綜合與實驗講義

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基 礎(chǔ) 化 學 實 驗 教 程（） 綜合與設計性實驗講義吉林化工學院基礎(chǔ)化學教學與實驗中心 編專心-專注-專業(yè)目 錄實驗七 葡萄糖酸鋅的制備和分析（綜合性化學實驗）15實驗八 1，2，4-三唑的制備（設計性化學實驗）18實驗十 香豆素-3-羧酸的制備20實驗七 補鋅口服液葡萄糖酸鋅的綜合實驗（綜合性實驗）一、實驗目的葡萄糖酸鋅是近年來開發(fā)的的一種補鋅四品添加劑。人體缺鋅會造成生長停滯、自發(fā)性味覺減退或創(chuàng)傷愈合不良等現(xiàn)象，從而發(fā)生各種疾病。以往常用硫酸鋅作添加劑，但它對人體的腸胃道有一定的刺激作用，而且吸收率也比較低。葡萄糖酸鋅則有吸收率高、副作用少、使用方便等特點，是

2、20世紀80年代中期發(fā)展起來的一種補鋅添加劑，特別是作為兒童食品、糖果的添加劑，應用日趨廣泛。合成葡萄糖酸鋅的方法很多，可分為直接合成法和間接合成法兩大類。葡萄糖酸鋅的純度分析可采用絡合滴定法。通過本實驗要求達到如下目的：（1）學習和掌握合成簡單藥物的基本方法。（2）學習并掌握葡萄糖酸鋅的合成。（3）進一步鞏固絡合滴定分析法。（4）了解鋅的生物意義。二、實驗原理葡萄糖酸鋅為白色或接近白色的結(jié)晶性粉末，無臭略有不適味，溶于水，易溶于沸水，15時飽和溶液的質(zhì)量分數(shù)為25%，不溶于無水乙醇、氯仿和乙醚。葡萄糖酸鋅是以葡萄糖酸鈣和硫酸鋅（或硝酸鋅）等為原料直接合成。其反應為：Ca(C6H11O7)2

3、+ ZnSO4 = Zn(C6H11O7)2 + CaSO4這類方法的缺點是產(chǎn)率低、產(chǎn)品純度差。在pH10的溶液中，鉻黑T（EBT）與Zn+形成比較穩(wěn)定的酒紅色螯合物（Zn-EBT），而EDTA與Zn+能形成更為穩(wěn)定的無色螯合物。因此滴定至終點時，鉻黑T便被EDTA從Zn-EBT中置換出來，游離的鉻黑T在pH值在811之間的溶液中呈純藍色。Zn-EBT + EDTA = Zn-EDTA + EBT酒紅色 純藍色葡萄糖酸鋅溶液中游離的鋅離子也可與EDTA形成穩(wěn)定的絡合物，因此EDTA滴定法能確定葡萄糖酸鋅的含量。三、實驗用品1儀器臺秤，蒸發(fā)皿，布氏漏斗，吸濾瓶，電子天平，滴定管（50mL），移液

4、管（25mL），燒杯，容量瓶。2試劑葡萄糖酸鈣，ZnSO4.7H2O，硫酸（1mol/L），乙醇（95%），NH3.H2O-NH4Cl緩沖溶液（pH10），活性炭，乙二胺四乙酸二鈉鹽（簡稱EDTA，AR），Zn粒，氨水（1 ：1），HCl(6mol/L)，鉻黑T（s，1%）。四、實驗步驟1葡萄糖酸鋅的合成。稱取葡萄糖酸鈣4.5g，放入50mL燒杯中，加入12mL蒸餾水。另稱取Zn-SO4.7H2O3.0g，用12mL蒸餾水使之溶解，在不斷攪拌下，把ZnSO4溶液逐滴加入葡萄糖酸鈣溶液中，加完后在90水浴中保溫約20min，抽濾除去CaSO4沉淀，溶液轉(zhuǎn)入燒杯，加熱近沸，加入少量活性炭脫色，趁熱

5、抽濾。濾液冷卻至室溫，加10mL95%乙醇（降低葡萄糖酸鋅的溶解度），并不斷攪拌，此時有膠狀葡萄糖酸鋅析出，充分攪拌后，用傾析法去除乙醇液，得葡萄糖酸鋅粗品。用適量水溶解葡萄糖酸鋅粗品，加熱（90）至溶解，趁熱抽濾，濾液冷卻至室溫，加10mL95%乙醇，充分攪拌，結(jié)晶析出后抽濾至干，得精品，在50烘干，稱量，可得供壓制片劑的葡萄糖酸鋅。本品可作為營養(yǎng)增補劑（鋅強化劑）。用于代乳品時，每升代乳品含鋅量不得超過6mg。2葡萄糖酸鋅含量測定：設計EDTA滴定法測定葡萄糖酸鋅含量的實驗步驟。五、注意事項（1）反應需在90恒溫水浴中進行。這是由于溫度太高，葡萄糖酸鋅會分解，溫度太低，則葡萄糖酸鋅的溶解度

6、降低。（2）用乙醇為溶劑進行重結(jié)晶時，開始有大量膠狀葡萄糖酸鋅析出，不易攪拌，可用竹棒代替玻璃棒進行攪拌。乙醇溶液全部回收。（3）在裝柱過程中注意保持液面始終高于樹脂層。（4）配制鋅標準溶液時，為防止鋅與酸劇烈反應，必須加蓋表面皿，定量轉(zhuǎn)移須吹洗表面皿并多次淋洗燒杯。（5）葡萄糖酸鋅加水不溶時，可微熱。六、結(jié)果和討論（1）計算葡萄糖酸鋅的產(chǎn)率。（2）列表記錄EDTA標定過程，計算EDTA的量濃度。（3）列表記錄葡萄糖酸鋅測定過程，計算葡萄糖酸鋅產(chǎn)品的純度。七、思考題1根據(jù)葡萄糖酸鋅制備的原理和步驟，比較直接法和間接法制備葡萄糖酸鋅的優(yōu)缺點。2葡萄糖酸鋅可以用哪幾種方法進行結(jié)晶？3可否用如下的化

7、合物與葡萄糖酸鈣反應來制備葡萄糖酸鋅？為什么？ ZnO，ZnCO3，ZnCl2，Zn(CH3COO)24設計一方案制備葡萄糖酸亞鐵。5試解釋以鉻黑T為指示劑的標定實驗中的幾個現(xiàn)象：（1）滴加氨水至開始出現(xiàn)白色沉淀；（2）假如緩沖溶液后沉淀又消失；（3）用EDTA標準溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{色。6用鉻黑T作指示劑時，為什么要控制pH10？八、參考文獻（1）無機精細化學品的制備和應用，熊加林等，北京：化學工業(yè)出版社，1999。（2）無機化學實驗，周惠琳等，廣州：暨南大學出版社，1993。（3）大學化學實驗，浙江大學、華東理工大學、四川大學合編，北京：高等教育出版社，2002。模塊三實驗八 1

8、，2，4，-三唑的制備（設計性實驗）Preparation of 1H-1,2,4-三唑-triazole一、實驗目的了解無取代三唑環(huán)的合成和應用；了解文獻資料的收集和整理；學會對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析。二、實驗原理根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和文獻資料寫出本實驗的可能反應機理。應用與發(fā)展根據(jù)文獻資料用自己的語言總結(jié)出該化合物的應用、意義等。三、實驗儀器和試劑（實驗前要根據(jù)實驗內(nèi)容寫出詳細的實驗儀器名稱，熟悉實驗儀器及所涉及到儀器設備的使用）帶機械攪拌蒸餾裝置（尾氣吸收）等，有機溶劑重結(jié)晶反應裝置。水合肼C.P.80 甲酰胺 C.P.99.5 常用溶劑四、實驗內(nèi)容在配有溫度計，蒸餾頭、直型冷凝器，機械攪拌和恒壓

9、滴液漏斗的100ml四口瓶中，加入甲酰胺（0.8mol），加熱攪拌至一定溫度，攪拌并在一定時間內(nèi)滴加80水合肼，逸出的氨氣和甲酸引入吸收瓶（內(nèi)盛20-30H2SO4）吸收。滴加完畢，在于180-185下繼續(xù)反應一段時間，然后冷至130-140，傾倒于燒杯或表面皿中，用玻璃棒攪拌冷卻析出固體，過濾得粗產(chǎn)品1,2,4-三唑，記錄產(chǎn)品質(zhì)量，用溶劑重結(jié)晶得白色結(jié)晶，記錄產(chǎn)量，換算產(chǎn)率。熔點117-120。(IR v: 3129,3097,3055,2926,1764,1532,1484,1362,1272,1258,1180cm-1) 為了了解反應及反應條件對反應的影響，完成了幾組實驗數(shù)據(jù)如下：1：改

10、變物料配比加入甲酰胺后，使用電爐子加熱至180，使反應液保持在180下滴加80%的水合肼，滴加時間為90min。滴畢，180保溫30min，撤掉熱源，冷至130-140，傾倒于燒杯中，析出固體，過濾，稱量質(zhì)量。甲酰胺的量0.8mol 36.0g水合肼物質(zhì)的量（mol）0.160.200.240.280.320.360.400.440.480.520.560.6080%水合肼的質(zhì)量（g）10.012.515.017.520.022.525.027.530.032.535.037.6水合肼甲酰胺物料比0.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.75三

11、唑理論質(zhì)量（g）11.013.816.619.022.124.827.627.627.627.627.627.6同學甲三唑?qū)嶋H質(zhì)量（g）4.27.59.311.114.816.217.717.116.020.919.918.6實驗粗產(chǎn)率（%）38.0454.3556.0258.4266.9765.3264.1361.9657.9775.7272.1067.39同學乙三唑?qū)嶋H質(zhì)量（g）3.16.18.013.815.617.016.714.913.621.318.621.6實驗粗產(chǎn)率（%）28.1849.2048.1972.6370.5968.5560.5153.9948.2878.8967.3

12、978.26同學丙三唑?qū)嶋H質(zhì)量（g）8.113.315.718.316.017.420.318.121.915.419.4實驗粗產(chǎn)率（%）58.6980.1282.6382.8164.5263.0473.5565.5879.3555.7971.012. 1：改變滴加時間加入22.6g（2mol）甲酰胺后，使用電爐子加熱至180，使反應液保持在180下滴加80%的水合肼12.6g。滴畢，180保溫30min，撤掉熱源，冷至130-140，傾倒于燒杯中，析出固體，過濾，稱量質(zhì)量。甲酰胺的量0.5mol，22.6g 水合肼物質(zhì)的量0.25mol，12.6（80%水合肼）水合肼甲酰胺物料比2：1三唑理

13、論質(zhì)量（g）17.3g同學丁滴加時間（小時/h）0.50.751.01.251.51.752.02.252.52.753.0實驗粗產(chǎn)率（%）5.16.98.46.28.97.58.910.410.08.87.6三唑?qū)嶋H質(zhì)量（g）4.27.59.311.114.816.217.717.116.020.919.918.6實驗粗產(chǎn)率（%）38.0454.3556.0258.4266.9765.3264.1361.9657.9775.7272.1067.39同學乙三唑?qū)嶋H質(zhì)量（g）3.16.18.013.815.617.016.714.913.621.318.621.6實驗粗產(chǎn)率（%）28.1849.

14、2048.1972.6370.5968.5560.5153.9948.2878.8967.3978.26同學丙三唑?qū)嶋H質(zhì)量（g）8.113.315.718.316.017.420.318.121.915.419.4實驗粗產(chǎn)率（%）58.6980.1282.6382.8164.5263.0473.5565.5879.3555.7971.01注：同學們應在實驗前認真熟悉所用磨口儀器的安裝及其注意事項。參考文獻：1Panw D D ENew antifungal agents and preparations工International Journal of Antimicrobial Agents

15、2000，16：1471502周文明，王昌釗，李長杰，等新三唑類化合物的合成及抑菌活性研究J西北農(nóng)林科技大學學報，2005，33(6)：1471503 白雪，周成合，米佳麗三唑類化合物研究與應用J化學研究與應用，2007，19(7)：7217294 NHNam，et a1Carboxylic acid and phosphate esterderivatives of Flueonazole：synthesis and antifunhalactivitiesJBioorganic and Medicinal Chemistry Lette墻，2004，12(12)：625562695Khan

16、a F R，Smithb L JEvaluating fungicides for controllingCercospom leaf spot on sugar beetJCropProtection，2005，24：79866Horsley R D，Pederson J D，Sehwarz P B，et a1Integrateduse of tebueonazole and fnsarium head blight一脅sistant barleygenotypesJAsronoJ2006，98(1)：1941977楊典文. 1，2，4三唑類化合物的合成J浙江化工，2004，35(7)：4-

17、58馬曉燕，王國強，田戰(zhàn)省1，2，4-三唑的制備方法J火炸藥，1997(4)：51529馬曉燕，程永清，寧榮昌1，2，4-三唑的合成工藝研究J陜西化工，1998(3)：262810杜斌1H1，2，4三唑的制備J中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2000，31(11)：515實驗十 香豆素-3-羧酸的制備（綜合性實驗）一、實驗目的1學習利用Knoevenagel反應制備香豆素的原理和實驗方法。 2了解酯水解法制羧酸。 二、實驗原理本實驗以水楊醛和丙二酸二乙酯在六氫吡啶存在下發(fā)生Knoevenage縮合反應制得香豆素-3-羧酸酯，然后在堿性條件下水解制得目標產(chǎn)物。 反應式為： 三、基本操作訓練：（含儀器裝置和主要

18、流程）回流與無水操作、結(jié)晶、抽濾、洗滌、重結(jié)晶等基本操作；IR測定與分析【操作步驟】1、在25mL圓底燒瓶中依次加入1mL水楊醛、1.2mL丙二酸二乙酯、5mL無水乙醇和0.1mL六氫吡啶及一滴冰醋酸，在無水條件下攪拌回流1.5h，待反應物稍冷后拿掉干燥管，從冷凝管頂端加入約6mL冷水，待結(jié)晶析出后抽濾并用1mL被冰水冷卻過的50%乙醇洗兩次，粗品可用25%乙醇重結(jié)晶，干燥后得到香豆素-3-羧酸乙酯，熔點93。 2、在25mL圓底燒瓶中加入0.8g香豆素-3-羧酸乙酯、0.6g氫氧化鉀、4mL乙醇和2mL水，加熱回流約15min。趁熱將反應產(chǎn)物倒入20mL濃鹽酸和10mL水的混合物中，立即有白

19、色結(jié)晶析出，冰浴冷卻后過濾，用少量冰水洗滌，干燥后的粗品約1.6g，可用水重結(jié)晶，熔點190（分解）。 四、實驗關(guān)鍵及注意事項1、實驗中除了加六氫吡啶外，還加入少量冰醋酸，反應很可能是水楊醛先與六氫吡啶在酸催化下形成亞胺化合物，然后再與丙二酸二乙酯的負離子反應。 2、用冰過的50%乙醇洗滌可以減少酯在乙醇中的溶解。 五、主要試劑及產(chǎn)品的物理常數(shù)：（文獻值）名 稱分子量性 狀比 重熔點沸點溶解度：克/100ml溶劑水醇醚香豆素-3-羧酸190.15白色結(jié)晶190（分解）六、產(chǎn)品性狀、外觀、物理常數(shù)：（與文獻值對照）己內(nèi)酰胺為白色粉末或者白色片狀固體七、產(chǎn)率計算：八、提問綱要1、試寫出用水楊醛制香

20、豆素-3-羧酸的反應機理。 2、羧酸鹽在酸化得羧酸沉淀析出的操作中應如何避免酸的損失，提高酸的產(chǎn)量。 九、主要試劑用量、規(guī)格水楊醛、丙二酸二乙酯、無水乙醇、六氫吡啶、冰醋酸、濃鹽酸、氫氧化鉀、無水氯化鈣。實驗十一 三草酸根合鐵（III）酸鉀的制備、性質(zhì)和組成分析（綜合性實驗）一、實驗目的1.掌握三草酸根合鐵（III）酸鉀的制備方法。2.熟悉化學分析、熱分析、電導率測定等方法在化合物組成分析中的應用。3.了解三草酸根合鐵（III）酸鉀的光化學性質(zhì)。二、實驗原理三草酸根合鐵（III）酸合成工藝有多種，例如，可采用氫氧化鐵和草酸氫鉀反應；也可用硫酸亞鐵銨與草酸反應得到草酸亞鐵，再在過量草酸根存在下用

21、過氧化（）本實驗采用三氯化鐵和草酸鉀直接反應制備。K3Fe(C2O4)3·3H2O為亮綠色晶體，溶于水（0時4.7g/100g水，100時117.7g/100g水），難溶于乙醇、丙酮等有機溶劑。110失去結(jié)晶水，230分解。該配合物對光敏感；可進行下列光反應：2 K3Fe(C2O4)3 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2因此，在實驗室中可用堿草酸根含鐵（III）酸鉀作成感光紙；進行感光實驗。另外，由于它具有光的化學性質(zhì)，能定量進行化學反應，常用作化學光量計材料。用稀H2SO4可使三草酸根合鐵III酸鉀分解產(chǎn)生Fe3+和C2O 用高錳酸鉀標準溶液滴定試樣中的C2O 此時Fe3+不

22、干擾測定滴定后的溶液用鋅粉還原 為 。過濾除去過量的鋅粉，使用高錳酸鉀標準溶液滴定Fe2+通過消耗高錳酸鉀標準溶液的體積及濃液計算得到C2o和Fe3+的含量。用電導體測定配合物的摩爾電導體Km可確定陰，陽離子數(shù)目之比，從而確定配合物離子的電荷數(shù)，進一步確定化學式和原子結(jié)合的方式三、主要儀器和試劑天平，臺秤，電導率儀，抽濾瓶 , 布氏漏斗循環(huán)水泵 , 棕色容量瓶 ,燒杯 ,量筒 蒸發(fā)皿。草酸鉀(k2c2o4 H2O,化學純)三綠化鐵(FeCl3 6H2O,化學純 ),K3Fe(cn)6(化學純), NaoH(2mol/L),H2SO4 (2mol/L,0.2mol/L), kMno4標準溶液(0

23、.0200mol/L)鋅粉(分析純),丙酮。 四、實驗內(nèi)容與步驟1. 三草酸根合鐵(III)酸鉀的制備稱取12g草酸鉀放入100mL燒杯中,加20mL水,加熱使全部溶解.在溶液近沸時邊攪拌加入8mL,三氯化鐵 溶液（0.4g/mL）,將此溶液在冷水中冷卻既有綠色晶體析出，析出完全后減壓過濾得粗產(chǎn)品。 將粗產(chǎn)品溶解在約20mL熱水中，趁熱過濾。將濾液在冰水中冷卻，待結(jié)晶完全后抽濾晶體產(chǎn)物先用少量冰水和丙酮洗滌，晾干，稱重，計算，產(chǎn)率2.配合物的組成分析 C2O 的測定 準確稱取約1g合成的三草酸合鐵（III）酸鉀綠色晶體于燒杯中，加入25mL 3mol/L的硫酸使之溶解再轉(zhuǎn)移至250mL容器瓶中

24、，稀釋至刻度，搖均。移取 25mL試液于錐形瓶中加入20mL3mol/L硫酸，在7080水浴中加熱5min后，趁熱用高錳酸鉀標準溶液滴定到溶液呈淺粉色，且30s 不褪色即為終點，計下讀數(shù)。平行測定三次，每次滴定完后溶液保留。Fe3+的測定 往上述滴定后的每份溶液中加入1g鋅粉、5mL3moL/L硫酸振蕩810min后，過濾除去過量的鋅粉，濾紙用另一個錐行瓶承接。用40mL0.2mol/L的硫酸溶液洗滌原錐行瓶和沉淀，然后用高錳酸鉀標準溶液滴定到溶液呈淺粉色，30s不褪色即為終點計下讀數(shù)平行測定三次。配離子電荷的確定，稱取產(chǎn)品0.1g，配成100mL溶液。在電導率儀上測其電導然后求出摩爾電導率k

25、m值根據(jù)上述結(jié)果分析配合物的組成3.光化學性質(zhì)將少量產(chǎn)品放在表面皿或點滴板上，在日光下放置一段時間，觀察晶體顏色的化與放在暗處的晶體比較。稱取0.5g產(chǎn)物和0.4K3Fe(cn)6,加5mL水配成溶液，用玻璃棒或毛筆取在紙上涂畫，在日光直照下，觀察變化。或者將此混合液均勻涂在紙上，放暗處晾干后，附上圖案，在強光下照射，觀察變化。五、注意事項制備三草酸根合鐵（III）酸鉀時，可以往溶液中加入少量丙酮或乙醇，促使晶體析出完全。六、思考題寫出 Fe(C2O4)33-的結(jié)構(gòu)式。1.三草酸根合鐵（III）酸鉀固體和溶液應如何保存？2.用化學式表示本實驗Fe3+和C2O2- 4的測定原理。3.K3Fe(C2O4)3與K3Fe(CN)6混合物為什么在光照產(chǎn)生藍色物質(zhì)？4.設計實驗方案，定性說明產(chǎn)物中的Fe3+和C2O2- 4是處在配合物的外界還是內(nèi)界。5.產(chǎn)物中的K+可以用什么方法進行定性和定量分析？實驗十二 彩色固體酒精的制備及燃燒熱測定一、實驗目的1.了解彩色固體酒精的制備原理、用途，掌握其制備方法。2.了解燃燒熱的定義、氧彈量熱計的結(jié)構(gòu)、工作原理，學會用氧彈量熱計測定固體酒精的燃燒熱。二、實驗原理固體酒精制備過