苯甲酸的制备试验

1、苯甲酸的制备实验一、实验原理氧化反应是制备短酸的常用方法。芳香族段酸通常用氧化含有a -H的芳香烧的方法来制备。芳香烧的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在强裂氧化时，最终都氧 化成短基。制备蔑酸采用的都是比较强烈的氧化条件， 而氧化反应一般都是放热 反应，所以控制反应在一定的温度下进行是非常重要的。 如果反应失控, 不但要破坏产物，使产率降低，有时还有发生爆炸的危险。主反应:COOK十HaDOOH* 0 g、反应试剂、产物、副产物的物理常数名称分于量性状培点沸点密度祈光率溶解度水乙醇乙艇甲基Toluene92.15无色液体易 燃易挥发-95110,60.86691.4961不落8

2、00苯甲酸Benzoic acid122,12白色片'状或 针状琵体122.42481.26591,504散溶易溶易浴三、药品二称实际用量理论亩量过量喝理辱最甲苯1.2g(L4inh 0 01%】ml)12g <L4iub 疝3皿1)高W酸押J 3g (O027no)>4.1g (O-OStimol)3+S5制1酸1.1 ml ( O.U IJiwl)亚硫酿地钠0,If (0-00】mol)1般甲酸L 桃(0.0 BtmJ )四、实验装置图图1电动搅拌器图2回流搅拌装置五、实验流程图图3抽滤装置甲苯，水-高镭酸钾I回流苯甲酸钾，甲苯，水°高槛酸钾，二氧化猫I亚硫酸

3、氢钠落甲酸押，X星SQ., KOH,水.I 热过奴1二米甲酸钾.NaSO KDH,水用波盐酸酸化，析出云甲酸，水，茸甲酸溶解在水中的部分）,Xa-SOxP KC1I过掳苯甲酸，Xa；S04i EC1,术 苯甲酸（产品）六、实验内容在安装有电动搅拌器、回流冷凝管的250ml三口圆底烧瓶中放入 1.4ml甲苯和70ml水，加热至沸。从冷凝管上口分批加入4.3g高猛酸钾；粘附在冷凝管内壁的高猛酸钾最后用25ml水冲洗入瓶内。继续煮沸并间歇摇动烧瓶，直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠（约需 4-5h）。将反应混合物趁热减压过滤，用少量热水洗涤滤渣（MnO2）。合并滤液和洗涤液， 于冰水浴中冷却

4、，然后用浓盐酸酸化（刚果红试纸检验），至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸减压过滤，用少量冷水洗涤，挤压去水分。把制得的苯甲酸放在沸水浴上干燥。产量：约1.0g。若要得到纯净产品，可在水中进行重结晶。纯净的苯甲酸为白色片状或针状晶体。熔点mp=122.4 Co（一）制备过程1. 安装制备装置：如图（2）,首先放置好电动搅拌器，然后由下往上安装各个仪器，即将控温电热套平放在桌面上，接着固定 250ml三口圆底烧瓶（瓶底不能接触电热套），安装搅拌 棒（要保证搅拌棒转动时不能接触瓶底 ）、并将搅拌棒与电动搅拌器电机连接固定、调节 （用 手转动搅拌棒观察有无摩擦现象，若有摩擦，需调整消除），一侧口连接回流

5、冷凝管 （万用夹夹在冷凝管的中部； 冷凝管的上口应该是敞口的， 不能用塞子），另一侧口安装温度计 （水 银球要插到液面以下）。2. 加药品：从连有温度计的侧口，依次加入 1.4ml甲苯、70ml水和4.3g高镒酸钾（或加药 品顺序为4.3g高镒酸钾、100ml水和1.4ml甲苯）（一次性加入高镣i酸钾即可）。3. 加热：先打开电动搅拌器电源开关，慢慢旋转调速旋钮使电动搅拌器的搅拌棒逐渐转起来， 由小变大，正常搅拌的时候，再开始加热，直至微微沸腾。控制加热速度，使蒸气体不超过冷凝管下面数第二个球部为宜，直到甲苯层几乎近于消失、回流液不再出现油珠（约1-2h）。【注：因氧化反应是放热反应， 故在制

6、备反应的整个过程中，要保证电动搅拌器不能停止，否则可能会发生反应液喷出的现象。一旦出现故障需要调节搅拌器的话，必须先撤去电热 套，同时用手转动搅拌棒进行搅拌才行。】（二）后处理过程1. 加亚硫酸氢钠：因氧化剂高镣i酸钾是过量的，反应完后反应液仍呈紫色，可从冷凝管上口分次加入少量饱和亚硫酸氢钠溶液，直到使反应液紫色褪去为止。（除去过量的高镣i酸钾）【注：操作仍在上面的搅拌装置中进行，这时可以停止加热，撤去电热套，但搅拌不能停。在搅拌的同时，慢慢地从冷凝管上口分批加入饱和亚硫酸氢钠溶液，以防止带入大量空气气体而引起爆沸、喷出反应液。饱和亚硫酸氢钠溶液浓度为 40%】【在本实验中，亚硫酸氢钠的最小用

7、量为与过量的高镒酸钾的mol量相当，即0.001mol ,为0.10g；最大用量为与 4.3g （ 0.027mol）高镒酸钾的 mol量相当，即2.81g,故亚硫酸氢钠 的用量范围为0.10-2.81g。亚硫酸氢钠用量不要过量太多，否则在后面的酸化时会与盐酸作 用产生太多的亚硫酸而再分解为二氧化硫气体。】2. 趁热减压过滤：拆卸装置，将三口瓶内的反应混合物趁热减压过滤，用少量热水洗涤滤渣 （MnO2）。（除去二氧化镣i）3. 酸化：将滤液和洗涤液合并倒入烧杯里，于冰水浴中冷却，然后在搅拌下，慢慢加入浓盐 酸进行酸化（刚果红试纸检验变蓝或 pH=3）,至苯甲酸析出完全。4. 减压过滤：将析出的

8、苯甲酸减压过滤，用少量冷水洗涤，挤压去水分。【注：减压过滤前要将烧杯里的溶液进行充分的冷却。】5. 产品干燥：把制得的苯甲酸放在沸水浴上干燥。【注：因苯甲酸在100 C左右开始升华，故应特别注意：电热套加热温度不可太高、烧杯里 水量应稍多些、干燥时间长短等操作，避免干燥时局部温度过高造成苯甲酸升华而损失或熔化变成液态状。】6. 称重：产量约1.0g。7. 纯化：若要得到纯净产品，可在水中进行重结晶。纯净的苯甲酸为白色片状或针状晶体。熔点mp=122.4 Co 七、思考题1、在氧化反应中，影响苯甲酸产量的主要因素是哪些？答：反应温度、甲苯与氧化剂之间的充分混合等是影响苯甲酸产量的主要因素。2、反

9、应完毕后，如果滤液呈紫色，为什么要加亚硫酸氢钠？答：紫色是由过剩的高镒酸钾所致，加入亚硫酸氢钠可使高镒酸钾还原为二价的无色镒盐。否则，用盐酸酸化时会发生盐酸被高镒酸钾所氧化，产生氯气；同时产生的二氧化猛会混杂在析出的苯甲酸中，不易除去，影响苯甲酸的纯度。3、精制苯甲酸还有什么方法？答：苯甲酸在 100 C左右开始升华。故除了重结晶方法外，也可用升华方法精制苯甲酸。4、苯甲酸的制备方法有哪些？答：L IJ5、亚硫酸氢钠还可以用什么来代替？答：还可以用草酸、甲醇来代替。6、用高镒酸钾氧化甲苯制备苯甲酸时，如何判断反应的终点？答：当反应回流液中无油珠出现时，说明不溶于水的甲苯已经被氧化完全，此时氧化

10、反应 即达到反应终点。7、如果甲苯没有被全部氧化成苯甲酸，问残留在苯甲酸中的甲苯如何除去？答：可将苯甲酸粗品溶解在 5%NaOH水溶液中，用乙酰萃取除去甲苯，水层再用浓盐酸酸化，即析出苯甲酸，然后抽滤、干燥即可。8、浓盐酸的摩尔浓度是多少？答：浓盐酸的摩尔浓度是 12M (浓硫酸为18M、浓硝酸为18M)9、怎样安装有电动搅拌器的回流反应装置？答：安装有电动搅拌器的反应装置，除按一般玻璃仪器的安装要求外，还要求：(1) 搅拌棒必须与桌面垂直。(2) 搅拌棒粗细与搅拌器套管的配合应松紧适当。(3) 搅拌器套管上口处套上一约1-2cm长乳胶管(要比搅拌棒略粗一点)，胶管内涂抹 一点凡士林(起润滑与

11、密封作用)。(4) 搅拌棒距烧瓶底应保持 0.5cm以上的距离。(5) 安装完成后应用手转动搅拌棒看是否有阻力；搅拌棒下端是否与烧瓶底、温度计等 相碰。如相碰应调整好以后再接通电源，使搅拌正常转动。回流搅拌装置搅拌器套管玻璃搅拌棒10、学生实验中经常使用的冷凝管有哪些？各用在什么地方？答：学生实验中经常使用的冷凝管有：直形冷凝管，球形冷凝管，空气冷凝管及刺形分储 柱等。直形冷凝管一般用于沸点低于140 C的液体有机化合物的沸点测定和蒸储操作中；沸点大于140 C的有机化合物的蒸储可用空气冷凝管。球形冷凝管一般用于回流反应即有机化合物的合成装置中(因其冷凝面积较大，冷凝效果较好)；刺形分储柱用于精储操作中，即用于沸点差别不太大的液体混合物的分离操作中。八、备注(1) 制备时加热温度不要太高，回流即可。(2) 由于甲苯不溶于高镒酸钾水溶液中，故该氧化反应为两相反应，反应需要较高温度和较长时间，所以反应采用了加热回流装置，同时采用机械搅拌。 如果能在反应中再