有机化学实验鲁福身、尹业高、彭蓉化学系有机化学实验室2011
有机化学实验 鲁福身、尹业高、彭蓉 化学系有机化学实验室 2011
目录1重结晶和熔点的测定2蒸馏、沸点和折光率的测定3环己烯的制备4溴代环已烷的制备5环已酮的制备6己二酸的制备7硝基苯的制备8苯胺的制备9乙酰苯胺的制备10乙酸乙酯的制备11乙酰乙酸乙酯的制备124-苯基-2-丁酮的制备13从茶叶中提取咖啡因14有机物的化学鉴别15乙酰二茂铁的制备和IR表征2-甲酰-1-氯乙烯基二茂铁的制备和GC-MS表征16(2 missions)17乙炔基二茂铁的制备和NMR表征（2missions）2
目 录 1 重结晶和熔点的测定 2 蒸馏、沸点和折光率的测定 3 环己烯的制备 4 溴代环己烷的制备 5 环己酮的制备 6 己二酸的制备 7 硝基苯的制备 8 苯胺的制备 9 乙酰苯胺的制备 10 乙酸乙酯的制备 11 乙酰乙酸乙酯的制备 12 4-苯基-2-丁酮的制备 13 从茶叶中提取咖啡因 14 有机物的化学鉴别 15 乙酰二茂铁的制备和 IR 表征 16 2-甲酰-1-氯乙烯基二茂铁的制备和 GC-MS 表征 （2 missions） 17 乙炔基二茂铁的制备和 NMR 表征（2 missions） 2
实验一重结晶与熔点测定1实验目的（1）了解重结晶法提纯有机化合物的原理及意义。（2）掌握重结晶的基本操作。（3）了解熔点测定的意义。（4）掌握测定熔点的操作方法2实验原理(1)重结晶从有机合成或自然界得到的固体有机化合物往往是不纯的，其中常夹杂一些反应副产物、未反应的原料及催化剂等，必须经过提纯才能得到纯品。提纯固体有机化合物常用的方法是重结晶提纯法。固体有机化合物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高溶解度增大。若把固体有机化合物溶解在热的溶剂中制成饱和溶液，冷却时，则由于溶解度降低，原溶液变成过饱和溶液，溶质又重新结晶析出，故称重结晶。利用溶剂对被提纯物和杂质的溶解度不同，可以使被提纯物从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分留在溶液中（或被过滤除去），从而达到提纯的目的。(2)熔点测定通常晶体物质加热到一定温度时，就从固态变为液态，此时的温度可视为该物质的熔点。严格地讲，物质的熔点是指该物质固液两态在标准气体压强下达到平衡（即固态与液态蒸气压相等)时的温度。纯化合物从开始熔化(始熔)至完全熔化(全熔)时的温度变动范围称为熔点距。每一种晶体物质都有自己独特的晶形结构和分子间力，要熔化它，需要提供一定的热能。所以，每一种晶体物质都有自已特定的熔点。纯化合物晶体熔点距很小，一般为0.5~1℃。但是，当含有少量杂质时，熔点一般会下降，熔点距增大。因此，通过测定晶体物质的熔点可以对有机化合物进行定性鉴定或判断其纯度。如果两种固体有机物具有相同或相近的熔点，可以采用混合熔点法来鉴别它们是否为同一化合物。如果两种有机物不同，通常熔点会下降；如果两种有机物相同，则熔点一般不变。3实验用品乙酰苯胺(粗品，5g)，活性炭（0.1g），液体石蜡，乙酰苯胺(A.R）)。250ml烧杯1只，50ml量筒1只，酒精灯1盏，布氏漏斗1只，保温漏斗1只，吸滤瓶1只，水泵1台，剪刀1把，玻璃棒1根，滤纸。提勒(Thiele)管1个，6~8cm毛细管（Φ=1~2mm)10根，200℃温度计1支，酒精灯1盏，表面皿1只，30~50cm玻璃管（Φ=8mm）l根，橡皮圈、铁架台1个。4实验操作重结晶的一般步骤；（1)选择溶剂：在重结晶法中选择适宜的溶剂是非常重要的，否则，达不到纯化的目的。作为适宜的溶剂，要符合以下条件：①不与被提纯物质发生化学反应。②对被提纯物质必须具备溶解度在较高温度时较大，而在较低温度时较小的特性。③对杂质的溶解度很大或很小（前者可使杂质留在母液中，后者可使杂质在热过滤时被除3
实验一 重结晶与熔点测定 1 实验目的 （1）了解重结晶法提纯有机化合物的原理及意义。 （2）掌握重结晶的基本操作。 （3）了解熔点测定的意义。 （4）掌握测定熔点的操作方法 2 实验原理 (1)重结晶 从有机合成或自然界得到的固体有机化合物往往是不纯的，其中常夹杂一些反应副产物、 未反应的原料及催化剂等，必须经过提纯才能得到纯品。提纯固体有机化合物常用的方法是重 结晶提纯法。固体有机化合物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高溶解度增 大。若把固体有机化合物溶解在热的溶剂中制成饱和溶液，冷却时，则由于溶解度降低，原溶 液变成过饱和溶液，溶质又重新结晶析出，故称重结晶。利用溶剂对被提纯物和杂质的溶解度 不同，可以使被提纯物从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分留在溶液中(或被过滤除 去)，从而达到提纯的目的。 (2)熔点测定 通常晶体物质加热到一定温度时，就从固态变为液态，此时的温度可视为该物质的熔点。 严格地讲，物质的熔点是指该物质固液两态在标准气体压强下达到平衡(即固态与液态蒸气压 相等)时的温度。 纯化合物从开始熔化(始熔)至完全熔化(全熔)时的温度变动范围称为熔点距。每一种晶体 物质都有自己独特的晶形结构和分子间力，要熔化它，需要提供一定的热能。所以，每一种晶 体物质都有自己特定的熔点。纯化合物晶体熔点距很小．一般为 0.5~1℃。但是，当含有少量 杂质时，熔点一般会下降，熔点距增大。因此，通过测定晶体物质的熔点可以对有机化合物进 行定性鉴定或判断其纯度。 如果两种固体有机物具有相同或相近的熔点，可以采用混合熔点法来鉴别它们是否为同一 化合物。如果两种有机物不同，通常熔点会下降；如果两种有机物相同，则熔点一般不变。 3 实验用品 乙酰苯胺(粗品，5 g)，活性炭 （0.1 g），液体石蜡，乙酰苯胺(A.R.)。 250ml 烧杯 1 只，50ml 量筒 1 只，酒精灯 1 盏，布氏漏斗 1 只，保温漏斗 1 只，吸滤瓶 1 只，水泵 1 台，剪刀 1 把，玻璃棒 l 根．滤纸。 提勒(Thiele)管 1 个，6~8 cm 毛细管(Φ = 1~2 mm)10 根，200℃温度计 1 支，酒精灯 1 盏， 表面皿 1 只，30~50 cm 玻璃管(Φ = 8 mm)l 根，橡皮圈、铁架台 1 个。 4 实验操作 重结晶的一般步骤； (1)选择溶剂：在重结晶法中选择适宜的溶剂是非常重要的，否则，达不到纯化的目的。 作为适宜的溶剂，要符合以下条件： ①不与被提纯物质发生化学反应。 ②对被提纯物质必须具备溶解度在较高温度时较大，而在较低温度时较小的特性。 ③对杂质的溶解度很大或很小(前者可使杂质留在母液中，后者可使杂质在热过滤时被除 3
去）。④容易挥发(溶剂的沸点较低)，易从结晶中分离除去。③能使被提纯物质生成较好的结晶。选择溶剂常通过试验确定。常用的溶剂有水、乙醇、丙酮、苯、乙醚、氯仿、石油醚、醋酸和乙酸乙酯等，有时也可以采用两种溶剂的混合物。(2)溶解：将粗产品溶于适宜的热的溶剂中制成饱和溶液。（3)热过滤：趁热过滤此溶液以除去其中的不溶物质。常用的热过滤装置有热水漏斗和抽滤装置，如图1-01中(a)和(b)所示。国真二接水泵安全瓶(b)(a)图1-01热过滤装置(a）热水漏斗：(b）抽滤装置热水漏斗是一种防止热量散失的漏斗。该漏斗是把玻璃漏斗置于一个金属套内，如图（a)所示。套内是水，漏斗中放入折叠滤纸2，然后在侧管处加热至需要温度（如用易燃溶剂，在过滤前务必将火熄火），接着把所制备的热溶液热过滤，抽滤（或吸滤）一般是在布氏漏斗上配置一橡皮塞与吸滤瓶相连，如图(b)所示，吸滤瓶的侧管再用橡皮管与水泵或减压安全瓶连接。布氏漏斗下端斜口应正对吸滤瓶的侧管。滤纸的大小要比布氏漏斗内径略小，但必须要将漏斗的小孔全部覆盖。滤纸也不能太大，否则会贴到漏斗壁上，造成溶液不经过滤纸直接漏入吸滤瓶中、抽滤前应先用少量溶剂润湿滤纸，使其贴紧后再抽滤。停止抽滤前应将吸滤瓶侧管上的橡皮管拨去或打开安全瓶上的安全阀，使内外压力平衡，以防倒吸。若溶液中含有色物质，则应先加活性炭3煮沸脱色．再进行过滤。（4)结晶析出：将上述热过滤后的溶液静置、自然冷却，结晶慢慢析出。若放冷后也无结晶析出，可用玻璃棒在液面下摩擦器壁或投入该化合物的结晶作为晶种，促使晶体较快地析出。5)抽滤分离结晶：抽滤上述结晶溶液，使结晶和母液迅速分离。用玻璃塞挤压晶体，尽量将母液除去。用少量溶剂洗涤4次，除去晶体表面吸附的杂质。取出结晶，于燥，称重，测熔点。若纯度不合格，可再进行一次重结晶，重复上述操作，直至获得纯品。乙配苯胺的重结晶称取乙酰苯胺粗制品5g，溶于100ml热水中，加热至沸腾，使乙酰苯胺全部溶解。如果烧杯底部有油状物，这不是杂质，而是不溶于水但已熔化的乙酰苯胺。可以继续加热或加水直至油状物消失为止。稍冷后，加入适量（约0.1g)活性炭，用玻璃棒搅动并煮拂几分钟，用预热好的（提前置于水浴锅中加热）布氏漏斗趁热抽气过滤。冷却滤液，析出无色片状的乙酰苯胺结晶，抽气过滤。用少量冷的纯水洗涤结晶两次。抽干后，将结晶转移到表面血上，晾干，或在60℃以下烘干。测熔点，称量并计算回收率。熔点测定4
去)。 ④容易挥发(溶剂的沸点较低)，易从结晶中分离除去。 ⑤能使被提纯物质生成较好的结晶。 选择溶剂常通过试验[1]确定。常用的溶剂有水、乙醇、丙酮、苯、乙醚、氯仿、石油醚、 醋酸和乙酸乙酯等，有时也可以采用两种溶剂的混合物。 (2)溶解：将粗产品溶于适宜的热的溶剂中制成饱和溶液。 (3)热过滤：趁热过滤此溶液以除去其中的不溶物质。常用的热过滤装置有热水漏斗和抽 滤装置，如图 1-01 中(a)和(b)所示。 图 1-01 热过滤装置 (a)热水漏斗；(b)抽滤装置 热水漏斗是一种防止热量散失的漏斗。该漏斗是把玻璃漏斗置于一个金属套内，如图(a)所 示．套内是水，漏斗中放入折叠滤纸[2]，然后在侧管处加热至需要温度(如用易燃溶剂，在过滤 前务必将火熄火)，接着把所制备的热溶液趁热过滤。 抽滤(或吸滤)一般是在布氏漏斗上配置一橡皮塞与吸滤瓶相连，如图(b)所示，吸滤瓶的侧 管再用橡皮管与水泵或减压安全瓶连接。布氏漏斗下端斜口应正对吸滤瓶的侧管。滤纸的大小 要比布氏漏斗内径略小，但必须要将漏斗的小孔全部覆盖。滤纸也不能太大，否则会贴到漏斗 壁上，造成溶液不经过滤纸直接漏入吸滤瓶中、抽滤前应先用少量溶剂润湿滤纸，使其贴紧后 再抽滤。停止抽滤前应将吸滤瓶侧管上的橡皮管拔去或打开安全瓶上的安全阀，使内外压力平 衡，以防倒吸。 若溶液中含有色物质，则应先加活性炭[3]煮沸脱色．再进行过滤。 (4)结晶析出：将上述热过滤后的溶液静置、自然冷却，结晶慢慢析出。若放冷后也无结 晶析出，可用玻璃棒在液面下摩擦器壁或投入该化合物的结晶作为晶种，促使晶体较快地析 出。 (5)抽滤分离结晶：抽滤上述结晶溶液，使结晶和母液迅速分离。用玻璃塞挤压晶体．尽 量将母液除去。用少量溶剂洗涤[4]几次，除去晶体表面吸附的杂质。取出结晶，干燥[5]，称 重，测熔点。若纯度不合格，可再进行一次重结晶，重复上述操作，直至获得纯品。 乙配苯胺的重结晶 称取乙酰苯胺粗制品 5 g，溶于 100 ml 热水中，加热至沸腾，使乙酰苯胺全部溶解。如果 烧杯底部有油状物，这不是杂质，而是不溶于水但已熔化的乙酰苯胺。可以继续加热或加水直 至油状物消失为止。稍冷后，加入适量(约 0.1 g)活性炭，用玻璃棒搅动并煮拂几分钟，用预热 好的(提前置于水浴锅中加热)布氏漏斗趁热抽气过滤。冷却滤液，析出无色片状的乙酰苯胺结 晶，抽气过滤。用少量冷的纯水洗涤结晶两次。抽干后，将结晶转移到表面皿上，晾干，或在 60℃以下烘干。测熔点，称量并计算回收率。 熔点测定 4
测定熔点的方法很多，最常用的方法是毛细管测定法，该方法具有所用仪器简单，样品用量少，操作简便，结果较准确等优点。其操作步骤如下：（1）毛细管封口：将准备好的毛细管一端放在酒精灯火焰边缘，慢慢转动加热，毛细管因玻璃熔融而封口。操作时转速要均匀，使封口严密且厚薄均勾，要避免毛细管烧弯或熔化成小球。(2)样品的填装：将少量研细的样品置于干净的表面皿上，聚成小堆，将毛细管开口的一端插入其中，使样品挤入毛细管中。将毛细管开口端朝上投入准备好的玻璃管（竖直放在洁净的表面皿上）中，让毛细管自由落下，样品因毛细管上下弹跳而被压入毛细管底。重复几次，把样品填装均匀、密实，使装入的样品高度为2~3mm。(3)仪器装置：毛细管法测定熔点最常用的仪器是提勒管，如图1一02所示。将其固定在铁架台上，倒入导热油[]，使液面位于提勒管的叉管处，管口处安装插有温度计的开槽塞子，毛细管用橡皮圈套在温度计上（注意橡皮圈应在导热油液面之上），使试样位于水银球的中部，然后调节温度计位置，使水银球位于提勒管上下叉管中间，因为此处对流循环好，温度均匀。（4)熔点测定：装置安装完毕，用酒精灯在提勒管支管下端加热：使浴液进行热循环，保证温度计受热均匀。开始加热时控制温度每分钟上升5℃左右。待温度上升到距熔点15℃左右时，调节灯焰使加热速度控制在每分钟上升1℃左右，并仔细观察毛细管中样品的熔化情况。当样品崩溃时，表示开始熔化（此时可将灯焰稍移开些）：当样品呈透明溶液时，表示完全熔化。记下始熔和全熔时的温度，即为该样品的熔点。每种样品至少要测两次。测定已知物熔点时，一般测两次，两次测定误差不能大于1℃。测定未知物时，需测三次，一次粗测，图1-02:熔点测定装置两次精测.两次精测的误差也不能大于±1℃。1一温度计；2一提勒管；混合熔点的测定，一般是把待测物质与已知熔点的纯物质按一3一毛细管：4-缺口软木塞定比例(1:1：1:9：9:1)混合均匀，按上述方法测定其熔点，如果测得的熔点与已知物的相同，一般认为两者是同一种化合物。注释“取0.1g结晶固体于试管中，用滴管逐滴加入溶剂，并不断振荡试管，待加入溶剂约为1ml时，注意观察是否溶解，若完全溶解或间接加热至沸完全溶解，但冷却后无结晶析出，表明该溶剂是不适用的：若此物质完全溶解于1ml沸腾的溶剂中，冷却后析出大量结晶，这种溶剂一般认为是合适的。如果试样不溶于或未完全溶于1ml沸腾的溶剂中，则可逐步添加溶剂，每次加约0.5ml，并继续加热至沸：当溶剂总量达到4ml.加热后样品仍未全溶（注意未溶的是否是杂质），表明此溶剂不适用。若该物质能溶于4ml以内热溶剂中，冷却后却无结晶析出（必要时可用玻璃棒摩擦试管内壁或用冷水冷却，促使结晶析出），则此溶剂也是不适合的。对几种溶剂逐一试验、比较，直至选出较为理想的重结晶溶剂。[2]折叠滤纸又称菊花形滤纸，此滤纸与溶液的接触面大，故过滤速度快。滤纸的折叠方法如图1-03所示：先将滤纸折成对半，再折为1／4，以2对3叠成4，以对3叠成5，如图(a)所示；以2对5叠成6，以1对4叠成7，如图（b)所示：以2对4叠成8，以1对5叠成9，如图(c)所示。此时滤纸即如图(d)所示形状。应注意在折叠时不可将滤纸中心压得太紧，否则滤纸中心变脆，过滤时滤纸底部有骤然破裂的危险。将此滤纸执于左手，把2和8间、8和4间、4和6间以及6和3间等各朝相反方向折叠，直叠到9和1之间为止，如同折扇一样，并稍加压紧，如图（e)所示。然后打开滤纸，注意观察1和2，如图(f)所示有同样的折面。再将此两折面向内方向对折，使每一折面成两个小折面，比其他折面浅一半，如图（g）所示。最后将各折叠处轻轻压叠再打开即可放在漏斗里使用。5
测定熔点的方法很多，最常用的方法是毛细管测定法，该方法具有所用仪器简单，样品用 量少，操作简便，结果较准确等优点。其操作步骤如下： (1)毛细管封口：将准备好的毛细管一端放在酒精灯火焰边缘，慢慢转动加热，毛细管因 玻璃熔融而封口。操作时转速要均匀，使封口严密且厚薄均勾，要避免毛细管烧弯或熔化成小 球。 (2)样品的填装：将少量研细的样品置于干净的表面皿上，聚成小堆，将毛细管开口的一 端插入其中，使样品挤入毛细管中。将毛细管开口端朝上投入准备好的玻璃管(竖直放在洁净 的表面皿上)中，让毛细管自由落下，样品因毛细管上下弹跳而被压入毛细管底。重复几次， 把样品填装均匀、密实，使装入的样品高度为 2~3 mm。 (3)仪器装置：毛细管法测定熔点最常用的仪器是提勒管，如图 1 －02 所示。将其固定在铁架台上，倒入导热油[6]，使液面位于提勒 管的叉管处[7]，管口处安装插有温度计的开槽塞子，毛细管用橡皮圈 套在温度计上(注意橡皮圈应在导热油液面之上)，使试样位于水银球 的中部，然后调节温度计位置，使水银球位于提勒管上下叉管中 间，因为此处对流循环好，温度均匀。 (4)熔点测定：装置安装完毕，用酒精灯在提勒管支管下端加 热．使浴液进行热循环，保证温度计受热均匀。开始加热时控制温 度每分钟上升 5℃左右。待温度上升到距熔点 15℃左右时，调节灯 焰使加热速度控制在每分钟上升 1℃左右，并仔细观察毛细管中样品 的熔化情况。当样品崩溃时，表示开始熔化(此时可将灯焰稍移开一 些)；当样品呈透明溶液时，表示完全熔化。记下始熔和全熔时的温 度，即为该样品的熔点。 每种样品至少要测两次。测定已知物熔点时，一般测两次，两 次测定误差不能大于±1℃。测定未知物时，需测三次，一次粗测， 两次精测．两次精测的误差也不能大于±1℃。 混合熔点的测定，一般是把待测物质与已知熔点的纯物质按一 定比例(1:1；1:9；9:1)混合均匀，按上述方法测定其熔点，如果测得 的熔点与已知物的相同，一般认为两者是同一种化合物。 注释 [1]取 0.1 g结晶固体于试管中，用滴管逐滴加入溶剂，并不断振荡试管，待加入溶剂约为 1 ml时，注意观察是否溶解，若完全溶解或间接加热至沸完全溶解，但冷却后无结晶析出，表明 该溶剂是不适用的；若此物质完全溶解于 1 ml沸腾的溶剂中，冷却后析出大量结晶，这种溶剂 一般认为是合适的。如果试样不溶于或未完全溶于 1 ml沸腾的溶剂中，则可逐步添加溶剂，每 次加约 0.5 ml，并继续加热至沸．当溶剂总量达到 4 ml．加热后样品仍未全溶(注意未溶的是 否是杂质)，表明此溶剂不适用。若该物质能溶于 4 ml以内热溶剂中，冷却后却无结晶析出(必 要时可用玻璃棒摩擦试管内壁或用冷水冷却，促使结晶析出)，则此溶剂也是不适合的。对几 种溶剂逐一试验、比较，直至选出较为理想的重结晶溶剂。 [2]折叠滤纸又称菊花形滤纸，此滤纸与溶液的接触面大，故过滤速度快。滤纸的折叠方法 如图 1–03 所示：先将滤纸折成对半，再折为 1／4，以 2 对 3 叠成 4，以l对 3 叠成 5，如图(a) 所示；以 2 对 5 叠成 6，以 1 对 4 叠成 7，如图 (b)所示；以 2 对 4 叠成 8，以 1 对 5 叠成 9，如 图(c)所示。此时滤纸即如图(d)所示形状。应注意在折叠时不可将滤纸中心压得太紧，否则滤 纸中心变脆，过滤时滤纸底部有骤然破裂的危险。 将此滤纸执于左手，把 2 和 8 间、8 和 4 间、4 和 6 间以及 6 和 3 间等各朝相反方向折叠， 直叠到 9 和 1 之间为止，如同折扇一样，并稍加压紧，如图(e)所示。然后打开滤纸，注意观察 1 和 2，如图(f)所示有同样的折面。再将此两折面向内方向对折，使每一折面成两个小折面， 比其他折面浅一半，如图(g)所示。最后将各折叠处轻轻压叠再打开．即可放在漏斗里使用。 5
用菊花形滤纸过滤时，习惯上不必先润湿滤纸。n(d)(b)(c)(a)(f)(e)(g)图1-03，菊花形滤纸的折叠法[3]活性炭可以吸附有色物质，使用活性炭脱色时应注意以下几点：①用量可根据杂质颜色深浅而定，一般用量约为需脱色的固体质量的1~5%，煮沸5~10min，不断搅拌。如果一次脱色不好，可再加少量活性炭重复操作。②注意不能向正在沸腾的溶液中加入活性炭，以免溶液暴沸而溅出。③活性炭对水溶液脱色效果较好，对非极性溶液脱色效果较差。如果发现溶液中有活性炭时，应重新过滤。[4洗涤的过程是先将连接吸滤瓶测管的橡皮管拔开(或打开安全阀)，关闭抽气泵，把少量溶剂均匀地洒在布氏漏斗内的滤饼上，使全部结晶刚好被溶剂覆盖为宜，用玻璃棒小心搅拌晶体（勿把滤纸捕破）重新接上橡皮管，开启抽气泵，把溶剂抽干，如此重复操作两次，就可把滤饼洗涤干净。根据产品的性质，可采用不同的干燥方法，如自然晾干、红外灯干燥或真空恒温干燥等。[6常用导热油液体有石蜡、甘油、硫酸和硅油等，往往根据待测物的熔点而定。注意在倒入导热油前提勒管一定要干燥。[7导热油不宜加得太多，因其受热后要膨胀，以防止导热油逸出引起火灾。[8]常见的有机化合物的熔点见表1-1.表！-！一些有机化合物的熔点样品名称熔点C样品名称熔点代15953.1水杨酸对-二氯苯122.4174对-二硝基苯苯甲酸188-189105马尿酸邻-苯二酚总对·苯二酚173-174216.2~216.4114茶乙酰苯胺80.5思考题(1)重结晶法提纯固体有机化合物有哪些主要步骤？简单说明每步的目的。(2)重结晶所用的溶剂为什么不能太多，也不能太少？如何正确控制溶剂量？(3)不纯的物质经一次重结晶后，是否必然纯净？如何决定是否需要再进行一次重结晶？(4)在脱色后进行热抽滤时．若发现母液中有少量活性炭，试分析可能由哪些原因引起，应如何处理？(5)影响熔点测定的因素有哪些？(6)有A，B和C三种样品，其熔点都是148~149℃，用什么方法可判断它们是否为同一物6
用菊花形滤纸过滤时，习惯上不必先润湿滤纸。 [3]活性炭可以吸附有色物质，使用活性炭脱色时应注意以下几点： ①用量可根据杂质颜色深浅而定，一般用量约为需脱色的固体质量的 1~5％，煮沸 5~10 min，不断搅拌。如果一次脱色不好，可再加少量活性炭重复操作。 ②注意不能向正在沸腾的溶液中加入活性炭，以免溶液暴沸而溅出。 ③活性炭对水溶液脱色效果较好，对非极性溶液脱色效果较差。 ④如果发现溶液中有活性炭时，应重新过滤。 [4]洗涤的过程是先将连接吸滤瓶测管的橡皮管拔开(或打开安全阀)，关闭抽气泵，把少量 溶剂均匀地洒在布氏漏斗内的滤饼上，使全部结晶刚好被溶剂覆盖为宜，用玻璃棒小心搅拌晶 体(勿把滤纸捅破)．重新接上橡皮管，开启抽气泵，把溶剂抽干，如此重复操作两次，就可把 滤饼洗涤干净。 [5]根据产品的性质，可采用不同的干燥方法，如自然晾干、红外灯干燥或真空恒温干燥 等。 [6]常用导热油液体有石蜡、甘油、硫酸和硅油等，往往根据待测物的熔点而定。注意在倒 入导热油前提勒管一定要干燥。 [7]导热油不宜加得太多，因其受热后要膨胀，以防止导热油逸出引起火灾。 [8]常见的有机化合物的熔点见表 1－1. 思考题 (1)重结晶法提纯固体有机化合物有哪些主要步骤？简单说明每步的目的。 (2)重结晶所用的溶剂为什么不能太多，也不能太少？如何正确控制溶剂量？ (3)不纯的物质经一次重结晶后，是否必然纯净？如何决定是否需要再进行一次重结晶？ (4)在脱色后进行热抽滤时．若发现母液中有少量活性炭，试分析可能由哪些原因引起， 应如何处理？ (5)影响熔点测定的因素有哪些？ (6)有 A，B 和 C 三种样品，其熔点都是 148~149℃，用什么方法可判断它们是否为同一物 6
质?实验二常压蒸馏、沸点和折光率的测定1实验目的(1)了解沸点测定的意义。(2)掌握用常量法测定沸点的原理和方法。(3)了解测定折射率的原理及阿贝折光仪的基本构造，掌握折光仪的使用方法。(4)了解测定化合物折射率的意义。2实验原理(1)蒸馏所谓蒸馏就是将液态物质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。在常压下进行的蒸馏称为常压蒸馏。当液体的蒸气压增大到与环境施于液面的压强（通常是大气压）相等时，就有大量气泡从液体内部逸出，即液体沸腾，这时的温度称为该环境压强下的沸点。蒸馏可把挥发性液体与不挥发性的物质分离，也可分离两种或两种以上沸点相差较大(>30℃)的液体混合物。所以蒸馏是分离和提纯液体有机化合物最常用也是最重要的方法之一在一定压强下纯液体化合物都有一定的沸点，沸点距（蒸馏过程中沸点的变动范围）一般为0.5~1℃，而混合物的沸点距较长，因此蒸馏也可作为鉴定液体有机化合物纯度的一种方法。但也应注意，具有固定沸点的液体，有时不一定是纯化合物．因为某些有机化合物可以与其他物质形成二元或三元共沸混合物]。在同一温度下，不同物质具有不同的蒸气压，低沸物蒸气压大，高沸物蒸气压小。当两种物质混在一起加热至沸时，蒸气的组成与液体的组成不同，蒸气中低沸物含量比原混合液体中高，而高沸物则相反。蒸馏就是通过液体部分汽化、蒸气再冷凝的过程来达到分离和纯化的目的。由于地区不同，地势高低有差异，实际大气压与标准大气压(100.0kPa)有一定偏差，故所测得的沸点和标准沸点不同，可按经验公式将实测沸点转换成标准状态的沸点。(2)折光率的测定原理折射率是物质的物理常数，固体、液体和气体都有折射率。折射率常作为检验原料、溶剂、中间体和最终产物的纯度及鉴定未知样品的依据。在确定的外界条件（温度、压力）下，光线从一种透明介质进入另一种透明介质时，由于光在两种不同透明介质中的传播速度不同，光传播的方向就要改变在分界面上发生折射现象。根据折射定律，折射率是光线入射角的正弦与折射角的正弦之比，即sinan=sinp介质故介质A当光由介质A进入介质B时，如果介质A对于介质B是光疏物质，则折射角β必小于入射角。当入射角为90°时，sinα=1，这时折射角达到最大，称为临界角，用表示。很明显，在一定条件下，βo也是一个常数，它与折射率的关系是图2-01光的折射现象7
质? 实验二 常压蒸馏、沸点和折光率的测定 1 实验目的 (1)了解沸点测定的意义。 (2)掌握用常量法测定沸点的原理和方法。 (3)了解测定折射率的原理及阿贝折光仪的基本构造，掌握折光仪的使用方法。 (4)了解测定化合物折射率的意义。 2 实验原理 (1)蒸馏 所谓蒸馏就是将液态物质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。在常压下进行的蒸馏称为常压蒸馏。 当液体的蒸气压增大到与环境施于液面的压强(通常是大气压)相等时，就有大量气泡从液 体内部逸出，即液体沸腾，这时的温度称为该环境压强下的沸点。 蒸馏可把挥发性液体与不挥发性的物质分离，也可分离两种或两种以上沸点相差较大(＞ 30℃)的液体混合物。所以蒸馏是分离和提纯液体有机化合物最常用也是最重要的方法之一。 在一定压强下纯液体化合物都有一定的沸点，沸点距(蒸馏过程中沸点的变动范围)一般为 0.5~1℃，而混合物的沸点距较长，因此蒸馏也可作为鉴定液体有机化合物纯度的一种方法。 但也应注意，具有固定沸点的液体，有时不一定是纯化合物．因为某些有机化合物可以与其他 物质形成二元或三元共沸混合物[1]。 在同一温度下，不同物质具有不同的蒸气压，低沸物蒸气压大，高沸物蒸气压小。当两种 物质混在一起加热至沸时，蒸气的组成与液体的组成不同，蒸气中低沸物含量比原混合液体中 高，而高沸物则相反。蒸馏就是通过液体部分汽化、蒸气再冷凝的过程来达到分离和纯化的目 的。 由于地区不同，地势高低有差异，实际大气压与标准大气压(100.0 kPa)有一定偏差，故所 测得的沸点和标准沸点不同，可按经验公式将实测沸点转换成标准状态的沸点。 (2)折光率的测定原理 折射率是物质的物理常数，固体、液体和气体都有折射率。折射率常作为检验原料、溶 剂、中间体和最终产物的纯度及鉴定未知样品的依据。 在确定的外界条件(温度、压力)下，光线从一种透明介质进入另一种透明介质时，由于光 在两种不同透明介质中的传播速度不同，光传播的方向就要改变， 在分界面上发生折射现象。根据折射定律，折射率是光线入射角的 正弦与折射角的正弦之比，即 当光由介质A进入介质B时，如果介质A对于介质B是光疏物 质，则折射角β必小于入射角。当入射角为 90º时，sinα ＝ 1，这时 折射角达到最大，称为临界角，用β0表示。很明显，在一定条件 下，β0也是一个常数，它与折射率的关系是 7
nD=sino可见，测定临界角β，就可以得到折射率，这就是阿贝折光仪的基本光学原理，如图2-01所示。为了测定βo值，阿贝折光仪采用了“半暗半明”的方法，就是让单色光由0~90°的所有角度从介质入射入介质B，这时介质B中临界角以内的整个区域均有光线通过，因此是明亮的，而临界角以外的全部区域没有光线通过，因此是暗的，明暗两区界线十分清楚。如果在介质B的上方用一目镜观察，就可以看见一个界线十分清楚的半明半暗视场。因各种液体的折射率不同，要调节入射角始终为90°，在操作时只需旋转棱镜转动手轮即可。从刻度盘上可直接读出折射率。3实验用品50ml无水乙醇（A.R.）。100ml圆底烧瓶1只，直形冷凝管1支，接引管1支，100ml锥形瓶1只，100℃温度计1支，50ml量筒1只，蒸馅头1只，WAY阿贝折光仪1台。4实验操作(1)常量法测定乙醇沸点蒸馏装置：实验室的蒸馏装置主要由蒸馏瓶、冷凝管和接受器三部分组成，常用蒸馏装置如图2-02所示。图（a）是最常用的普通蒸馏装置，汽化部分是由圆底烧瓶、蒸馅头和温度计组成。选用蒸馅烧瓶的大小，以蒸馏液体占烧瓶容积的1/3～2/3为宜。（非磨口温度计）可借助于温度计磨口接头或橡皮塞（非磨口温度计）固定在蒸馏头的上口。温度计水银球上端应与蒸馏头侧管的下限在同一水平线上。蒸气常通过直形冷凝管冷凝。冷凝水应从夹层的下口进入，上口流出，以保证冷凝夹层中充满水。若蒸馏液体沸点高于140℃：应该换空气冷凝管[2]（如图(b))。冷凝液是通过接引管和接受瓶收集，当用不带支管的接引管时，接引管与接受瓶之间不能紧密塞住，否则成为密闭系统，可导致爆炸。图（c）是简单蒸馏装置，可用于边反应边蒸馏，从反应混合物中蒸出挥发性物质。(a(c)(6)图2-02蒸馏装置（a）首通蒸馅装置：（b）空气冷凝蒸馏装置：（c）简单蒸储装置d
可见，测定临界角β0，就可以得到折射率，这就是阿贝折光仪的基本光学原理，如图 2– 01 所示。 为了测定β0值．阿贝折光仪采用了“半暗半明”的方法，就是让单色光由 0~90º的所有角度 从介质入射入介质B，这时介质B中临界角以内的整个区域均有光线通过，因此是明亮的，而 临界角以外的全部区域没有光线通过，因此是暗的，明暗两区界线十分清楚。如果在介质B的 上方用一目镜观察，就可以看见一个界线十分清楚的半明半暗视场。 因各种液体的折射率不同，要调节入射角始终为 90º，在操作时只需旋转棱镜转动手轮即 可。从刻度盘上可直接读出折射率。 3 实验用品 50 ml 无水乙醇(A.R.)。 100 ml 圆底烧瓶 1 只，直形冷凝管 1 支，接引管 1 支，100 ml 锥形瓶 1 只，100 ℃温度计 1 支，50 ml 量筒 1 只，蒸馏头 1 只，WAY 阿贝折光仪 1 台。 4 实验操作 (1)常量法测定乙醇沸点 蒸馏装置：实验室的蒸馏装置主要由蒸馏瓶、冷凝管和接受器三部分组成，常用蒸馏装置 如图 2–02 所示。图(a)是最常用的普通蒸馏装置，汽化部分是由圆底烧瓶、蒸馏头和温度计组 成。选用蒸馏烧瓶的大小，以蒸馏液体占烧瓶容积的 1/3 ~ 2/3 为宜。（非磨口温度计）可借助 于温度计磨口接头或橡皮塞（非磨口温度计）固定在蒸馏头的上口。温度计水银球上端应与蒸 馏头侧管的下限在同一水平线上。蒸气常通过直形冷凝管冷凝。冷凝水应从夹层的下口进入， 上口流出，以保证冷凝夹层中充满水。若蒸馏液体沸点高于 140℃．应该换空气冷凝管[2] (如图 (b))。冷凝液是通过接引管和接受瓶收集，当用不带支管的接引管时，接引管与接受瓶之间不 能紧密塞住，否则成为密闭系统，可导致爆炸。图(c)是简单蒸馏装置，可用于边反应边蒸馏， 从反应混合物中蒸出挥发性物质。 8
蒸馏装置的安装：首先用铁夹夹住蒸馏烧瓶的瓶颈上端（夹子要贴上橡皮或缠上石棉条），根据热源及三脚架的高度，把蒸馏瓶固定在铁架台上，装上蒸馏头和温度计：然后装上冷凝管，使冷凝管的中心线和蒸馏烧瓶上蒸馏头支管的中心线成一直线，移动冷凝管，使其与蒸馏头支管紧密相连：再依次接上接引管和接受器。安装蒸馏装置的顺序一般先从热源处开始，自下而上，由左向右（也可以由右向左，据实验环境而定)。整个装置要求准确、端正，从侧面观察整套仪器的轴线都要在同一平面内。所有的铁夹和铁架都应整齐地放在仪器背面。蒸馏操作：把待蒸馏的液体（乙醇）通过漏斗加入蒸馏烧瓶中，然后加入1~2粒沸石[3]。按普通蒸馏装置安装，接通冷凝水。开始时小火加热，然后调整火焰，使温度慢慢上升，注意观察液体的汽化情况。当蒸气回流的界面升到温度计水银球部位时，温度计永柱开始急剧上升，此时更应控制温度，使温度计水银球上总附有蒸汽冷凝的液滴，以保持气液两相平衡，这时的温度正是馏出液的沸点。蒸馏速度控制在1~2滴/秒，记下第一滴馏出液滴入接受器时的温度和液体快蒸完时（剩2~3m）的温度，前后两次温度范围称为待测液体的沸程。通常将所观察到的沸程视为该物质的沸点。如果不再有罐出液蒸出：就应停止蒸馏，即使杂质量很少，也不能蒸干。否则，容易发生意外事故。蒸馏完毕，先停火，再停止通水，最后拆卸仪器。拆卸仪器的程序和安装时相反，即顺次取下接受器、接引管、冷凝管和蒸馏烧瓶。(3)折光率的测定折光率一般由阿贝折光仪来测定，其结构如图2-03所示。1R图2-03阿贝折光仪的结构1一底座：2一校镜转动手轮：3一屑盘组（内有刻度盘）：4一小反射镜（调读数盘亮度）：5一支架：6一读数镜简：7一日镜：8一做远镜：9一物镜调账旅：10一色放楼镜手轮11一色散值刻度圈；12-折射被镜锁紧扳于：13-折射校镜组：14-混度计座15恒温器接头：16一主轴：17-反射镜折光率测定步骤如下：①将折光仪置于靠近窗户的桌子上或普通照明灯前，但不能曝于直照的日光中。②用乳胶管把测量棱镜和辅助棱镜上保温套的进出水口与恒温槽串接起来，装上温度计，恒温温度以折光仪上温度计读数为准[5]。③旋开棱镜锁紧扳手，开启辅助棱镜，用镜头纸蘸少量丙酮或乙醚轻轻擦洗上下镜面，风干。滴加数滴待测液（乙醇）于毛镜面上，迅速闭合辅助棱镜，旋紧棱镜锁紧扳手。若试样易挥发，则从加液槽中加入被测试样。图2-04折光仪在临界角调节反射镜，使入射光进入棱镜组，调节测量目镜，从测时的日镜视野图量望远镜中观察，使视场最亮、最清晰。旋转棱镜转动手轮，使刻度盘标尺的示值最小。9
蒸馏装置的安装：首先用铁夹夹住蒸馏烧瓶的瓶颈上端(夹子要贴上橡皮或缠上石棉条)， 根据热源及三脚架的高度，把蒸馏瓶固定在铁架台上，装上蒸馏头和温度计；然后装上冷凝 管，使冷凝管的中心线和蒸馏烧瓶上蒸馏头支管的中心线成一直线，移动冷凝管，使其与蒸馏 头支管紧密相连；再依次接上接引管和接受器。安装蒸馏装置的顺序一般先从热源处开始，自 下而上，由左向右(也可以由右向左，据实验环境而定)。整个装置要求准确、端正，从侧面观 察整套仪器的轴线都要在同一平面内。所有的铁夹和铁架都应整齐地放在仪器背面。 蒸馏操作：把待蒸馏的液体（乙醇）通过漏斗加入蒸馏烧瓶中，然后加入 1~2 粒沸石[3]。 按普通蒸馏装置安装，接通冷凝水。开始时小火加热，然后调整火焰，使温度慢慢上升，注意 观察液体的汽化情况。当蒸气回流的界面升到温度计水银球部位时，温度计汞柱开始急剧上 升，此时更应控制温度，使温度计水银球上总附有蒸汽冷凝的液滴，以保持气液两相平衡，这 时的温度正是馏出液的沸点。蒸馏速度控制在 1~2 滴/秒，记下第一滴馏出液滴入接受器时的 温度和液体快蒸完时(剩 2~3 ml)的温度，前后两次温度范围称为待测液体的沸程。通常将所观 察到的沸程视为该物质的沸点。如果不再有馏出液蒸出．就应停止蒸馏，即使杂质量很少，也 不能蒸干。否则，容易发生意外事故。 蒸馏完毕，先停火，再停止通水，最后拆卸仪器。拆卸仪器的程序和安装时相反，即顺次 取下接受器、接引管、冷凝管和蒸馏烧瓶。 (3)折光率的测定 折光率一般由阿贝折光仪来测定，其结构如图 2-03 所示。 折光率测定步骤如下： ①将折光仪置于靠近窗户的桌子上或普通照明灯前[4]，但不 能曝于直照的日光中。 ②用乳胶管把测量棱镜和辅助棱镜上保温套的进出水口与恒 温槽串接起来，装上温度计，恒温温度以折光仪上温度计读数为 准[5]。 ③旋开棱镜锁紧扳手，开启辅助棱镜，用镜头纸蘸少量丙酮 或乙醚轻轻擦洗上下镜面，风干。滴加数滴待测液(乙醇)于毛镜 面上，迅速闭合辅助棱镜，旋紧棱镜锁紧扳手。若试样易挥发， 则从加液槽中加入被测试样。 ④调节反射镜，使入射光进入棱镜组，调节测量目镜．从测 量望远镜中观察，使视场最亮、最清晰。旋转棱镜转动手轮，使 刻度盘标尺的示值最小。 9
③旋转棱镜转动手轮，使刻度盘标尺上的示值逐渐增大，直至观察到视场中出现彩色光带或黑白临界线为止。③旋转色散棱镜手轮，使视场中呈现一清晰的明暗临界线。若临界线不在叉形准线交点上，则同时旋转棱镜转动手轮，使临界线明暗清晰且位于叉形准线交点上，如图2-04所示。记下刻度盘数值即为待测物质折射率。重复2~3次，取其平均值3。并记下阿贝折光仪温度计的读数作为被测液体的温度。按操作③擦洗上下镜面，并用干净软布擦净折光仪，妥善复原。注释某些有机化合物与其他物质按一定比例组成混合物，它们的液体组分与饱和蒸气的成分一样，这种混合物称为共沸混合物或恒沸物，恒沸物的沸点低于或高于混合物中任何一个组分的沸点，这种沸点称为共沸点。例如，乙醇-水的共沸组成为乙醇95.6%（体积分数）、水4.4%，共沸点78.17℃；甲醛-水的共沸组成是甲醛22.6%（体积分数）、水74.4%.共沸点为107.3℃。共沸混合物不能用蒸馏法分离。[2]蒸馏液体沸点在140℃以上时，若用水冷凝管冷凝，在冷凝管接头处容易炸裂，故应该用空气冷凝管。蒸馏低沸点易燃、易吸潮的液体时，在接引管的支管处连一干燥管，再从后者出口处接一根胶管通入水槽或室外。当室温较高时，可将接受器放在冰水浴中冷却。[3沸石是一些小的碎瓷片、毛细管或玻璃沸石等多孔性物质。在液体沸腾时，沸石内的空气可以起到汽化中心的作用，使液体平稳沸腾，防止液体暴沸。如果忘记加沸石，一定要等液体稍冷后补加，否则可能引起暴沸。[阿贝折光仪有消色散装置，故可直接使用日光或普通灯光，测定结果与用钠光灯结果一样。[5]通入恒温水约20min，温度才能恒定，若实验时间有限，不附恒温水槽，该步操作可以省略，室温下测得的折射率可根据温度每增加1℃液体有机化合物的折射率减少约4×10*的数值，换算出所需温度下近似的折射率。[可用仪器附带的已知折射率的校正玻璃片对阿贝折光仪进行校正，也可用蒸馏水进行校正。蒸馏水在不同温度下的折射率为：n1.3337：n召1.3330；n1.3320；n1.3307。思考题(1)在进行蒸馏操作时应注意什么问题？(2)蒸馏时，温度计位置过高或过低对沸点的测定有何影响？（3）蒸馏开始后，如果忘记加沸石，应如何正确处理？（4)如果猛烈加热，测定的沸点会不会偏高？为什么？(5)测定有机化合物折射率的意义是什么？实验三环已烯的制备1实验目的(1)学习、掌握由环己醇制备环已烯的原理及方法。(2)了解分馏的原理及实验操作。(3)练习并掌握蒸馏、分液和干燥等实验操作方法。2实验原理10
⑤旋转棱镜转动手轮，使刻度盘标尺上的示值逐渐增大，直至观察到视场中出现彩色光带 或黑白临界线为止。 ⑥旋转色散棱镜手轮，使视场中呈现一清晰的明暗临界线。若临界线不在叉形准线交点 上，则同时旋转棱镜转动手轮，使临界线明暗清晰且位于叉形准线交点上，如图 2–04 所示。 ⑦记下刻度盘数值即为待测物质折射率。重复 2~3 次，取其平均值[3]。并记下阿贝折光仪 温度计的读数作为被测液体的温度。 ⑧按操作③擦洗上下镜面，并用干净软布擦净折光仪，妥善复原。 注释 [1]某些有机化合物与其他物质按一定比例组成混合物，它们的液体组分与饱和蒸气的成分 一样，这种混合物称为共沸混合物或恒沸物，恒沸物的沸点低于或高于混合物中任何一个组分 的沸点，这种沸点称为共沸点。例如，乙醇–水的共沸组成为乙醇 95.6％(体积分数)、水 4.4 ％，共沸点 78.17℃；甲醛–水的共沸组成是甲醛 22.6％(体积分数)、水 74.4％．共沸点为 107.3℃。共沸混合物不能用蒸馏法分离。 [2]蒸馏液体沸点在 140℃以上时，若用水冷凝管冷凝，在冷凝管接头处容易炸裂，故应该 用空气冷凝管。蒸馏低沸点易燃、易吸潮的液体时，在接引管的支管处连一干燥管，再从后者 出口处接一根胶管通入水槽或室外。当室温较高时，可将接受器放在冰水浴中冷却。 [3]沸石是一些小的碎瓷片、毛细管或玻璃沸石等多孔性物质。在液体沸腾时，沸石内的空 气可以起到汽化中心的作用，使液体平稳沸腾，防止液体暴沸。如果忘记加沸石，一定要等液 体稍冷后补加，否则可能引起暴沸。 [4]阿贝折光仪有消色散装置，故可直接使用日光或普通灯光，测定结果与用钠光灯结果一 样。 [5]通入恒温水约 20 min，温度才能恒定，若实验时间有限，不附恒温水槽，该步操作可以 省略，室温下测得的折射率可根据温度每增加 1℃液体有机化合物的折射率减少约 4×10-4的数 值，换算出所需温度下近似的折射率。 [6]可用仪器附带的已知折射率的校正玻璃片对阿贝折光仪进行校正，也可用蒸馏水进行校 正。蒸馏水在不同温度下的折射率为： 1.3307。 思考题 (1)在进行蒸馏操作时应注意什么问题？ (2)蒸馏时，温度计位置过高或过低对沸点的测定有何影响？ (3)蒸馏开始后，如果忘记加沸石，应如何正确处理？ (4)如果猛烈加热，测定的沸点会不会偏高？为什么？ (5)测定有机化合物折射率的意义是什么？ 实验三 环己烯的制备 1 实验目的 (1)学习、掌握由环己醇制备环己烯的原理及方法。 (2)了解分馏的原理及实验操作。 (3)练习并掌握蒸馏、分液和干燥等实验操作方法。 2 实验原理 10