）+NaOX（NaOH+I2）CHX3+NaO—COH（R）+NaOHCH3—COH+NaOH+I2+KICHI3+NaO—COHCH3—CO—CH3+NaOH+I2+KICHI3+NaO—COCH3C6H5—COCH3+NaOH+I2+KICHI3+NaO—COC6H5CH3—CH2—OH+NaOXCH3COHCHI3+NaO—COHCH3CH2CH2CH2OH不反应结构式为CH3—COH（R）的醛或酮与次卤酸或卤素的碱溶液作用时，甲基上的三个α—氢原子都被取代。该反应可用来检验乙醛、甲基酮、乙醇以及含有CH3—CH（R）—OH结构的仲醇。如鉴别甲醇与乙醇，正丙醇与异丙醇，碘仿反应是很方便的方法。上一页返回标题下一页4.与弱氧化剂反应(1)银镜反应在洁净的试管中，加入4ml2%硝酸银溶液和2滴5%氢氧化钠溶液，然后一边滴加2%氨水，一边振摇试管，直到生成的棕色氧化银沉淀刚好溶解为止，此即为托伦（Tollens）试剂。将此溶液平均分置4支干净试管中，分别加入3—4滴甲醛、乙醛、丙酮、苯甲醛，振荡均匀，静置后观察。如无变化，可在40—50℃水浴中温热，有银镜生成，表明是醛类化合物。现象：解释：结论：甲醛、乙醛、苯甲醛均有银镜生成，甲醛的反应速度最快，乙醛次之，苯甲醛不是很明显，丙酮无现象。托伦试剂（硝酸银的氨溶液），它与醛反应时，醛氧化成酸，在碱性介质中成羧酸盐，银离子还原成银：R—CHO+2Ag（NH3）2OH2Ag+RCOONa+2NH3+H2O当试管很干净，还原出来的银附着在试管壁上形成银镜，因此称为银镜反应。醛的羟基上有一个氢原子，酮没有，使得醛的还原性比酮的还原性强。醛易被银氨液溶液氧化，而酮不能。可用托伦试剂区别醛和酮。试管一定要洗干净哈！！否则看不到银镜哟！！上一页返回标题下一页（2）与费林试剂反应将费林溶液I和费林溶液II各4ml加入到大试管中，混合均匀，然后平均分装到4支小试管中，分别在4支小试管中加入10滴甲醛、乙醛、丙酮和苯甲醛。振荡混匀，置于沸水浴中，加热3—5分钟，注意观察颜色变化及有无红色沉淀析出。现象：解释：结论：甲醛有铜镜生成；乙醛有砖红色沉淀生成；丙酮无变化；苯甲醛溶液由深兰色变淡。费林溶液是硫酸铜溶液和酒石酸钾碱溶液的混合物，氧化剂是二价铜离子。醛与费林溶液反应，醛被氧化为羧酸盐，而二价铜被还原为砖红色氧化亚铜沉淀。R—CHO+2Cu2++NaOH+H2OCu2O+RCOONa+4H+当试管很干净，还原出来的铜附着在试管壁上形成铜镜，因此称为铜镜反应。醛易被费林溶液氧化，但费林溶液与芳醛反应，需要较大浓度和较长时间（30分钟）加热，故可认为费林溶液只与脂肪醛反应，可用来区别脂肪醛和芳香醛。酮不能与费林溶液，也不与托伦试剂反应。故可用费林溶液区别醛和酮，区别脂肪醛和芳香醛。费林溶液I和II，用时再等量混合上一页返回标题