基础化学实验实验原理及思考题

邻二氮菲分光光度法测定微量铁

一、 实验原理

控制变量法：测量所需波长、有色物质的稳定性、溶液酸度、显色剂用量、溶剂、反应温度、干扰离子的影响。邻二氮菲与Fe 2+生产红色配合物的最大吸收峰在510nm 处。

2+

Fe 2++3

Fe 3

红色配合物

二、 实验步骤

1、显色反应的实验条件

（1）测定Fe 3+标准溶液的测量波长与吸光度曲线

（2）显色剂用量与吸光度曲线

2、试样中铁含量的测定

三、数据处理

Fe 含量的计算：

ρFe 标准曲线F e 对应的微克数 (μg ·mL -1) 5.00

四、 思考题

1、在加入显色剂之前加入盐酸羟胺溶液的目的是什么？

答：工业盐酸中含有Fe2+和Fe3+，而Fe3+能与邻二氮菲生成淡蓝色配合物，故在加入显色剂之前，应用盐酸羟胺(NH2OH•HCl) 将Fe3+还原为Fe2+，然后，进行铁的总量的测定。

2、若用配制已久的盐酸羟胺溶液，有何影响？

答：盐酸羟胺是将Fe3+还原成Fe2+，如果配制已久，还原能力减弱，就会使部分铁离子得不到还原，造成分析结果偏小。

3、显色时，加还原剂、缓冲溶液、显色剂的顺序可否颠倒？为什么？

答：不能，盐酸羟胺(NH2OH•HCl) 是用来将Fe3+还原为Fe2+，邻二氮菲是显色剂，乙酸钠用来调节酸度（若酸度较高反应进行较慢, 酸度太低则Fe2+水解, 影响显色）。

水中微量氟的测定

思考题

用氟电极测得的是F -离子的浓度还是活度？如果要测定F -离子的浓度，该怎么办？ 答：在没有加入总离子强度缓冲液（即TISAB ）时，测量的数值都是离子活度。如果在测量时，加入了TISAB ，可以在测量过程中保持离子强度的稳定性, 这时所测的数值就是氟离子浓度。

蒸馏及沸点的测定

一、实验原理

蒸馏：根据混合物中各组分的蒸气压的不同而达到分离的目的。广泛应用于炼油、化工、轻工等领域（沸点至少相差300C 的两种物质才能进行有效分离）。

沸点：液体的饱和蒸气压等于外界压强时，大量气泡从液体内部溢出，即液体沸腾，此时的温度称为溶液的沸点。液体的沸点跟外部压强有关。

意义：沸点的测定可以鉴定液体有机化合物或其纯度（有固定沸点的液体不一定都是纯液态化合物）。 二、思考题 1、蒸馏时加入沸石的作用？若蒸馏前忘记加沸石，能否立即将沸时加入将近沸腾的液体中？重新蒸馏时，用过的沸石能否继续使用？

答：加沸石以防爆沸。若加热前忘加沸石，应使液体稍冷后补加（接近沸点温度时不能补加！），然后继续加热。若中途因故停止蒸馏，烧瓶中原有沸石不能延用，应重新加入沸石。

2、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1~2滴/秒为宜？

答：蒸馏速度过快，会使蒸汽过热，破坏气-液平衡，影响分离效果。

熔点的测定

一、 实验原理

1、熔点：当固体物质加热到一定温度时，从液体转变为液体，此时的温度称为熔点。

2、纯净的固体化合物一般都有固定的熔点，固-液两相间的变化非常敏锐，从初溶到全溶的温度范围一般不超过0.5-1ºC （除液晶外）。当混有杂质后熔点降低，溶程增长。

意义：①可以定性的鉴定一个固体有机物②可以估计出有机物的纯度。

二、 思考题

1、 若样品研磨得不细，对装样品有什么影响？对测定有机物的熔点数据是否可靠？ 答：样品研得不细或装得不实，这样样品颗粒之间空隙较大，其空隙之间为空气所占据，而空气导热系数较小，会导致熔距加大，测得的熔点数值偏高。

2、 加热的快慢为什么会影响熔点？什么情况下可快？什么情况下要慢？

答：加热太快，则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力，而导致测得的熔点偏高，熔距加大。达到距熔点20℃之前可快，之后以1℃~2℃/min的速度上升，接近熔点时，0.2℃~0.3℃/min为宜。

3、 可否用第一次测定时已熔化的的有机物和毛细管再做第二次测定？为什么？

答：不能。因为有些物质可能已经分解，有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体，使所测数据产生偏差。

柱色谱分离染料

一、 实验原理

从柱顶加入样品，溶液经过表面积很大、经过活化的多孔或粉状固体固定相（吸附剂，如Al 2O 3、硅胶）时，由于各组分吸附能力不同，向下移动的速度也不同，从而形成不同色带，继续洗脱，即可分别洗出。

二、 思考题

1、柱色谱填装及加样时应注意什么问题？

答：色谱柱应装填得均匀紧密，不能有气泡，亦不能出现松紧不匀和断层现象，否则会影响色带的齐整。

2、分离过程中，为什么不能让柱内的液体流干和不让柱内留有气泡？

答：吸附剂变干会发生龟裂，使吸附剂不均匀，影响吸附效果；进气泡，影响分离出峰效果。

纸色谱分离氨基酸

一、 实验原理

以纸为载体，以纸上所含水分或其他物质为固定相，含有一定水分的有机溶剂作为流动相，利用样品中各组分的溶解度不同，移动速度不同。极性小易与水结合，移动距离近，反之，距离远，从而达到分离的目的。

二、 思考题

1、R f 的含义？怎样计算？

答：各组分相对位置的表示方法（比移值R f ），两组分∆R f 越大越易分离

R f 溶质最高浓度中心至原点中心的距离 溶剂上升前沿至原点中心的距离

2、为什么要含有一定比例的水分，为什么要在密闭的容器中进行？

答：因为固定相就是水，如果展开剂里含有水，增大其在水中的溶解度，有利于展开。展开剂大多为类似石油醚之类的挥发性物质，如果不密闭，展开剂挥发掉，液面降低，爬板速度也会受影响，不容易展开。

【实验结论】

通过实验可以知道每种氨基酸的在扩展剂中的移动速率是不相同的，利用每种氨基酸在纸上的位置不同可以计算出氨基酸的R f 值。和标准的R f 值对比，得出氨基酸种类。

乙酸乙酯的合成

一、 实验原理

在少量酸（H 2SO 4或HCl ）催化下，羧酸和醇反应生成酯，这个反应叫做酯化反应(Esterification)。质子活化的羰基被亲核的醇进攻发生加成，在酸作用下脱水成酯。

CH 3COOCH 2CH 3+H 2O

主反应：CH 3COOH +CH 3CH 2OH

3CH 2OCH 2CH 3+H 2O 副反应：2CH 3CH 2CH 3CH 2OH CH 2CH 2+H 2O

二、 思考题

1、酯化反应有什么特点，本实验如何创造条件使酯化反应尽量向生成物方向进行？ 答：酯化反应为可逆反应，反应进行慢且需要酸催化。为提高产率，本实验中采用增加醇的用量、不断将产物酯和水蒸出、加大浓硫酸用量的措施，使平衡向右移动。

2、饱和CaCl 2溶液洗涤的目的是什么？

答：酯层中含有少量未反应的乙醇，由于乙醇和CaCl 2作用生成CaCl 2•4H 2O 结晶化物，所以使用饱和CaCl 2除去少量未反应的乙醇。

3、可能副反应？粗乙酸乙酯主要杂质？如何除去？

答：副反应见原理。杂质有少量乙醇、乙醚、水和HAc 。由于乙醚沸点低，在多次洗涤中，极易挥发掉；使用饱和Na 2CO 3溶液洗涤除去乙酸；紧跟着用饱和NaCl 溶液洗涤除去残留的Na 2CO 3溶液，然后用饱和CaCl 2溶液直接洗涤除去少量的乙醇。

4、能否用浓NaOH 溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？

答：不可以，使用浓NaOH 溶液可以使乙酸乙酯发生水解，降低产率。

5、酯层用饱和Na 2CO 3溶液洗涤过后，为什么紧跟着用饱和NaCl 溶液洗涤，而不用CaCl 2溶液直接洗涤？

答：当酯层用饱和Na 2CO 3溶液洗涤过后，若紧接着就用饱和CaCl 2溶液直接洗涤，有可能产生絮状的CaCO 3沉淀，使进一步分离变得困难，故在这步操作之间必须水洗一下。由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，为了尽可能减少由此而造成的损失，所以采用饱和食盐水进行洗涤。

6、浓硫酸的作用是什么？

答：在酯化反应中，浓硫酸起催化和吸水作用。

乙酰水杨酸（阿司匹林）的制备

一、 实验原理

水杨酸分子中含—OH 、—COOH 双官能团。本实验采用以强酸硫酸为催化剂，以乙酸酐为乙酰化试剂，与水杨酸的酚羟基发生酰化作用形成酯。

二、 思考题

1、加入浓硫酸的目的是什么？

答：浓硫酸作为催化剂。 水杨酸形成分子内氢键，阻碍酚羟基酰化作用。

水杨酸与酸酐直接作用须加热至150～160℃才能生成乙酰水杨酸， 如果加入浓硫酸（或磷酸），氢键被破坏，酰化作用可在较低温度下进行，

同时副产物大大减少。

2、本实验中可产生什么副产物？如何除去？

答：副产物包括水杨酸、水杨酰水杨酸、水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸、乙酰水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酸酐和聚合物。用NaHCO 3溶液，副产物聚合物不能溶于NaHCO 3溶液，而乙酰水杨酸中含羧基，能与NaHCO 3溶液反应生成可溶性盐；水杨酸可以在各步纯化过程和产物的重结晶过程中被除去。

3、反应容器为什么要干燥无水？

答：以防止乙酸酐水解转化成乙酸

4、在H 2SO 4存在下，水杨酸和甲醇反应会得到什么产品？

答：酯化反应，生成水杨酸甲酯。

从茶叶中提取咖啡因

一、 实验原理

含结晶水的咖啡因加热到100℃时即失去结晶水，并开始升华，120℃时升华显著，178℃时很快升华。用95％乙醇在脂肪萃取器中提取茶叶中的咖啡因，将不溶于乙醇中纤维素和蛋白质等分离．需用少量溶剂就能将化合物从固体物质中萃取出来。所得萃取液中除了咖啡因外，还含有叶绿素、丹宁及其水解物等。

二、 思考题

1、为什么提取出的咖啡因呈绿色？

答：因为提取出的粗咖啡因中含有叶绿素。

2、采取哪些措施可提高咖啡因的收率？

答：通过少量多次萃取来实现。

3、除升华提纯外，还有哪些方法可以提纯？

答：还可以用重结晶、离子交换、柱层析等方法提纯。

富马酸二甲酯的合成

一、 实验原理

顺丁烯二酸酐（马来酸酐）在水解过程中，当无异构化催化剂存在时，生成马来酸，有异构化催化剂时，生成富马酸。顺丁烯二酸酐与甲醇醇解生成马来酸二甲酯，再异构化生成富马酸二甲酯。

二、 思考题

1、实验中甲醇过量数倍有何作用？

答：使马来酸酐反应充分，提高马来酸酐的转化率，从而提高产率。

2

、本实验中为什么要用NaHCO 3调节溶液的pH 值？

答：使用NaHCO 3可以除去乙酸，同时保护酯基不会被水解掉。