试验三1-溴丁烷的制备

试验三1-溴丁烷的制备 实验三 1,溴丁烷的制备 一、实验目的 1.学习由醇制备溴代烃的原理及方法。 2.练习回流及有害气体吸收装置的安装与操作。 3.进一步练习液体产品的纯化方法——洗涤、干燥、蒸馏等操作。 二、实验原理 HBr + NaHSONaBr + HSO主反应424 HBr + HOCCHOH + HBr49249 HSO24HCHCHC+ HOHOHC252249副反应 HSO24O+ HHOHCHOCHC22494949 Br + SO + HOHBr + HSO22224 本实验主反应为可逆反应，为了提高产率一方面采用HBr过量;另一方面使用NaBr和HSO代24替HBr，使HBr边生成边参与反应，这样可提高HBr的利用率，同时HSO还起到催化脱水作用。反24 应中，为防止反应物正丁醇及产物1,溴丁烷逸出反应体系，反应采用回流装置。由于HBr有毒害且HBr气体难以冷凝，为防止HBr逸出，污染环境，需安装气体吸收装置。回流后再进行粗蒸馏，一方 ,溴丁烷分离出来，便于后面的分离提纯操作;另一方面，粗蒸过程可进一步使醇与面使生成的产品1 HBr的反应趋于完全。 粗产品中含有未反应的醇和副反应生成的醚，用浓HSO洗涤可将它们除去。因为二者能与浓24 HSO形成佯盐: 24 HSOCHOHCHOH +HSO44949224 CHOCHHSOHOCHC + HSO49494494924H 如果1,溴丁烷中含有正丁醇，蒸馏时会形成沸点较低的前馏分(1,溴丁烷和正丁醇的共沸混合物沸点为98.6?，含1,溴丁烷87%，正丁醇13%)，而导致精制品产率降低。 三、实验药品及物理常数 分子量 用 量 熔点 沸点 比重 水溶解度 药品名称20(mol wt) (?) (?) (d) (g/100mL) (mL、g、mol) 4 74.12 117.7 0.8098 7.9 正丁醇 6.2mL(0.068mol) 137.03 101.6 1.276 1,溴丁烷 不溶于水 102.89 77.1 0.9005 溴化钠 8.3(0.08mol) 微溶于水 98 1.84 浓硫酸 10，3 mL 易溶于水 其它药品 10%碳酸钠溶液、无水氯化钙 四、实验装置图 制备1-溴丁烷的实验装置如图4-1,4-2所示。 图4-2 简易蒸馏装置 图4-1 带气体吸收的回流装置图 五、实验流程图 10mlHO2配混酸 10mlHSO24 分　四次 6.2ml正丁醇蒸出分去回流反应浓硫酸加样品8.3g NaBr粗产品水层30min.洗涤2粒沸石 水洗收集99,102度CaCl加NaHSO23产品称重，计算碱洗水洗蒸馏干燥除Br产率。2 六、实验步骤 1(配制稀硫酸。在烧杯中加入10 mL 水，将10 mL浓硫酸分批加入水中，并振摇。用冷水浴冷却，备用。 2(在100 mL圆底烧瓶中依次加入NaBr 8.3g，正丁醇6.2 mL，沸石2粒，摇匀。 3(安装带气体吸收的回流装置如图4-1，取一温度计套管及一长颈玻璃漏斗，用橡皮管将温度计套管及长颈玻璃漏斗相连，温度计套管装在球形冷凝管上口，长颈玻璃漏斗倒置在一盛有水的烧杯上，使漏斗口接近水面但不要没入水中，以防水倒吸。从冷凝管上口分四次加入配制好的稀硫酸，每次加入稀硫酸后均须摇动反应瓶。 4(加热回流30min。 5(冷却5min后，加沸石2粒，改成简易蒸馏装置如图4-2。 6(加热蒸馏直至无油滴蒸出为止。 7(在分液漏斗中将馏出物静置分层。下层倒入干燥的锥形瓶，加入3mL浓硫酸洗涤，在分液漏斗中静置分层。 8(分出下层(硫酸层)，上层用10mL水洗，静置分层。 9(下层用5mL10%碳酸钠溶液洗，静置分层。 10(下层用10mL水洗，静置分层。 11(下层倒入干燥的锥形瓶中，加无水氯化钙干燥，加塞放置。时时振摇，至澄清透明为止。 12(将干燥好的粗产品1-溴丁烷倒入50 mL圆底烧瓶(注意勿使氯化钙干燥剂掉入烧瓶中)，加,粒沸石，装好蒸馏装置如图4-4，用小火加热，收集99,102?馏分。产品量体积，回收，计算产率。 七、基本操作和注意事项 1、 加热回流 有机反应很多情况下是在溶剂、原料的沸腾温度或较高温度下进行的，为了防止溶剂、原料或产物逸出反应体系引起损失、带来污染及不安全因素，常需要采用回流装置。常用的回流装置如图1-7所示，其中图1-7(1)是一般的回流装置。若需要防潮，则可在冷凝管顶端装一氯化钙干燥管，如图1-7(2)所示。图1-7(3)是用于防潮并吸收有氯化氢、溴化氢或二氧化硫等气体产生和逸出的反应。图1-7(4)是用于一边加料、一边进行回流的装置。图1-7(5)是用于滴加、回流过程中测定反应液温度的装置。 进行回流前，应选择合适的烧瓶，液体体积占烧瓶容积的1,2左右为宜。加热前，先在烧瓶中放入沸石，以防暴沸。回流停止后要再进行加热，必须重新放入沸石。根据瓶内液体的沸腾温度，在140?以下采用球形冷凝管，高于140?时应采用空气冷凝管。冷凝水不能开得太大，以免把橡皮管弹掉。加热的方式可根据具体情况选用水浴、油浴、电热套和石棉网直接加热等。实验过程中应注意回流速度的控制，通常以每秒1至2滴为宜，或者仔细观察蒸汽的高度，蒸汽高度通常以不超过冷凝管的1,3高度为宜，否则因来不及冷凝，会在冷凝管中造成液泛，而导致液体冲出冷凝管。 (1) (2) (3) (4) (5) 图1-7 常用的回流装置 2、 有害气体吸收 在某些有机化学实验中会产生和逸出有刺激性的、水溶性的气体(例如，在制对甲苯乙酮时会产生大量氯化氢，在制正溴丁烷时会逸出溴化氢)，这时，必须使用气体吸收装置来吸收这些气体，以免污染实验室空气。常见的气体吸收装置见图1-6 ，其中图1-6(1)和图1-6(2)是用于吸收少量气体的装置。图1-6(1)中的漏斗口应略为倾斜，使一半在水中，一半露出水面，这样既能防止气体逸出，又可防止水被倒吸至反应瓶中。图1-6(2)的玻璃管应略微离开水面，以防倒吸。有时为了使卤化氢、二氧化硫等气体能较完全地被吸收，可在水中加少些氢氧化钠。若反应过程中会生成或逸出大量有害 气体，特别当气体逸出速度很快时，应使用图1-6(3)的装置。在图1-6(3)中，水自上端流下(可利用冷凝管流出的水)，并在恒定的平面上从吸滤瓶支管溢出，引入水槽。粗玻璃管应恰好伸入水面，被水封住，吸收效果较好。 (1) (2) (3) 图1-6 常见的气体吸收装置 3、 加料时，不要让溴化钠粘附在液面以上的烧瓶壁上，加完物料后要充分摇匀，防止硫酸局部过浓， 一加热就会产生氧化副反应，使产品颜色加深。 2NaBrHSO+3BrSO+++22HO24NaHSO222 44、 加热时，一开始不要加热过猛，否则，反应生成的HBr来不及反应就会逸出，另外反应混合物的 颜色也会很快变深。操作情况良好时，油层仅呈浅黄色，冷凝管顶端应无明显的HBr逸出。 5、 如果用磨口仪器，粗蒸时，也可将75?弯管换成蒸馏头进行蒸馏，用温度计观察蒸气出口的温度， 当蒸气温度持续上升到105?以上而馏出液增加甚慢时即可停止蒸馏，这样判断蒸馏终点比观察馏 出液有无油滴更为方便准确。用浓硫酸洗涤粗产品时，一定要事先将油层与水层彻底分开，否则浓 硫酸被稀释而降低洗涤的效果。如果粗蒸时蒸出的HBr洗涤前未分离除尽，加入浓硫酸后就被氧 化生成Br，而使油层和酸层都变为橙黄色或橙红色。 2 6、 步骤6蒸出1-溴丁烷完全与否可从以下三方面判断:(1) 蒸馏瓶内上层油层有否蒸完。(2) 蒸出的 液体是否由混浊变澄清。(3) 用盛清水的烧杯收集馏出液，有无油滴沉在下面。 7、 酸洗后，如果油层有颜色，是由于氧化生成的Br造成的，在随后水洗时，可加入少量NaHSO，23 充分振摇而除去。 BrHO++3NaHSO2NaBr+SONaHSO+222342 8、 本实验最后蒸馏收集99,102?的馏分，但是，由于干燥时间较短，水一般不能完全除尽，因此， 水和产品形成的共沸物会在99?以前就被蒸出来，这称为前馏分，不能做为产品收集，要另用瓶 接收，等到99?后，再用事先称重的干燥的锥形瓶接收产品。 八、问题研究与讨论 1、 硫酸的浓度 制备1,溴丁烷通常采用NaBr,HSO法。过去曾用68.2%的HSO(20mL浓硫酸2424 ，15mL水)，加热回流时有大量的HBr气体从冷凝管顶端逸出生成酸雾。如果降低硫酸的浓度， 可使逸出的HBr气体大大减少。实验发现，如果采用62.2%的HSO(10mL浓硫酸，10mL水)，24 加热回流时，基本上没有HBr气体从冷凝管顶端逸出。因此，本实验采用后种方法。但是，如果 操作马虎，或加料不准确，或加热太剧烈，仍会产生酸雾。为了避免产生酸雾，减轻实验室的空气 污染，对初学者还是要求安装气体吸收装置。 2、 回流时间 为了探讨最佳的反应时间，做了以下实验:用5g正丁醇，8.3g溴化钠10mL浓硫酸加 10mL水，加热回流一定时间后，用分液漏斗分出油层，用10%碳酸钠溶液洗涤，再用水洗涤，无 水氯化钙干燥，所得粗品做气相色谱 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，结果见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 8,1。 表8,1 回流反应时间对正溴丁烷产量的影响 回流时间/min 粗产物中正丁醇含量/% 1,溴丁烷的产量/g 10 4.99 5.0 30 2.19 6.5 50 1.44 6.5 由实验结果可以看出，回流30min后，反应已基本完成，再增加反应时间，1,溴丁烷的含量并没增加，因此，最佳反应时间为30min。 3、 副产物正丁醚 用气相色谱分析发现粗产物中含有正丁醚，而且不论回流时间长短，正丁醚的含量 都是0.2%,0.5%。将62.2%的硫酸用量增加一倍，粗产物中正丁醚的含量仍然相同。 4、 浓硫酸洗涤的效果 实验发现7mL粗产物用1mL浓硫酸洗涤后，所含的正丁醇几乎全部除去。如 用1mL浓盐酸洗涤，则尚有少量正丁醇残留，需用3,5mL浓盐酸才能将正丁醇除尽。本实验采 用3mL浓硫酸洗涤，完全可以除去粗产物中的正丁醇和正丁醚。 九、教学方法 1、 这个实验包括加热回流、蒸馏、洗涤、干燥等步骤，操作方法较齐全，现象明显，容易解释，也便 于提问和引导学生思考。实验容易成功，初学者只要认真操作，按 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 上的小量规模实验，产量一 般可达5g 以上。在课时不多，实验个数较少的课程中，适合于安排为第一个制备实验。预习和准 备工作做得较好的学生，4小时就可从容地完成本实验。 2、 在条件许可时，可以组织几个学生为一组做这个实验，分别采用不同条件(如不同的回流时间，不 同的硫酸浓度和用量等)，互相比较，一同总结实验的结果。 3、 在实验课时较多的课程中，可以让学生做选做实验或文献实验，用不同的醇(如异丙醇、仲丁醇、 异戊醇等)制备溴代烷。用异丁醇为原料时，产物中有近一半不是预期的异丁基溴，可以引导学生 去思考产生这个异常现象的原因。同样还可以用3,甲基,2,丁醇(旋光性戊醇)做原料，考察 反应的产物。 十、思考题及参考 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 : 1. 溴丁烷制备实验为什么用回流反应装置, 答:此反应较慢，需要在较高的温度下、长时间反应，而玻璃反应装置可达到的最高反应温度是回流温度，所以采用回流反应装置。 2. 溴丁烷制备实验为什么用球型而不用直型冷凝管做回流冷凝管, 答:因为球型冷凝管冷凝面积大，各处截面积不同，冷凝物易回流下来。 3. 溴丁烷制备实验采用1:1的硫酸有什么好处, 答:减少硫酸的氧化性，减少有机物碳化;水的存在增加HBr溶解量，不易逃出反应体系，减少HBr损失和环境污染。 4. 什么时候用气体吸收装置,怎样选择吸收剂, 答:有污染环境的气体放出时或产物为气体时，常用气体吸收装置。吸收剂应该是价格便宜、本身不 污染环境，对被吸收的气体有大的溶解度。如果气体为产物，吸收剂还应容易与产物分离。 5. 1—溴丁烷制备实验中，加入浓硫酸到粗产物中的目的是什么, 答:除去粗产物中未反应的原料丁醇或溶解的副产物丁烯等。 6. 1—溴丁烷制备实验中，粗产物用75度弯管连接冷凝管和蒸馏瓶进行蒸馏，能否改成一般蒸馏装置进行粗蒸馏,这时如何控制蒸馏终点, 答:可用一般蒸馏装置进行粗蒸馏，馏出物的温度达到100?时，即为蒸馏的终点，因为1-溴丁烷/水共沸点低于100?，而粗产物中有大量水，只要共沸物都蒸出后即可停止蒸馏。 7. 在1—溴丁烷制备实验中，硫酸浓度太高或太低会带来什么结果, 答:硫酸浓度太高: (1)会使NaBr氧化成Br，而Br不是亲核试剂。 22 2 NaBr + 3 HSO(浓) ?Br + SO + 2 HO +2 NaHSO 242224 (2)加热回流时可能有大量HBr气体从冷凝管顶端逸出形成酸雾。 硫酸浓度太低:生成的HBr量不足，使反应难以进行。