鹵代反應的實驗裝置

㈠ 乙醇工業與實驗製法 (詳細資料)

1. 實驗制乙醇：基本實驗室都是直接買的，但是也可以制備。

如圖為實驗裝置

實驗步驟:取乾燥的250 mL圓底燒瓶一個,加入95%乙醇100 mL和小塊生石灰30 g,振搖後用橡皮塞塞緊,放置過夜。在燒瓶口裝上迴流冷凝管,管口接一支氯化鈣乾燥管,在水浴上加熱迴流1至2小時,稍冷,取下冷凝管,改裝成蒸餾裝置,再放在熱水浴中蒸餾,把最初蒸出的5 mL餾出液另外回收,然後用烘乾的吸濾瓶作為接收器,其側管接一支氯化鈣乾燥管,使其與大氣相通,蒸至無液滴出來為止,量取所得乙醇的體積,計算回收率。

方程式：CaO + H2O =Ca (OH)2

2.工業制備乙醇

工業上有兩種方法，一種是以硫酸為吸收劑的間接水合法；另一種是乙烯催化直接水合法。

①間接水合法 也稱硫酸酯法，反應分兩步進行。首先，將乙烯在一定溫度、壓力條件下通入濃硫酸中，生成硫酸酯，再將硫酸酯在水解塔中加熱水解而得乙醇，同時有副產物乙醚生成。間接水合法可用低純度的乙醇作原料、反應條件較溫和，乙烯轉化率高，但設備腐蝕嚴重，生產流程長，已為直接水合法取代。

②直接水合法 在一定條件下，乙烯通過固體酸催化劑直接與水反應生成乙醇：

CH2=CH2＋H2O=CH3CH2OH

此外製備要注意

1、儀器應事先乾燥；

2、接引管支口上接乾燥管，防止空氣中的水分影響實驗；

3、使用顆粒狀的氧化鈣，使用粉末的氧化鈣則暴沸嚴重；

4、實驗後及時清理儀器。

5、無論用發酵法或乙烯水合法，製得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物，要得到無水乙醇需進一步脫水。

㈡ 實驗室製取溴苯的裝置示意圖及有關數據如下： 苯 溴 溴苯 密度/gcm-3 0.88 3.10 1.50

㈢ 一個關於制備溴苯的問題

一、目的要求1. 掌握芳香鹵代的原理和制備方法；2. 掌握電動攪拌器和氣體吸收操作。二、基本原理芳香族鹵代物是指鹵素直接和苯環相連接的化合物，它的製法和鹵代烷不同，一般是用鹵素（氯或溴）在鐵粉或三鹵化鐵催化下與芳香族化合物作用，通過芳香烴的親電取代反應將鹵原子直接引入芳環。 實際上這個芳環鹵代反應的真正催化劑是三鹵化鐵。鐵粉先和鹵素作用生成三鹵化鐵，然後三鹵化鐵再起催化作用，整個取代反應的歷程是：
由於三鹵化鐵和鹵素作用生成鹵素正離子和四鹵化鐵復合負離子要一定的時間，因此在鹵代反應開始前有一個誘導期。例如在制溴苯時，開始時反應不明顯，過一段時間後反應進行很劇烈。為了避免反應過於劇烈和減少副產物二溴代苯的生成，必須將溴慢慢地滴加到過量的苯中。三鹵化鐵很容易水解失效，所以反應時所用的試劑和儀器都應該是無水和乾燥的。主反應： 主要副反應：
三、儀器葯品250mL三頸瓶、電動攪拌器、恆壓滴液漏斗、球形冷凝管、布氏漏斗、空氣冷凝管、氣體吸收裝置一套、分液漏斗溴31.2g（10mL，0.2mol ）、鐵屑0.5g、10%氫氧化鈉溶液、無水氯化鈣苯（無水）19.4g（22mL，0.25mol）四、實驗步驟在250mL三頸瓶上，分別裝置電動攪拌器、冷凝管和恆壓滴液漏斗，在冷凝管頂端連接溴化氫氣體吸收裝置[注1]。於三頸瓶內加入22mL無水苯（19.4g，0.25mol）和0.5g鐵屑，滴液漏斗中加入10mL溴[注2]（31.2g，約0.2mol）。在三頸瓶中先滴入1mL溴。片刻後，反應即開始（必要時可用水浴溫熱），可觀察到有溴化氫氣體逸出。然後開動攪拌器，在攪拌下慢慢滴入其餘的溴[注3]，使溶液保持微沸[注4]（約45min加完）。加完溴後，再用水浴（60~70℃）加熱15min，直到無溴化氫氣體逸出為止。向反應瓶內加入30mL水[注5]，振搖後，抽濾除去少量鐵屑。粗產物依次用20mL水[注6] 、10mL10%氫氧化鈉溶液[注7] 、20mL水洗滌。經無水氯化鈣乾燥後，用水浴先蒸去苯，然後在石棉網上小火加熱，當溫度上升至135℃時，換成空氣冷凝管（為什麼？）收集140~170℃的餾分[注8]。將此餾分再蒸一次，收集150~160℃的餾分。產量18~20g（產率：59~65%）。純粹溴苯的沸點為 156℃，折光率nD20 1.5597。五、思考問答1.在本實驗中，如何盡量減少二溴化物的生成？在本實驗中如果生成5g二溴化物，那麼溴苯的最高產量是多少？2.在實驗室中操作類似溴這樣一些具有腐蝕和刺激性的葯品時，應注意什麼事項？一旦皮膚沾到溴後應如何處理？3.氯、溴、碘同苯反應的速度快慢次序如何？為什麼？4.如不用攪拌器和三頸瓶時，如何進行此反應？試設計一裝置。[注1]： 實驗儀器必須乾燥，否則反應開始很慢，甚至不起反應。實驗開始前應檢查儀器裝置是否嚴密，滴液漏斗必須塗好凡士林。[注2]：量取溴時要特別小心。溴是具有強烈腐蝕性和刺激性的物質，因此在量取時必須在通風櫥中進行，並帶上防護手套。如不慎觸及皮膚時，應立即用水沖洗，再用甘油按塗摩後塗上油膏。量取溴的一個簡便方法是：先將溴加到放在鐵圈上的滴液漏斗中，然後再根據需要的量滴到量筒中。[注3]：溴加入速度過快則反應劇烈，二溴苯產量增加，同時由於較多的溴和苯隨溴化氫逸出而降低溴苯產量。[注4]：可間歇停止攪拌，以觀察反應液是否微沸。[注5]：本實驗也可用水蒸汽蒸餾法純化。反應混合物改用水汽蒸餾，收集最初蒸出的油狀物（含苯、溴苯及水），直到冷凝管中有對二溴苯結晶出現為止。再換另一個接受器，至不再有二溴苯蒸出為止。此法的優點是：① 溴苯與二溴苯的分離比較徹底；② 溶於溴苯的溴在水蒸汽蒸餾時大部分進入水層，因此溴苯層就不必再用稀鹼液洗滌。其缺點是：操作時間較長。[注6]：水洗滌主要是除去三溴化鐵、溴化氫及部分溴，如未洗滌完全，則用氫氧化鈉溶液洗滌時，會產生膠狀的氫氧化鐵沉澱，難以清晰分層。[注7]：由於溴在水中溶解度不大，需用氫氧化鈉溶液將其洗去，其反應式如下： [注8]：蒸餾殘液中含有鄰二溴苯與對二溴苯。將殘液趁熱倒在表面皿上，凝固後用濾紙吸去鄰二溴苯。固體用乙醇重結晶：即將固體置於25mL錐形瓶中，在熱水浴加熱下滴入乙醇，直至固體全部溶解後，再多加乙醇0.5~1mL，稍冷後，加少許活性炭，在水浴上微熱半分鍾，然後用置有折疊濾紙的小漏斗過濾。濾液冷卻後即析出白色片狀結晶，用玻璃釘漏斗和吸濾管抽氣過濾，產物乾燥後測熔點。純粹對二溴苯的熔點：87.33℃。[注9]：二次蒸餾可除去夾雜的少量苯，得較純的溴苯。