2025年高考有機化學(xué)實驗十大裝置

2024-09-25 09:16:36網(wǎng)絡(luò)整理

　　一、有機實驗儀器

　　有機實驗儀器一般有十多種玻璃基本構(gòu)件組成，相互之間通過磨口緊密相連，組合成符合反應(yīng)要求、便于控制反應(yīng)的裝置。學(xué)習(xí)實驗首先要求熟知每件物件的名稱、功能，并能正確畫出構(gòu)件的圖象。

　　二、有機反應(yīng)與反應(yīng)裝置

　　不同有機反應(yīng)有不同反應(yīng)特征，反應(yīng)物、產(chǎn)物、催化劑也有不同的理化性質(zhì)，對反應(yīng)裝置也有不同的要求，縱觀各種裝置，有機反應(yīng)的容器是圓底燒瓶，圓底以其對稱性帶來好的承受外力作用和小的接觸面而作為有機反應(yīng)的場所，燒瓶上有數(shù)個磨口，磨口可與不同實驗儀器構(gòu)件相連，相互組成一套反應(yīng)裝置，適應(yīng)于某個反應(yīng)要求，常用裝置如下：

　　（一）回流裝置

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　　回流裝置是圓底燒瓶與球形冷凝管直接相連組成的一套裝置。球形冷凝管能將從燒瓶中上升的熱蒸汽快速冷卻凝聚成液體，重新回落到燒瓶中，從而達到減少或防治有機物在加熱時揮發(fā)，也使有機蒸汽出口遠離熱源而增加操作過程的安全性，主要應(yīng)用包括以下三個方面。

　　1、加熱有機物2、制備有機物飽和溶液（重結(jié)晶）3、反應(yīng)裝置（如乙酸乙酯制備）

　　回流裝置是有機實驗中最基本、最重要的裝置之一，根據(jù)不同反應(yīng)的特征差異，回流裝置可與其它實驗儀器構(gòu)件串聯(lián)組成一系列不同的實驗裝置，也可與其它儀器構(gòu)件并聯(lián)組合成另一系列的實驗裝置，首先就回流裝置與其它構(gòu)件串聯(lián)產(chǎn)生的實驗裝置如下：

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　　回流吸收裝置是對產(chǎn)生鹵化氫、氮、硫氫化物等有毒氣體的反應(yīng)，回流冷凝管頂端必須與毒氣吸收裝置相連防治毒氣外溢，若反應(yīng)能產(chǎn)生易揮發(fā)可燃物質(zhì)時，也需要在回流冷凝管頂端另用導(dǎo)管相連，通入下水道或室外，防止可燃性氣體在室內(nèi)積聚而發(fā)生事故。

　　值得一提的是，回流冷凝管頂端連接了毒氣吸收裝置后，整個系統(tǒng)形成一個密閉體系，這個體系在反應(yīng)開始后，可能反應(yīng)劇烈產(chǎn)生氣體來不及吸收而發(fā)生爆炸，在反應(yīng)后期又因體系冷卻或毒氣溶解而發(fā)生倒吸，避免的辦法是：三角漏斗緊貼液面（勿深入液面）

　　判斷這類反應(yīng)進行程度的辦法：觀察反應(yīng)體系中產(chǎn)生氣泡的速度，若無氣體產(chǎn)生，主反應(yīng)已完成。實例：由醇制備鹵代烴、己二酸制備（硝酸氧化法）

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　　回流干燥裝置是對于反應(yīng)物、催化劑、產(chǎn)物之一能與水反應(yīng)時，不僅要求反應(yīng)物、試劑、儀器在實驗前進行干燥處理，也要保持在反應(yīng)過程中，外界水蒸氣不進入反應(yīng)體系，因此在回流冷凝管頂端與裝有干燥劑的干燥管相連，例如：格氏試劑制備，安裝時要注意干燥劑要疏松透氣，防止過分緊密使反應(yīng)體系成為密閉體系留下安全隱患。

　　對于既要干燥無水又有毒氣產(chǎn)生的反應(yīng)，則可在干燥管后再接毒氣吸收裝置，安裝合操作注意點同（二）（三）所述，例：對二叔丁苯的制備。

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　　回流分水裝置是再回流裝置的燒瓶與回流冷凝管之間插入一個油水分離器，使回流液先滴入油水分離器后再回流到燒瓶中，這套裝置最適合于原料和產(chǎn)物都不溶于水，但有水生成的可逆反應(yīng)。例：正丁醚的制備。借油水分離器將水蒸出，減少產(chǎn)物的濃度，使可逆平衡向產(chǎn)物方向移動，對反應(yīng)物之中有可溶于水的物質(zhì)時，可以通過計算用過量可溶性反應(yīng)物和加入帶水劑，應(yīng)用回流分水器裝置控制反應(yīng)，所謂分水劑就是該物質(zhì)可與水形成低恒沸混合物，降低蒸出水的溫度，減少其它物質(zhì)蒸出。例：苯甲酸乙酯制備。回流分水裝置可借蒸出水的量判斷反應(yīng)進行程度。

　　（五）回流提取裝置

　　回流提取裝置如脂肪提取器，是從固體物質(zhì)中提取有機物的重要方法之一，原理是溶劑蒸汽在回流冷凝管中回流首先滴到被提取固體物質(zhì)上使固體物質(zhì)中被提取成份溶解在溶劑中，再流回圓底燒瓶，這一過程蒸發(fā)的是純?nèi)軇�，流回�(zé)康氖侨芙饬吮惶崛∥锏娜軇�，通過溶劑循環(huán)達到用有限的溶劑將固體物質(zhì)中的被提取物完全被提取出來。

　�。┱麴s裝置―――反應(yīng)蒸出裝置

　　蒸餾裝置是將燒瓶中產(chǎn)生的熱蒸汽通蒸餾頭流入冷凝管，冷凝成液體的裝置，這套裝置可以用來測定沸點（被蒸出液體的沸點），也可用于分離合提純有機物，還能用作反應(yīng)裝置，形成反應(yīng)蒸出裝置，應(yīng)用于產(chǎn)物之一為低沸點物質(zhì)的可逆反應(yīng)，通過反應(yīng)蒸出產(chǎn)物促使可逆反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動來控制反應(yīng)的進行。例：乙酸乙酯的制備。若低沸點產(chǎn)物與反應(yīng)物的沸點相差不大時，可采用回流蒸出裝置使沸點稍高的原料回流重新參加反應(yīng)。

　�。ㄆ撸┓逐s裝置

　　分餾裝置是在蒸餾裝置的燒瓶與蒸餾頭之間安裝分餾柱，這樣上升的熱蒸汽先進入分餾柱并在分餾柱中不斷與回流的冷凝液發(fā)生熱量交換合物質(zhì)的交換，最終使沸點相差不大的低沸點組分被蒸出，用來分離沸點相差不太大的混合物。

　　另外，反應(yīng)蒸出裝置（六）（七）還可用來防止產(chǎn)物發(fā)生二次反應(yīng)，所謂二次反應(yīng)不同于副反應(yīng)，反應(yīng)物和試劑首先發(fā)生一次反應(yīng)包括主反應(yīng)和副反應(yīng)，一次反應(yīng)的主產(chǎn)物在此反應(yīng)條件下可以接著再發(fā)生反應(yīng)稱二次反應(yīng)，，例以伯醇為原料氧化制醛，醛再相同條件下也被氧化最終生成羧酸，醛氧化成酸即為二次反應(yīng)。由此可見能發(fā)生二次反應(yīng)的產(chǎn)物必須在生成后立即使其脫離反應(yīng)體系，因此需反應(yīng)蒸出裝置，至于究竟用蒸餾還是分餾，可根據(jù)被蒸出物與反應(yīng)物的沸點差距大小定。

　　回流、蒸餾、分餾作為反應(yīng)裝置，還常與恒壓漏斗、攪拌器、溫度計并聯(lián)組成稍微復(fù)雜的反應(yīng)裝置，簡要介紹如下：

　�。ò耍┑渭踊亓餮b置

　　滴加回流裝置指在燒瓶一口裝回流裝置外（含回流、回流吸收、回流干燥等）另一磨口接恒壓漏斗，將反應(yīng)物或反應(yīng)之一逐滴滴加到反應(yīng)體系中，來控制反應(yīng)的進行。尤其是以下特征的反應(yīng)，必須選用滴加回流裝置：

　　1、反應(yīng)物活性較大，為了使反應(yīng)平穩(wěn)進行采用滴加以控制活性大的物質(zhì)的濃度，以達到控制整個反應(yīng)的目的。

　　2、強放熱反應(yīng)。為了使反應(yīng)熱能有效向環(huán)境擴散，防止發(fā)生事故，需控制反應(yīng)物濃度來使反應(yīng)熱量的逐點釋放，達到控制反應(yīng)的目的。

　　3、控制副反應(yīng)或二次反應(yīng)發(fā)生，對反應(yīng)物之一能與產(chǎn)物反應(yīng)時，除了嚴格控制反應(yīng)條件外，還要控制好該反應(yīng)物在反應(yīng)體系的濃度，而采用滴加方法，如格氏試劑制備時，若采用將鎂投入鹵代烴中，則鎂與鹵代烴反應(yīng)聲稱的格氏試劑也與鹵代烴反應(yīng)生成烴。因此需采用將鹵代烴滴入到鎂的醚溶液中，在其基本反應(yīng)完以后，再滴加以控制鹵代烴的濃度，減少副反應(yīng)發(fā)生。

　　4、控制過量，在實施可逆反應(yīng)時，有時也采用反應(yīng)物之一過量的方法控制反應(yīng)。一般采用教便宜的物質(zhì)為主，使較貴的物質(zhì)比較完全轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物而降低成本（例乙酸乙酯制備）。過量其含義包括兩個方面，其一是用量上過量，其二在操作技術(shù)上將有限的過量的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成數(shù)量上的絕對過量，如乙酸乙酯制備將1：1的反應(yīng)物滴加到乙醇－硫酸溶液中，達到乙醇的最大程度過量，獲得最大收益。

　　5、滴加蒸餾或分餾

　　若在分離混合物時，其成分之一在沸點時雖穩(wěn)定，但不能長時間加熱，而蒸餾或分餾的量又較大，就可選用小的二口或三口瓶，采用邊滴加邊蒸餾或分餾的辦法，使滴入的少量液體在燒瓶中立即氣化進入冷凝管或分餾柱，防止長時間加熱而發(fā)生變化。

　　（九）攪拌器

　　攪拌器是有機實驗中常用儀器之一，與回流滴加組合成反應(yīng)裝置，在以下三種情況下需安裝：

　　1、在異相反應(yīng)中為了增加反應(yīng)物之間相互接觸，以加快反應(yīng)的進程，尤其兩相互不相溶的液體時靠振蕩很難有效，必須用攪拌器。

　　2、強放熱反應(yīng)。為了使熱量能盡快向環(huán)境傳遞，防止局部過熱而誘發(fā)副反應(yīng)或事故，必須采用攪拌器。

　　3、反應(yīng)體系的粘度。反應(yīng)體系的粘度不僅影響反應(yīng)物之間可接觸，也影響熱量擴散和小分子物質(zhì)的揮發(fā)，故一般需要攪拌�？傊�?dāng)嚢枥诜磻?yīng)物之間的接觸，防止反應(yīng)體系中局部過熱或局部過濃。及在縮和反應(yīng)時能促使小分子逸出等，達到控制反應(yīng)的目的。

　　（十）溫度計

　　溫度計也是反應(yīng)時常用的儀器。它除了在蒸餾和分餾時指示出收集餾分的范圍外，也用溫度計測出反應(yīng)時反應(yīng)混合物的溫度，以便控制加熱的程度。

　　以上重點介紹相關(guān)構(gòu)件組合10種反應(yīng)裝置，每套裝置都與對映反應(yīng)的特征建立聯(lián)系，從中也了解反應(yīng)時通過反應(yīng)裝置、操作和控制反應(yīng)條件來控制，使其能平穩(wěn)進行，并獲得理想的效果。熟悉反應(yīng)體系種各物質(zhì)的理化性質(zhì)和反應(yīng)特征，根據(jù)有機儀器構(gòu)件的功能，組合成符合反應(yīng)特征、便于控制操作和安全的反應(yīng)裝置，是有機化學(xué)實驗教學(xué)的重要目標(biāo)之一。