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重要的有机化学实验. 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编： 075131 电话： 15931311290 QQ:274799672. ①原理： CH 3 － COONa + NaOH Na 2 CO 3 + CH 4 ↑ 若 R 代表烃基，那么， R － COONa 和碱石灰共热有： R － COONa + NaO － H R － H + Na 2 CO 3. CaO. CaO. △. △. CaO. △. 一、甲烷的实验室制法：.
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重要的有机化学实验 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编：075131 电话：15931311290 QQ:274799672
①原理：CH3－COONa + NaOH Na2CO3 + CH4↑ 若R代表烃基，那么，R－COONa和碱石灰共热有： R－COONa + NaO－H R－H + Na2CO3 CaO CaO △ △ CaO △ 一、甲烷的实验室制法： ②发生、收集装置：该反应属于“固 + 固生成气体型”反应（与实验室制取O2、NH3的发生装置相同），使用排水法或向下排空气法收集
【注意事项】 ①实验室制取甲烷不能用醋酸钠晶体，只能用无水醋酸钠和碱石灰，因为当有水存在时，会使醋酸钠和氢氧化钠中的离子键断裂，发生电离，难以生成甲烷。 ②实验室不直接采用NaOH是因为在强热下，NaOH能腐蚀玻璃试管，利用碱石灰中的其它（CaO）成分，可以降低NaOH的纯度以减轻对玻璃试管的腐蚀，防止试管炸裂，同时CaO的存在还可以使混合物疏松，便于甲烷的逸出，还能起到吸水的作用。 ③固定试管时，试管口略向下倾斜，铁夹应夹在距试管口1/3处。 ④制气前先检验装置的气密性，点燃甲烷前先检验其纯度。
【例题1】A盐和足量的碱石灰微热放出一种碱性气体B，再加强热又放出一种气体C。同温同压下，气体B和C的密度接近。向余下的残渣中加入硝酸，又有一种气体D放出。气体D通过淡黄色的固体时可得另一种气体E，E可使带火星的木条复燃。【例题1】A盐和足量的碱石灰微热放出一种碱性气体B，再加强热又放出一种气体C。同温同压下，气体B和C的密度接近。向余下的残渣中加入硝酸，又有一种气体D放出。气体D通过淡黄色的固体时可得另一种气体E，E可使带火星的木条复燃。 （1）写出有关物质的化学式：A______________；B_______； C_________；D_________。 （2）气体D转变成气体E的化学方程式： CH3COONH4 NH3 CH4 CO2 2CO2 + 2Na2O2 == 2Na2CO3 + O2 解析：盐与碱在微热的条件下得到的气体为碱性气体，即NH3气，气体C与氨气的密度接近，说明气体C为CH4，E可使带火星的木条复燃，知E为O2，进而推出D与淡黄色的固体反应为CO2，综合分析可知A为CH3COONH4。 点拨：CH3COONH4与碱石灰反应为：CH3COONH4 + NaOH == CH3COONa + NH3↑+ H2O，CaO + H2O == Ca(OH)2，生成的CH3COONa与碱石灰中的NaOH反应生成CH4，所以残余的固体与HNO3反应为：Na2CO3 + 2HNO3=== 2NaNO3 + H2O + CO2↑。
①实验室制取乙烯的反应原理： CH3－CH2－OH CH2＝CH2↑+ H2O， 温度要 迅速上升到170℃，防止140℃时生成副产物乙醚，因为： CH3CH2－OH + HO－CH2CH3 CH3CH2－O－CH2CH3 + H2O。 浓H2SO4 浓H2SO4 140℃ 170℃ 二、乙烯的实验室制取法： ②发生、收集装置：该反应属于“液体 + 液体生成气体型”反应（与实验室制取Cl2的发生装置相似）。由于乙烯的密度和空气的密度接近，难溶于水，故只能用排水集气法。
【注意事项】 ①因为反应液的温度较高，所以加热时容易产生暴沸而造成危险，在反应混合液中加一些碎瓷片是为了防止暴沸，避免意外。 ②两种液体混合后装于圆底烧瓶中，由于反应对温度有要求：温度计必须插入液面下，但不能接触瓶底，这样才能准确测出反应时反应液的温度，避免副反应的发生，确保产物的纯度。 ③因为乙烯的密度和空气的密度相接近，而且乙烯又难溶于水，故收集乙烯采用的是排水集气法，而不能用排空气法。 ④因为浓H2SO4在该反应中除了起催化作用外，还起脱水作用，因此浓硫酸与乙醇的体积比按3:1混合，保持其过量的原因主要是为了使浓H2SO4保持较高的浓度，促使反应向正反应方向进行。 ⑤在该反应中还常伴随有乙醇与浓硫酸、碳与浓硫酸发生的氧化还原反应：C2H5OH + 2H2SO4(浓) 2C + 2SO2↑+ 2H2O、 C + 2H2SO4 (浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O，由于有C、SO2的生成，故反应液变黑，还有刺激性气味产生。 ⑥气体的净化：乙烯气体中混有CO2、SO2，可通过盛有NaOH溶液的洗气瓶除去。 ⑦制气前先检验装置的气密性，点燃乙烯前先检验其纯度。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 【例题2】实验室制取乙烯，常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应生成少量的C和SO2。某同学设计下列实验以确定上述气体中含有C2H4和SO2。 （1）试解释装置Ⅰ中反应液变黑的原因：________。并写出装置Ⅰ中发生反应的化学方程式__________。 （2）Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ装置可盛放的试剂是：Ⅱ____、Ⅲ____、Ⅳ____、Ⅴ____(请将下列有关试剂的序号填入空格内)。 A. 品红溶液 B. NaOH溶液 C. 浓H2SO4 D. 酸性KMnO4溶液 （3）能说明SO2气体存在的现象是__________________。 （4）使用装置Ⅲ的目的是_____________________________。 （5）使用装置Ⅳ的目的是________________________。 （6）确定含有乙烯的现象是___________________________。 A B A D Ⅱ中品红溶液褪色 除去SO2，以免干扰乙烯的检验 检验SO2是否除尽 Ⅳ 中品红不褪色，Ⅴ中酸性KMnO4溶液褪色
解析：因为在装置Ⅰ中还伴随有乙醇与浓硫酸发生的氧化还原反应，装置Ⅰ中发生的化学反应方程式有：C2H5OH CH2＝CH2↑+ H2O，C2H5OH + 2H2SO4(浓) 2C + 2SO2↑+ 2H2O；C + 2H2SO4(浓) CO2↑+ 2SO2↑+ 2H2O，C2H4和SO2都能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色，但乙烯不能与NaOH溶液反应，也不与品红溶液作用，利用NaOH溶液来除去SO2，用品红溶液是否褪色来检验SO2是否除尽。除尽SO2后，才能用酸性KMnO4溶液来验证乙烯的存在。 浓H2SO4 170℃ 加热 加热 答案：（1）见解析 （2）A B A D （3） 装置Ⅱ中品红溶液褪色 （4） 除去SO2气体，以免干扰乙烯的检验 （5） 检验SO2是否除尽 （6）装置Ⅲ 中的品红溶液不褪色，装置Ⅳ中酸性KMnO4溶液褪色。
①从反应原理上看用的药品是：电石（主要成分为CaC2）与水，反应不需要加热，产生的乙炔气体用排水法收集，似乎可以使用启普发生器制取乙炔气体。其实不然，这是因为：电石和水反应剧烈，且放出大量的热，难以控制，且产生的乙炔气体排出后可能发生危险；电石和水作用产生的熟石灰不易溶于水 呈糊状泡沫，堵塞导气管与球形漏斗的下口，短时间内放出大量的热，可能引起启普发生器炸裂；关闭导气阀后，水蒸气仍与电石作用，不能达到“关之即停”的目的。 三、乙炔的制取 ①原理：CaC2 + 2H2O Ca(OH) 2 + C2H2↑ ②发生、收集装置：“固 + 液生成气体型”装置见图。 【注意事项】
②为了控制反应速率，获得平稳的乙炔气流，常用饱和食盐水代替水，用烧瓶和分液漏斗组装发生装置，并且应在导管口塞少许棉花，防止剧烈反应产生的泡沫堵塞导管口（用KMnO4制取氧气时棉花团塞在大试管口附近，防止KMnO4粉沫进入导气管、收集氨气时棉花团在收集氨气的试管口附近，防止氨气与空气对流，确保收集气体纯净、用固体干燥气体时干燥管的出气口放一团棉花，防止粉末堵塞干燥管等）。②为了控制反应速率，获得平稳的乙炔气流，常用饱和食盐水代替水，用烧瓶和分液漏斗组装发生装置，并且应在导管口塞少许棉花，防止剧烈反应产生的泡沫堵塞导管口（用KMnO4制取氧气时棉花团塞在大试管口附近，防止KMnO4粉沫进入导气管、收集氨气时棉花团在收集氨气的试管口附近，防止氨气与空气对流，确保收集气体纯净、用固体干燥气体时干燥管的出气口放一团棉花，防止粉末堵塞干燥管等）。 ③气体的净化：收集到的气体往往有臭味，这是因为电石中含有CaS、Ca3P2等杂质，与水反应生成H2S、PH3等有臭味的杂质气体，除去这些气体可用盛有NaOH溶液、CuSO4溶液的洗气瓶。用浓H2SO4、碱石灰均可干燥乙炔气体。 ④收集：不宜用排空气法收集，因为空气中混有乙炔时遇明火易暴炸，用排水集气法。 ⑤制气前先检验装置的气密性，点燃乙炔前一定要验纯。
正四面体烷 乙烯基乙炔 CH≡C－CH＝CH2 苯 环辛四稀 乙炔 【例题3】乙炔是一种重要的有机化工原料，以乙炔为原料在不同的反应条件下可以转化成不同的化合物，如图所示。 完成下列各题： （1）正四面体烷的分子 式为_________， 其二氯取代产物有 ___________种。 C4H4 1 D （2）关于乙烯基乙炔分子的说法错误的是 ( ) A. 能使KMnO4酸性溶液褪色 B. 1 mol 乙烯基乙炔能与3 mol Br2 发生加成反应 C. 乙烯基乙炔分子内含有两种官能团 D. 等质量的乙炔与乙烯基乙炔完全燃烧时的耗氧量不相同
－CH＝CH2 －CH＝CH2 解析：本题是一道考查烃的结构及性质的有机题，解有机题要抓住“结构决定性质”这一化学常用思想，有什么样的官能团，就会表现出什么样的性质。该题在考查知识的同时，也考查了考生思维的发散和收敛。根据碳可以形成4对共用电子对可知正四面体烷的分子式为C4H4，根据其对称性可知二氯代物只有一种。每个乙烯基乙炔分子中含有一个碳碳双键、一个碳碳三键，因此A、B、C均正确，乙炔与乙烯基乙炔中碳和氢的百分含量都相同，故等质量的这两种烃完全燃烧时耗氧量相等，D错误。环辛四烯的分子式为C8H8，其含苯环的同分异构体的结构简式为 一氯代物只有两种的苯的同系物，在结构上应具有较好的对称性，氯代时可以取代苯环上的氢，也可取代侧链上的氢。 CH3－ －CH3 H3C CH3 CH3 （3）写出与环辛四烯互为同分异构体且属于芳香烃的分子的结构简式________。 （4）写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（举两例）__________、____。 点拨：该题是一道典型的烃类化合物的习题，从有机化合物的基本结构出发，对各类烃中的各种碳碳键、碳氢键的性质和主要化学反应进行了考查。
浓H2SO4 △ 饱和 Na2CO3 溶液 乙醇+乙酸+浓硫酸 四、乙酸乙酯的实验室制法 ①原理：CH3COOH + HOCH2CH3 CH3COOCH2CH3 + H2O ②实验装置如图： ③反应特点：通 常情况下,反应 速率较小，反 应是可逆的； 乙酸乙酯的产 率较低。
【注意事项】 ①加入试剂的顺序为：乙醇→浓硫酸→乙酸。 ②导管末端不能插入到Na2CO3饱和溶液中，以防倒吸回流现象的发生。用盛Na2CO3饱和溶液的试管收集生成的乙酸乙酯，一方面中和蒸发出来的CH3COOH、溶解蒸发出来的乙醇；另一方面降低乙酸乙酯的溶解度，有利于酯的分离。即：吸收乙醇、中和乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度，易分层析出。充分振荡试管，然后静置，待液体分层后，分液得到的上层液体即为乙酸乙酯。 ③加热时要用小火均匀加热，防止乙酸、乙醇的大量挥发和液体的大量沸腾。加热的主要目的是提高反应速率，其次是使生成的乙酸乙酯挥发而收集，使平衡向正方向移动，提高乙醇、乙酸的转化率。 ④装置中的长导管起导气兼冷凝作用。 ⑤浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂，提高反应速率，提高乙醇、乙酸的转化率。
a b 【例题4】将A连续进行两次氧化可得有机物B，用右图所示装置制取少量A和B反应形成的化合物（酒精灯等在图中均以略去），请填空： （1）试管a中需要加入浓硫酸、B和A各2 mL，正确的加入顺序是____________________。 （2）为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在实验前应采取的措施是__________________。 （3）实验中加热试管a的目的是 ①__________________； ②__________________。 （4）试管b中盛有饱和Na2CO3溶液， 其作用是_______________。 （5）反应结束后，振荡试管b， 静置，观察到的现象是： ______________________。 先加乙醇，然后慢慢加浓硫酸，冷却后，再加冰醋酸 加入几粒沸石或几片碎瓷片 加快反应速率 利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动 除去乙醇和乙酸，便于乙酸乙酯分层析出 液体分层，上层是透明的油状液体
解析：（1）浓硫酸的稀释是将浓硫酸加入水中，边加边搅拌，迁移到此处，即将浓硫酸加入到乙醇中，边摇动试管边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸。（2）防止暴沸通常是加入几粒沸石或几片碎瓷片。（3）乙醇与乙酸发生的酯化反应速度较慢，加热是为了加快反应速率；同时是生成的乙酸乙酯能及时地分离出去，平衡向正反应方向移动。（4）饱和碳酸钠在此处的作用：一是除去乙酸乙酯中的乙酸和溶解乙醇，二是乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比较小，乙酸乙酯更容易分层析出。（5）振荡试管b，静置，观察到的现象是液体分层，上层是透明的油状液体。 答案：（1）先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入2 mL浓硫酸，冷却后，再加2 mL冰醋酸。（2）在试管a中加入几粒沸石或几片碎瓷片。（3）加快反应速率 及时将产物乙酸乙酯蒸出，以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动。（4）除去乙酸乙酯中混有的乙醇和乙酸，乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比较小，乙酸乙酯更容易分层析出。（5）b中液体分层，上层是透明的油状液体。
－Br Fe或FeBr3 + HBr + Br2 五、溴苯的实验室制取方法 ①原理： ②发生、收集装置如图： 【注意事项】 ①催化剂铁粉，实际起催化作用的是FeBr3 ②长导管的作用：一是导气，二是冷凝欲挥发出来的苯和溴使之回流，并冷凝生成的HBr。导管末端不可插入锥形瓶内的液面以下， 否则将发生倒吸。 ③溴苯呈褐色是因为溴苯 中含有杂质溴，可用NaOH 溶液洗涤产物，除去溴，而 得无色的溴苯。
－NO2 浓H2SO4 + H2O + HNO3 50～60℃ 六、硝基苯的实验室制取方法 ①原理： ②发生、收集装置如图： 【注意事项】 ①采用水浴加热。 ②温度计的位置：悬挂在水中。 ③浓硝酸和浓硫酸的混合酸要冷却到50～60℃以下，慢慢滴入苯，边加入边振荡，因为温度该反应为放热反应，温度过高，苯易挥发，且硝酸也会分解，同时苯和浓硫酸在70～80℃时还会发生磺化反应，生成苯磺酸。 ④长导管的作用：冷凝回流。 ⑤不纯的硝基苯显黄色，因为溶液NO2，而纯净的硝基苯是无色的。 ⑥提纯方法：将粗产品依次用蒸馏水和NaOH溶液洗涤。
七、酚醛树脂的制备及性质 ①原理：酚醛树脂用苯酚和甲醛为原料，在酸或碱的催化作用下缩聚而成。苯酚过量，在酸性催化剂作用下，缩聚成线型结构的热塑性酚醛树脂。甲醛过量，在碱性催化剂作用下，缩聚成体型结构的热固性酚醛树脂。 ②酚醛树脂的制取装置如图： （1）用盐酸作为催化剂： 在一个大试管里加入苯酚2 g，注入3 mL甲醛溶液和3滴浓盐酸混合后，用带有玻璃管的橡皮塞塞好，放在沸水浴里加热约15 min。待反应物接近沸腾时，液体变成白色浑浊状态。从水浴中取出试管，用玻璃棒搅拌反应物，稍冷。将试管中的混合物倒入蒸发皿中，倾去上层的水，下层就是缩聚成线型结构的热塑性酚醛树脂（米黄色中略带粉色）。它能溶于丙酮、乙醇等溶剂中。
（2）用浓氨水作催化剂： 在另一个试管里加入2.5 g苯酚，注入3～4 mL 40％甲醛溶液，混匀后再加1 mL浓氨水，振荡混合，也用带有玻璃管的橡皮塞塞好，水浴中加热（装置见图）。约15 min后，试管里逐渐出现白色的浑浊状态，暂停加热。待发生的气泡稍少时，再继续加热，过一会儿，就变成黏稠的半流动性液体。将所得黏稠物倒入一瓷蒸发皿里，在50 ℃温度下烘1 h后，再继续在70～80 ℃下烘8 h，即能缩合成体型固体酚醛树脂(淡黄色)，它不溶于任何溶剂。 【注意事项】 ①清洗试管的方法是：倒掉试管上部的液体后，在试管底部剩下的酚醛树脂中，加入约1 mL的福尔马林，再用玻棒刮擦，可使酚醛树脂成团地拉出来。若是体型结构的酚醛树脂，倒出后，试管壁上还会留下一些橙红色的碎粒，同样可用福尔马林清洗，如果管壁尚有少量高聚物，则可用软质纸卷成与管口粗细相仿的纸棒，伸入试管底部，沿管壁刮擦。 ②此实验需在通风良好的实验室进行，树脂及残液需统一回收处理。
温度计 八、石油的分馏实验 ①原理：利用加热和冷凝（蒸馏），把石油分成不同沸点范围的馏分。 ②发生、收集装置如图： 【注意事项】 ①温度计的水银球（或液泡）应位于蒸馏烧瓶支管口略低处，测定的是馏分蒸气的温度。 ②冷凝管中水的流向与气流方向相反，应从下口入水，上口出水。 ③为防止爆沸，反应混合液中需加入少量碎瓷片。
