一、 试验目的
1. 掌握甲苯液相氧化法制备苯甲酸的原理和方法。
2. 掌握回流、 减压过滤的操作步骤。
二、 实验原理
本实验是用KMn O4为氧化剂由甲苯制备苯甲酸,反应式如下:
三、 主要物质物理常数 (表3.10)
表3.10 苯甲酸制备相关药品物理常数
四、 主要仪器和药品
仪器: 三口烧瓶 (250m L)、 球形冷凝管、 温度计 (0℃~200℃)、 量筒 (5m L)、 抽滤瓶 (500m L)、 布式漏斗、 托盘天平、 电热套、 玻璃水泵、 胶管等。
药品: 甲苯、 高锰酸钾、 浓盐酸、 亚硫酸氢钠、 刚果红试纸。
五、 实验装置图 (图3.14)
图3.14 苯甲酸制备装置
(a) 合成装置; (b) 抽滤装置
六、 实验步骤
1. 氧化
①在250m L两口烧瓶中加入2.7m L甲苯、8.5g高锰酸钾、 100m L蒸馏水及几粒沸石, 烧瓶中口装上冷凝管, 侧口装上温度计, 注意温度计的水银球浸入液面。
②用电热套加热至沸腾, 间歇振荡, 直到观察不到甲苯层 (此时温度不再升高), 回流液中不出现油珠为止 (大约4h)。
③在实验中注意记录实验现象变化 (从沸腾开始每10min记录一次), 直到温度在30min内无变化时就出现上述现象。
2. 过滤
①将反应混合液趁热减压过滤, 并用少量热水洗涤滤渣, 放在冰水浴中冷却, 然后用浓盐酸酸化 (用刚果红试纸检验)。
②陈化30min, 直到苯甲酸全部析出。
③再减压过滤, 用少量冷水洗涤。
④将析出的苯甲酸在50℃~60℃下干燥即得产品, 计算产率 (40%~60%)。
七、 思考题
1. 氧化反应中, 影响苯甲酸产量的主要因素有哪些?
2. 反应完毕后, 滤液为什么呈紫色? 为什么加亚硫酸氢钠可以褪去紫色?
3. 精制苯甲酸还有什么方法?
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