有機化學實驗的改進與探究

馬爭 李娟 趙龍

摘要：傳統有機化學實驗，多數對環境會造成污染，不符合綠色化學的概念，不利于構建環境友好型社會。本文對經典化學實驗環己醇脫水制備環己烯實驗進行改進，通過對實驗催化條件進行改進，使實驗更加綠色化，節約實驗試劑，進而提高學生的實踐能力，營造綠色環保的實驗環境。

關鍵詞：有機化學;綠色;環己烯

隨著大學教育水平的提高，有機化學實驗作為大學化學中重要實驗課程，在教學中起著至關重要的作用[1-2]。但長期以來，有機化學實驗在教學中仍然存在對環境污染較大，藥品耗費較多，設備損耗較大等現象，因此在教學過程中急需對實驗教學的方法以及實驗中所用藥品進行綠色化改進[3-5]。本文以環己醇為原料，使用多種固體催化劑，通過對環己烯制備實驗的改進和探究，探究出不同催化劑的最佳用量，提高環己烯的產率，充分體現綠色化學和構建環境友好型社會的思想。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置

HH-S型數顯恒溫水浴鍋，正基儀器有限公司;電子分析天平，美國奧豪斯公司;DZ-1A型真空干燥箱，泰斯特儀器有限公司;高功率數控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

環己醇，分析純;磷酸，分析純;無水碳酸鈉，分析純;三氯化鐵，分析純;氯化亞錫，分析純;磷酸，分析純。

1.2 實驗方法

將10.0mL環己醇放在干燥的圓底燒瓶中，加入催化劑和沸石，并將混合物振蕩均勻。安裝蒸餾裝置后，接收器錐形瓶置于冰水中，加熱，控制餾出溫度小于90℃，當燒瓶中只剩為數不多的殘渣并有陣陣白霧出現，不再加熱。向餾出液中加入適量精鹽使其飽和，當催化劑為磷酸時，在餾出液中放3-4mL 5%的碳酸鈉溶液來反應掉微量酸。使上述處理過的餾出液挪入分液漏斗中，振蕩后并靜置一會兒，使其分層，放出下層，將上層粗產品挪到干燥的錐形瓶中，加入適量無水氯化鈣進行干燥。環己烯被轉移到干燥的燒瓶中，加入幾粒沸石，并建立了一個蒸餾裝置來蒸餾環己烯干燥物，通過收集環己烯干燥物的餾分獲得了產量。

2 結果與討論

2.1 催化劑FeCl3的量對產率的影響

比較不同劑量的FeCl3催化劑對產率的影響，通過實驗可以看出催化劑FeCl3的用量在2g時環己烯的產率最高，當FeCl3的用量加到2.5g時，環己烯的產率不再增加，原因是過量的催化劑會吸附部分產物導致收率下降，因此催化劑FeCl3的最佳為2g。

2.2 催化劑H3PO4用量對產率的影響

比較不同劑量的H3PO4催化劑對產率的影響，通過實驗可以看出催化劑H3PO4的用量在4mL時環己烯的產物的量最高，而當催化劑用量加到5mL時，催化劑的產率開始下降，原因可能是催化劑過量促進了副反應發生，增加了副產物，因此H3PO4為4mL時產率最佳。

3 結論

作者通過對環己烯制備實驗的反應條件進行探究，得出產率相對較高且節約能源綠色環保的反應條件。首先，通過對反應過程中的催化劑FeCl3的用量進行探究，在實驗過程中分別探究了FeCl3用量為1g，1.5g，2g，2.5g時環己烯的收率，得出當催化劑為FeCl3時，反應時間為70min，催化劑的最佳用量為2g。其次，當催化劑為H3PO4時，分別對H3PO4的用量為2mL，3mL，4mL，5mL時環己烯的產率進行了探究，實驗得出在反應時間為20min時，H3PO4用量為4mL時環己烯的產率最高。

通過對此實驗的探究，我們可以對比出，當催化劑為FeCl3用量為2g，反應時間為70min，干燥時間為1h時產率為46.30%。當催化劑為H3PO4時，用量為4mL，反應時間為20min，干燥時間為1h時產率為63.40%。從產率的角度來看，H3PO4是較好的選擇，但從綠色化學角度來看，FeCl3固體催化劑的產率也接近液體催化劑的產率，且取用方便，有較好的發展前景，因此在有機化學實驗的教學中適當的利用固體催化劑來代替液體催化劑，能夠達到所用催化劑的重復利用，做到資源的節約，實現實驗教學的綠色環保，進而提高學生的實踐能力，為師生營造綠色環保的實驗環境。

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基金項目：河北省人力資源和社會保障廳2021年 河北省人力資源和社會保障研究項目《新時代高等院校化學類應用型人才培養模式研究》（JRSHZ-2021-01026）

作者簡介：馬爭，出生年月：1985-12-31，男，回族，籍貫：河北省石家莊市，所在院校：河北師范大學匯華學院，職稱：講師 學歷：研究生，學位：工學碩士，研究方向：化學教育與實驗教學研究。