典型有机物的制备:甲烷、乙烯、乙炔、酚醛树脂、溴苯

中学化学课程宝 2018-11-07 17:19:27

典型有机物的制备

一、甲烷的制备

1.药品:无水醋酸钠、碱石灰

2.反应原理:CH3COONa+ NaOH 碱石灰加热 CH4+ Na2CO3  取代反应(脱羧反应)

副反应:2CH3COONa  碱石灰加热 CH3 CO CH3+ Na2CO3

3.装置类型及装置图:“固固加热型”,与氧气发

生装置相同。

 

 

4.操作过程:

安装→查气密性→加药品→加热→验纯→

收集或点燃等→撤导管→熄灯

5.实验注意事项

①药品量1:3=NaAc:碱石灰

②研细混匀迅速装

③试管口微微向下倾斜防止水气冷凝后流到热的试管底部,使试管炸裂

④加热时,用外焰,先均匀加热试管底部,后集中加热,由中部向底部移动。

⑤加热时温度不能过高,防止发生副反应生成丙酮。点燃时一定要验纯,因混空气的甲烷易爆炸。

6.收集方法:向下排空气法或排水法。

7.问题讨论

①为什么不能用结晶醋酸钠,或存放过久的碱石灰?

【答】该反应在无水条件下反应,结晶醋酸钠或存放过久的碱石灰中含水,不利于该反应的正常进行。

②碱石灰中各成分的作用是什么?

【答】碱石灰中氢氧化钠作反应物,生石灰作反应物的稀释防腐剂,吸水剂和疏松剂,即减少对玻璃试管的腐蚀,让反应顺利进行,气体易于逸出。

③点燃制备的气体,在玻璃尖嘴处和火焰中都有黄色,为什么?

【答】因为玻璃的成分含钠盐,焰色反应为黄色。另外,该反应有副产物丙酮,其燃烧的火焰为黄色。

④根据实验室制甲烷时反应物化学键断裂情况,推测苯甲酸钠固体与碱石灰共热的产物是( C

A.苯酚    B.苯酚钠    C.苯    D.苯甲醇

⑤如何证明甲烷中含有CH两元素?

【答】将甲烷气体导出点燃,在火焰的上方倒放一个干燥的烧杯罩住,若烧杯内壁变得模糊,说明有水蒸气凝结,水由氢、氧两元素组成,说明甲烷中含有氢元素;把烧杯倒转过来,向杯内注入少量澄清的石灰水,振荡,若变浑浊,说明有二氧化碳生成,即证明甲烷中含碳元素。

⑥如何收集甲烷气体

【答】根据甲烷不溶于水,比空气轻,实验室用排水法或向下排空气法收集甲烷。

二、乙烯的制备



CH3CH2OH+2H2SO4(浓)加热2C+2SO2+5H2O

C+2H2SO4(浓)加热CO2+2SO2+2H2O

3.装置类型及装置图:“固液加热型”

 

 

4.操作过程:

安装(在铁架台上放酒精灯→据灯的外焰高度固定铁圈的位置→放石棉网→放烧瓶并夹住瓶颈固定在铁架台上→用带温度计和导气管的双孔胶塞塞紧瓶口→将导管伸入水槽中准备集气)→查气密性→加药品→加热→验纯→收集或点燃等→撤导管→熄灯

5.实验注意事项

①该实验中浓硫酸的作用是催化剂和脱水剂

②浓硫酸用量过量的原因是有利于脱水后吸水,使平衡向右移动,提高乙醇的转化率。

③温度计的使用方法:将温度计的水银球置于反应液中,水银球不触底不悬空。测量并控制反应的温度在170℃左右。

④加热温度不能过高或偏低的原因是:升温慢或温度偏低,会发生副反应,生成乙醚;温度过高,乙醇易炭化变黑,并产生大量泡沫,实验难以顺利进行。

⑤加热时,烧瓶中加碎瓷片的作用是防止加热液体暴沸

⑥收集乙烯的方法是排水法。不能用排空气法。因乙烯不溶于水,比空气略轻。

⑦制得的乙烯气体中可能含有哪些杂质,如何提纯?

【答】生成的乙烯中通常含有CO2SO2H2O、乙醇和乙醚等。可用碱石灰吸收酸性气体和水。

⑧实验室制取乙烯常因温度过高溶液炭化生成二氧化硫,设计一实验确证制得的混合气中含有乙烯和二氧化硫。

【答】实验设计如右图。确证存在二氧化硫的现象是Ⅰ中

品红褪色;确证制得的混合气中含有乙烯的现象是Ⅲ中

品红溶液不褪色,Ⅳ中酸性高锰酸钾褪色。

三、乙炔的制备

1.药品:电石、饱和食盐水

2.反应原理:CaC2 + 2H2O CHCH+ Ca(OH)2

副反应:CaS + 2H2O = H2S+ Ca(OH)2

3.装置图:固液不加热型

4.操作过程:安装→查气密性→加药品(先固体后液体)

→滴加水→收集验纯→收集或点燃等性质实验→无气体时关闭活塞

5.实验注意事项

①电石与水反应剧烈,放热且生成的浆状物会堵塞容器,不能用启普发生器制备。②为了得到平稳的气流,电石用块状不用粉末,减小接触面,减缓反应速率,不用长颈漏斗而用分液漏斗,控制加水速率,用饱和食盐水不用水,使反应平稳,用容积大点的烧瓶或加缓冲瓶。

③纯净的乙炔是无色无味的气体,用电石(电石不纯,含硫化钙等)制备的乙炔常常混有硫化氢等而有特殊难闻的气味,一般用碱性溶液或硫酸铜溶液洗气除去。

④乙炔的收集方法:排水法或向下排空气法。

⑤制备乙炔的简易装置中试管上方塞棉花的作用是防止

反应过猛产生的泡沫从导管口喷出和堵塞导管。

 

四、酚醛树脂的制备

1.药品:苯酚、40%的甲醛、浓盐酸或浓氨水、酒精

2.反应原理:先加成生成邻羟甲基苯酚,后缩聚成产品。



 3.装置图

4.操作过程:

5.实验注意事项

①实验完毕,及时清洗试管,用酒精浸泡,刷洗。

  1. 酸作催化剂时,生成线型高分子酚醛树脂,呈乳白色

    半固态物质;碱(氨水或氢氧化钠)作催化剂时,生

    成体型高分子酚醛树脂,呈亮黄色粘稠半固态物质。

    用沸水浴加热,不用温度计。

    ③试管上的长导管的作用是冷凝回流作用,减少反应物挥发损失,提高反应物利用率。

    五、溴苯的制备

    1.药品:苯、液溴、铁粉

    2. 反应原理

              +Br2                 Br + HBr

    3.装置

    4.注意事项

    ①为防止溴挥发,加入试剂的顺序是先加入苯后加入溴,再加入铁粉。苯与液溴混合后的现象是溴溶于苯中。

    ②加铁屑后的现象是烧瓶内液体呈沸腾状,瓶上部空间有红棕色溴蒸汽,导管口有白雾出现。

    ③导管口不能伸到锥形瓶内的水面下,因生成的溴化氢极易溶于水而产生倒吸现象,使实验失败。

    ④导管左端垂直部分较长的作用是导气兼冷凝回流作用。因反应放热,致使液溴和苯大量挥发,用长导管进行空气冷凝回流,减少反应物损失。

    ⑤反应完后,生成的溴苯仍在烧瓶的底部。

    ⑥检验生成的溴化氢使用的试剂是硝酸银溶液,现象是有浅黄色沉淀。也可用石蕊试液,现象是溶液变红色。挥发的溴蒸汽对检验有干扰,用苯或四氯化碳洗气排除干扰。

    ⑦实验室取液溴的方法:用食指堵住长导管上端将长玻璃管的一端插入液溴层,松开再堵住取出,转移到烧瓶中,松开食指放出液溴。

    ⑧溴苯为无色比水重不溶于水的液体,制得的溴苯呈褐色是因为混有液溴,提纯的方法是:在一烧杯中盛水,把反应后的混合液倒入此烧杯中,用玻璃棒搅拌后倾析出上层水,然后把溴苯转移到分液漏斗中,加稀碱洗涤,分液可得比水重的无色油状溴苯。进一步精制可以再水洗、分液、氯化钙干燥过滤、蒸馏。

    ⑨溴应是纯溴,而不是溴水。加入铁粉起催化作用,实际上起催化作用的是FeBr3




     

     

     

     

     

     

     


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