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西北大学化学系有机化学实验教学课件讲义（非化学专业学生使用）王少康李剑利2前言有机化学实验教学课件融合了西北大学化学系有机化学实验课教学组几十年的教学经验，采用了先进的计算机多媒体手段，将传统的教学方式与现代科技相结合，展现了一个全新的教学方式。通过生动的实验操作演示，极大的提高了学生对有机化学实验课的学习兴趣。促进了实验手段的现代化，实验教学内容的系统化，实验操作的规范化。本系统以各个实验为中心，将涉及实验的各个方面的实验内容集于一体，内容丰富全面。既减轻了教师的负担，又激发了学生的学习主动性，使学生可以随时查阅。对提高教学效果和质量起到了积极的作用。本系统现以外系有机化学七个实验为基础，每个实验制一张光盘，时间约为30分钟左右，以后将陆续增加新的实验内容。3目录实验一、试验须知，实验室安全教育，实验预习，实验报告书写格式。实验二、1普通蒸馏及沸点测定。2液体折光率测定。实验三、1重结晶---苯甲酸。2熔点测定。实验四、醛酮的化学性质。实验五、乙醛水杨酸的合成。实验六、薄层色谱。实验七、从茶叶中提取咖啡碱。4有机化学实验（非化学专业学生使用）有机化学实验教学的目的是训练学生进行有机化学实验的基本技能和基础知识，验证有机化学中所学的理论，培养学生正确选择有机化合物的合成、分离和鉴定的方法，以及分析和解决实验中所遇到问题的能力，同时也是培养学生理论联系实际的作风，实事求是，严格认真的科学态度与良好的工作习惯的一个重要环节。实验一实验须知，安全知识，实验预习，记录和实验报告一、实验须知和安全教育。1．遵守实验室的一切规章制度，按时上课。2．安全实验是有机实验的基本要求，在实验前，学生必须阅读有机化学实验教材第一部分有机化学实验的一般知识及附录IX危险化学药品的使用与保存，了解实验室的安全及一些常用仪器设备，在进行每个实验前还必须认真预习有关实验内容，明确试验的目的和要求，了解实验的基本原理、内容和方法，写好实验预习报告，了解所用药品和试剂的毒性和其他性质，牢记操作中的注意事项，安排好当天的实验。3．在实验过程中应养成细心观察和及时纪录的良好习惯，凡实验所用物料的质量，体积以及观察到的现象和温度等有关数据，都应立即如实的填写在记录本中。实验结束后，记录本须经教师签字。4．实验中应保持安静和遵守秩序，思想要集中，操作认真，不得擅自离开，尤其是在实验进行中，注意安全，严格按照操作规程和实验步骤进行实验，发生意外事故时，要镇静，及时采取应急措施，并立即报告指导教师。5．爱护公物，公用仪器及药品，用后立即归还原处，以免影响别的同学使用。加完试剂后，应盖好瓶盖，以免试剂被污染或挥发，严格控制药品的用量。产品要回收。如有异味或有毒物质是必须在通风橱中进行。56．保持实验室整洁，实验时做到台面，地面，水槽，仪器干净，每次应拿出本次实验要用的仪器，放在实验台上，整齐有序，以免损坏。使用过的仪器应及时洗净。所有废弃的固体和滤纸等应丢入废物桶内，决不能丢入水槽以免堵塞。实验完毕后应把试验台整理干净，关好水电等。7．实验室的卫生由同学轮流值日，值日生的职责为整理公用仪器，打扫实验室，清理倒弃废物桶，检查和关好水、电、门窗。二、玻璃仪器的清点及识别：（在各个实验中进行）三、实验预习、记录和实验报告。1、实验预习：具体要求如下：（1）将实验的目的，要求，反应原理，反应式（正反应，主要副反应），仪器装置图，主要反应物，实际和产物的物理常数（查手册或辞典），用量和规格摘录于记录本中。（2）写出实验简单步骤，以便实验中记录各步试验现象。2、实验记录：将所用物料的数量，浓度以及观察到的现象（如反应温度、体系颜色的改变、结晶或沉淀的产生或消失，是否放热或有气体放出等）和测得的各种数据及时如实记录于记录本中。记录要做到简单明了，字迹清楚。3、实验报告：其内容如下:（1）目的和要求：①目的：了解实验的原理和方法②要求：掌握装置或仪器的使用。（2）基本原理；（3）反应式：副反应式：（4）主要物料及产物的物理常数。（5）仪器装置图（6）实验步骤及现象记录。（7）产量、产率计算：百分产率=（实际产量/理论产量）*100%（8）讨论：对实验进行总结，即讨论观察到的现象，分析出现的问题。6实验二普通蒸馏及沸点的测定（工业酒精的蒸馏）液体有机物的纯化和分离，溶剂的回收通常是采用蒸馏的方式来完成。通过蒸馏还可以测出液体化合物的沸点，它对鉴定纯粹的有机化合物也有一定的意义。一、目的，要求：1、目的：初步了解普通蒸馏的原理和方法。2、要求：初步掌握普通蒸馏装置的安装和使用以及折光仪的使用。二、原理：液体化合物在一定的温度下具有一定的蒸汽压，将液体加热，它的蒸汽压随着温度的升高而增大，当液体的蒸汽压增大至与外界施与液面的总压力（通常指大气压）相等时，就有大量的气泡从液体内部逸出，即液体沸腾，这时的温度称为液体的沸点。将液体加热至沸腾，是液体变为蒸汽，然后使蒸汽冷却，再冷凝为液体，这两个过程联合操作成为蒸馏。有些液体有机物通常和其他组分形成二元或三元共沸混合物，它们也有一定的沸点，但不是纯粹的有机化合物。如95%乙醇就是一种二元共沸物，而非纯粹物质，它具有一定的沸点和组分，不能用普通蒸馏法分离。纯水沸点：100℃纯乙醇沸点：78.4℃共沸混合物（沸点：78.1℃，沸程：73-78℃）各组分质量百分数：纯水4.5%纯乙醇95.5%三、仪器的选择：1、热源的选择：一般沸点低于80℃的蒸馏采用水浴加热，可将烧瓶浸入水浴中，水浴的液面应略高于烧瓶内被蒸物质的液面，勿使烧瓶低触及水浴锅底，保持浴温不超过蒸馏物沸点20℃。这样的加热方式，可避免局部过热及液体的暴沸，而且可使蒸汽的气泡，不但从烧瓶的底部上升，也可沿着烧瓶的边沿上升，使液体平稳的沸腾。2、烧瓶的选择：普通蒸馏要求待蒸馏物的质量不超过烧瓶容量的2/3，但也不能少于1/3。超过2/3待蒸物来不及汽化就直接溢出烧瓶，少于1/3受热面太少。3、冷凝管的选择：沸点在130℃以下的被蒸馏物选用直形水7冷凝管。冷凝水应从冷凝管的下口流入，上口流出，以保证冷凝管的套管中始终充满水，水龙头应缓慢打开。4、温度计的选择：根据被蒸物质可能达到的最高温度，在高出10-20℃来选择适当的温度计。不能用温度计作搅拌用，也不能用来测量超过刻度范围的温度。温度计用后要缓慢冷却，不能用冷水立即冲洗以免炸裂。5、蒸馏的接收部分：一般采用小口接受器（即锥形瓶），以减小产品的挥发损失。四、仪器的安装：仪器装置的总原则是从下到上，从左到右，先难后易逐个的装配，拆卸时，按照与装配相反的顺序逐个的拆除。普通蒸馏装置的安装：1、在铁架台下放置电炉，上放石棉网，上置500mL烧杯，用烧瓶夹夹好100mL园底烧瓶，置于烧杯中，使水浴的液面略高于烧瓶内待蒸物质的液面，蒸馏烧瓶上装一蒸馏头，蒸馏头的侧管向右侧，装有温度计的温度计套管置于蒸馏头的上口中。温度计的高度是温度计的水银球的上沿与蒸馏头侧管的下沿在同一水平线上。2、用另一铁架台夹好已接好上下水橡皮管的冷凝管，然后调整其位置，使它与已装好的蒸馏头的侧管同轴，然后松开固定冷凝管的铁架，使冷凝管沿此轴移动而与蒸馏头连接（铁架不应夹得太紧或太松，以夹住后稍用力尚能转动为宜）。最后在冷凝管的下口套一弯接管，弯接管下置一100mL锥瓶（接口管与锥形瓶之间不能用塞子塞住，否则会造成封闭体系，引起爆炸）。3、安装完后的装置应准确端正，横平竖直，无论从正面或侧面看，全套仪器装置的轴线都要在同一平面内，铁架台整齐的置于仪器的背面。五、实验操作：1、用50mL量筒，量取50mL工业酒精倒入蒸馏瓶内，加1-2粒沸石（沸石的作用是引入气化中心，不宜多加，太多会影响产率，中断蒸馏或补加沸石应降低反应温度，否则会产生暴沸）。按上面所讲的安装好蒸馏装置，经检查无误后，开始加热。2、开始加热速度可以快一点，加热一段时间后，液体沸腾，蒸汽逐渐上升，上升至水银球时，温度计水银柱急剧上升，这时适当调低加热温度，使蒸汽不是立即冲出冷凝管而是8冷凝回流，水银球上保持有液滴，待温度稳定后稍加大温度进行蒸馏。控制加热温度，通常以蒸出液滴出以每秒1-2滴为宜。3、当温度上升至70℃时，换一个干燥锥形瓶，收集73-78℃的馏分（因在达到预期物质的沸点之前，常有低费点的液体先蒸出，这部分蒸出液称为“前馏分”，也叫“馏头”）。4、前馏分蒸完后，温度趋于稳定后，蒸出的就是所需的产品，记录下这部分液体开始馏出的第一滴和最后一滴时温度计的读数，即该馏分的沸程（沸点范围）。（液体的沸程代表其纯度，纯的液体沸程一般不超过1-2℃）5、当瓶内只剩下少量（约0.5-1mL）液体时，温度太小不变，温度计读数会突然下降，即可停止蒸馏，切不可将瓶内的液体蒸干，即使杂质很少也不要蒸干，以免蒸瓶破裂发生意外事故。6、蒸馏完毕后，应先停止加热，然后关掉冷凝水，拆除装置的次序与安装时相反。7、将产品倒入量筒，记录产品的产量，并计算其产率。折光率的测定折光率是液体有机物重要的特征常数之一，可作为鉴定液体有机物纯度的标准之一。操作步骤：一.转动左面旋钮，打开直角棱镜，用脱脂棉沾少量丙酮轻轻擦洗上、下镜面，只可单向擦，待晾干后方可使用。二.将被测物液体用干净滴管滴加在磨沙面棱镜上，要求液层均匀，充满视场，无气泡，用手轮锁紧。1.打开遮光板，合上反射镜，轻轻转动右下面手轮并在目镜视场中找到明暗分界线的位置（〇）；再旋转右上手轮，使分界线不带任何色彩，微调右下面手轮，使明暗分界线位于十字线（〇）的中心，即（〇）再适当转动聚光镜，此时目镜视场下方显示值即为被测液体的折射率。2.测试完毕后，应立即用上法擦洗上、下棱镜，晾干后再关闭。9实验三重结晶及过滤——苯甲酸的重结晶（重结晶是纯化固体化合物的重要方法）一、实验目的和要求1.目的：了解重结晶的原理及方法。2.要求：初步掌握热过滤、减压抽滤及熔点仪的使用。二、基本原理：固体有机物在溶剂中的溶解度随温度变化而改变。通常升高温度，溶解度增大，热饱和溶液，降低温度，其溶解度下降。溶液变成过饱和溶液而析出结晶。利用溶剂对被提纯物及杂质在不同温度时溶解度的不同，从而达到分离纯化的目的。三、实验操作：1.扇形滤纸的折叠方法：将12.5cm圆滤纸按图（1）先折为二，再沿2，4折成1/4。然后再沿1，2的边沿折至4、2；2，3的边沿折至2，4，分别在2、5至2、6处产生新的折纹。继续将1，2折向2，6；2，3折向2，5，分别得到2，7和2，8的折纹，如图（2）。同样以2，3对2，6；1，2对2，5分别折出2，9和2，10的折纹，如图（3）。最后在8个等份的每一个小格中间，以相反的方向折成16等份，如图（4）。结果得到折扇一样的排列。再在1，2和2，3处各向内折一小折面，展开后即得到折叠滤纸。在折纹集中的圆心处，折时切勿重压，否则滤纸的中央在过滤时容易破裂。在使用前，应将折好的滤纸面翻转并整理好后放入漏斗中，这样可避免手指弄脏的一面接触滤液。102.操作过程：在150ml锥形瓶里，放入粗苯甲酸3g、100ml的水和几粒沸石，加热，使其溶解。（若不全溶，可每次加3—5ml热水，加热，搅动至全部溶解。注意：每次加水加热搅拌后，未溶物未减少，说明未溶物可能是不溶于水的杂质，可不必再加水。为了防止过滤时有晶体在漏斗中析出，溶剂用量可适当多一些）。然后移去火源，稍冷一下再加活性炭。（注意：活性炭决不能加到正在沸腾的溶液中，否则会暴沸。加入量约为试样量的1%—5%。加入量过多，活性炭会吸附一部分纯产品）。搅拌，使其混合均匀，继续加热，微沸10min。从烘箱中取出预热好的玻璃漏斗，在漏斗里放一张叠好的折叠纸，并用少量热水润湿，将上述热溶液尽快的到入玻璃漏斗中。每次倒入的溶液不要太满，也不要等溶液全部滤完后再加。所有溶液过滤完毕后，用少量热水洗涤锥形瓶和过滤纸。滤毕，用表面皿将盛有滤液的锥形盖好，放置冷却使其结晶。稍冷后可用冷水冷却，以使其尽快结晶完全。但是，如需要获得较大颗粒的结晶体，可在滤完后将滤液中析出的晶体重新加热溶解，在室温下，让其慢慢冷却。结晶完成后，用布氏漏斗抽滤（注意：滤纸的大小必须和布