湖南人文科技学院：《有机化学实验》课程思政教学资源（教案讲义）正丁醚的制备

正丁醚的制备 实验目的： 1、理解并掌握制备正丁醚的原理和方法： 2、学习并掌握油水分离器的原理、使用和安装： 3、复习分液漏斗的使用： 4、复习固体干燥液体的操作和蒸馏装置的安装和使用。 思政元素：每组同学在使用相同仪器设备、相同试剂、相同实验方法的情况下， 反应体系颜色深浅不一，引入有机化学实验的不可预测性特点。 思政预期效果：培养学生如实记录实验数据，理性看待实验结果，用辩证唯物主 义思想去分析问题，反思实验过程。 实验原理： 主反应： 2CH,CH,CH,CH,OHCH,CH,CH,CH,OCH,CH,CH,CH, 副反应 CH,CH,CH,CH,OHCH,CH,CH=CH:+H 浓硫酸在反应中的作用是催化剂和脱水剂。 2C4,0H出s0c,H0.CH,+,0 为从可逆反应中获得较好收率，常采用的方法有两种：①使廉价的原料过量：②使反应产 物之一生成后立即脱离反应区。本实验不存在第①种方法，只能采用第②种方法使生成的水 迅速脱离反应区，故采用一边反应一边蒸出生成水的方法。 副反应： CH,CHCH,CH,OHCHCH-CH+o 实验装置：

正丁醚的制备 实验目的： 思政元素：每组同学在使用相同仪器设备、相同试剂、相同实验方法的情况下， 反应体系颜色深浅不一，引入有机化学实验的不可预测性特点。 思政预期效果：培养学生如实记录实验数据，理性看待实验结果，用辩证唯物主 义思想去分析问题，反思实验过程。 实验原理： 实验装置：

反应装置图 产物收集转置 实验仪器和试剂： 仪器：圆底烧瓶，温度计(250℃)，直型水冷凝管，分水器或油水分离器，锥形瓶，酒 精灯，铁架台，分液漏斗 试样：正丁醇(AR),浓硫酸，无水氯化钙(A.)。 实验药品的物理常数 名称 相对分 mp/℃ bp/℃相对 折光 溶解度/g·mL 子量 密度 率 H20乙醇乙醚 正丁醇 74.12 -89.8 118 0.89 1.3993 溶 正丁醚 130.23 98 142.4 0.76 1.3992 微溶 溶 浓硫酸 98.08 10.38 340 1.83 溶 实验过程： 正丁醇 回流 粗制正丁醚 分液 洗涤后 有机层 浓H2SO4 用分水器 分液 干燥 有机层 蒸馏 收集正丁醚馏分140一144G

实验仪器和试剂： 实验药品的物理常数 名称 相对分 子量 mp/℃ bp/℃ 相对 密度 折光 率 溶解度/ g·mL-1 H2O 乙醇 乙醚 正丁醇 74.12 -89.8 118 0.89 1.3993 溶 溶 溶 正丁醚 130.23 -98 142.4 0.76 1.3992 微溶 溶 溶 浓硫酸 98.08 10.38 340 1.83 溶 溶 溶 实验过程： 产物收集转置

1、正丁醚合成 (1)取100mL三颈圆底烧瓶，电炉、石棉网、冷凝管、温度计（注意： 温度计插入液面以下)、油水分离器等试验仪器，根据先下后上，先左后右原 则，依次组装圆底烧瓶、分水器和球形冷凝管装置。分水器（注意油水分离器 搭建前必须检漏)中加入加满水后先从底部放出2mL水，水的体积用量筒定 量。 (2)取31mL正丁醇（约0.37mol)加入到小烧杯中，再向其中缓慢滴加 4.5mL(约0.08mol)浓硫酸（注意滴加过程中应边滴加边用玻璃棒搅拌，防治 硫酸局部浓度过大氧化正丁醇，如果正丁醇被氧化则溶液将会呈现粉红色)。 (3)将混合均匀后的正丁醇和浓硫酸混合液（无色透明液体）从三颈烧瓶 的侧口加入到100mL三口烧瓶中，并加入几粒沸石(1-3粒，太多后处理时会 大量吸附产物影响收率)，调节温度计位置（注意：温度计插入液面以下但不 碰触烧瓶壁)。 (4)开启电炉加热，可先开大火加热使蒸汽能在冷凝管回流，再减小火力 保持蒸汽在冷凝管处回流分水。当分水器全部充满水时，从分水器下口放出1.8 L水，继续反应直到分水器再次全部被水充满或三口瓶中反应液温度可达 134136℃（反应时间约1.5h),则立即停止加热并移除热源。若继续加热，则 反应液变黑并有较多副产物烯生成。 2、分液、干燥 (1)将反应液冷却到室温后倒人盛有50mL水的分液漏斗中（注意：必须 是产物往分液漏斗中的水层倾倒，顺序不能颠倒，此顺序确保浓硫酸往水溶液 中加)，充分振摇，静置分出有机层，上层为粗产物层，下层为硫酸层弃去。 (2)粗产物层依次用30mL水、15mL5%的氢氧化钠溶液、15mL水和 15mL饱和氯化钙溶液洗涤（共4次洗涤和分液）， (3)将上述洗涤后的粗产品置于干燥的窄口瓶中（如：锥形瓶，碘量瓶 等)，加无水氯化钙干燥（干燥完全后粗产品溶液变为澄清液体且氯化钙呈分 散颗粒状)。 3、蒸馏

1、正丁醚合成 （1）取 100mL 三颈圆底烧瓶，电炉、石棉网、冷凝管、温度计（注意： 温度计插入液面以下）、油水分离器等试验仪器，根据先下后上，先左后右原 则，依次组装圆底烧瓶、分水器和球形冷凝管装置。分水器（注意油水分离器 搭建前必须检漏）中加入加满水后先从底部放出 2 mL 水，水的体积用量筒定 量。 （2）取 31mL 正丁醇（约 0.37 mol）加入到小烧杯中，再向其中缓慢滴加 4.5mL（约 0.08 mol）浓硫酸(注意滴加过程中应边滴加边用玻璃棒搅拌，防治 硫酸局部浓度过大氧化正丁醇，如果正丁醇被氧化则溶液将会呈现粉红色)。 （3）将混合均匀后的正丁醇和浓硫酸混合液（无色透明液体）从三颈烧瓶 的侧口加入到 100mL 三口烧瓶中，并加入几粒沸石（1-3 粒，太多后处理时会 大量吸附产物影响收率），调节温度计位置（注意：温度计插入液面以下但不 碰触烧瓶壁）。 （4）开启电炉加热，可先开大火加热使蒸汽能在冷凝管回流，再减小火力 保持蒸汽在冷凝管处回流分水。当分水器全部充满水时，从分水器下口放出 1.8 mL 水，继续反应直到分水器再次全部被水充满或三口瓶中反应液温度可达 134~136℃（反应时间约 1.5h），则立即停止加热并移除热源。若继续加热，则 反应液变黑并有较多副产物烯生成。 2、分液、干燥 （1）将反应液冷却到室温后倒人盛有 50mL 水的分液漏斗中（注意：必须 是产物往分液漏斗中的水层倾倒，顺序不能颠倒，此顺序确保浓硫酸往水溶液 中加），充分振摇，静置分出有机层，上层为粗产物层，下层为硫酸层弃去。 （2）粗产物层依次用 30mL 水、15mL 5%的氢氧化钠溶液、15mL 水和 15mL 饱和氯化钙溶液洗涤 （共 4 次洗涤和分液）， （3）将上述洗涤后的粗产品置于干燥的窄口瓶中（如：锥形瓶，碘量瓶 等），加无水氯化钙干燥（干燥完全后粗产品溶液变为澄清液体且氯化钙呈分 散颗粒状）。 3、蒸馏

将干燥好的产物移至小蒸馏瓶中，蒸馏，收集139-142℃的馏分。 注意事项： 1、硫酸加入时必须边搅拌边滴加且滴加速度不能过快 2、分水器中放下的水的体积需要预先计算（加水量许计算），其水面低于分水 器回流支管下沿3~5mm,以保证醇能及时回到反应体系继续参加反应。本实验 理论计算失水体积为3.33ml,故分水器中应放掉约3.8ml水，由于一次放出 4mL水将会使分水器中液面下降过多，暂留正丁醇过多不利于反应，因此采取 分2次，第一次放出2ml水，分水器快满了之后在放1.8mL水的方法，注意： 只要水不回流到反应体系中就不要放水。 3、制备正丁陈的较官温度是130一140℃，但开始回流时，这个温度很难达到，因为正丁 醚可与水形成共沸点物（沸点94.1℃含水33.4）：另外，正丁醚与水及正丁醇形成三元共沸 物（沸点90.6℃，含水29.9%，正丁醇34.6%），正丁醇也可与水形成共沸物（沛点93℃，含 水44.5)，故应在100一115℃之间反应半小时之后可达到130℃以上。 4、碱洗过程中，不要太剧烈摇动分液漏斗，否则生成乳浊液，分离困难。一旦 形成乳液，可以加入少量食盐等电解质或水，超声等使之分层。 5、正丁醇溶于饱和氯化钙溶液中，而正丁醚微溶。 6、上层粗产品的洗涤也可以先每次用冷的30mL50%硫酸洗涤两次，再每次用 30mL水洗涤两次。因为50%硫酸能洗去粗产品中的正丁醇，但正丁醚也能微 溶，所以产率略有降低。 思考题： 1、根据本实验正丁醇的用量计算应生成的水的体积。 答：假设正丁醇全部反应生产正丁醚，则生产水0.37/2=0.185mol,其体积约 为0.185x18÷0.98=3.4ml 2、反应结束后为什么要将混合物倒入40L水中？各步洗涤的目的何在？

将干燥好的产物移至小蒸馏瓶中，蒸馏，收集 139-142℃的馏分。 注意事项： 1、硫酸加入时必须边搅拌边滴加且滴加速度不能过快 2、分水器中放下的水的体积需要预先计算(加水量许计算) ，其水面低于分水 器回流支管下沿 3~5mm，以保证醇能及时回到反应体系继续参加反应。本实验 理论计算失水体积为 3.33ml，故分水器中应放掉约 3.8ml 水，由于一次放出 4mL 水将会使分水器中液面下降过多，暂留正丁醇过多不利于反应，因此采取 分 2 次，第一次放出 2ml 水，分水器快满了之后在放 1.8mL 水的方法，注意： 只要水不回流到反应体系中就不要放水。 4、碱洗过程中，不要太剧烈摇动分液漏斗，否则生成乳浊液，分离困难。一旦 形成乳液，可以加入少量食盐等电解质或水，超声等使之分层。 5、正丁醇溶于饱和氯化钙溶液中，而正丁醚微溶。 6、上层粗产品的洗涤也可以先每次用冷的 30mL 50%硫酸洗涤两次，再每次用 30mL 水洗涤两次。因为 50%硫酸能洗去粗产品中的正丁醇，但正丁醚也能微 溶，所以产率略有降低。 思考题： 1、根据本实验正丁醇的用量计算应生成的水的体积。 答：假设正丁醇全部反应生产正丁醚，则生产水 0.37/2=0.185mol，其体积约 为 0.185x18÷0.98=3.4mL 2、反应结束后为什么要将混合物倒入 40mL 水中？各步洗涤的目的何在？

答：冷却后打入40mL水中是为了分出有机层，除去沸石和绝大部分溶于水的 杂质。水洗，除去有机层中大部分酸和醇：碱洗为了中和硫酸：饱和氯化钙洗 涤为了除去少量的正丁醇

答：冷却后打入 40mL 水中是为了分出有机层，除去沸石和绝大部分溶于水的 杂质。水洗，除去有机层中大部分酸和醇；碱洗为了中和硫酸；饱和氯化钙洗 涤为了除去少量的正丁醇