课程试卷及参考答案 “有机化学实验”(上)
实验操作考试试题,标准答案和评分标准
1. 安装一套简单蒸馏的装置,并回答下列问题:
(1)什么叫蒸馏?
(2)说明蒸馏装置中各部分仪器的名称及安装时的注意事项。 (3)蒸馏沸点高于130℃液体化合物时应使用何种冷凝管? 答:
(1)蒸馏就是将液体加热到沸腾状态使该液体变成蒸气,然后将蒸气冷凝后得到液体的
过程。
(2)仪器安装注意事项:装置按从下到上,从左到右的原则安装;各磨口之间涂凡士林;
温度计水银球的上缘与蒸馏头支管的下缘相平;加入沸石防止暴沸;使冷凝管的进水口在下面,出水口在上面;蒸馏低沸点化合物时要在接液管的支管接一根橡皮管引入水槽。
(3)蒸馏沸点高于130℃的液体化合物时应使用空气冷凝管。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
2. 安装一套简单分馏的装置,并回答下列问题: (1)分馏与蒸馏在原理及装置上由哪些异同?
(2)分馏与蒸馏时,温度计应放在什么位置?过高、过低对分馏与蒸馏有什么影响? 答:
(1)原理:分馏与蒸馏都是利用化合物具有不同沸点而分离和提纯有机化合物,但蒸馏
分离的液体混合物各组份的沸点相差应大于30℃。分馏则适用于沸点相差不太大的液体有机化合物的分离和提纯。
装置:分馏即在蒸馏的基础上用分馏柱来进行。
(2)使温度计水银球的上缘与蒸馏头支管的下缘相平,过高则温度计表示的沸点低于馏
出物的沸点,过低则高于。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
3. 安装一套简单分馏的装置,并回答下列问题: (1)分馏与蒸馏在原理及装置上由哪些异同?
(2)沸石在蒸馏和分馏中起什么作用?在液体沸腾时为何不能补加沸石? 答:
(1)同2(1)
(2)加入沸石防止瀑沸,液体沸腾时补加沸石则沸腾太剧烈,使液体冲出反应瓶。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
4. 安装一套水蒸气蒸馏的装置,并回答下列问题:
1
(1)水蒸气蒸馏的基本原理是什么?在什么情况下需要使用水蒸气蒸馏? (2)停止水蒸气蒸馏时,在操作上应注意什么?为什么? 答:
(1)水蒸气蒸馏是将水蒸气通入不溶或难溶于水、有一定挥发性的有机物中,使该有机
物随水蒸气一起蒸馏出来。
适用范围:1)常压蒸馏易分解的高沸点有机物;
2)混合物中含大量固体,用蒸馏、过滤、萃取等方法都不适用;
3)混合物中含有大量树脂状的物质或不挥发杂质,用蒸馏、萃取等方法难以分离。
(2)停止水蒸气蒸馏时,应先打开夹子,再移去火源,防止倒吸。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
5. 安装一套水蒸气蒸馏的装置,并回答下列问题:
(1)水蒸气蒸馏的基本原理是什么?在什么情况下需要使用水蒸气蒸馏? (2)安全管和T型管各起什么作用? 答:
(1)同4(1)。
(2)安全管用来检测水位高低 ,可知有无倒吸现象。T型管用来除去水蒸气中冷凝下来
的水,有时操作发生不正常情况时,可使水蒸气发生器与大气相通。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
6. 安装制备1-溴丁烷的反应装置,并回答下列问题:
(1)本实验在回流冷凝管上为何要采用吸收装置,吸收什么气体?
(2)在回流反应中,反应液逐渐分成两层,你估计产品应处在哪一层?为什么? 答:
(1)产生的HBr为腐蚀性有毒气体,所以要用碱液吸收。
(2)产品应处于下层,因为1-溴丁烷密度大。但有时也会例外。 7. 安装制备1-溴丁烷的反应装置,并回答下列问题:
(1)本实验在回流冷凝管上为何要采用吸收装置,吸收什么气体? (2)粗产品用浓硫酸洗涤可除去哪些杂质,为什么能除去他们? 答:
(1)同6(1)。
(2)粗产品中含有少量未反应的正丁醇和副产物1-丁烯,2-丁烯,丁醚等,这些杂质可用浓H2SO4除去,因为正丁醇和丁醚能与与浓H2SO4生成盐,而1-丁烯,2-丁烯与浓H2SO4发生加成反而被除去。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
8. 安装制备1-溴丁烷的反应装置,并回答下列问题:
(1)本实验在回流冷凝管上为何要采用吸收装置,吸收什么气体?
(2)写出用正丁醇制备1-溴丁烷的主反应和副反应的反应方程式,在本试验中采用哪些
措施来尽量减少副反应的发生的。 答:
(1)同6(1)。
(2)主反应:NaBr+ H2SO4?HBr+NaHSO4
2
n-C4H9OH+HBr副反应:
n-C4H9Br+H2O
H2SO4CH3CH2CH2CH2OH2CH3CH2CH2CH2OHH2SO4CH3CH2CHCH2+CH2CHCH3
CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3 反应过程中应控制浓H2SO4的量不要太多,将NaBr研细以使其充分反应,且反应过程中应经常摇动烧瓶,以此来尽量减少副反应。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
9. 试安装用b型管测定熔点的实验装置,并回答下列问题: (1)测定有机化合物的熔点有和意义?
(2)接近熔点时升温速度为何放慢?快了又有什么结果? 答:
(1)纯净的有机化合物具有固定的的熔点,所以测定熔点可以鉴别有机物,同时根据熔
程长短可检验有机物的纯度。
(2)有充分时间让热量从熔点管外传至毛细管内,减少观察上的误差。若升温快了则测
出的温度高于被检测物的熔点,且熔程可能变长。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
10. 试安装用b型管测定熔点的实验装置,并回答下列问题: (1)测定有机化合物的熔点有何意义?
(2)影响熔点测定的因素有哪些?请一一分析。 答:
(1)同9(1)。
(2)装样:样品要研细装结实,才可使受热均匀,若有空隙则不易传热,影响测试结果。
升温速度:若过慢,热量传到样品时间太长,不利于观察,若过快则所测温度高于熔点。
毛细管中样品的位置:应位于温度计水银球中部,如此,温度计示数才与样品温度相符。
温度计位置:使水银球恰好在b型管两侧管的中部,此处导热液对流循环好,样品受热均匀。
加热位置:火焰与熔点测定管的倾斜部接触,此处加热可使导热液发生最强的对流,使样品受热均匀。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪。
11. 提纯粗制的乙酰苯胺,并回答下列问题:
(1)重结晶固体有机物有哪些主要步骤?简单说明每步的步骤。 答:
重结晶步骤及目的:选择溶剂(使提纯物热溶冷不溶);将粗产品溶于热溶液中制成饱和溶液(溶解固体使其冷却时析出);趁热过滤(除去杂质,若颜色深,则先脱色);
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冷却溶液或蒸发溶剂(使其结晶析出而杂质留于母液,或杂质析出而提纯物留于母液);抽气过滤分离母液(分出结晶体或杂质);洗涤结晶(洗去附着的母液);干燥结晶(除去晶体中残留的溶剂)。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
12. 提纯粗制的乙酰苯胺,并回答下列问题:
(1)所用的溶剂为什么不能太多,也不能太少?如何正确控制溶剂量? (2)活性炭为什么要在固体物质全溶后加入?为什么不能在沸腾时加入? 答:
(1)重结晶所用的溶剂太多时,难以析出晶体,需将溶剂蒸出。太少时,在热滤时,
由于溶剂的挥发和温度的下降会导致溶解度将低而析出结晶。应先加入比计算量少的溶剂,加热到沸腾,若仍有固体未溶解,则在保持沸腾下逐渐添加溶剂至固体刚好溶解,最后再多加20%的溶剂将溶液稀释。
(2)因为活性炭有吸附能力,会吸附未溶的固体物质造成损失。不能向正沸腾的溶液
中加入活性炭,以免溶液瀑沸而溅出。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
13. 请测丙酮的折光率,并回答下列问题:
(1)每次测定样品的折光率后为什么要擦洗上下棱镜面? (2)测定折光率对研究有机化合物有何意义?
(3)什么是化合物的折光率,影响折光率的因素有哪些? 答:
(1)以免有杂质,造成污染腐蚀。
(2)折光率是化合物的特性常数,固体、液体和气体都有折光率,尤其是液体,记载
更为普遍,折光率不仅可作为化合物纯度的标志,也可用来鉴定未知物。
(3)化合物的折光率为:光线从空气中进入到这个化合物时的入射角?的正弦与折射
角?的正弦之比。??
影响折光率的因素主要有温度,入射光线的波长和测试温度等。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
14. 请测丙酮的折光率,并回答下列问题:
(1)测定样品的折光率后为什么要擦洗上下棱镜面?
(2)17.5℃时测得2-甲基-1-丙醇nD1.75=1.3968,试计算20℃时其折光率。 (3)什么是化合物的折光率,影响折光率的因素有哪些? 答:
(1)同13(1)。
—
(2)nD20=nD17.5+4.5?10-4?(17.5—20.0)=1.3968+4.5?104?(—2.5)=1.3957 (3)同13(3)。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
15. 请安装一套从茶叶中提取咖啡因的实验装置,并回答下列问题: (1)本试验步骤主要包括哪几步?各步操作的目的何在? (2)将蒸馏剩余液趁热倒入蒸发皿中,为何要加入生石灰? 答:
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(1)本试验步骤主要包括:第一步,将茶叶末放入索氏提取器的滤纸筒中,在圆底烧
加入95%乙醇,装置实验装置,水浴加热回流提取,直到提取液颜色较浅为止。待冷凝液刚刚虹吸下去时即可停止加热,改成蒸馏装置,把提取液中的大部分乙醇蒸馏出来。第二步,趁热把瓶中剩余液倒入装有生石灰的蒸发皿中,搅成浆状,在蒸气浴上蒸干,除去水分,使成粉状,然后移至石棉网上用酒精灯小心加热,炒片刻,除去水分。第三步,在蒸发皿上盖一张刺有许多小孔且孔刺向上的滤纸。,再在滤纸上罩一个大小合适的漏斗,漏斗顶部塞一小团疏松的棉花,用酒精灯隔着石棉网小心加热,适当控制温度,尽可能使升华速度放慢,当发现有棕色烟雾时,即升华完毕,停止加热。
各步操作目的:第一步提取咖啡因粗液。
第二步除处水分和丹宁酸等酸性物质。 第三步升华提纯。
(2)生石灰起干燥和中和作用,以除去水分和丹宁酸等酸性物质。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
16. 请安装一套从茶叶中提取咖啡因的实验装置,并回答下列问题: (1)本试验步骤主要包括哪几步?各步操作的目的何在?
(2)什么是升华?凡是固体有机物是否都可以用升华方法提纯?升华方法有何优缺
点? 答:
(1)同15(1)。
(2)某些物质在固态时具有相当高的蒸气压,在加热时,不经过液态,而直接气化,
蒸气受到冷却又直接冷凝成固体,这个过程叫做升华。 不是所有的固体有机物都适合用升华提纯。只有在不太高的温度下有足够大的蒸气压的固体物质可用升华提纯。
升华方法得到的产品一般具有较高的纯度,但温度不易控制,产率较低。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
17. 请安装一套从茶叶中提取咖啡因的实验装置,并回答下列问题: (1)本试验步骤主要包括哪几步?各步操作的目的何在?
(2)为何升华操作时,加热温度一定要控制在被升华物质的熔点以下? 答:
(1)同15(1)。
(2)防止升华物质变焦。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
18. 用薄层色谱法鉴别A、B两瓶无标签的化合物是否为同一化合物,并回答下列问题: (1)什么是化合物的Rf值?
(2)计算化合物A和B的Rf值。 答:
当A、B化合物的Rf值相等时,可能为同一化合物,当A、B化合物的Rf值不相等时肯定不是同一化合物。
(1)Rf(比移植)表示物质移动的相对距离,即样品点到原点的距离和溶剂前沿到原点
的距离之比,常用分数表示。
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(2)略。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
19. 用薄层色谱法鉴别A、B两瓶无标签的化合物是否为同一化合物,并回答下列问题 (1)什么是化合物的Rf值?
(2)层析缸中展开剂的高度超过薄层板点样线时,对薄层色谱有何影响? 答:
(1)同18(1)。
(2)层析缸中展开剂的高度超过薄层板点样线时,样品溶解到溶剂中,不能进行层析。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
20. 用薄层色谱法鉴别A、B两瓶无标签的化合物是否为同一化合物,并回答下列问题: (1)简述薄层色谱的基本原理和主要应用。 (2)什么是化合物的Rf值? 答:
(1)薄层色谱的基本原理:以薄层板作为载体,让样品溶液在薄层板上展开而达到
分离的目的。它是快速分离和定性分析少量物质的一种广泛使用的实验技术,可用于精制化合物的鉴定,跟踪反应进程和柱色谱的先导等方面。 (2)同18(1)。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
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精品课程上网材料之九 课程试卷及参考答案 “有机化学实验”(下)
实验操作考试试题,标准答案和评分标准
1. 安装一套制备乙酸乙酯的实验装置,并回答下列问题:
(1)酯化反应有什么特点?本实验中采取哪些措施提高产品收率? (2)蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质?如何除去? 答:
(1)酯化反应是在酸催化下的可逆反应。本实验使用价格相对较便宜的反应物无水
乙醇过量,从而促使酯化反应向产物方向进行,提高产率。
(2)少量未反应的乙酸及催化剂H2SO4可使用饱和Na2CO3溶液除去;少量未反应的
乙醇,可使用饱和的CaCl2溶液除去;副产物乙醚,可在蒸馏时除去;少量水可用无水MgSO4干燥除去。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
2. 安装一套制备肉桂酸的实验装置,并回答下列问题:
(1)水蒸气蒸馏除去什么物质?为什么能用水蒸气蒸馏法纯化产品?
(2)苯甲醛和丙酸酐在无水碳酸钾的存在下相互作用后,得到什么产品物? 答:
(1)除去未苯甲醛。因为苯甲醛是不挥发的沸点较高的有机物,用一般蒸馏、萃取
较难与肉桂酸分离,而它不溶于水,且共沸腾下不与水反应,可随水蒸气一起蒸馏,所以能用水蒸气蒸馏法纯化产品。
(2)苯甲醛和丙酸酐在无水碳酸钾的存在下相互作用后,得到的产物是:
CH=CCOOHCH3与CH3CH2COOH
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
3. 安装一套制备乙酰乙酸乙酯的实验装置,并回答下列问题: (1 ) 本实验使用的仪器和药品为什么一定要干躁,无水?
(2)在回流反应将结束时,在桔红色透明溶液中有时会夹带黄白色沉淀,这是什么物
质? 答:
(1)本实验用酯及金属钠为原料,利用酯中含有的微量醇与金属钠反应来制成醇钠。
用Claisen酯缩合反应制备乙酰乙酸乙酯。 如果本实验所用仪器和药品不干燥,则金属钠就会与水反应生成氢氧化钠,而无乙醇钠做催化剂了。 (1) 是乙酰乙酸乙酯的钠盐。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
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4 安装一套制备乙酰乙酸乙酯的实验装置,并回答下列问题:
(1)本实验在后处理时,加入50%的醋酸和氯化钠饱和溶液的目的何在? (2)为什么要用减压蒸馏精制产品? 答:
(1)由于乙酰乙酸乙酯的亚甲基上的氢活性很强,在醇钠存在时,乙酰乙酸乙酯将转化成钠盐,而成为反应结束时实际得到的产物。当用50%醋酸处理此钠盐时,就能使其转化为乙酰乙酸乙酯。再用饱和氯化钠溶液洗涤可降低产物的溶解度,并能避免酸度过高,尽量减少产物损失。
(2)乙酰乙酸乙酯在常压下很容易分解为“去水乙酸“从而影响产率,故应采用减压蒸馏精制产品。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
5. 安装一套制备乙酰苯胺的实验装置,并回答下列问题: (1)反应时为什么要控制分馏柱上端的温度保持在105℃?
(2)用苯胺做原料进行苯环上的一些取代反应时,为什么常常先要进行酰化?除了冰
醋酸,还可以用哪些试剂做乙酰化剂? 答:
(1) 因为反应物乙酸的沸点是117℃,要使反应生成的水被蒸出而乙酸不被蒸出,水
的沸点是100℃。所以温度应一般控制为105℃。
(2)芳香族伯胺很容易反应,在有机合成上为了保护氨基,要先把苯胺转化为乙酰苯
胺,然后进行其他反应,最后水解去乙酰基。除了冰醋酸外,还可用醋酸酐,乙酰氯等试剂作为乙酰化剂。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
6. 安装一套制备乙酰苯胺的实验装置,并回答下列问题: (1)反应时为什么要控制分馏柱上端的温度保持在105℃? (2)举例说明,本反应在合成上有什么用途?
答:
(1).同8.(1)。
(2) 本实验在有机合成上主要用来保护氨基,如用在磺胺药的制备,乙酰苯胺经过氯
磺化生成对乙酰胺基苯磺酰氯,再通过氨解、水解得到对氨基苯磺酰胺。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
7.. 安装一套精制呋喃甲醇的实验装置,并回答下列问题: (1)简述反应过程中加入2g聚乙二醇的作用是什么?
(2)本实验为何要用新鲜的呋喃甲醛?否则,对实验有何影响? 答:
(1)聚乙二醇在反应中作为相转移催化剂。
(2)呋喃甲醛易发生氧化反应生成酸,存放过久会变成棕褐色甚至黑色,使反应无法
发生。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
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8. 安装一套精制呋喃甲醇和呋喃甲酸的实验装置,并回答下列问题: (1)反应液为什么要用乙醚萃取,萃取的是什么产品?
(2)酸化这一步为什么是影响产率的关键,应如何保证完成? 答:
(1)反应液用乙醚萃取可使呋喃甲醇与呋喃甲酸分离。乙醚萃取得到糠醇。
(2)酸化可使呋喃甲酸钠转化为呋喃甲酸,得到所需产物。酸化时酸量一定要加足,
保证Ph为2~3,使呋喃甲酸充分游离出来,提高产率。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
9. 安装一套制备8—羟基喹啉的实验装置,并回答下列问题:
(1)为什么第一次水蒸气蒸馏要在酸性条件下进行?第二次要在中性条件下进行? (2)在Skraun反应中,为何甘油的含量必须小与0.5%?浓硫酸、硝基酚的作用各司
什么? 答:
(1)第一次水蒸气蒸馏的目的是除去未反应的邻硝基苯酚(邻硝基苯酚为酸性)。
第二次水蒸气蒸馏的目的是蒸出8—羟基喹啉。8—羟基喹啉既溶于碱又溶于酸而成盐,且成盐后不能被水蒸气蒸馏出来。因而只有在中性条件下进行,析出8—羟基喹啉沉淀最多,以提高产率,所以,第二次水蒸气蒸馏必须在中性条件下进行。
(2)在本反应中甘油在浓硫酸作用下脱水生成丙烯醛,然后再与邻氨基酚加成,最
终合成8—羟基喹啉。如果甘油水分含量较大,则8—羟基喹啉的产量不高。浓硫酸作用是使甘油脱水生成丙烯醛,并使邻氨基酚与丙烯醛的加成物脱水成环。硝基酚使弱氧化剂,能将成环产物8—羟基—1,2—二氢喹啉氧化成8—羟基喹啉,邻硝基酚本身则还原为邻氨基酚,可参与缩合反应。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
10. 安装一套制备8—羟基喹啉的实验装置,并回答下列问题:
(1)为什么第一次水蒸气蒸馏要在酸性条件下进行?第二次要在中性条件下进行 (2)试写出用对甲苯胺作原料,经Skraun反应后生成的产物是什么?硝基化合物应如何选择? 答:
(1) 同12.(1)。
(2)得到6—甲基喹啉,应选择对甲基硝基苯作硝基化合物。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
11. 安装一套制备对乙酰氨基苯磺酰氯的实验装置,并回答下列问题: (1)试写出由苯胺出发制备对氨基苯磺酰胺(磺胺)的反应方程式。 (2)为什么苯胺要乙酰化后再氯磺化?直接氯磺化行吗? 答: (1)略。
(2)苯胺中氨基较活泼,易氧化。为了保护氨基,所以要先酰化,再氯磺化。直接氯磺化不行,因为苯胺的—NH2上的H可以被磺酰基取代,生成磺酰胺。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
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。
12. 安装一套制备对乙酰氨基苯磺酰氯的实验装置,并回答下列问题: (1)同13.(1)。
(2)在制备磺酰胺的后处理阶段,搅拌下加入固体碳酸钠中和时,为什么必须控制
pH=7~8? 答:
(1)同11.(1)。
NH2NH2(2)用碱中和时滤液中的盐酸,使
SO2NH2析出。但
SO2NH2能溶于强酸或强碱中,故中
和时必须注意控制Ph值为7~8。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
13. 安装制备三苯甲醇的实验装置,并回答下列问题: (1)为什么整个反应的过程要无水干燥?
(2)在制取Grignard试剂时,为何要加入碘? 答:
(1)因为Grignard易与水反应。
(2)加一小粒碘可促使非均相反应在镁的表面发生时,诱导反应开始。 评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
14. 安装制备三苯甲醇的实验装置,并回答下列问题: (1)本试验中溴苯滴加太快或一次加入,有何影? (2)制取Grignard试剂时,为何要加入碘? 答:
(1)滴加速度太快,反应过于剧烈不易控制,并会增加副产品的生成。 (2)同21(2)。
评分标准:装置70﹪,问题 30﹪
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