• 分水器的使用及其原理： 1）原理：分水器之所以可以提水，是因为共沸所 带出的混合物不互溶且比重不同。本实验中有 机物在上层，水在下层，因而可以控制有机相 携带易溶于其中的反应物回到反应体系，而水 留在体系外。 2）使用分水器的条件：分水器内物质不反应，不 互溶，比重不同。 3）使用：见教材53页的装置，必须使用温度计。 分水器用前先装一定量的水，反应中从活塞分 出水。 注：温度计需要插入液面里。
1. 将待干燥的液体倒入干燥 的锥形瓶中； 2. 加入干燥剂，这里以CaCl2 为例； 3. 盖好玻璃塞； 4. 摇动；
5. 静置15～30分钟
6. 搭好过滤装置
7. 向漏斗内塞入一块棉花
8. 、O2、H2、Cl2、NH3、CO2，有时要 求气体中含很少或几乎不含有CO2、水等，因此就需要对上述气 体进行干燥。 • 干燥气体常用仪器有干燥管、干燥塔、U型管、各种洗气瓶（用 来盛液体干燥剂）等。干燥气体常用的干燥剂见下表。
• 观察干燥剂：有些液体化合物中有水与否，溶液总是清澈透明的。 这时判断干燥剂用量是否合适，则应看干燥剂的状态。加入干燥 剂后，因其吸水变黏，粘在壁上，摇动不易旋转，表明干燥剂用 量不够。应补加干燥剂。直到新的干燥剂不结块，不粘壁。干燥 剂棱角分明，摇动时旋转，表明所加干燥剂用量合适。（注：由 于干燥剂还能吸附一部分有机液体，影响产品收率。故干燥剂用 量要适中。应加入少量干燥剂后静置一段时间，观察用量不足时 再补加。 • 使用干燥剂地操作要点：A 首先把被干燥的溶液中水分尽可能除 净，B 把待干燥的液体放入锥形瓶中，取颗粒大小合适的干燥剂 放入液体中，用塞子盖住瓶口，轻轻振摇，经观察判断干燥剂是 否足量，静置半小时，最好过夜。 • 把干燥好的液体滤入蒸馏瓶中，然后进行蒸馏。
• 用途：优良的有机溶剂，对乙酸纤维素、乙基纤维素、 氯化橡胶、聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂及许多天然橡 胶如烤胶、马尼拉胶、达马树脂等均有良好的溶解性 能。广泛应用于硝酸纤维清漆中。在人造革、织物及 塑料加工过程中用作溶剂，在各种石油加工和制药过 程中用作萃取剂。也用于香料复配及杏、香蕉、梨、 菠萝等各种香味剂的成分。
• 用10％ Na2CO3洗涤时，因为有CO2气体放出，所以要注意放气，同时洗涤时摇动不要 太厉害，否则使酯乳化不易分层。用10％ Na2CO3碱液洗涤中和过量的酸（大约需洗 涤一次或两次）。
• pH试纸使用时要放再表面皿中，且只需要几张即可；（注：测有机相的pH值时，先 用一滴水润湿pH试纸，再向水中点上一滴有机相，水滴边缘的颜色显示有机相的 pH）
液体化合物的干燥
• 主要指出去液体中含有的水。分为物理方法和化学方法。 • 物理方法：烘干，晾干，吸附，分馏，共沸蒸馏和冷冻等。近年来还常 用离子交换树脂和分子筛吸附等方法来进行干燥。 • 化学方法：用干燥剂来除水。根据除水原理可分为两种： a）能与水可逆地结合，生成水合物，如CaCl2＋nH2OCaCl2· nH2O； b）与水发生不可逆反应，生成新的化合物，如Na＋H2O →NaOH＋ H2 • 使用干燥剂要注意的几点： A.干燥剂与水的反应为可逆反应时，反应达到平衡需要一定时间。一般最 少要两个小时或更长时间才能收到较好的干燥效果。因反应可逆，不能 将水完全除尽，故干燥剂的加入量要适当，一般为5％左右。因反应可 逆，所以在蒸馏前必须将干燥剂滤除，否则被除去的水将返回液体中； 另外，若把盐倒入或留在蒸馏瓶底，受热时会发生崩溅。 B. 使用的干燥剂与水发生不可逆反应时，蒸馏前干燥剂不必滤除。 C. 干燥剂只适用于干燥少量水分。若水含量大，干燥效果不好。为此萃取 分液时一定尽量将水层分净，这样干燥效果比较好，并减少产物损失。
本次实验时干燥要注意以下事项
• 由于课时所限，本实验干燥无需过夜，但必须够15min 再蒸馏； • 用漏斗加一小团棉花，过滤除去干燥剂后再蒸馏； • 干燥时最好用盖有塞子的磨口锥形瓶，以免挥发产物。
简单蒸馏操作
• 总结上次课蒸馏操作 中的问题； • 蒸馏乙酸正丁酯产物 时到120C左右温度恒 定后就开始接收产物； • 注意馏头的收集； • 用量筒量取产物体积， 用比重换算成重量， 再计算产率。
• 干燥剂的选择：干燥剂与被干燥的液体有机化合物不能发生化学 反应，包括：溶解，缔合和催化等作用。 • 例如：酸性化合物不能用碱性干燥剂，如CaCl2与醇、胺类化合 物易形成络合物，故不能用CaCl2来干燥醇和胺类。碱性干燥剂 如CaO，NaOH能催化某些醛或酮发生缩合反应，自动氧化反应， 也可使酯或酰胺发生水解反应，故不宜用CaO或NaOH干燥这些 化合物。 • 干燥剂的用量：干燥剂的实际用量大大超过计算量。实际操作中， 主要通过现场判断，即观察法。 • 观察被干燥的液体：未加干燥剂之前，溶液是浑浊的。加入干燥 剂之后，溶液变为澄清透明状，这时即干燥合格。否则应补加适 量干燥剂继续干燥。（注：在加干燥剂时要少量多次地加）
实验二：乙酸正丁酯的合成
实
验
目
的
• 学习醇酸脱水成酯的合成反应和机理及酯化反 应除水操作要点。 • 学习共沸蒸馏原理，了解常见的共沸体系
• 熟悉分水装置的搭装和使用，进一步掌握简单 蒸馏操作 • 学习分液漏斗的使用和干燥剂的用量
本实验需要掌握的知识及基本操作
• 原料：正丁醇，冰醋酸，浓硫酸（催化剂），10％Na2CO3溶液 （中和用），无水硫酸镁（干燥剂） • 酯化反应：可逆的酸催化反应
• 蒸馏装置必须干燥，仪器在烘箱中烘干（分液和干燥产物之前先把仪器洗干净放入烘 箱中干燥；
• 测量产物体积，经老师检查记录后，再倒入回收瓶中。
相关背景知识
• 共沸混合物：在蒸馏过程中，有时可能得到与单纯化合物相似的， 具有固定沸点和固定组成的混合物。其气相和液相的组成也完全相 同。因此不能用分馏的方法进行进一步分离。该混合物称为共沸混 合物（或恒沸混合物）。 • 共沸点：共沸混合物的沸点（高于或低于其中的每一组分）称为共 沸点（或恒沸点） • 本实验利用水与正丁醇、水与乙酸正丁酯形成的共沸体系将生成的 水从反应体系中提取出来，使反应向正方向充分进行，从而提高反 应的产率。 • 恒沸混合物的数据 恒沸混合物 沸点(C) 乙酸正丁酯－水 90.7 正丁醇－水 93 乙酸正丁酯－正丁醇 117.6 乙酸正丁酯－正丁醇－水 90.7 注：蒸馏时，在某些温度下出现的馏分，可以利用恒沸体系来解释
• 在合成过程中还可另加入用苯或CCl4除水。例如在合成醋酸苄酯时， C6H5CH2OH + CH3COOH C6H5CH2COOCH3 +H2O 就可以在反应体系中加入一定的苯，利用苯与水形成共沸体系（69C）把水带出。
• 萃取：从固体或液体混合物中分离所需要的物质称为提取或萃取。 在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶 剂，形成两相系统，利用液体化合物中各组分在两相中的溶解度 和分配系数的不同，易溶组分较多地进入溶剂相，从而实现混合 液的分离。 • 原理及操作方法见教材57－60页 • 洗涤操作和萃取操作类似，本实验用分液漏斗的目的是洗涤。
背景知识：乙酸正丁酯
• 英文名：butyl acetate，结构式CH3COOC4H9,分子量116.16 • 物理性质：无色透明液体，有水果香味，在水中的溶解度288.16K 时为0.8%（质量），293.16K时为1.0%（质量）。水在乙酸正丁酯 中293.16K时的溶解度为1.86%（质量）。乙酸正丁酯易溶于松脂、 酯胶、苯、呋喃树脂、达马树脂、榄香酯、乳香、贝壳衫脂、马尼 拉橡胶、杜仲胶、甘酞树脂等天然树脂，以及聚乙酸乙烯酯、聚丙 烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、氯化橡胶等合成 树脂，也能溶于钙镁锌等金属的树脂酸盐。其主要物理性质见下表。
• 化学性质：乙酸正丁酯加碱水解，生成乙酸和正丁醇。能与乙醇、 甲醇进行酯交换，与AlCl3形成加合物。此外，在光照下，能发 生氯化反应，可得到1-氯取代物和4-氯取代物。 • 产品规格：见下表
• 毒性、安全、储存及运输：乙酸正丁酯易燃，操作场所最高允许 浓度为0.95 mg/L。由于乙酸正丁酯在常温时就易燃，所以严禁 与炸药类物质一起运输。火灾时宜用干粉、二氧化碳灭火器 • 乙酸正丁酯对中枢神经系统有抑制作用，吸入会刺激肺胞粘膜， 引起肺气肿，造成支气管炎，如经口进入人体内会刺激消化系统， 引起胃和十二指肠充血，造成肠膜淤血。操作场所要保持良好通 风，操作人员要备防护用具，如溅入眼内，应立即用清水冲洗并 用药物治疗。
• 要使反应向右进行，需要采取的手段：（1）增加反应物的投料 量，（2）减少生成物的量，如本实验可减少生成的水
需预习的基本操作
• • • • • 回流冷凝装置 分水器的使用 液液洗涤—分液漏斗的使用 液体的干燥 简单蒸馏装置
实验过程中的注意事项
• 滴加浓硫酸时要边摇动边滴加，使硫酸迅速混合均匀，避免局部炭化； • 分水器中应预先加入一定量的水，在分水器上用笔做一标记，在反应过程中，生成的 水由分水器放出，但水面需要保持在标记处。由生成的水量判断反应进行的程度。反 应进行完全时应观察不到有水带出的浑浊现象。最后记下生成水的量，与计算所得到 的理论产量比较，所以使用的量水仪器要在干燥后使用。 • 在反应刚开始时，一定要控制好升温速度。要在80C加热15分钟后再开始加热回流 （注：是溶液温度，而不是蒸汽温度） ，以防乙酸过早地蒸出，影响产率（注意什么 时候放水，放水的程度）。