[转载]常用试剂的性质与制备纯化2

31.氯化亚铜

将35 g(0.14 mol)五水硫酸酮和9.2 g(0.175 mol)纯氯化钠溶于125 mL水中,温热溶解。5 min内加入8.4 g(0.044 mol)硫代硫酸钠溶于90 mL水的溶液,不断的震荡,冷却到室温(必要时可以用冰浴),将上层液体和白色的氯化亚铜分开,用溶有少量二氧化硫的水洗涤沉淀两次(二氧化硫用来防止产物氧化)。将潮湿的氯化亚铜溶于60 mL浓盐酸中,该溶液在制备好后必须在24小时内使用,因为它很容易氧化。如果不马上用,可将溶液保存在盖紧的瓶中。如果要用干燥的氯化亚铜,可用含二氧化硫的水洗涤潮湿的氯化亚铜固体,然后用布氏漏斗过滤,用少量的冰醋酸洗数次,然后在烘箱中于100~120℃烘干,直到不再有冰醋酸的气味。得到纯白色的氯化亚铜保存在塞紧的瓶中,产率几乎是定量的。

32.氯化氢

    制备方法1:由浓硫酸和熔融后的氯化铵制备。在启普发生器中由浓硫酸和熔融后的块状氯化铵反应来制备氯化氢。气体通过装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥,干燥瓶应接一个安全瓶以防止倒吸。

    制备方法2:由浓硫酸和浓盐酸制备。装置如图3,上面漏斗的容积为100 mL,并且出口插有一根足够长的玻璃管。下面的滴液漏斗容积为500 mL。洗气瓶A装有浓硫酸,另一个洗气瓶做为安全瓶,所有装置必须安装在稳定的铁架台上。

  在下面的漏斗中装入约150 mL浓硫酸,上面的分液漏斗中装有100 mL浓盐酸,漏斗的长颈要接近下面漏斗的底部。将小漏斗向上提,直到玻璃管处于硫酸液面上,小心地在玻璃管中注入浓盐酸,然后将漏斗插入接头,此时氯化氢的挥发速度决定于浓盐酸的滴加速度,反应完可将稀硫酸放出,再重安装置。氯化氢的产量为31~33 g/100 mL浓盐酸。下面的漏斗也可以用烧瓶代替,辅以电磁搅拌效果会更好。

 

 

图3 氯化氢发生装置

 

33.钠

处理钠时必须非常小心,在任何条件下都不能与水接触,钠应存放在煤油或石蜡中。不能用手接触金属钠,不用的钠块应放在装有煤油或石蜡的容器中,不能扔在水槽或垃圾桶中。如果要将小钠块处理掉,可将小钠块分批投入到大量的工业酒精中。钠表面总是覆盖有一层非金属层,在使用前要在惰性溶剂(如乙醚,二甲苯)中用小刀将它刮掉,但这样相当浪费;也可将钠块浸没于装有二甲苯的大口锥形瓶中,小心加热,轻轻搅拌,直到钠熔化并与表面的氧化层分开时,将锥形瓶从电热板上取下,冷却。熔融钠固化为小球状,然后用小铲取出,浸没于新制备的惰性溶剂中。用二甲苯洗涤后的残渣层,可浸没于工业酒精中安全分解。

钠砂的制备是在装有回流冷凝管(装有碱石灰干燥管)、密封搅拌和滴液漏斗的1 L三颈瓶中,加入23 g干净的钠和150~200 mL干燥的二甲苯,加热至微微回流,开始搅拌,直到钠成为粒状,将烧瓶冷却到室温,停止搅拌,倾析出二甲苯,用2份100 mL的干燥乙醚洗涤钠砂以除去残留的二甲苯,用这种方法可得到大量的钠砂。

    34.氢

实验室常用市售钢瓶氢气,高纯氢含量可达99.99%。也可由活泼金属与稀酸反应制备。普通的氢气含有少量的氮、氧、水和烃类,欲除去氢气中的氧气,可用Fieser’s溶液除氧(参看本节8氮气),然后通入装有浓硫酸的洗瓶,并在洗瓶中加入少量的硫化银,硫化银可以除去Fieser`s溶液分解出的硫化氢。

35.氢碘酸

氢碘酸是含水的恒沸物,含55~57% 的碘化氢,沸点122.5~126.5℃,相对密度d=1.07(含HI 0.936~0.99g/mL),还有浓度为45%和67%的氢碘酸。67%的氢碘酸加入0.03%的次磷酸会更稳定。如果将瓶口打开放置几天,氢碘酸溶液会变质,应密封保存并在密封之前充入氮气。

氢碘酸制备方法如下:在通风橱中向1.5 L 的三口瓶中加入480 g碘和600 mL水,中间的瓶口装上机械搅拌,另一瓶口安导入管,将硫化氢气体导入到液体表面下。导出管与一倒置的漏斗相连,漏斗伸入5%的NaOH 溶液表面。剧烈搅拌反应物,根据硫化氢的吸收速度尽快地通入硫化氢气体。硫化氢气体可以用启普发生器发生,几小时后,溶液变为黄色(有时几乎没有颜色),大部分生成的硫黄凝结为一硬块,用磨砂玻璃漏斗或塞有玻璃棉的漏斗过滤,烧瓶中剩下的硫块,可在通风橱中向烧瓶中加入浓硝酸,再加热到沸腾除去。将滤液煮沸,直到用醋酸铅试纸检验无硫化氢气体。如果需要可再过滤一次,然后用500 mL的烧瓶蒸馏氢碘酸,收集125.5~126.5℃/100kPa馏分,可得到浓度为57%恒沸点氢碘酸785 g,产率90%。

H2S + I2 === 2 HI + S

36.氢溴酸

氢溴酸是一种含水的恒沸物(恒沸点的氢溴酸),常用47~48% 的氢溴酸(每毫升含0.695~0.715g HBr)b.p.126℃,d 204 =1.46~1.49,市场也有含60% HBr(含HBr 1.007 g·mL-1)的氢溴酸。

37.氢氟酸

常用40%或48%的溶液。使用氢氟酸时{zh0}戴上防酸胶皮手套并戴上安全眼镜。氢氟酸和皮肤接触会产生非常疼痛的xx,如果不小心溅到皮肤上,应立即用自来水冲洗,直到变为自然肤色,并涂上少量甘油。

38.石油醚

石油醚是石油分馏出来的多种烃类的混合物,实验室使用的石油醚依据沸点的高低常分为30~60℃、60~90℃、90~120℃等几个馏分,其密度(d 154 )分别为0.59~0.62、0.52~0.66、0.66~0.72。易燃,不溶于水。主要杂质为不饱和烃类,除去的方法是:取100 g石油醚用5~20 g浓硫酸振摇,放置1小时后分出,再用水洗,用无水氯化钙干燥,蒸馏。

39.水合肼

肼是一种致癌物,在使用时要采用相应的预防措施。常用含60%肼的水溶液。如果需要更高浓度的肼,可用下面的方法浓缩:将150 g(144 mL)60%肼的水溶液和230 mL二甲苯置于500 mL的圆底烧瓶中,氮气保护下进行分馏,所有的二甲苯全部蒸出,同时带出85 mL水,对剩余物进行蒸馏,得到约50 g 90~95%肼的水溶液。

无水肼可用{bfb}的水合肼(95%的水合肼与20%质量的KOH混合,放置过夜,再过滤出沉淀)与相同质量的NaOH颗粒一起加热回流2小时,然后在缓慢的氮气流中蒸馏,收集114~116℃的馏分。在空气中蒸馏肼会发生爆炸。

40.xxxx

沸点76.8℃,密度d=1.595,折光率n 20D =1.4603。xxxx不溶于水,但溶于有机溶剂。不易燃,能溶解油脂类物质,吸入或皮肤接触都可导致中毒。纯化时,可将100 mLxxxx加入6 g氢氧化钠溶于6 mL水和10 mL乙醇的溶液中,在50~60℃振摇30 min,然后水洗,再重复操作一次(氢氧化钾的量减半)。xxxx中残余的乙醇可以用氯化钙除掉。{zh1}用氯化钙干燥,过滤,蒸馏收集76.7℃的馏分。xxxx不能用金属钠干燥,否则会有爆炸危险。

41.四氢呋喃

沸点67℃,密度d=0.8892,折光率n 20D =1.4050。四氢呋喃能与水互溶,常含有少量水分及过氧化物。要制备无水四氢呋喃,可用氢化铝锂在隔绝潮气下回流(通常1000 mL约需2~4 g氢化铝锂),除去其中的水和过氧化物,然后蒸馏,收集66℃的馏分,由于久置的四氢呋喃易产生过氧化物,蒸馏时注意不要蒸干,以免发生爆炸。精制后的四氢呋喃加入钠丝并用氮气保护。如长期放置,应加0.025%的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚作抗氧化剂。

处理四氢呋喃时,应先取少量进行实验。在确定其中只有少量水和过氧化物(作用不会过于激烈)时,方可进行纯化。四氢呋喃中的过氧化物可用酸化的碘化钾溶液来检验。如过氧化物较多,需先除去过氧化物再进行纯化。

42.碳酸二乙酯

可以通过以下步骤对商品的碳酸二乙酯提纯:100 mL的碳酸二乙酯依次用20 mL 10%碳酸钠溶液、20 mL饱和氯化钙溶液、25 mL水洗涤,将其放在无水氯化钙中1小时,并不时的震荡几下,然后过滤到装有5 g无水氯化钙的长颈烧瓶中,再放置1小时,蒸馏收集125~126℃的馏分。长时间放置的碳酸二乙酯可以和无水氯化钙会相互作用,应避免它们的长时间接触。也可用无水硫酸钙进行干燥。

43.铜粉

在磁力搅拌下,取100 g经过重结晶后的硫酸铜和350 mL的热水于1 L烧杯中,溶解后冷却到室温,将搅拌减缓,缓慢的加入35 g纯锌粉(如果需要可以多加),直到溶液褪色,铜沉淀用水洗滴。向沉淀中加入5%的稀盐酸,以除去剩余的锌。继续搅拌直到不再产生氢气,将铜粉过滤出来,用水洗涤,然后存放在有塞的瓶中,置于潮湿的环境中。

    44.无水三氯化铝

三氯化铝一般为粉状,有时也有块状,容易和潮湿的空气反应而变质。在使用前要认真检验是否变质。在一些反应中需要用高质量的无水三氯化铝,可用如下步骤制备制备:先将块状的三氯化铝研碎装入大小合适的圆底烧瓶中,安装蒸馏头,蒸馏头直接与接收瓶相连,接收瓶用两颈圆底烧瓶,接收瓶的另一个出口通过干燥塔和水泵相连。干燥塔中装有颗粒状的氯化钙,用煤气灯火焰小心加热蒸馏瓶,减压,三氯化铝便升华出来,收集在接收瓶中。

45.硝酸

市售的硝酸密度为1.41,含70%的硝酸(每毫升溶液含0.989克硝酸)。发烟硝酸浓度更大,d 204 =1.5,约含95%的HNO3(每毫升含1.419克HNO3),由于氮氧化物的存在,发烟硝酸显黄色,可通过加入少量尿素加热的方法除去。发烟硝酸可通过蒸馏浓硝酸和浓硫酸的混合物得到。

46.溴

溴具有强烈的腐蚀性,通常要在通风橱中非常小心的操作,液态溴会对皮肤产生严重的xx,{zh0}戴上胶皮手套;气态溴的刺激性特别强,注意不要吸入溴的蒸气。溴xx应立即用大量的甘油处理。纯溴的沸点为59℃/100kPa,但一般不用蒸馏法提纯。商品溴可通过和同体积的硫酸一起震荡,然后分离掉酸来进行干燥。

47.N-溴代丁二酰亚胺(NBS)

这是一种常用的溴代试剂, N-溴代丁二酰亚胺可由丁二酰亚胺来制备:将丁二酰亚胺溶于稍过量的冷的氢氧化钠溶液中(大约为3mol·L-1),剧烈搅拌下快速加入溶于同体积xxxx的1摩尔的溴(小心),溶液析出白色晶体,过滤收集,用冷水洗涤,可用十倍量的热水或冰醋酸进行重结晶。

48.溴化氢

由溴和四氢化萘反应可以制备溴化氢。

 

加入的溴只有一半转化为溴化氢,按溴的质量算,溴化氢的产率为45%。四氢萘必须干燥,可用无水硫酸镁或无水硫酸钙干燥,过滤,减压蒸馏后使用。将四氢化萘装在一细颈的圆底烧瓶中,圆底烧瓶安一“T”形接头和恒压滴液漏斗。将溴从滴液漏斗中滴入烧瓶,轻轻搅拌溶液,确保溴化氢稳定生成。被气体带出的溴可通过装有四氢化萘的吸收塔进行吸收,在干燥器和反应装置之间装置一安全瓶,防止倒吸。

49.溴化亚铜

将45 g(0.18 mol)五水硫酸酮和19 g(0.19 mol)溴化钠溶于150 mL水中,在不断的搅拌下加入溶于120 mL水的11.8 g硫代硫酸钠溶液,加入时间不超过5 min(或在60℃的溶液中通入二氧化硫气体两小时)。如果溶液的蓝色没有褪去,可以补加少量的硫代硫酸钠。溶液冷却后慢慢倒去上层清液,用溶有少量二氧化硫的水溶液洗涤沉淀,以防止沉淀被氧化。制备溴化亚铜的溶液可将湿的溴化亚铜固体溶于30 mL饱和氢溴酸(48%)来制备。如果需要固体溴化亚铜可用布氏漏斗过滤,用溶有二氧化硫的水洗涤,然后用溶有少量二氧化硫的乙醇和醚洗涤,压紧除去残液后,用装有硫酸和氢氧化钾的真空干燥器干燥。

 

另一种制备溴化亚铜的方法是在回流装置中加入63 g(0.25 mol)无水硫酸酮,20 g(0.314 mol)铜粉,114 g(1.109 mol)溴化钠,以及30 g(16.3 mol)浓硫酸和1 L 水,加热回流3~4h。若加热后溶液的颜色不变成金黄色,追加几克亚硫酸钠,使反应物xx还原。

 

50.盐酸(氢氯酸)

    常用的盐酸含量在32%~36%之间(0.371~0.424 g·mL-1),为常用化学试剂。

51.乙醇

无水乙醇的沸点为78.5℃,折光率n 20D =1.3611, 密度d=0.7893,可用本书实验部分的方法制备,检验乙醇中是否含有水分,常用的方法有下列两种:(1)取一支干净试管,加入制得的无水乙醇2 mL,随即加入少量的无水硫酸铜粉末,如果乙醇中含有水分,则无水硫酸铜变为蓝色。(2)取一只干净的试管,加入制得的无水乙醇2 mL,随即加入几粒干燥的高锰酸钾,若乙醇中含有水分,则溶液显紫红色。

52.乙醇钠

    乙醇钠是易燃、易潮解的固体。许多反应要求用乙醇钠的乙醇溶液,该溶液可用钠与乙醇反应制备。

53.乙醚

乙醚的沸点34.51℃,密度d=0.7315,是常用的有机溶剂,久置的乙醚容易产生过氧化物,蒸馏乙醚和制备无水乙醚时,首先必须检验有无过氧化物的存在,不然,容易发生危险。可取少量乙醚和等体积的2%碘化钾溶液,加入数滴稀盐酸,振摇,如能使淀粉溶液呈蓝色或紫色,说明有过氧化物存在。除去乙醚中过氧化物:把乙醚置于分液漏斗中,加入相当于乙醚体积五分之一的新配的硫酸亚铁溶液,用力振荡后,分去水层即可(硫酸亚铁溶液的制备:取100 mL水,慢慢加入6 mL浓硫酸,再加入60 g硫酸亚铁溶解即可)。有些反应需要无水乙醚或{jd1}乙醚,可先用氯化钙干燥,再用金属钠干燥来制备。

54.乙酸钠

市售的乙酸钠可以满足一般用途,如有必要,可将它熔化,保持熔融状态数分钟,以除去在保存时吸收的水分。

由含结晶水的乙酸钠制备无水乙酸钠的操作:将结晶乙酸钠置于大的瓷蒸发皿中,用小火加热得到无水乙酸钠。盐很快液化,挥发出蒸气,当结晶水几乎挥发完后乙酸钠固化。为了除去剩余的水分,继续用小火加热固体,同时不断的移动火焰直到固体xx熔化。小心避免将固体加热过度,如果有可燃性气体放出和物质炭化,说明加热过度。将熔融盐固化,趁热用刀或小铲移出蒸发皿,立即研为粉末,保存在塞紧的瓶中。

55.一氧化碳

使用的一氧化碳一般是钢瓶气。一氧化碳有毒,实验室在制备和使用时必须在通风良好的通风橱中操作。

实验室一般由70~80℃的浓硫酸与浓甲酸(d 204 =1.2,90%)的反应来制备一氧化碳。在500 mL的圆底烧瓶上装有带支管的接头和塞好的恒压分液漏斗,气体由接头支管引出,通过两个装有浓硫酸的洗气瓶进行干燥后经安全瓶通入反应器。圆底烧瓶中装有125 g浓硫酸,从滴液漏斗中漫漫加入85 mL甲酸,加入少量的液体石蜡可以控制气泡的产生。放出的一氧化碳中含有少量的二氧化碳和二氧化硫,可将混合气通过装有氢氧化钾颗粒的吸收塔除去。

56.有机过酸

    过甲酸:30%的双氧水与过量80%~90%的甲酸作用可制得过甲酸(涉及到双氧水的反应应在防护板后进行)。

过乙酸:向有硫酸作催化剂的冰醋酸中加入双氧水来制备过乙酸,其中冰醋酸与双氧水的物质的量比是3﹕1。有市售的含少量硫酸的过乙酸的乙酸溶液,用碘量法可确定溶液中过乙酸的含量。有时在使用时要求用一定比例的乙酸钠中和硫酸,中和后的试剂不能长久放置,必须立即使用。

过三氟乙酸:双氧水与三氟乙酸酐反应可制备过三氟乙酸。将86%双氧水(4.1 mL,0.15 mol)与冷的二氯甲烷(70 mL)混合,然后在0℃向溶液中滴入三氟乙酸酐(25 mL,0.18 mol),0℃下搅拌10 min,用无水硫酸钠干燥,得到的过三氟乙酸应立即使用。      

(F3CCO)2 + H2O2 → F3CO3H + F3CCO2H

过苯甲酸:易溶于氯仿、乙酸乙酯和醚,微于冷水和冷的石油醚,其制备方法如下:向500 mL的烧瓶中加入5.2 g(0.225 mol)钠,装上回流冷凝管,加入100 mL无水甲醇,反应非常剧烈,可用冰盐浴冷却。将生成的甲醇钠溶液冷却到-5℃,取下冷凝管,冷却搅拌下,加入溶有50 g(0.206 mol)重结晶过的过氧化苯甲酰的氯仿溶液200 mL(小心!)。在该过程中溶液的温度不能超过0℃。在冰盐浴中继续搅拌5 min,溶液变为乳状。将反应混合物转移到1L的分液漏斗中,用500 mL含有碎冰的水萃取过苯甲酸钠,尽量将温度控制在0℃附近进行分离,分掉氯仿层,用100 mL冷的氯仿萃取水层两次,以除去苯甲酸甲酯。向水溶液中加入225 mL冰冷却的0.5 mol·L-1的硫酸,然后用三份100 mL冷的氯仿萃取。干燥氯仿溶液(约308 mL),将氯仿溶液转移到聚乙烯容器中,保存在在冰箱中。该溶液约含有24 g(84%)过苯甲酸。

用下面的步骤可确定溶液中过苯甲酸的xx含量:在250 mL试剂瓶中,将1.5克碘化钠溶于50 mL水,加入5 mL 冰醋酸和5 mL氯仿,加入已知量或体积的过苯甲酸氯仿溶液,剧烈振荡。用0.1 mol·L-1标准硫代硫酸钠溶液滴定释放出的碘(1mL 0.1 mol·L-1Na2S2O3≡0.0069 g过苯甲酸)。

    邻氯过苯甲酸(MCPBA)溶液在温和的条件下长时间放置仍很稳定。因此它是有机合成中的常用氧化剂。在pH=7.5的磷酸盐缓冲溶液洗涤邻氯过苯甲酸产品(80~85%),减压下干燥沉淀,可得99%的邻氯过苯甲酸,在使用前可用碘量法测定。

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