大学化学基础实验II实验报告
课程名称:有机化学实验
实验名称:环己酮的制备
姓
名:张玉
学
号:1108110191专
业:化学工程与工艺
班
级:化工113指导老师:郭妤
实验日期:4/21环己酮的制备
实验目的①
学习由仲醇氧化制备酮的原理和方法;
②学习简易水蒸气蒸馏提纯有机物的方法及原理。
实验原理
实验主反应:
实验药品及仪器
环己酮5g5.4ml(0.05mol)
重铬酸钠5.4g(0.018mol)
浓硫酸(d=1.84)5ml甲醇、盐、水硫酸镁
反应装置
分液装置
蒸馏装置
空气冷凝蒸馏装置
实验步骤
1)
在150ml圆底烧瓶中,放入30ml冰水,摇动烧瓶并慢慢加入5ml浓硫酸,充分混合后,再加入5.4ml环己醇。将溶液冷却至15。C以下。
2)
在烧杯里将5.4g重铬酸钠水合物溶于8ml水中。将此溶液冷却到15。C以下,分批加到环己醇的浓硫酸溶液中,并不断振摇反应物使充分混合。
3)
氧化反应开始后,反应温度上升,反应液由橙红色变成墨绿色。当反应物温度升到55。C时,可在冷水浴或流水下适当冷却,控制反应温度在55。C到60。C之间。
4)
待前一批重铬酸盐的橙红色完全消失后,再加入下一批。待重铬酸的溶液全部加完,直到反应温度有自动下降的趋势为止,再继续摇动5分钟。然后加入1ml甲醇,以还原未反应的氧化剂,使溶液完全变成墨绿色。
5)
在烧瓶内加入30ml水及沸石,安装好蒸馏装置。在石棉网上加热蒸馏,把环己酮和水一起蒸出来,直至馏岀液不再浑浊后再多蒸3ml(约收集馏岀液20ml左右)。
6)
用食盐(约4到5g)饱和馏岀液,搅拌下使食盐溶解。在分液漏斗中静置分出环己酮,用少量无水硫酸镁或无水碳酸钾干燥30分钟。用空气冷凝管蒸馏,收集150。C到156。C的馏分。
实验现象
实验步骤
投料:将30ml冰水、5ml浓硫酸及5.4ml环己醇加入到三颈烧瓶中,备用。
实验现象
溶液放热温度升高
在烧杯里将5.4g重铬酸钠水合物
重铬酸钠溶液为橙红色
溶于8ml水中。
将重铬酸钠溶液分批加到环己醇的浓硫酸溶液中,并不断振摇反应物使充分混合。
溶液放热温度上升,反应液由橙红色变成墨绿色(可能有一点橙红或者橙黄色)
充分反应完以后加入1ml甲醇
溶液完全变成墨绿色
在烧瓶内加入30ml水及沸石,安装开始时,馏岀液为油状浑浊的液滴,好蒸馏装置,把环己酮和水一起蒸随着蒸馏进行,馏岀液不再浑浊
馏出来
用食盐饱和馏岀液,在分液漏斗中液体有明显的液层,上层澄清静置分出环己酮
透明,下层为浑浊的食盐与其他的杂质混合液
用少量无水硫酸镁干燥30分钟
开始时,无水硫酸镁立即结块,随着水被吸收,无水硫酸镁成粉末状
用空气冷凝管蒸馏,收集100。C到馏岀液为澄清透明无色液体,并150。C的馏分
有刺激性气味
蒸馏时,第一滴馏岀液的温度:109。C
最后一滴馏岀液的温度:134。C
实际收集到的馏岀液体积:2.2ml理论收集到的馏岀液体积:3.2ml环己酮的产率:68.75%
注意事项
1)
反应完全后反应液呈墨绿色,如果反应液不能完全变成墨绿色,则应加入少量草酸或甲醇以还原过量的氧化剂
2)
加水蒸馏时,水的馏出量不宜过多,否则即使使用盐析,仍不可避免有少量环己酮溶于水中而损失。
3)
用简易水蒸气蒸馏完毕后,用食盐进行盐析,尽量提高环己酮的得率,再用分液漏斗分层时,注意盐不得带入,否则会引起堵塞。
思考题
1)
在加重铬酸钠溶液过程中,为什么要待反应物的橙红色完全消失以后,才能加下一批重铬酸钠?在整个氧化反应过程中,为什么要控制温度在一定的范围?
必须等前一批的重铬酸钠反应完毕以后,即待橙红色变成墨绿色,才能加下一批重铬酸钠,这样才能保证环己酮的产率。反应温度超过60。C以后,环己醇与浓硫酸会发生副反应,造成环己酮的产率降低。
实验三:实验名称
环己酮的制备
一
实验目的和要求
1、学习铬酸氧化法制备环己酮的原理和方法。
2、通过醇转变为酮的实验,进一步了解醇和酮的联系和区别。
二
反应式(或实验原理)
实验室制备脂环醛酮,最常用的方法是将伯醇和仲醇用铬酸氧化。铬酸是重要的铬酸盐和40%~50%硫酸的混合物。仲醇用铬酸氧化是制备酮最常用的方法。酮对氧化剂比较稳定,不易进一步氧化。铬酸氧化醇是一个放热反应,必须严格控制反应的温度,以免反应过于剧烈。反应方程式为:
HOO3+Na2Cr2O7+4H2SO4+Cr2(SO4)3+Na2SO4+7H2O
三
主要物料及产物的物理常数:
名称
环己醇
环己酮
相对分子量
10性状
无色,有刺激性气味
无色,有刺激性气味
折射率
1.4641相对密度
0.9624熔点
沸点
微溶
微溶
溶解度
水
25.93℃
160.84——
155.醇
醚
∞
∞
91.4500.9476∞
∞
四
主要物料用量及计算:
名称
环己醇(化学纯)
实际用量mol
0.050理论用量mol
0.0500.017过量
9.02%
理论产量
重铬酸钾(化学纯)
0.0185环己酮(化学纯)
4.99g
五
实验装置
432156781110943215678910制备蒸馏装置分液装置
精馏蒸馏装置
六
实验步骤流程
1、配制铬酸溶液:在200mL烧杯中加入30mL水和5.5g重铬酸钠,搅拌使之全部溶解。然后在搅拌下慢慢加入4.5mL浓硫酸,将所得橙红色溶液冷却到30℃以下备用;
2、250mL圆底烧瓶中加入5.3mL环己醇,然后一次加入配制好的铬酸溶液,并充分振摇使之混合均匀。用水浴冷却,控制反应温度在55~60℃。当温度开始下降时移去冷水浴,室温下放置0.5h,其间要间歇振摇反应瓶;
3、反应完毕后在反应瓶中加入30.0mL水和几粒沸石,改成蒸馏装置进行蒸馏。将环己酮和水一起蒸出来,直至馏出液不再浑浊再多蒸8~10mL,约收集馏出液25mL。
4、将馏出液用食盐饱和后转入分液漏斗中,分出有机相。水相用7.5mL乙醚提取一次,将乙醚提取液和有机相合并,用1~2g无水碳酸钾干燥;在水浴上蒸除乙醚,换空气冷凝管,蒸馏收集151~155℃馏分。
5、称量产品。纯粹环己酮沸点155.7℃,d420为0.9476,折射率n420为1.4507.
七
实验记录
时间
8:10实验操作
称取5.5g重铬酸钠于200mL烧杯中,加入30mL水,溶解。
实验现象
重铬酸钾为橙色晶体,混合液体为橙红色溶液。
8:15慢慢加入4.5mL浓硫酸,冷却到30℃以下
8:20加入5.3mL环己醇,充分振摇,测定温度
8:25将烧杯放入冷却水中冷却至55℃,维持在55~60℃
温度呈下降趋势
8:539:20移去水浴,放置
在反应瓶中加入30.0mL水和几粒沸温度下降至50℃
温度很快从28℃上升至60℃
溶液呈墨绿色
石,改成蒸馏装置
9:35溶液开始沸腾
有馏出物滴下,为无色澄清液,分为两层,上层油状,量少;下层水状
10:0停止蒸馏,将馏出物用精盐饱和
馏出物约28mL油层变厚,两层分界处有一层白色浑浊物
10:10将馏出液转入分液漏斗中,静置分层
上层呈淡黄色,量少,难以从上口倒出;下层为白色浑浊液体
10:257.5mL乙醚提取
上层油状液体增多,变为澄清液体,下层水层变澄清
10:32将上层油状从上口倒入锥形瓶中,2g无水碳酸钾干燥
10:45将溶液倒入圆底烧瓶,在水浴上蒸出乙醚
八、产率计算
实际产品质量:2.5g理论产品质量:4.99g产率=(实际产品质量/理论产品质量)*100%=(2.5/4.99)*100%=50.1%
溶液略显浑浊
剩余溶液约2.6mL,略有浑浊,有刺激性气味
九、讨论
本实验中,铬酸氧化醇是一个放热反应,需要严格控制温度以防反应过于剧烈,用冷水和热水来维持;温度过高副反应增多,温度过低反应困难。干燥时时间要充分,否则溶液中含水浑浊,造成蒸馏时达不到预定温度。
十
思考题
1、在加重络酸钾溶液的过程中,为什么要待反应物的橙红色完全消失后,方能加加下一批重络酸钾?在整个氧化反应过程中,为什么要控制温度在一定的范围?
答:(1)重铬酸钾的氧化性比较强,若一次加入太多,环己醇将氧化成环己酮,并进一步氧化开环生成己二酸,所以加入重铬酸钾时要分批加入,防止过度氧化。
(2)橙红色消失是重铬酸钾反应完全的标志。
(3)如果温度过高的话,环己酮会被氧化形成己二酸,热的重铬酸钠的氧化性太强。控制温度能减少副产物的生成。
2、如果从反应混合液中溜出过多的溜出液,会有什么结果?如何弥补?
答:蒸出液过多的话里面含有大量的水分和醋酸,可以多加一些无
水硫酸镁,然后分出油层,再蒸馏。
3、从反应混合物中分理出环己酮,除了采用水蒸气蒸馏法外,还可采用何种方法?
答:从反应混合物中分理出环己酮,除了采用水蒸气蒸馏法外,还可采用直接分液萃取法。
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