蘇州大學化學化工學院課程教案(20211109132853)

1、蘇州大學化學化工學院課程教案實驗名稱鄰硝基苯胺和對硝基苯胺的制備二教學目標穩(wěn)固薄層層析，掌握水蒸氣蒸餾及柱層析別離的操作技能。教學重點水蒸氣蒸餾及柱層析別離的原理和操作技術。教學難點水蒸氣蒸餾及柱層析別離的原理、應用和操作技術。教學方法討論法，演示法，講述法教學過程引言【實驗內容】鄰硝基苯胺和對硝基苯胺的制備二【實驗目的】穩(wěn)固薄層層析，掌握水蒸氣蒸餾及柱層析別離的操作技能講述【實驗理論：水蒸氣蒸餾】?水蒸氣蒸餾：有機物與水一起共熱，當體系總的蒸氣壓等于大氣壓力時，體系沸騰，此 時，有機物在低于100 °C的溫度下隨蒸氣一起蒸出來，這樣的操作叫做水蒸氣蒸餾。?水蒸氣蒸餾的用途及適用場合

2、：水蒸氣蒸餾是用來別離和提純液態(tài)或固態(tài)有機化合物的一種方法，常用于以下場合：1某些沸點高的有機化合物，在常壓蒸餾雖可與副產品別離，但易將其破壞。2 混合物中含有大量樹枝狀雜質或不揮發(fā)性雜質，采用蒸餾、萃取等方法都難于別離；3從較多固體反響物中別離出被吸附的液體。?被提純物質必須具備以下幾個條件：1不溶或難溶于水；2共沸騰下與水不發(fā)生化學反響；3 在100 °C左右時，必須具有一定的蒸氣壓至少666.5 1333 Pa5 10 mmHg演示【實驗裝置圖】水蒸氣蒸餾裝置包括：水蒸氣發(fā)生器、蒸餾局部、冷凝局部和接受器四個局部。1 水蒸氣發(fā)生器中用一根玻璃管作為平安管，通過其中水面的上下可判

3、斷整個水蒸氣蒸餾系統(tǒng)是否通暢。假設平安管水位快速升高， 那么說明系統(tǒng)阻塞，應立即松開彈簧夾1，移去熱源, 拆下裝置進行檢查、處理。2.玻璃三通T型管用來除去水蒸氣中冷凝下來的水，和T型管相連的左、右水蒸氣流通管盡可能短些，以減少水蒸氣的冷凝。3導氣管要盡可能接近蒸餾瓶底部，與樣品充分接觸。平安管講述【操作要點】在水蒸氣發(fā)生瓶中，參加約占容器3/4的熱水。待檢查整個裝置不漏氣后，松開T型管的彈簧夾，加熱至沸騰，當有大量水蒸氣從T型管的支管沖出時，立即上緊彈簧夾1，水蒸氣進入蒸餾局部，開始蒸餾。此時可以預熱盛有樣品的蒸餾瓶，注意不能使瓶內液體暴 沸，以免發(fā)生意外；也要留神蒸干，保持反響瓶中水位1/

4、3瓶左右；蒸餾速度控制約2-3滴/秒。蒸餾過程中要時刻關注平安管中的水位。當餾出液無明顯油珠時，便可停止蒸餾。此 時先松開彈簧夾，然后移開熱源，防止倒吸。講述【實驗步驟】?鄰、對硝基苯胺的別離將制得的鄰、對硝基苯胺混合物0.5 g放在100 mL圓底燒瓶中，參加 50 mL熱水進行水蒸氣蒸餾2。先蒸出100 mL餾出液，收集在一只錐形瓶中，繼續(xù)蒸出150-200 mL餾出液3，至沒有油滴餾出，餾分顏色很淡可結束。用20 mL CH 2CI2分兩次對 含較多產品的餾出液進行萃取，分出有機層，用無水硫酸鎂枯燥，然后水浴蒸餾至燒瓶中剩余3-5 mL5液體，將其倒入結晶皿中，待溶劑揮發(fā)6后即有橙黃色結

5、晶析出，此為鄰硝基苯胺。水蒸氣蒸餾結束后，圓底燒瓶中剩余的溶液在冷卻過程中即有粗對硝基苯胺析出，抽濾，洗滌，烘干，稱量。?鄰、對硝基苯胺的薄層層析取少量樣品溶于1 mL展開劑中，以5?3的石油醚-丙酮為展開劑進行薄層分析，在薄板上可得兩個點，分別測定它們的Rf值8。3個樣品進行比對，分別是約0.05 g鄰、對硝基苯胺混合物水解產物，水蒸氣蒸餾的產品餾出物和粗對硝基苯胺水蒸氣蒸餾殘液中的晶體。講述【實驗理論：柱色譜 Column Chromatography 簡介】【柱色譜的原理】液體樣品從柱頂參加，流經吸附柱時，即被吸附在柱中固定相吸附劑的上端，然后從柱頂參加流動相洗脫劑淋洗，由于固定相對各組

6、分吸附能力不同，以不同速度沿柱下移，吸附能力弱的組分隨洗脫劑首先流出，吸附能力強的組分后流出，分段接收，以此到達別離、提純的目的?！局V的一般過程】1. 選擇吸附劑：常用的吸附劑：氧化鋁，硅膠，氧化鎂，碳酸鈣，活性炭等選擇規(guī)那么：吸附劑必須與被吸附物質和展開劑無化學作用；吸附劑的顆粒大小要適中；可以根據(jù)被提純物質的酸、堿性選擇適宜的吸附劑?；衔锏奈侥芰εc分子極性的關系：分子極性越強或分子中所含極性較大的基團其吸附能力也較強。極性基團的吸附能力排序如下： _ zCI-, Br-, I- <C、 < -OCH 3 < -CO2R< 、C = O < -CHO &

7、lt; -SH < -NH 2 < -OH < -CO 2H2. 選洗脫劑：根據(jù)被別離物各組分的極性和溶解度選擇相應極性的溶劑，當單一溶劑無法很好洗脫時，可考慮選擇混合溶劑。溶劑的洗脫能力按遞增次序排列如下：己烷石油醚、四氯化碳、甲苯、苯、二氯甲烷、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、丙醇、乙醇、甲醇、水。3. 裝柱：色譜柱的大小應視處理量而定，柱長與直徑之比，一般為10:1 20:1。固定相用量與別離物質用量比約為 50:1 100:1。裝柱的方法分濕法和干法兩種，無論哪一種，裝柱的過程中都要嚴格排除空氣，吸附劑不能有裂縫。上樣前必須使吸附劑在洗脫劑的流動過程中進行沉降至高度不變?yōu)?/p>

8、止，此為壓柱。4上樣：將要別離的混合物用適當?shù)娜軇┤芙夂?用滴管沿柱壁慢慢參加吸附劑外表。5.淋洗別離：當被別離物的溶液面降至吸附劑外表時，立即參加洗脫劑進行淋洗，此時可以配合薄層層析來確定各組分的別離情況。講述 【實驗步驟】? 對硝基苯胺的柱層析提純 9裝柱：選擇一根層析柱， 關閉活塞，參加 5 mL CH 2Cl 2，翻開活塞控制流出速度1 d/s10；從柱頂參加活性氧化鋁15 g,邊加邊輕敲層析柱，使填裝緊密、均勻，且氧化鋁頂端水平；參加剩余洗脫劑，壓柱。制樣：取約0.05 g粗品溶于1 mL CH2CI2中11。當洗脫劑CH 2CI2的液面剛好降至氧化鋁上端外表時12，迅速用滴管沿柱壁

9、滴加上述配好的樣品溶液。當樣品溶液面再次降至氧化鋁外表時12，用滴管沿柱壁參加 CH 2CI2淋洗?？捎^察到色帶的形成和別離。講述 【注釋】1 謹防蒸汽燙傷！2 濾紙和外表皿上沾著的樣品可留作薄層層析用； 水蒸氣發(fā)生器用煤氣燈加熱, 樣品蒸餾器用酒精燈加熱,注意樣品應裝在哪一個燒瓶里！3 目的是盡量除盡鄰位體,確保別離效果。4 萃取顏色較深的餾出液,大局部同學是前一瓶。分液靜置一定要充分。5 用 70-80 oC 水浴蒸餾,留 3-5 mL 便于轉移。6 放在通風櫥里進行揮發(fā),得到的晶體可作為純樣品進行薄層層析。7 當水蒸氣蒸餾接近尾聲時,停止通入水蒸氣,只加熱蒸餾瓶中溶液并濃縮至體積約80 mL。將殘液趁熱倒入小燒杯中，自然冷卻，可析出粗產品晶體。8 薄板從層析缸中取出時要標記溶劑前沿； 得到的兩個點可能會比擬靠近, 注意測量準確，學會判斷哪一個是鄰位體，哪一個是對位體。教師參考值：Rf鄰=0.54, Rf對=0.359 兩人一組,每組 25 mL 溶劑；柱層析結束后,立即清洗層析柱,將活塞卸下洗凈。10 固定相氧化鋁要致密,不能夾帶氣泡。這樣做的就是為了