3.2011-2012-1综合与设计性实验讲义(1)(5)

2019-04-21 19:09

甲酰胺法:

3HCONH2 + NH2NH2 .H2O180℃HNNN+ 2H2O + HCOOH + 2NH3三、实验仪器和试剂

带机械搅拌回流装置(尾气吸收),蒸馏装置等

水合肼C.P.80%或工业品 甲酰胺 C.P.99.5%或工业品 无水乙醇

四、实验内容

1,2,4-三唑制备,乙醇重结晶及测熔点。

注:同学们应在实验前认真熟悉所用磨口仪器的安装及其注意事项。

实验九 聚乙烯缩甲醛胶水的制备(综合性实验)

一、实验目的

1.了解聚合物化学反应的基本特征。 2.掌握由聚乙烯醇缩甲醛的方法。

二、实验原理

聚乙烯醇与甲醛H+的催化作用下发生缩合反应

聚乙烯醇与甲醛的缩合反应是分步进行的,首先形成半缩醛(1)、且在H+存在下转化成碳正离子(2)、然后与相邻的羟基作用而得缩醛(3)、式中,ROH代表聚乙烯醇。

聚乙烯醇缩甲醛胶水最初只是代替糨糊及动植物胶,文具胶等来使用,20世纪70年代开始用于民用建设,此后又应用壁纸、玻璃、瓷砖等的粘贴,目前作为胶黏剂也广泛应用于内外墙涂料、水泥地面涂料的基料等。

三、实验仪器与试剂

1.仪器

250ml三口瓶,回流冷凝管,搅拌器,小型水浴,滴液漏斗,温度计。 2.试剂

聚乙烯醇(PVA),37%甲醛水溶液,去离子水,1:4盐酸,8%NaOH溶液。

四、实验步骤

在250ml三口瓶中加入7gPVA及70ml去离子水,水浴加热至95℃强,搅拌使PVA全部溶解,溶解后将温度降至85℃,加入1:4盐酸0.5ml左右,调节反应体系的pH值为1~3,再加入3ml甲醛(37%),维持90℃下搅拌反应40~60min,体系逐渐变稠,可取少许产品用纸试验其粘接性。当有满意的粘接性后立即加入1.5ml8%NaOH溶液,调节反应体系的pH值为8~9,冷却后将无色透明黏稠的液体从三口瓶中倒出,即聚乙烯醇缩甲醛胶水。

五、思考题

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1.如何加速PVA的溶解?

2.最后加入NaOH的作用是什么?

六、注意事项

1.整个反应过程中搅拌要充分均匀,当体系变黏稠出现气泡或有絮状物产生时应马上加入NaOH溶液,终止反应。

2.工业上生产胶水时,为了降低游离甲醛的含量,常在pH值调整至7~8后加入少量尿素,发生脲醛化反应。

七、实验导读 胶黏剂的发展概述

凡是能把同种的或不同种的固体材料表面连接在一起的媒介物质统称为胶黏剂,通过胶黏剂的粘接力使固体表面连接在一起的方法叫做粘接或胶接。数千年前,人类就注意到自然界中的粘接现象,例如甲壳动物牢固地粘贴于岩石上等。自然界存在的粘接现象启发人类利用粘接作为连接物体的方法。早期的胶黏剂都来源于天然物质,例如用来黏合箭头、矛头的松脂、天然沥青以及骨胶、石灰等。在长期使用天然胶黏剂的时期,粘接技术未能得到显著的发展。直到20世纪初,美国发明酚醛树脂开始,胶黏剂和粘接技术进入了一个崭新的发展时期,在人类社会中占有了重要的地位。

胶黏剂在国民经济各部门中都有着重大作用。例如在航空航天工业、汽车及车辆制造工业、电子电气工业以及医学方面等都有着广泛的应用。现代的航空工业大都使用高性能的酚醛-缩醛类结构胶黏剂。目前,制造每架飞机大约需要400~2200kg的胶黏剂,并且单机使用胶黏剂的数量常常代表一个国家飞机制造工业的工艺水平。在电子、电气工业中,胶黏剂主要作为绝缘材料、浸渍材料和灌封材料投入使用,所用的胶黏剂大部分为改性环氧、酚醛-缩醛及有机硅聚合物方面的产品。在医学方面,以各种丙烯酸酯聚合物或单体为基料的胶黏剂有广泛的应用,例如在施行各种骨折接骨手术、胸腔手术中的骨质粘接,皮肤破损的粘接及止血等都是重要的应用范例。

胶黏剂品种繁多,组成不一,主要组分为黏料,加以其他助剂,组成胶黏剂。作为胶黏剂主要组分的黏料,要求有良好的黏附性和润湿性。当今的胶黏剂大都采用合成高分子化合物为助剂,如合成树脂包括热固性树脂、热塑性树脂,合成橡胶如氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶等。有时合成树脂和合成橡胶如氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶等。有时合成树脂和合成橡胶相互配合以改善胶黏剂的性能。胶黏剂的其他助剂如固化剂和固化促进剂、增塑剂与增韧剂、稀释剂和填料等也是不可或缺的成分。以增塑剂和增韧剂为例,它们的加入可以增加胶层的柔韧性,改善胶黏剂的流动性。有时为了便于涂胶常采用稀释剂来溶解黏料并调节所需要的黏度。其中,活性稀释剂含有反应性基团,既可降低胶黏剂的黏度,制备胶黏剂时又可参与反应,起到双重作用;非活性稀释剂大都是惰性溶剂如乙醇、丙酮、甲苯等,仅起到稀释作用,不参与反应。另外,根据胶黏剂的物理性能还可以加入适量的填料以改善胶黏剂的机械性能和降低成本。根据对胶膜的冲击强度、硬度、耐磨性、导热性等不同的要求,可分别加入 玻璃纤维、石英粉、石墨粉、金属粉等填料;为改善胶黏剂的某一性能,还可加入一些特定的添加剂如防老剂、阻燃剂、阻聚剂等以改善胶黏剂的耐大气老化性、阻燃性和提高胶黏剂的贮存性。

总之,胶黏剂工业已经成为一个独立性的新兴行业,胶黏剂本身在人类社会

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生活中正在发挥越来越重要的作用。

实验十 香豆素-3-羧酸的制备

(综合性实验)

一、实验目的

1.学习利用Knoevenagel反应制备香豆素的原理和实验方法。 2.了解酯水解法制羧酸。 二、实验原理

本实验以水杨醛和丙二酸二乙酯在六氢吡啶存在下发生Knoevenage缩合反应制得香豆素-3-羧酸酯,然后在碱性条件下水解制得目标产物。

反应式为:

三、基本操作训练:(含仪器装置和主要流程)

回流与无水操作、结晶、抽滤、洗涤、重结晶等基本操作;IR测定与分析 【操作步骤】

1、在25mL圆底烧瓶中依次加入1mL水杨醛、1.2mL丙二酸二乙酯、5mL无水乙醇和0.1mL六氢吡啶及一滴冰醋酸,在无水条件下搅拌回流1.5h,待反应物稍冷后拿掉干燥管,从冷凝管顶端加入约6mL冷水,待结晶析出后抽滤并用1mL被冰水冷却过的50%乙醇洗两次,粗品可用25%乙醇重结晶,干燥后得到香豆素-3-羧酸乙酯,熔点93℃。

2、在25mL圆底烧瓶中加入0.8g香豆素-3-羧酸乙酯、0.6g氢氧化钾、4mL乙醇和2mL水,加热回流约15min。趁热将反应产物倒入20mL浓盐酸和10mL水的混合物中,立即有白色结晶析出,冰浴冷却后过滤,用少量冰水洗涤,干燥后的粗品约1.6g,可用水重结晶,熔点190℃(分解)。 四、实验关键及注意事项

1、实验中除了加六氢吡啶外,还加入少量冰醋酸,反应很可能是水杨醛先与六

氢吡啶在酸催化下形成亚胺化合物,然后再与丙二酸二乙酯的负离子反应。

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2、用冰过的50%乙醇洗涤可以减少酯在乙醇中的溶解。 五、主要试剂及产品的物理常数:(文献值) 名 称 分子量 性 状 比 重 熔点℃ 190(分解) 溶解度:克/100ml溶剂 沸点℃ 水 醇 醚 香豆素190.15 白色结晶 -3-羧酸 六、产品性状、外观、物理常数:(与文献值对照) 己内酰胺为白色粉末或者白色片状固体 七、产率计算:

产率=实际理论*100%

八、提问纲要

1、试写出用水杨醛制香豆素-3-羧酸的反应机理。

2、羧酸盐在酸化得羧酸沉淀析出的操作中应如何避免酸的损失,提高酸的产量。 九、主要试剂用量、规格

水杨醛、丙二酸二乙酯、无水乙醇、六氢吡啶、冰醋酸、浓盐酸、氢氧化钾、无水氯化钙。

实验十一 三草酸根合铁(III)酸钾的制备、性质和组成分析

(综合性实验)

一、实验目的

1.掌握三草酸根合铁(III)酸钾的制备方法。

2.熟悉化学分析、热分析、电导率测定等方法在化合物组成分析中的应用。 3.了解三草酸根合铁(III)酸钾的光化学性质。

二、实验原理

三草酸根合铁(III)酸合成工艺有多种,例如,可采用氢氧化铁和草酸氢钾反应;也可用硫酸亚铁铵与草酸反应得到草酸亚铁,再在过量草酸根存在下用过氧化()本实验采用三氯化铁和草酸钾直接反应制备。

K3[Fe(C2O4)3]·3H2O为亮绿色晶体,溶于水(0℃时4.7g/100g水,100℃时117.7g/100g水),难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。110℃失去结晶水,230℃分解。该配合物对光敏感;可进行下列光反应:

2 K3[Fe(C2O4)3] 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2 因此,在实验室中可用碱草酸根含铁(III)酸钾作成感光纸;进行感光实验。

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另外,由于它具有光的化学性质,能定量进行化学反应,常用作化学光量计材料。

用稀H2SO4可使三草酸根合铁﹝III﹞酸钾分解产生Fe3+和C2O2-4 用高锰酸

3+钾标准溶液滴定试样中的C2O2-4 此时Fe不干扰测定滴定后的溶液用锌粉还原

为 。

过滤除去过量的锌粉,使用高锰酸钾标准溶液滴定Fe2+通过消耗高锰酸钾标准溶液的体积

3+

及浓液计算得到C2o2-4 和Fe的含量。

用电导体测定配合物的摩尔电导体Km可确定阴,阳离子数目之比,从而确定配合物离子的电荷数,进一步确定化学式和原子结合的方式

三、主要仪器和试剂

天平,台秤,电导率仪,抽滤瓶 , 布氏漏斗循环水泵 , 棕色容量瓶 ,烧杯 ,量筒 蒸发皿。

草酸钾(k2c2o4 H2O,化学纯)三绿化铁(FeCl3 6H2O,化学纯 ),K3﹝Fe(cn)6﹞ (化学纯), NaoH(2mol/L),H2SO4 (2mol/L,0.2mol/L), kMno4标准溶液(0.0200mol/L)

锌粉(分析纯),丙酮。

四、实验内容与步骤

1. 三草酸根合铁(III)酸钾的制备

称取12g草酸钾放入100mL烧杯中,加20mL水,加热使全部溶解.在溶液近沸时边搅拌加入8mL,三氯化铁 溶液(0.4g/mL),将此溶液在冷水中冷却既有绿色晶体析出,析出完全后减压过滤得粗产品。

将粗产品溶解在约20mL热水中,趁热过滤。将滤液在冰水中冷却,待结晶完全

后抽滤晶体产物先用少量冰水和丙酮洗涤,晾干,称重,计算,产率 2.配合物的组成分析

①C2O2-4 的测定 准确称取约1g合成的三草酸合铁(III)酸钾绿色晶体于烧杯中,加入25mL 3mol/L的硫酸使之溶解再转移至250mL容器瓶中,稀释至刻度,摇均。移取

25mL试液于锥形瓶中加入20mL3mol/L硫酸,在70~80℃水浴中加热5min后,趁热用

高锰酸钾标准溶液滴定到溶液呈浅粉色,且30s 不褪色即为终点,计下读数。平行测定

三次,每次滴定完后溶液保留。

②Fe3+的测定 往上述滴定后的每份溶液中加入1g锌粉、5mL3moL/L硫酸振荡8

~10min后,过滤除去过量的锌粉,滤纸用另一个锥行瓶承接。用

40mL0.2mol/L的硫酸溶液洗涤原锥行瓶和沉淀,然后用高锰酸钾标准溶液滴定到溶液呈浅粉色,30s不褪色即为终点计下读数平行测定三次。

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