乙酰苯胺的制備

Preparationofacetylaniline

實驗課時：5學(xué)時

實驗類型：綜合實驗

教學(xué)對象：應(yīng)化、制藥、化工、冶金、材料、醫(yī)學(xué)等專業(yè)本科生

一、目的與要求

I.了解以冰醋酸為酰基化試劑制備乙酰苯胺的基本原理和方法。

2.掌握分儲操作和鞏固重結(jié)晶和熔點測定等操作。

二、方法與原理

C6H5NH2+CH3COOH—C6H5NHCOCH3+H20

以過量的乙酸和苯胺反應(yīng)，并將產(chǎn)生的水脫離反應(yīng)體系提高轉(zhuǎn)化率。

乙酎和乙酰氯作酰化劑，反應(yīng)速度較快，但價格較貴。選用乙酸作酰化劑，能更多地進

行基本操作和實驗方法的綜合訓(xùn)練。

三、內(nèi)容提要

苯胺用乙酸酰基化，用分儲裝置使反應(yīng)產(chǎn)生的水脫離反應(yīng)體系，重結(jié)晶提純粗品，干燥,

測熔點以確定純度。計算產(chǎn)率。

四、物理常數(shù)

溶解度

化合物分子比重熔點沸點折光率

性狀

乙乙

名稱量(d)CC)CC)(n)水

醇避

茉胺93.12液體1.022-6.1184.41.58633.6IHnn

冰醋酸60.05液體1.04916.5118.11.3715000000

斜方0.53°2產(chǎn)

乙酰米胺135.161.21,133-4305—r

晶體3.5M46s

五、教學(xué)要點

1.實驗之關(guān)健：

1.分鐳裝置的安裝；

2.控溫蒸出反應(yīng)生成的水使反應(yīng)向右移動

3.反應(yīng)終點的確定；

4.重結(jié)晶提純。

2.教學(xué)安排

1.講解實驗原理及注意事項，乙酰化反應(yīng)的方法與應(yīng)用。

2.演示分儲裝置操作。

3.復(fù)習(xí)和強調(diào)重結(jié)晶操作的關(guān)鍵步驟。(可結(jié)合上次重結(jié)晶實驗中存在的問題，有針

對性地指名演示操作，請同學(xué)們糾錯，教師點評)

六、注意事項

1.制備時，所用儀器必須干燥（為什么）

2.應(yīng)加入少許鋅粒（什么作用？）

3.蒸出反應(yīng)生成的水之前，必須保證乙酸與苯胺反應(yīng)一段時間（為什么）

4.分儲時，必須控溫105°C以下（為什么）

七、思考題及解答

1.為什么用分儲裝置比蒸儲裝置效果好？

答：分儲裝置使于蒸塔出沸點差別不大的組分）

2.分儲時實際上收集的液體比理論上應(yīng)產(chǎn)生的少要多，為什么？

答：因除水外，還有乙酸

3.苯胺是堿而乙酰苯胺不是，解釋這種差異。

答：后者因氮原子與城基的P-n，電子云向皴基氧偏移）

4.如果10g苯胺與過量乙酊作用，計算乙酰苯胺理論產(chǎn)量。（14.5g）

5.當苯胺用乙酸乙酰化時，為什么用過量酸，并將反應(yīng)生成的水蒸山？

答；乙酸溶于水，易除去；利用沸點的差別，蒸去水，促使平衡右移

6.制備對硝基苯胺，硝化前為什么將苯胺轉(zhuǎn)化為乙酰苯胺？

答：苯胺易氧化，轉(zhuǎn)化為乙酰素胺以保護氨基

7.苯胺和下列化合物反應(yīng)，將得到什么產(chǎn)物？

（1）琥珀酸酊，加熱（2）二甲基乙烯酮

H3cO

\II

（2）CH—C-NHC6H5

H3c

反應(yīng)（2）中，先苯胺對烯酮進行親核加成，然后重排并接受質(zhì)子

八、參考書

1?黃濤主編.有機化學(xué)實驗（第二版）.北京：高等教育出版社.

2、蘭州大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)合編.有機化學(xué)實驗（笫二版）.北京：高等教育出版社.

正澳丁烷的制備

Preparationofbutylbromide

實驗課時：5學(xué)時

實驗類型：綜合性合成實驗

教學(xué)對象：應(yīng)化、制藥、化工、醫(yī)學(xué)八年制、材料、生物等專業(yè)

一、實驗?zāi)康呐c要求

1.學(xué)習(xí)以溟化鈉、濃硫酸和正丁醉制備1一浪丁烷的原理和方法。

2.練習(xí)連有氣體吸收裝置的加熱回流操作和液體干燥操作。

3.鞏固分液漏斗洗滌液體的方法。

4.鞏固蒸儲操作。

二、實驗原理

主反應(yīng)：NaBr+H2SO4―?HBr+NaHSO4

n-CH3cH2cH2cH20H+HBrH秘。.CH3cH2cH2cH?Br+HO

2

副反應(yīng)：n-CH3cH2cH2cH20H管。.CH3CH2CH=CH2+H2O

n-CH3CH9CH9CH.OH母。.（CH3CH9CH9CH2）,O+H7O

2HBr+H2SO4—?Br2+S02+2H2O

三、物理常數(shù)

正丁醇（n-butanol）：分子量74.12,沸點117.7℃,no201.3992dF0.8098。溶

于水、苯，易溶于丙酮，與乙醇、丙酮可以任何比例混合。20C時，本品在水中的溶解度（質(zhì)

量分數(shù)）7.7%o是一種用途廣泛的重要有機化工原料。

正溟丁烷（n—bromobutane）：分子量138.9,沸點10L6C,n「1.4399,d?1.2764,

無色液體，不溶于水，易溶于醇、醛，是一種有機合成原料。

四、內(nèi)容提要

以iF丁醇、漠化鈉、濃硫酸為主要原料,經(jīng)親核取代反應(yīng)制備正漠丁烷.然后經(jīng)萃取與

洗滌、液體化合物的干燥、蒸僧等基本操作，分禽提純得正澳丁烷。以5g正丁醇計，理論

產(chǎn)量9.37g。

可選擇產(chǎn)品做氣相色譜分析。

五、教學(xué)要點

1.重點與難點

重點：粗產(chǎn)物的制備和分離；難點：反應(yīng)產(chǎn)物的洗滌

2.操作要點和說明

（1）濃硫酸用水稀釋，搖動混合物均勻冷卻至室溫，然后力加料（為什么？）；力［1料時，

不要讓濱化鈉粘附在燒瓶壁；

（2）勿使導(dǎo)氣漏斗全部埋入水中（為什么）；

（3）小火加熱回流，并經(jīng)常搖動裝置（怎么搖？），否則反應(yīng)混合物很快顏色變深，甚

至產(chǎn)生少量碳渣。操作情況良好時油層僅成淺黃色，冷凝管頂端無溟化氫逸出。

（4）改為蒸儲時，需重新放入沸石；為防止蒸儲溫度過高，建議用溫度計控制蒸汽的溫

度，當升至105C左右而鏘出液增加甚慢時或反應(yīng)瓶中的油層消失時即可停止蒸僦

（5）洗滌產(chǎn)物時，要注意所需組分在哪一層，不要搞錯！（如何判斷？）

（6）用濃硫酸洗滌粗產(chǎn)物時，所用分液漏斗必須干燥（為什么？）；

（7）使用濃硫酸注意安全。酸液回收至指定瓶中（環(huán)境保護）。

3.操作示范

（1）回流-氣體吸收裝置；（2）指名演示分液漏斗的使用并強調(diào)要點（若單獨開了萃取實

驗）

為防止澳化氫逸出，最好預(yù)先安裝好氣體吸收裝置。巡回指導(dǎo)：

4.巡回指導(dǎo)重點：回流-氣體吸收裝置；洗滌與分液，液體干燥

六、思考題及簡要解答

1.加料時，先使漠化鈉和濃硫酸混合，然后再加正丁醉和水，行不行？為什么？

答：不行。因為：2NaBr+3112so4>Br2+S02+2H2O+2NaHS04

2.反應(yīng)后的產(chǎn)物中可能含有哪些雜質(zhì)？各步洗滌目的何在？用濃硫酸洗滌時為何需用干燥

的分液漏斗？

答：可能含有雜質(zhì)為:n-C4H90H,（n-C4fP）20,HBr,H2s04,NaHSOLH20

各步洗滌目的：

①水洗除HBr、大部分n-C4H90H

②濃硫酸洗去（n-C4IP）20,余下的n-C4H90H

③再用水洗除大部分H2S。4

④用MaHOP洗除余下的H2s04

⑤最后用水洗除NaIIS04與過量的NaHC（P等殘留物

用濃硫酸洗時要用干燥分液漏斗的目的是防止降低硫酸的濃度，影響洗滌效果。

如果1-溟丁烷中含有正丁醇，蒸儲時會形成前儲分（1-溟丁烷-正丁醇的恒沸點98.6C含

正丁醇13%），而導(dǎo)致精制產(chǎn)率降低。

3.用分液漏斗洗滌產(chǎn)物時，產(chǎn)物時而在上層，時而在下層，你用什么簡便方法加以判斷？

答：從分液漏斗中倒出一點上層液或放出一點下層液于一盛水試管中，看是否有油珠出現(xiàn)來

判斷。

4.寫出無水氯化鈣吸水后所起化學(xué)變化的反應(yīng)式，為什么蒸儲前一定要將它過濾掉？

由于無水氯化鈣能與水可逆地結(jié)合生成2,4,6-水合物，因而蒸窗前要將它過濾掉，

5.回流加熱后反應(yīng)瓶中的內(nèi)容物呈紅棕色，這是什么緣故？蒸儲正澳丁烷后，殘余物應(yīng)趁

熱倒入燒杯中，何故？

答：氫溪酸被硫酸氧化生成的澳：硫酸氫鈉固體析出，不便清洗。

七、參考書

1.蘭州大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)合編.有機化學(xué)實驗（第二版）.北京：高等教育出版社.1994

2.周科衍，高占先主編.有機化學(xué)實驗（第三版）.北京：高等教育出版社

苯甲酸乙酯的制備

PreparationofEthylbenzoate

實驗課時：5學(xué)時

實驗類型：綜合性合成實臉

教學(xué)對象：冶金、環(huán)境、材料等專業(yè)

一、實驗?zāi)康呐c要求

1.學(xué)習(xí)苯甲酸乙酯的制備原理及操作方法。

2.學(xué)習(xí)分水器的使用方法。

二、實驗原理

直接酸催化酯化反應(yīng)是經(jīng)典的制備酯的方法，但反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物間建立如下平

衡:

COOCH

COOH25

C2H50HH,O

既然反應(yīng)可逆，為提高酯的轉(zhuǎn)化率，使用過量乙醇或?qū)⒎磻?yīng)生成的水從反應(yīng)混合物中除

去，都可以使平衡向生成酯的方向移動。另外，使用大大過量的強酸催化劑，水轉(zhuǎn)化成它的

共挽酸H：O,沒有親核性，也可抑制逆反應(yīng)的發(fā)生。

三、實驗準備

1.儀器：50川L圓底燒瓶，回流裝置；蒸譚裝置；分水器。

2.試劑：苯甲酸；乙醇；環(huán)己烷；濃硫酸；乙醛；飽和氯化鈉；無水氯化鈣；硅油；

沸石。

四、有關(guān)的物理常數(shù)

化合物熔點/℃沸點/℃比重

苯甲酸121.7249—

環(huán)己烷—800.78

苯甲酸乙酯一2121.0468

五、反應(yīng)裝置圖

分水回流裝置

六、教學(xué)要點

1、本實驗的重點與難點：

重點：苯甲酸乙酯的制備。難點：反應(yīng)產(chǎn)物的洗滌過程(分液漏斗的使用)。

2、為保證實驗圓滿成功，需提醒學(xué)生以下幾點：

1).加入濃硫酸后，搖?燒瓶，充分混合。

2).待反應(yīng)混合液溫度低于80C,方可加環(huán)己烷，防汨料。回流過程火可大點，可用空氣

浴進行。

3)分水過程中注意防火。蒸發(fā)乙醇、環(huán)己烷時注意要使用小火進行，最要用水浴進行，防

反應(yīng)液變色。

4).分批用碳酸鈉洗，攪拌進行，直至沒有二氧化碳逸出，溶液呈堿性，再將混合物轉(zhuǎn)入

分液漏斗進行分液。

5).水浴蒸去乙醛。在通風(fēng)良好的環(huán)境中進行操作。

6）.因產(chǎn)品沸點較高，最好減壓蒸儲；沒有，也可用在石棉網(wǎng)上加熱進行蒸儲，收集210?

213℃福分。

七、實驗思考題

1、判斷題

1.伯醇的酯化是由酸酸中的一0H和醇中的一II結(jié)合成水分子，剩余部分結(jié)合成酯；而叔

醇的酯化則是由竣酸的一H和醉中的一0H結(jié)合成水，剩余部分結(jié)合成酯。（）

2.本實驗采用將反應(yīng)產(chǎn)物水田0除去來促進酯化反應(yīng)完全。（）

3.增加硫酸的量，不能增加酯的產(chǎn)量.（）

4.即使酸的價格比較低，也不能用過量的酸來促進酯叱反應(yīng)完全.（）

2、單選題

1.在本實驗分離提純過程中時，加入的萃取劑為（）。

A乙醛B乙等C石酸I）醋酸

2.與乙醇酯化反應(yīng)速率最大的是（）。

A苯甲酸B乙酸C苯乙酸I）甲酸

3.在本我們實際的合成中是采用（）。

A水浴加熱B汨浴加熱C直接加熱D沙浴加熱

4.在本合成實驗中沒有采用的儀器是（）。

A布氏漏斗B回流冷凝管C分水器1）分液漏斗

【參考答案】

1、判斷題1.Y2.Y3.Y4N

2、單選題1.A2.D3.C4.A

八、參考書：

1.蘭州大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)合編.有機化學(xué)實驗（第二版）.北京：高等教育出版社。

2.周科衍，高占先主編.有機化學(xué)實驗（第三版）.北京：高等教育出版社。

甲基橙的制備

Preparationofmethylorange

實驗學(xué)時：4-5學(xué)時

實驗類型：綜合性

適應(yīng)專業(yè)：應(yīng)化、藥學(xué)、制藥、化工、醫(yī)學(xué)七、八年制等專業(yè)；生物醫(yī)學(xué)類等專業(yè)

一、實驗?zāi)康?/p>

1.熟悉重氮化反應(yīng)和偶合反應(yīng)的原理；

2.掌握甲基橙的制備方法。

3.學(xué)會用冰水浴控溫，

4.鞏固抽濾、重結(jié)晶、干燥等操作。

二、實驗原理

本實驗主要運用了芳香伯胺的重氮化反應(yīng)及重氮鹽的偶聯(lián)反應(yīng)。由于原料對氨基荒磺

酸本身能生成內(nèi)鹽，而不溶于無機酸，故采用倒重氮化法，即先將對氨基苯磺酸溶于氫氧化

鈉溶液，再加需要量的亞硝酸鈉，然后加入稀鹽酸。

ANaO3S^QHN=N^Q^N(CH3)2

三、物理常數(shù)

沸點折光率溶解度

化合物分子量性狀比重（d）熔點（C）

CC）（n）水乙醇

對氨基苯白色或灰280。時分

173.841.485——微溶不溶

磺酸白色晶體解炭化

白色或微320C

亞硝酸鈉69.05帶淺黃色2.168271以上分—易溶微溶

晶體解

N,N-二甲淡黃色油

121.180.95572.451941.5582微溶易溶

基苯胺狀液體

橙黃色鱗微溶，易

甲基橙327.34————不溶

片狀結(jié)晶溶于熱水

四、內(nèi)容提要

用對家基苯磺酸經(jīng)過重氮化、再與N,N-二甲基苯胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)制備甲基橙，學(xué)習(xí)冰

水浴控溫操作，鞏固抽濾、重結(jié)晶、干燥等操作。并用鹽酸及氫氧化鈉檢驗所合成的指示劑。

以2g（0.0U5mol）對氨基苯磺酸計，理論產(chǎn)量為3.8g。

五、教學(xué)要點

1.什么叫重氮化反應(yīng)和偶聯(lián)反應(yīng)，它們需在什么條件下進行？

2.如何判斷亞硝酸鈉的用量是否適量（用淀粉碘化鉀試紙）。過量的亞硝酸鈉（會與

二甲苯胺發(fā)生亞硝化反應(yīng)），應(yīng)如何處理（加尿素）。

3.如何控制重氮化反應(yīng)的溫度在5c以下（冰-鹽水控溫）。

4.實驗關(guān)鍵：控制反應(yīng)溫度（冰-鹽水控溫；水浴加熱控溫）

六、操作要點與說明

1.本反應(yīng)溫度控制相當重要，制備重:氮鹽時，溫度應(yīng)保持在10°C以下。如果重氮鹽

的水溶液溫度升高，重氮鹽會水解生成酚，降低產(chǎn)率。

2.對氨基苯磺酸是兩性化合物，酸性比堿性強，以酸性內(nèi)鹽存在，所以它能與堿作用

成鹽而不與酸作用成鹽。

3.若含有未作用的N,N一二甲基苯胺醋酸鹽，在加入氫氧化鈉后，就會有難溶于水

的N,N一二甲基苯胺析出，影響純度。

4.由于產(chǎn)物呈堿性，溫度高易變質(zhì)，顏色變深。反應(yīng)產(chǎn)物在水浴中加熱時間不能太長

（約5min）,溫度不能太高（約60C-80C）,否則顏色變深（為什么）。

5.由于產(chǎn)物晶體較細，抽濾時，應(yīng)防止將濾紙抽破（布氏濾斗不必塞得太緊）。用乙

醇、乙屣洗滌的目的是使其迅速干燥。濕的甲基橙受日光照射，亦會顏色變淡，通常在55

-78℃烘干。所得產(chǎn)品是一種鈉鹽，無固定熔點，不必測定。

七、思考題及簡要解答

1.何謂重氮化反應(yīng)？為什么此反應(yīng)必須在低溫、強酸性條件下進行？

答：芳香伯胺在酸性介質(zhì)中和亞硝酸鈉作用生成重氮鹽的反應(yīng)叫做重氮化反應(yīng)。重氮

鹽在中性或堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，高溫、受熱、見光、振動都會使之發(fā)生爆炸。

2.本實驗中，制備至氮鹽時，為什么要把對氨基笨磺酸變成鈉鹽？本實驗若改成下列

操作步驟，先將對氨基苯磺酸與鹽酸混合，再加亞硝酸鈉溶液進行重氮化反應(yīng)，可以嗎？為

什么？

答：由于對氨基苯磺酸本身以內(nèi)鹽形式存在，不落于無機酸，很難重氮化，故采用倒

重氮化法，即先將對氨基苯磺酸溶于氫氧化鈉溶液，再加需要量的亞硝酸鈉，然后加入稀鹽

酸。所以反過來不行。

3.什么叫做偶聯(lián)反應(yīng)？結(jié)合本實驗討論一下偶聯(lián)反應(yīng)的條件。

答：在中性或弱堿性條件下，芳香胺、酚類等芳香燒化合物與重氮鹽發(fā)生芳環(huán)上的親

電取代，生成偶氮化合物為反應(yīng)，叫做偶聯(lián)反應(yīng)。

4.試解釋甲基橙在酸堿介質(zhì)中變色的原因，并用反應(yīng)式表示。

O3S^Q^N=N^Q^N（CH3）2譚聲O3S-<Q^N=N^^>N（CH3）2

pH>4.4,黃色pH<3.1,紅色

八、參考書

1?黃濤主編.有機化學(xué)實驗（第二版）.北京：高等教育出版社.

2.王福來編著.有機化學(xué)實驗（第一版）.武漢：武漢大學(xué)出版社.

電解法制備過二硫酸鉀

實驗類型：綜合性

實驗學(xué)時：8學(xué)時

教學(xué)對象：應(yīng)化、化工、制藥、冶金、環(huán)境、教化等專業(yè)

一.實驗?zāi)康呐c要求

1.r解電化合成的基本原理、特點及影響電流效率的主要因素;

2.掌握陽極氧化制備含氧酸鹽的方法和技能。

二.實驗原理

本實驗采用電解KHSO4水溶液的方法制備K2S2OSO

在電解液中，主要含有K+、H+和HS04-離子，電流通過溶液后，發(fā)生電極反應(yīng)，其中:

陰極反應(yīng)：2H++2efH2E°=OV

2+

陽極反應(yīng)：2HS0干-S2O8-+2H+2eE0=2.05V

在陽極，除了以上的反應(yīng)外，比0變?yōu)?2的氧化反應(yīng)也是很明顯的：

2Hq-+4H++4eF°=1.23V

從標準電極電位來看，比0的氧化反應(yīng)先發(fā)生，HSO?-的氧化反應(yīng)也隨之而發(fā)生。實際

上從水里放出02需要的電位比1.23V更大，這是由于水的氧化反應(yīng)是一個很慢的過程，從

而使得這個半反應(yīng)為不可逆的，這個動力學(xué)的慢過程，需要外加電壓（超電壓）才能進行。

超電壓的大小與電極材料有關(guān)。對于合成目的來說，正是由于氧的超電壓使物質(zhì)在水中

的氧化反應(yīng)可以進行。因為氧在Pt上具有高的超電壓,所以以Pl為電極材料，可以使K>S2OS

最大限度地生成，并使氧的生成限制在最小程度。

調(diào)整電解的條件以增加氧的超電壓是有利的，因為超電壓隨電流密度增加而增大，所以

實驗中采用較大的電流。同樣，假如電解在低溫下進行，因為反應(yīng)速度變小，同時水被氧化

的速度也會變小，這就增加了氧的超電壓，所以低溫對K2s2。8的形成是有利的。最后，提

高HSO4-的濃度，使K2s的產(chǎn)量最大。

由于上述原因，在K2s的電解制備中將采用：0pt電極；②高電流密度；③低溫；

④飽和的KHSCh溶液。

根據(jù)法拉第電解定律可以計算電解合成產(chǎn)物的理論產(chǎn)量和產(chǎn)率:

理論產(chǎn)量=流過的電復(fù)卷）x產(chǎn)物的電化當量=±Lx產(chǎn)物的電化當量

96500（庫侖）96500

因為有副反應(yīng)，所以實際產(chǎn)量往往比理論產(chǎn)量少，通常所說的產(chǎn)率在電化學(xué)中稱為電

流效率：

實際產(chǎn)量

產(chǎn)率=電流效率=xlOO%

理論產(chǎn)量

S2O8?一離子是已知最強的氧化劑之一，它的氧化性甚至比H2O2還強，它可以把很多元素

氧化為它們的最高氧化態(tài)，如將CB氧化為CnCV、將MM+氧化為MnOq

三.內(nèi)容提要

以硫酸氫鉀為原料，金屬鉗為電極，在-4C左右的低溫下電解制備K2s2。8,然后對所

得產(chǎn)品的純度及氧化性質(zhì)進行鑒定。

四、難點分析

1.電秘辿制備的基本原理，電解反應(yīng)。這是學(xué)生進行的第?個電解制備實驗，他們對電解

的基本原理還不是很清楚，實驗前應(yīng)著重介紹電解的基本原理以及電解在工業(yè)中的應(yīng)用，提

高學(xué)生的興趣。

2.電流效率（產(chǎn)率）的計算，影響電流效率（產(chǎn)率）的因素。教學(xué)中應(yīng)介紹電流效率的概

念、計算方法，本實驗中為提高電流效率所采取的四大措施：選擇Pt電極、低溫電解、飽

和KHSOj溶液、高的陽極電流密度。

五、教學(xué)要點（各實驗步驟中的操作關(guān)鍵點）

1.K2s2Os的電解制備

1）以Pl絲為陽極，Pt片為陰極，用冰鹽浴控制電解溫度為~4℃左右，通電電流穩(wěn)

定在?O.33A進行電解：

2）電解后得到的產(chǎn)物不能用水洗，直接用乙醉洗滌。

2.K2s2。8的反應(yīng)

1）若反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，可在水浴中加熱

3.K2s2。8的鑒定

此步驟目的是測定電解所得樣品的純度，從而計算實際產(chǎn)量，求算電流效率。關(guān)鍵

是滴定操作嚴格按照操作規(guī)程，盡量減小誤差，提高分析的精確度。要求平行測定3

個樣品。

六.本實驗的成敗關(guān)鍵

1.正確連接電解裝置，陰陽極不能接錯；

2.電解產(chǎn)物不能用水洗，否則收集不到產(chǎn)物；

七.思考題

1.分析制備K2s2。3的電流效率降低的主要原因。

答：（1）水參與電解，陽極析氧

（2）陽極電解得到的K2s2。8碰到陰極又被還原

2.比較S2（V-的標準電極電位，你能預(yù)言S2（V可以氧化H2O為6嗎？實際上這個反

應(yīng)能發(fā)生嗎？為什么能或為什么不能？

答：從熱力學(xué)理論上來說，K2s2。8能都氧化水為氧氣，但實際上此反應(yīng)不會發(fā)生，這

是因為，該反應(yīng)的反應(yīng)速度很慢。

3.如果用銅絲代替鉗絲作陽極，仍能生成K2s2。8嗎？

答：不能。

4.為什么在電解時陽極和陰極不能靠得很近？

答：如果靠得很近，一方面陰陽極容易碰到而短路；另一方面陽極產(chǎn)物易跑到陰極被還原，

陰極產(chǎn)物跑道陽極被氧化。

水熱法制備納米氧化鐵

實驗類型：綜合性

實驗學(xué)時：10學(xué)時

教學(xué)對象：應(yīng)化、化工、制藥、冶金、環(huán)境、教化等專業(yè)

一.實驗?zāi)康呐c要求

1.了解水熱制備法制備納米材料的原理與方法；

2.加深對水解反應(yīng)影響因素的認識；

3.熟悉分光光度計、離心機、酸度計的使用。

二、實驗原理

水解反應(yīng)是中和反應(yīng)的逆反應(yīng)，是一個吸熱過程。升溫使水解反應(yīng)速率加快，反應(yīng)程度

增加；濃度增大對反應(yīng)程度無影響，但可使反應(yīng)速度加快。對金屬離子的強酸鹽來說，pH

值增大，水解程度與速率皆增大。在科研和生產(chǎn)中經(jīng)常利用水解反應(yīng)來進行物質(zhì)的分離、鑒

定和提純，許多高純度的金屬氧化物，如Bi2O3,AbO3,Fe2O3等都是通過水解沉淀來提純的。

納米材料是指晶粒和晶界等顯微結(jié)構(gòu)達到納米級尺度水平的材料,是材料科學(xué)的一個重

要發(fā)展方向。氧化物納米材料的制備方法很多，有化學(xué)沉淀法、熱分解法、固相反應(yīng)法、溶

膠-凝膠法、氣相沉積法、水熱法等。水熱水解法是較新的制備方法，它通過控制一定的溫

度和pH值條件，使一定濃度的金屬鹽水解，生成氫氧化物或氧化物沉淀。若條件適當可得

到顆粒均勻的多晶態(tài)溶膠，其顆粒尺寸在納米級，對提高氣敏材料的靈敏度和穩(wěn)定性有利。

本實驗通過FeCb水解來制備納米FC2O3O在FcCb水解過程中，由于F°3+轉(zhuǎn)化為Fc2O3,

溶液顏色發(fā)生變化，隨著時間增加，F(xiàn)e3+量逐漸減少，F(xiàn)e2O3粒徑也逐漸增大，溶液顏色也

趨于一個穩(wěn)定值，可用分光光度計進行動態(tài)檢測。

三.內(nèi)容提要

利用三氟化鐵的水解制備納米氧化鐵。根據(jù)三氯化鐵水解產(chǎn)生的溶膠的吸光度確定其水

解程度，考察三氯化鐵的水解與Fe3+濃度、pH、溫度、時間的關(guān)系。

四.難點分析

1.影響水解的因素有濃度、溫度、pH等，通過加入絡(luò)合劑，控制溫度、pH等來控制

Fe3+的水解。

2.用分光光度計監(jiān)控水解程度。水解達到一定時，所生成的溶膠的吸光度不在發(fā)生變

化，以此來監(jiān)控水解程度。

五、操作要點（各實驗步驟中的操作關(guān)鍵點）

1.實驗中所有玻璃儀器均需嚴格清洗，先用格酸洗液洗，再用蒸儲水沖洗干凈，然后

烘干備用；

2.熟悉分光光度計的使用。

六.思考題

a）影響水解的因素有哪些？如何影響？

答：濃度越小、溫度越高、pH越高水解越完全。

b）水解器皿在使用前為什么要清洗干凈？若清洗不凈會帶來什么后果？

答：實驗器皿若不潔凈，將會使溶膠聚沉。

c）如何精密控制水解的pH值？為什么可用分光光度計監(jiān)控水解程度？

答：用pH計控制水解pH。

d）氧化鐵溶膠的分離有哪些方法？哪種效果墳好？

答：高速離心分離與加電解質(zhì)聚沉在普通離心分離。其中以加電解質(zhì)聚沉在普通離

心分離效果較好，

共沉淀法制備ZnO壓敏陶瓷

實驗類型：綜合性

實驗學(xué)時：10學(xué)時

教學(xué)對象：應(yīng)化、化工、制藥、冶金、環(huán)境、教化等專業(yè)

一.實驗?zāi)康呐c要求

I.掌握金屬離子共沉淀的操作，了解陶瓷的基本生產(chǎn)工藝流程。

2.學(xué)習(xí)測試壓敏陶底的特殊電化學(xué)性能。

3.學(xué)習(xí)差熱分析、掃描電鏡、X射線衍射（XRD）等無機化合物的結(jié)構(gòu)性能表征方法。

二.實驗原理

氧化鋅壓敏陶瓷是近幾十年發(fā)展起來的新型電壓敏感材料，利用ZnO晶粒和含有雜質(zhì)

偏析的晶界所構(gòu)成的多晶界結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生優(yōu)良的非線性電壓電流特性（非歐姆特性）和吸收能

量的能力，在電子線路和電力系統(tǒng)過電壓保護中得到廣泛的應(yīng)用。氧化鋅壓敏電阻器是一種

伏安特性為非線性的元件，和其它非線性元件（如穩(wěn)壓二極管、整流管等）相比，具有電壓

范圍寬（幾伏到幾十萬伏、電壓溫度系數(shù)小、耐浪涌（起過正常工作電壓的異常電壓）能力

強、壽命長、工藝簡單、非線性系數(shù)大（非線性系數(shù)大于50）等優(yōu)點，廣泛用于電視機、

程控電話、計算機、家用電器及自控設(shè)備中。用氧化鋅壓敏陶究制作的避雷器，具有無間隙、

保護特性好、過電壓能量的吸收能力大、結(jié)構(gòu)簡單和運行可靠等優(yōu)點，已成為當今避雷器的

主流。

圖1是ZnO壓敏電隹的非線性電流一電壓曲線。由該曲線，可以求得非線性系數(shù):

a=lg（Ii/l2）/lg（U1/U2）

1000

式中Ui和U2分別為對應(yīng)于電流為Ii=0.1mA和l2=lmA時的電壓.它可用來表征壓敏陶驍

的非線性電流一電壓關(guān)系，表現(xiàn)該變阻器對電流變化的敏感程度。變阻器的另一個技術(shù)指標

為壓敏電壓5,指電流為0.1mA時的電壓。

氧化鋅壓敏陶瓷是在氧化鋅粉末中直接加入微量的氧化鋸、三氧化二鉆、二氧化鋅、三

氧化二錦和三氧化二鋁等添加物，經(jīng)過混合、干燥、預(yù)燒、粉碎、造粒、成型、燒結(jié)等工序

加工而成。后來經(jīng)過補充完善、發(fā)展成為添加物（摻雜物）為五元?九元配方的傳統(tǒng)工藝。

干法的缺點是各種氧化物機械混合不均勻，高溫燒結(jié)溫度下反應(yīng)不易完全，成相不好，加工

過程中易帶入機械雜質(zhì)，制約了氧化鋅壓敏陶瓷性能的進一步提高。

最近報導(dǎo)了共沉淀法摻雜制備壓敏陶瓷氧化鋅粉末的新方法，稱為濕法。該方法是將鋅

鹽和添加物的離了?配成溶液，然后用沉淀劑將各種離子共同沉淀下來，沉淀物經(jīng)過濾、洗滌、

干燥、預(yù)燒后成為以ZnO為主體的摻有雜質(zhì)的復(fù)合氧化物粉體。這種粉料直接用來加工為

氧化鋅壓敏陶瓷。濕法共沉淀摻雜制粉技術(shù)為原料呈離子狀態(tài)在溶液中混合，然后再共同沉

淀下來，因此具有物質(zhì)混合均勻，反應(yīng)活性好，燒結(jié)成相優(yōu)良，粉末粒度容易控制等特點，

同時可縮短加工工藝，有利于提高氧化鋅壓敏陶瓷的性能。

三.內(nèi)容提要

以ZnCL為原料，采用化學(xué)沉淀法制備氧化鋅壓敏陶瓷粉體，然后測試其電化學(xué)性能。

四.難點分析

1.,功能陶瓷的種類、應(yīng)用及其制備方法。學(xué)生還沒有進入專業(yè)課的學(xué)習(xí)，對功能材料

還沒有足夠的認識和了解。要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解功能陶瓷材料的相關(guān)知識，課堂

上還要介紹ZnO?壓敏陶瓷的性能、應(yīng)用及制備方法。

2.共沉淀pH的選擇及控制

五、操作要點（各實驗步驟中的操作關(guān)鍵點）

1.共沉淀終點pH控制為6.9?7.0,以使各種金屬離子全部共同沉淀；

2.共沉淀前驅(qū)體應(yīng)洗至無C卜檢出；

3.壓片要均勻、一致；

4.正確使用各種測試儀器。

六.思考題

1.為什么共沉淀終點pH要控制在6.9-7.0?

答。保證幾種離子同時沉淀。

2.試列舉2種以上其它制備氧化鋅陶瓷粉末的方法。

答：高溫固相反應(yīng)、水熱合成等

焦磷酸鉀的制備和無氟鍍銅

實驗類型：綜合性

實驗學(xué)時：8學(xué)時

教學(xué)對象：應(yīng)化、化工、制藥、冶金、環(huán)境、教化等專業(yè)

一.實驗?zāi)康呐c要求

1.了解有關(guān)電解質(zhì)溶液、電解、配合物等基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用。

2.掌握焦磷酸鉀和焦磷酸銅的制備方法。

3.學(xué)習(xí)無鼠鍍銅的基本原理和操作。

二.實驗原理

1.焦磷酸鉀與焦磷酸銅的制備

13P為三黨酸。利用磷酸和氫氧化鉀的中和反應(yīng)，控制pH為8.5時生成磷酸氫二鉀;

再從磷酸氫二鉀的縮合反應(yīng)制取焦磷酸鉀：

H3PO4+2K0H=K2HPO4+2H2。

縮合反應(yīng)

2K2HPO4========K4P2O7+H20

△

焦磷酸鉀和硫酸銅反應(yīng)生成難溶的焦磷酸銅:

K4P2。7+2C11SO4=Cu2P2O7I+2K2SO4

2.無#（鍍銅

長期以來，各種電鍍?nèi)芤憾茧x不開氧化鈉，它不但危害電鍍工人的健康，也造成周圍環(huán)

境的嚴重污染。無軌電鍍的研究為解決電鍍工業(yè)中銀,化鈉的危害開辟了途徑。無軌鍍銅的電

鍍?nèi)芤菏且越沽姿徙~