化学自习室移动版

1、乙烯、乙炔等有机气体可根据所含杂质选用合适的试剂洗气净化，像硝基苯、溴苯、乙酸乙酯等液态有机物如何提纯呢？

实验室里，通常采取如下步骤净化有机液体产品：洗涤一干燥一蒸馏。首先要对产品可能具有的杂质进行分析，选择合适的水溶液对粗产品进行洗涤处理，因为洗涤后必然要进行分液操作，所以洗涤一般在分液漏斗里进行。如硝基苯中可能混有反应物硫酸、硝酸等，可选用烧碱稀溶液反复洗涤、分液2或3次，再以少量水反复洗涤2或3次以除去残余的碱。由于洗涤过程中难免有少量水分收到产品中去，故下一步可选用无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水氯化钙等可以结合水分子形成结晶水合物的盐对产品进行干燥处理。这个过程可在烧杯中进行，向液态有机物中加入固态干燥利后充分搅拌，然后再采用过滤或倾析的方法分离除去固体物质。最后，考虑到产品中可能还溶有未反应的有机原 料、有机副产物(如硝基苯里的苯、二硝基苯等)，还要对干燥后的产品进行再一次蒸馏处理，只收集所需产品沸点附近的馏分作为最终产物。

2、蒸馏实验中，温度计水银球为什么要置于蒸馏烧瓶支管口处？

因为它所指示的是馏分的沸点，首先让我们回顾 一下沸点的概念，沸点就是一定压强下，一种物质的气态与液态相互转化时的平衡温度。蒸馏实验中，烧瓶内的液体受热气化，蒸气上升到支管口处进入支管被冷凝为液态，被作为馏分收集下来。故蒸馏烧瓶的支管口处可近似看作馏分的气态与液态相平衡的地方。虽然不是非常准确，但要大致测量馏分的沸点，温度计水银球可能再没有比放在此处更合适的位置。

3、为什么检验卤代烃中卤素原子要在水解后先加稀硝酸酸化？

因为卤代烃的水解反应一般都是在碱性条件下进行的。水解完毕后总有碱剩余。这时若直接加 AgNO₃溶液，则在形或卤化银沉淀的同时，发生如下反应：2Ag^＋＋2OH^－= Ag₂O↓(棕褐色)＋H₂O，Ag₂O的棕褐色能够遮盖住白色AgCl、淡黄色AgBr、黄色AgI等所有沉淀的颜色，导致我们难以判断到底卤代烃分子中存在哪种卤素原子，所以要先加稀硝酸使溶液酸化，以防止Ag₂O的生成。

其实，水解后检验卤素离子的方法主要是为证明卤代烃发生了水解反应，有机分析中往往用 AgNO₃的乙醇溶液直接检验卤代烃中含有怎样的卤素原子，由于卤代烃用铜丝蘸取后灼烧时可产生绿色火焰，故在确认某液态样品属于卤代烃后，可直接向其中加入AgNO₃的乙醇溶液，振荡后若产生白色沉淀，则为氯代烃；若产生淡黄色沉淀，则为溴代烃。

与本实验过程类似的实验还有，在检验蔗糖或淀粉、纤维素水解产物中的还原性糖时，需要先向水解液中加碱中和掉用于催化的硫酸。这是因为氢氧化铜还原为红色氧化亚铜的反应只能在碱性条件下成立，酸性条件下氧化亚铜不能稳定存在。

4、为什么用高锰酸钾溶液检验溴乙烷的消去产物乙烯前要先用水洗气？

卤代烷的消去反应过程中使用了乙醇作NaOH 的溶剂，且需要加热，就不可避免地挥发出大量乙醇蒸气，乙醇也具有很强的还原性，可以使高锰酸钾溶液褪色：

5C₂H₅OH₄＋12 MnO₄^－＋36H^＋ =10CO₂↑＋12Mn^2＋＋33H₂O。

用水洗气的目的就是除去产物乙烯中混石的乙醇，避免其干扰实验结果。如果采用溴的四氯化碳溶液检验消去反应产物乙烯，因乙烯和溴的四氯化碳溶液不发生反应，则可以不用洗气。

5、为什么不用溴乙烷(或氯乙烷)的消去反应制乙烯？

我们知道，溴乙烷在碱性条件下，既可能发生取代反应(水解)，也可能发生消去反应，这2个反应实 际上互为竟争反应。取代反应只需要断裂C －Br键， 对反应条件要求不高，常温或微热时反应即可顺利进行，而消去反应不但需要断裂C －Br键，而且还需耍断裂β－C上的C^－ H键，而β－C—H键距离官能团溴原子较远，受其影响较小，并不是那么容易断裂，需要较高的温度。虽然实验中我们控制了一些条件，比如用醇替代水溶解碱以尽可能减少水解的可能性，但毕竟碱在醇溶液里也会电离产生OH^－ ，故实际反应中取代产物远比消去产物所占比例要大。因此，由于效率太低，一般不利用卤代烃消去反应的方法制取。另外，卤代烃价格比乙醇昂贵得多，这也是在实验药品选择时要考虑的一个重要方面。

6、根据铜催化醇类氧化反应的机理，黑色的氧化铜可以被醇还原为红色的铜单质，可不可以利用氧化铜鉴别结构不同的醇类(伯醇、仲醇和叔醇)？

不可以。物质的检验是依据该物质的特性进行的，还原氧化铜不是伯醇和仲醇特有的性质，叔醇不能被氧化为醛或酮，不等于它不能被氧化铜氧化，比如它可以被氧化为CO、CO₂等。事实上，加热条件下， 几乎一切有机物都能把氧化铜还原为铜单质。在传统 的有机物定最分析方法燃烧法中，通常使用氧化铜作为氧化制，就是这个缘故。

7、做苯酚溴代实验时，为什么要使用过量的浓溴水？

苯酚分子中，受酚羟基影响，苯环上2，4，6位的氢原子非常活泼，常温下可被溴取代，形成难溶于水 的2，4，6－三溴苯酚白色沉淀，这是苯酚的特性，既可用于苯酚的定性检验，还可用于定量检测。

可是实验时往往看到，当所加溴水不足时，局部产生的白色沉淀振荡即消失，只有使用过量浓溴水时，才能获得稳定的白色沉淀。原来，不是因为溴的量少未发生取代反应，而是由于反应产物2，4.6－三溴苯酚可以溶解于苯酚稀溶液的缘故，故当有苯酚剩余 时，便看不到2，4，6－三溴苯酚白色沉淀。

所以，此实验成功的诀窍是：向苯酚的稀溶液里加过量浓溴水，也右人提出并尝试过向浓溴水中滴加少量苯酚溶液的方法，被认为是比较容易操作。

8、为什么不能用过量浓溴水除去苯中溶解的少量苯酚？

这个问题看上去略显幼椎，但的确是很多同学学习过程中遇到的困惑之一，他们的想法是，既然苯酚可以跟浓溴水作用形成白色的2，4，6－三溴苯酚的沉淀，用溴水将某酚反应掉，再滤掉沉淀不就达到除去杂质的目的了吗？

首先，2，4，6－三溴苯酚难溶于水，那么它是不是也难溶解于苯呢？对于一般的小分子化合物来说，一般规律是亲水则憎油，而憎水则亲油。所以苯酚跟溴反应的产物2，4，6－三溴苯酚可溶解于苯中，这样就在除去一种杂质的同时引入了另一种新的杂质。显然不符合除杂质的一般原则。其次，用溴水除苯中的杂质，我们知道溴是极易溶解于苯的，那么加多少溴水合适呢？加少了，不可能把苯酚除尽；加多了，则过量的溴溶于苯中，成为新的杂质。

9、加热浓硫酸与乙醇的混合物制乙烯时，混合液为什么会变黑且有剌激性气体放出？

这是因为浓硫酸不仅具有脱水性，还具有强氧化性。加热时，部分乙醇跟硫酸发生如下氧化还原反应： C₂H₅OH ＋ 2H₂SO₄2C ＋ 2SO₂ ↑＋5H₂O，反应 产生的碳的小颗粒使混合液呈黑色，而SO₂使逸出的 气体具有强烈的刺激性气味，

值得注意的是，该实验制得的气体因含有大量还原性气体SO₂，故使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色的速率非常快，远比纯粹的乙烯气体快得多。所以，要想说明乙烯的性质(跟溴发生加成反应、被高锰酸钾氧化)，应该先使气体通过足量烧碱溶液，以除去其中的杂质气体SO₂，并通过品红溶液确认SO₂被除尽后， 再通入溴水或高锰酸钾溶液。另外，在较高温度下，也不排除碳元素被浓硫酸进一步氧化为CO₂等的可能性，成为乙烯气体中的杂质。

10、加热有机液体时，为防止 ，往往需要加碎瓷片，碎瓷片防暴沸的原理是什么？

这要从液体发生暴沸的原因谈起，暴沸源于液体的过热(在非常洁净的容器内，液体很平緩地受热时， 会发生温度达到、其至超过其沸点而不发生沸腾的现象，这样的液体叫过热液体)。过热液体处于不稳定状态，一旦受到激扰，比如振荡、搅拌、投入杂质等，便会瞬间发生暴发式沸腾，产生大最气体冲出容器，造成实验事故。日常实验中，最常见的暴沸现象就是集中加热试管里的液体时，大量液体冲出试管的现象，这就是为什么加热试管内液体时要不断上下移动试管 的主要原因。

过热现象的发生跟受热液体内部缺少气化中心有关，碎瓷片上有很多小气孔，这些气孔内储存有微量的空气，受热时会膨胀。但并不一定马上逸出，而是在气孔周围随着液体温度的变化而不停震动，起到激扰液体的作用，使受热的液体到达沸点即可气化而沸腾避免发生过热现象。

自然界有类似碎瓷片一样具有微乱结构的矿物——沸石，可以用来防止暴沸。

根据沸石的作用原理，使用沸石时应该注意如下 两点：一是当加热已经开始，突然发现忘记加沸石时， 千万不要中途补加，而要停止加热、冷却液体到室温 再补加沸石、重新加热，二是前一次实验中用过的沸 石不宜接着再用，因为实验結朿、液体冷却后，沸石内的微孔已进入液体，不再其备提供气化中心的作用。

11、乙烯气体能不能用浓硫酸干燥？

不能.因为冷的浓疏険可以吸收乙烯气体，与之发生加成反应，生成硫酸氢乙酯：

CH₂=CH₂ ＋ H — OSO₃ H C₂H₅－OSO₃H.

也有的人会发出下列质疑声“乙烯气体是由浓硫酸制得的。

为什么不能用浓硫酸干燥呢?

要知道.浓硫酸催化使乙部脱水的温度是170 ℃， 乙烯气体正是上述反应的产物硫酸氢乙酯在170 ℃下 分解得到的。也就是说，有如下关系：

CH₂=CH₂＋H－OSOH C₂H₅－OSO₃H

乙烯由浓硫酸制取，但不能用硫酸干燥这一关系，恰如无机化学实验中NH₃伴随着CaCl₂产生，但却不能用CaCl₂干燥的道理差不多，因为产生气体时的反应条件(加热)跟干燥时(常温)是不同的。

12、用电石制取乙焕的实验中，为什么要用饱和食盐水替代纯水？

这是因为电石与水的反应速率过快，使用饱和食盐水替代纯水，有利于控制逸出气体的速率。

饱和食盐水与电石接触时，水被反应掉后，食盐随即析出，附幷在电石表面。这就阻碍了后续的盐水与电石过快接触，反应速率也就会变慢。这一过程的道理可用一个生活中的现象类比，你用烘水浸泡一片饼干，饼干会很快变软，而换用同样温度的粥去泡，则 饼干变软得很慢。

13、用电石制取乙焕时，杂质为什么不用烧碱溶液除去，而要用CuSO₄溶液？

这是因为杂质气体不仅仅是H₂S，往往还有 PH₃，PH₃也会还原高锰酸钾溶液从而影响乙炔的检验。跟H₂S 一样，PH₃来自电石中的Ca₃P₂杂质水解：

Ca₂P₃＋6H₂O=3H₃PO₄＋2PH₃↑.

由于PH₃气体不具有酸性，也不易溶解于水，烧碱溶液难以跟它作用，用硫酸铜溶液洗气时，H₂S、 PH₃可以同时被除去，反应如下：

H₂S＋CuSO₄=CuS↓＋ H₂SO₄

11PH₃＋24CuSO₄＋12H₂O=8Cu₃P ↓＋24H₂SO₄＋3H₃PO₄

有的教科书为避免知识的过分拓展，往往对存在 PH₃的问题避而不谈，所以导致上述冋题的产生。

14、为什么制取硝基苯等一些有机合成实验需要冷凝回流？如何进行冷凝回流？

应该说，冷凝回流是有机合成实验的一大特点， 这与有机反应的复杂性有关。由于有机物结构远比无机物复杂，要想让反应物分子从指定的位置断键、并按照我们期望的方向转化，就需要严格控制温度等实验条件，加之有机反应一般较慢，需要足够的反应时间，若不进行回流操作，可能导致一部分反应物尚未来得及反应就挥发出去。

回流操作需要用到各种冷凝器，冷凝器大都是由玻璃套管组成，根据内管形状一般有直形、蛇形、球形等类型，直形冷凝器冷凝效果最差，但它可以兼做蒸馏实验的冷凝器，我们可以在中学教科书里看到它的样子，下面是另外2种常用冷凝器的结构示意图：

为取得好的冷凝效果，冷凝器冷却水要从下端口进入，以保证冷凝器夹层内始终充满冷却水。另外，必须在开始对实验装置加热前先接通冷却水，而等实验结束时，则应该先停止对装置加热，待装置充分冷却 后才停止通冷却水。

有些实验中，有机物沸点较高，不需要用水做冷凝剂，直接用空气冷却就可以了 ，这时就不需要上述各种冷凝器，只用一根长、直玻璃管就可以了，这根长玻璃管可以称为空气冷凝器。

15、银镜反应的本质是Ag^＋被醛基还原为单质，为什 么用乙醛做银镜实验时要用氨水将Ag^＋转化为[Ag(NH₃)₂]^＋而不是直接还原?

首先我们能够想到的是，若直接还原AgNO₃溶 液，则生成的银在酸性条件下不能稳定存在(体系内本来就有NO₃^－，还原过程中溶液pH会下降，酸性条 件下即使还原出Ag也会随即被HNO₃氧化)。其次， 一个更为关键的原因是，要形成银镜(银的晶体)，要求反应要有秩序地发生，还原出的银原子一个一个地不断产生、有规律地累积在容器内壁，而不是瞬间产生大量银单质聚集成为纳米粒子(黑色的银粒)，要让银原子 一个个地不断产生，既要降低游离Ag^＋的浓度，又要 保证溶液中有充足的“银源”。配合状态的[Ag(NH₃)₂]^＋才 是很理想的选择：[Ag(NH₃)₂]^＋3Ag^＋ ＋2NH₃，由于 [Ag(NH₃)₂]^＋难以电离，故溶液中游离Ag^＋浓度很小， 可以满足一个一个被还原的要求，而当Ag^＋被还原 后，[Ag(NH₃)₂]^＋又能源源不断地电离，补充Ag^＋。

工业上，金、银等金属的电镀工艺中，为保证镀层 均匀、美观、牢固，也是采取这种络合策略的。

如果我们仔细分析银镜实验的方案，还会发现另 一个细节：银镜实验所用乙醛溶液的量很少，最初使用2 mL，硝酸银溶液的情况下，只加3滴乙醛溶液，这 也是为了控制还原反应的速率，使银离子一个一个地还原而专门设计的。

16、 乙酸乙酯合成实验中，乙醇、乙酸、浓硫酸等各试 剂用量与加入次序有无严格规定？

单从实验安全的角度，只需把握一点即可：不能先在容器里放浓硫酸，无论是把乙醇、乙酸中的哪一 个先加入反应容器，或者把乙醇和乙酸二者都先加入 容器，再向容器内加硫酸、边加边搅拌均匀，都不影响实验结果。而如果先把浓硫酸放入容器，向浓硫酸中滴加乙醇或乙酸，则可能导致液体飞溅，这个道理和 浓硫酸稀释是一样的。

成熟的实验室实验大都是工业生产的“微缩版”， 工业生产中要考虑生产成本和效益。由于浓硫酸和乙 醇或乙酸混合过程中会放岀大量热，导致有机物大量挥发，所以一般使用价格相对低廉的乙醇先和硫酸混和，待混合液冷却到一定温度后再加乙酸，所以需要的乙醇就比乙酸多些。另外，酯化反应属于可逆反应， 根据勒夏特列原理，可以采用增大廉价原料用量的策略以提高成本原料的转化率。所以，实验中一般使用 相对过量的乙醇(3 mL)和一定量的乙酸(2 mL)反 应.作为催化剂、脱水剂的浓硫酸，其用量也不能太少 (2 mL 左右)。

17、乙酸乙酯合成实验中，为什么要先小火加热一段 时间再大火加热？

酯化反应属于可逆反应，反应较慢，故开始阶段 不可大火加热，以防尚未反应的乙醇和乙酸等挥发损失。故先用小火加热使反应体系达到平衡状态，然后， 为促进平衡向生成酯的方向移动，再用大火加热的方法把产物乙酸乙酯从反应体系内不断蒸儒出来。

18、收集乙酸乙酯为什么要用饱和碳酸钠溶液？

把蒸馅出的乙酸乙酯收集在碳酸钠溶液上方，是 为了除去其中混有的乙酸。为什么要除去乙酸呢？因 为乙酸蒸气的气味刺激性太强，会“遮盖"住乙酸乙酯 的芳香气味，影响我们对乙酸乙酯气味的感知。

既然是为除去乙酸，那么用烧碱溶液好不好呢？ 通过分析可知不好，因为烧碱碱性太强，可能导致乙酸乙酯水解。虽然碳酸钠溶液也具有碱性，但同样浓 度的2种溶液，碳酸钠碱性比烧碱弱得多，对酯水解 的促进作用远比烧碱差。

另外，把乙酸乙酯收集在碳酸钠溶液上方，还可以顺便演示“乙酸乙酯不易溶解于水”的性质。不过请 大家注意，乙酸乙酯“不易”溶于水，并非完全不溶解于水，无论从分子结构上看(乙酸乙酯分子中有2个可跟水中氢原子形成氢键的氧原子)、还是从数据上 看(20 °C时，乙酸乙酯在100 g 水里可以溶解8 g 多一 点)，乙酸乙酯都应该属于可溶物.使用饱和碳酸钠溶液观察乙酸乙酯的溶解性，其实是利用了盐析效应 (在无机盐浓溶液中，有机物的溶解度大幅度下降)， 使乙酸乙酯跟水溶液易于分层。其实，这样的演示容 易给人以“酯类都不易溶解于水"的误导。

19、制备肥皂实验中加酒精起什么作用？

皂化反应是难溶性的油脂和碱的水溶液之间发 生的反应，该反应只能在油脂与碱溶液的接触面上发生。显然，反应的速率和油脂与碱溶液的接触面大小 密切相关.酒精的分子结构特点(一端是亲水的羟基， 另一端是亲油的乙基)决定了它既易溶于水又可溶于 油脂，它的加入可以“拉近油脂和水溶液的距离”，使 二者更好地混合均匀，加速反应的进行。

工业生产中，是把按一定配比的油脂和碱混合后 放入皂化锅内，向其中持续通入高温水蒸气，利用高温水蒸气加热并不断搅拌油脂和碱溶液的混合物，从而使二者很好地混合并发生反应，并不需要特地加入酒精而增大生产成本。

20、制取肥皂的过程中，如何知道皂化反应基本完成？

用玻璃棒蘸取皂化液滴到冷水里，如果皂化液很 快在水面分散开来，水面无细小、分散的油珠，则说明 皂化反应已经完成.高级脂肪酸钠具有一端 (―COO)亲水、一端(CH₃—CH₂－CH₂－)亲油的 特点，把少量高级脂肪酸钠放到水里时，其亲水基会 很快插入水中，而亲油基“翘起”在空气中，在水面形成肉眼看不见的单分子薄膜而扩散开来，不呈聚集状态。

21、蛋白质溶液里滴加硫酸铜溶液时，先产生大量白色沉淀，当硫酸铜溶液过量时，白色沉淀会溶解，恢复 澄清透明溶液，原因是什么？

在演示重金属盐和蛋白质的作用时，常常看到把硫酸铜溶液滴入鸡蛋清溶液里，很快产生大量白色沉淀，如果继续滴加硫酸铜溶液，则发现白色沉淀会溶解，变为澄清溶液，对此“异常”现象，曾经有多种解释。2009年7月，董素英博士通过大量实验证明，该现象和蛋白质的等电点有关——蛋白质在其等电点附近溶解度最小，因实验所用硫酸铜溶液呈酸性，当加 入过多的硫酸铜溶液时，改变了蛋白质溶液的pH，导致蛋白质的溶解度增大，故原来的浑浊消失。