有机化学基础实验精.ppt
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1、有机化学基础实验1第1页,本讲稿共122页有机化学实验习题及解答有机化学实验习题及解答有机化学实验教学经长期发展,已形成了独立的教学有机化学实验教学经长期发展,已形成了独立的教学体系。实验课的任务不仅是验证、巩固和加深课堂所学的体系。实验课的任务不仅是验证、巩固和加深课堂所学的理论知识,更重要的是培养学生实验操作能力、综合分析理论知识,更重要的是培养学生实验操作能力、综合分析和解决问题的能力,养成严肃认真、实事求是的科学态度和解决问题的能力,养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风;培养学生积极思维,勇于实践,敢于和严谨的工作作风;培养学生积极思维,勇于实践,敢于动手,不怕挫折,逐步掌
2、握科学研究方法的创新能力,以动手,不怕挫折,逐步掌握科学研究方法的创新能力,以提高学生的综合素质。提高学生的综合素质。为便于学习,我们在制作了有机化学实验的网上预习为便于学习,我们在制作了有机化学实验的网上预习课件的同时,又制作了有机化学实验习题及解答课件,以课件的同时,又制作了有机化学实验习题及解答课件,以第2页,本讲稿共122页全面提高有机化学实验课的教学质量。全面提高有机化学实验课的教学质量。本课件将有机化学实验的习题分为以下五类:本课件将有机化学实验的习题分为以下五类:思考题实验操作题实验装置题判断题填空题思考题实验操作题实验装置题判断题填空题第3页,本讲稿共122页一、基本操作知识第
3、4页,本讲稿共122页1.学生实验中经常使用的冷凝管有哪些?各用在什么地方?学生实验中经常使用的冷凝管有哪些?各用在什么地方?答:答:学生实验中经常使用的冷凝管有:直形冷凝管,学生实验中经常使用的冷凝管有:直形冷凝管,球形冷凝球形冷凝 管,空气冷凝管及刺形分馏柱等。直形冷凝管一般用于沸点低于管,空气冷凝管及刺形分馏柱等。直形冷凝管一般用于沸点低于140的液体有机化合物的沸点测定和蒸馏操作中;沸点大于的液体有机化合物的沸点测定和蒸馏操作中;沸点大于140的有机化合物的蒸馏可用空气冷凝管。球形冷凝管一般用于回流反的有机化合物的蒸馏可用空气冷凝管。球形冷凝管一般用于回流反应即有机化合物的合成装置中应
4、即有机化合物的合成装置中(因其冷凝面积较大,冷凝效果好因其冷凝面积较大,冷凝效果好);刺形分馏柱用于精馏操作中,即用于沸点差别不太大的液体混合物刺形分馏柱用于精馏操作中,即用于沸点差别不太大的液体混合物的分离操作中。的分离操作中。答:答:反应中生成的有毒和刺激性气体反应中生成的有毒和刺激性气体(如卤化氢、二氧化硫如卤化氢、二氧化硫)或或反应时通入反应体系而没有完全转化的有毒气体反应时通入反应体系而没有完全转化的有毒气体(如氯气如氯气),进入空,进入空气中会污染环境,此时要用气体吸收装置吸收有害气体。气中会污染环境,此时要用气体吸收装置吸收有害气体。选择吸收选择吸收剂要根据被吸收气体的物理、化学
5、性质来决定。可以剂要根据被吸收气体的物理、化学性质来决定。可以2.什么时候用气体吸收装置?如何选择吸收剂?什么时候用气体吸收装置?如何选择吸收剂?第5页,本讲稿共122页用物理吸收剂,如用水吸收卤化氢;也可以用化学吸收剂,如用氢用物理吸收剂,如用水吸收卤化氢;也可以用化学吸收剂,如用氢氧化钠溶液吸收氯和其它酸性气体。氧化钠溶液吸收氯和其它酸性气体。3.有机实验中,什么时候用蒸出反应装置?蒸出反应装置有哪些形式?有机实验中,什么时候用蒸出反应装置?蒸出反应装置有哪些形式?答:答:在有机实验中,有两种情况使用蒸出反应装置:在有机实验中,有两种情况使用蒸出反应装置:一种情况是反应是可逆平衡的,随着反
6、应的进行,常用蒸一种情况是反应是可逆平衡的,随着反应的进行,常用蒸出装出装置随时将产物蒸出,使平衡向正反应方向移动。置随时将产物蒸出,使平衡向正反应方向移动。另一种情况是反应产物在反应条件下很容易进行二次反应,需另一种情况是反应产物在反应条件下很容易进行二次反应,需及时将产物从反应体系中分离出来,以保持较高的产率。及时将产物从反应体系中分离出来,以保持较高的产率。蒸出反应装置有三种形式:蒸馏装置、分馏装置和回流分水装蒸出反应装置有三种形式:蒸馏装置、分馏装置和回流分水装置。置。第6页,本讲稿共122页4.有机实验中有哪些常用的冷却介质?应用范围如何?有机实验中有哪些常用的冷却介质?应用范围如何
7、?答:答:有机实验中常用的冷却介质有:自来水,冰有机实验中常用的冷却介质有:自来水,冰-水,冰水,冰-盐盐-水水等,分别可将被冷却物冷却至室温,室温以下及等,分别可将被冷却物冷却至室温,室温以下及0以下。以下。5.有机实验中,玻璃仪器为什么不能直接用火焰加热?有哪些间有机实验中,玻璃仪器为什么不能直接用火焰加热?有哪些间接加热方式?应用范围如何?接加热方式?应用范围如何?答:答:因为直接用火焰加热,温度变化剧烈且加热不均匀,易造因为直接用火焰加热,温度变化剧烈且加热不均匀,易造成玻璃仪器损坏;同时,由于局部过热,还可能引起有机物的分解,成玻璃仪器损坏;同时,由于局部过热,还可能引起有机物的分解
8、,缩合,氧化等副反应发生。缩合,氧化等副反应发生。间接加热方式和应用范围如下:在石棉网上加热,但加热仍很间接加热方式和应用范围如下:在石棉网上加热,但加热仍很不均匀。水浴加热,被加热物质温度只能达到不均匀。水浴加热,被加热物质温度只能达到80以下,需加热至以下,需加热至第7页,本讲稿共122页100时,可用沸水浴或水蒸气加热。电热套空气浴加热,对沸点时,可用沸水浴或水蒸气加热。电热套空气浴加热,对沸点高于高于80的液体原则上都可使用。油浴加热,温度一般在的液体原则上都可使用。油浴加热,温度一般在100-250之间,可达到的最高温度取决于所用油的种类,如甘油适用于之间,可达到的最高温度取决于所用
9、油的种类,如甘油适用于100-150;透明石蜡油可加热至;透明石蜡油可加热至220,硅油或真空泵油再,硅油或真空泵油再250时仍很稳定。砂浴加热,可达到数百度以上。熔融盐加热,等量的时仍很稳定。砂浴加热,可达到数百度以上。熔融盐加热,等量的KNO3和和NaNO3在在218熔化,在熔化,在700以下稳定,含有以下稳定,含有40%NaNO2,7%NaNO3和和53%KNO3的混合物,在的混合物,在142熔化,使用范围为熔化,使用范围为150-150-500500。第8页,本讲稿共122页 7.7.如何除去液体化合物中的有色杂质?如何除去固体化如何除去液体化合物中的有色杂质?如何除去固体化合物中的合
10、物中的有色有色杂质杂质?除去固体化合物中的有色?除去固体化合物中的有色杂质时应杂质时应注意什么?注意什么?答:答:除去液体化合物中的有色除去液体化合物中的有色杂质杂质,通常采用蒸,通常采用蒸馏馏的方法,因的方法,因为杂质为杂质的相的相对对分子分子质质量大,留在残液中。除去固体化合物中的有色量大,留在残液中。除去固体化合物中的有色杂质杂质,通常采用在重,通常采用在重结结晶晶过过程中加入活性炭,有色程中加入活性炭,有色杂质杂质吸附在活性吸附在活性炭上,在炭上,在热过滤热过滤一步除去。除去固体化合物中的有色一步除去。除去固体化合物中的有色杂质应杂质应注意:注意:(1)(1)加入活性炭要适量,加多会吸
11、附加入活性炭要适量,加多会吸附产产物,加少,物,加少,颜颜色脱不掉;色脱不掉;(2)(2)不能在沸不能在沸腾腾或接近沸或接近沸腾腾的温度下加入活性炭,以免暴沸;的温度下加入活性炭,以免暴沸;(3)(3)加入活性炭后加入活性炭后应应煮沸几分煮沸几分钟钟后才能后才能热过滤热过滤。第9页,本讲稿共122页8.减压过滤的优点有:减压过滤的优点有:(1);(2);(3);答:答:(1)过滤和洗涤速度快;过滤和洗涤速度快;(2)固体和液体分离的比较完全;固体和液体分离的比较完全;(3)滤出的固体容易干燥。滤出的固体容易干燥。画出减压过滤的装置图画出减压过滤的装置图第10页,本讲稿共122页在重结晶过程中,
12、必须注意哪几点才能使产品的产率高、质量好?在重结晶过程中,必须注意哪几点才能使产品的产率高、质量好?答:答:1.正确选择溶剂;正确选择溶剂;2.溶剂的加入量要适当;溶剂的加入量要适当;3.活性炭脱色时,一是加入量要适当,二是切忌在沸腾时活性炭脱色时,一是加入量要适当,二是切忌在沸腾时加入活性炭;加入活性炭;4.吸滤瓶和布氏漏斗必需充分预热;吸滤瓶和布氏漏斗必需充分预热;5.滤液应自然冷却,待有晶体析出后再适当加快冷速度,滤液应自然冷却,待有晶体析出后再适当加快冷速度,以确保晶形完整;以确保晶形完整;6.最最后后抽抽滤滤时时要要尽尽可可能能将将溶溶剂剂除除去去,并并用用母母液液洗洗涤涤有有残残留
13、留品的烧杯。品的烧杯。重结晶第11页,本讲稿共122页2.选择重结晶用的溶剂时,应考虑哪些因素?选择重结晶用的溶剂时,应考虑哪些因素?答:答:(1)溶剂不应与重结晶物质发生化学反应;溶剂不应与重结晶物质发生化学反应;(2)重结晶物质在溶剂中的溶解度应随温度变化,即重结晶物质在溶剂中的溶解度应随温度变化,即高温时溶解高温时溶解度大,而低温时溶解度小;度大,而低温时溶解度小;(3)杂质在溶剂中的溶解度或者很大,或者很小;杂质在溶剂中的溶解度或者很大,或者很小;(4)溶剂应容易与重结晶物质分离;溶剂应容易与重结晶物质分离;(5)溶剂应无毒,不易燃,价格合适并有利于回收利用。溶剂应无毒,不易燃,价格合
14、适并有利于回收利用。3.重结晶操作中,活性炭起什么作用?为什么不能在溶液沸腾时加入?重结晶操作中,活性炭起什么作用?为什么不能在溶液沸腾时加入?答:答:(1)重结晶操作中,活性炭起脱色和吸附作用。重结晶操作中,活性炭起脱色和吸附作用。(2)千万不能在溶液沸腾时加入,否则会引起暴沸,使溶液溢出,造成产品损千万不能在溶液沸腾时加入,否则会引起暴沸,使溶液溢出,造成产品损失。失。4.重结晶时,如果溶液冷却后不析出晶体怎么办?重结晶时,如果溶液冷却后不析出晶体怎么办?答:答:可采用下列方法诱发结晶:可采用下列方法诱发结晶:第12页,本讲稿共122页 5.重结晶的目的是什么?怎样进行重结晶?重结晶的目的
15、是什么?怎样进行重结晶?答:答:从有机反应中得到的固体产品往往不纯,其中夹杂一些副从有机反应中得到的固体产品往往不纯,其中夹杂一些副产物、不反应的原料及催化剂等。纯化这类物质的有效方法就是选产物、不反应的原料及催化剂等。纯化这类物质的有效方法就是选择合适的溶剂进行重结晶,其目的在于获得最大回收率的精制品。择合适的溶剂进行重结晶,其目的在于获得最大回收率的精制品。进行重结晶的一般过程是:进行重结晶的一般过程是:1.将待重结晶的物质在溶剂沸点或接近溶剂沸点的温度下溶解将待重结晶的物质在溶剂沸点或接近溶剂沸点的温度下溶解在合适的溶剂中,制成过饱和溶液。若待重结晶物质的熔点较溶剂在合适的溶剂中,制成过
16、饱和溶液。若待重结晶物质的熔点较溶剂的沸点低,则应制成在熔点以下的过饱和溶液。的沸点低,则应制成在熔点以下的过饱和溶液。1 2.若待重结晶物质含有色杂质,可加活性碳煮沸脱色。若待重结晶物质含有色杂质,可加活性碳煮沸脱色。3.趁热过滤以趁热过滤以除去不溶物质和活性碳。除去不溶物质和活性碳。4.冷却滤液,使晶体从过饱和溶液中析出,而可溶性杂质仍留冷却滤液,使晶体从过饱和溶液中析出,而可溶性杂质仍留在溶液里。在溶液里。5.减压过滤,把晶体从母液中分离出来,洗涤晶体以除去吸附减压过滤,把晶体从母液中分离出来,洗涤晶体以除去吸附在晶体表面上的母液。在晶体表面上的母液。第13页,本讲稿共122页熔点的测定
17、熔点的测定第14页,本讲稿共122页思考题思考题1.测定熔点时,遇到下列情况将产生什么结果?测定熔点时,遇到下列情况将产生什么结果?(1)熔点管壁太厚;熔点管壁太厚;(2)熔点管不洁净;熔点管不洁净;(3)试料研的不细或装得试料研的不细或装得不实;不实;(4)加热太快;加热太快;(5)第一次熔点测定后,热浴液不冷却立即做第一次熔点测定后,热浴液不冷却立即做第二次;第二次;(6)温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴。温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴。答:答:(1)熔点管壁太厚,影响传热,其结果是测得的初熔温度熔点管壁太厚,影响传热,其结果是测得的初熔温度偏高。偏高。(2)熔点管不洁净,相当于在试料中
18、掺入杂质,其结果将导致熔点管不洁净,相当于在试料中掺入杂质,其结果将导致测得的熔点偏低。测得的熔点偏低。(3)试料研得不细或装得不实,这样试料颗粒之间空隙较大,试料研得不细或装得不实,这样试料颗粒之间空隙较大,第15页,本讲稿共122页其空隙之间为空气所占据,而空气导热系数较小,结果导致熔距加其空隙之间为空气所占据,而空气导热系数较小,结果导致熔距加大,测得的熔点数值偏高。大,测得的熔点数值偏高。(4)加热太快,则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转加热太快,则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力,而导致测得的熔点偏高,熔距加大。移能力,而导致测得的熔点偏高,熔距加大。(5)若连续测
19、几次时,当第一次完成后需将溶液冷却至原熔点若连续测几次时,当第一次完成后需将溶液冷却至原熔点温度的二分之一以下,才可测第二次,不冷却马上做第二次测量,温度的二分之一以下,才可测第二次,不冷却马上做第二次测量,测得的熔点偏高。测得的熔点偏高。(6)齐列熔点测定的缺点就是温度分布不均匀,若温度计歪斜齐列熔点测定的缺点就是温度分布不均匀,若温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴,这样所测数值会有不同程度的偏差。或熔点管与温度计不附贴,这样所测数值会有不同程度的偏差。2.是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的试料使其固化后是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的试料使其固化后做第二次测定?做第二次测定?第
20、16页,本讲稿共122页答:答:不可以。因为有时某些物质会发生部分分解,有些物质则不可以。因为有时某些物质会发生部分分解,有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体。可能转变为具有不同熔点的其它结晶体。3.测得测得A、B两种样品的熔点相同,将它们研细,并以等量混合两种样品的熔点相同,将它们研细,并以等量混合(1)测得混合物的熔点有下降现象且熔程增宽;测得混合物的熔点有下降现象且熔程增宽;(2)测得混合物的熔点与测得混合物的熔点与纯纯A、纯、纯B的熔点均相同。试分析以上情况各说明什么?的熔点均相同。试分析以上情况各说明什么?答:答:(1)说明说明A、B两个样品不是同一种物质,一种物质在此充两个
21、样品不是同一种物质,一种物质在此充当了另一种物质的杂质,故混合物的熔点降低,熔程增宽。当了另一种物质的杂质,故混合物的熔点降低,熔程增宽。(2)除少数情况(如形成固熔体)外,一般可认为这两个样品为除少数情况(如形成固熔体)外,一般可认为这两个样品为同一化合物。同一化合物。第17页,本讲稿共122页4.测定熔点时,常用的浴液体有哪些?如何选择?测定熔点时,常用的浴液体有哪些?如何选择?答:答:测定熔点时,常用的热浴有液体石蜡,甘油,浓硫酸,磷测定熔点时,常用的热浴有液体石蜡,甘油,浓硫酸,磷酸,硅油以及浓硫酸与硫酸钾按一定比例配制的饱和溶液等。酸,硅油以及浓硫酸与硫酸钾按一定比例配制的饱和溶液等
22、。可根据被测物的熔点范围选择导热液,如:可根据被测物的熔点范围选择导热液,如:(1)被测物熔点被测物熔点140时,可选用浓硫酸,但不要超过时,可选用浓硫酸,但不要超过250,因此时浓硫酸产生的白烟,防碍温度的读数;因此时浓硫酸产生的白烟,防碍温度的读数;(3)被测物熔点被测物熔点250时,可选用浓硫酸与硫酸钾的饱和溶液;时,可选用浓硫酸与硫酸钾的饱和溶液;浓硫酸浓硫酸:硫酸钾硫酸钾=7:3(重量)可加热到(重量)可加热到325;浓硫酸;浓硫酸:硫酸硫酸钾钾3:2(重量重量)可加热到可加热到365;还可用磷酸;还可用磷酸(可加热到可加热到300)或硅或硅油油(可加热到可加热到350),但价格较贵
23、,实验室很少使用。,但价格较贵,实验室很少使用。第18页,本讲稿共122页判断题第19页,本讲稿共122页1.判断下面说法的准确性,准确者画判断下面说法的准确性,准确者画,不准确者画,不准确者画。(1)熔点管不干净,测定熔点时不易观察,但不影响测定结果。熔点管不干净,测定熔点时不易观察,但不影响测定结果。(2)样品未完全干燥,测得的熔点偏低。样品未完全干燥,测得的熔点偏低。答:答:(1)(2)。2.判断下面说法的准确性,准确者画判断下面说法的准确性,准确者画,不准确者画,不准确者画。(1)样品中含有杂质,测得的熔点偏低。样品中含有杂质,测得的熔点偏低。(2)A、B两种晶体的等量混合物的熔点是两
24、种晶体的熔点的算两种晶体的等量混合物的熔点是两种晶体的熔点的算术平均值。术平均值。答:答:(1)(2)。第20页,本讲稿共122页3.判断下面说法的准确性,准确者画判断下面说法的准确性,准确者画,不准确者画,不准确者画。(1)在低于被测物质熔点在低于被测物质熔点10-20时,加热速度控制在每分钟升时,加热速度控制在每分钟升高高5为宜。为宜。(2)样品管中的样品熔融后再冷却固化仍可用于第二次测熔点。样品管中的样品熔融后再冷却固化仍可用于第二次测熔点。答:答:(1)(2)。4.判断下列叙述,对者画判断下列叙述,对者画,错者画,错者画。(1)熔点管壁太厚,测得的熔点偏高。熔点管壁太厚,测得的熔点偏高
25、。(2)熔点管底部未完全封闭,有针孔,测得的熔点偏高。熔点管底部未完全封闭,有针孔,测得的熔点偏高。答:答:(1)(2)。第21页,本讲稿共122页5.下图是齐列熔点测定装置,请指出图中的错误,并说明理由。下图是齐列熔点测定装置,请指出图中的错误,并说明理由。答:答:该图有以下六处错误:该图有以下六处错误:1.加热位置应在提氏管的旁测,以保证热浴体呈对流循环,温加热位置应在提氏管的旁测,以保证热浴体呈对流循环,温度分布均匀。度分布均匀。2.热浴体加入量过多。热浴体加入量过多。3.温度计水银球应位于提氏管上下两交叉管口中间,试料应位温度计水银球应位于提氏管上下两交叉管口中间,试料应位于温度计水银
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