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综合与实验讲义

基础化学实验教程（ⅴ）

————综合与设计性实验讲义

吉林化工学院基础化学教学与实验中心编

实验七葡萄糖酸锌的制备和分析（综合性化学实验）15

实验八1，2，4-三唑的制备（设计性化学实验）18

实验十香豆素-3-羧酸的制备20

实验七补锌口服液葡萄糖酸锌的综合实验（综合性实验）

一、实验目的

葡萄糖酸锌是近年来开发的的一种补锌四品添加剂。

人体缺锌会造成生长停滞、自发性味觉减退或创伤愈合不良等现象，从而发生各种疾病。

以往常用硫酸锌作添加剂，但它对人体的肠胃道有一定的刺激作用，而且吸收率也比较低。

葡萄糖酸锌则有吸收率高、副作用少、使用方便等特点，是20世纪80年代中期发展起来的一种补锌添加剂，特别是作为儿童食品、糖果的添加剂，应用日趋广泛。

合成葡萄糖酸锌的方法很多，可分为直接合成法和间接合成法两大类。

葡萄糖酸锌的纯度分析可采用络合滴定法。

通过本实验要求达到如下目的：

（1）学习和掌握合成简单药物的基本方法。

（2）学习并掌握葡萄糖酸锌的合成。

（3）进一步巩固络合滴定分析法。

（4）了解锌的生物意义。

二、实验原理

葡萄糖酸锌为白色或接近白色的结晶性粉末，无臭略有不适味，溶于水，易溶于沸水，15℃时饱和溶液的质量分数为25%，不溶于无水乙醇、氯仿和乙醚。

葡萄糖酸锌是以葡萄糖酸钙和硫酸锌（或硝酸锌）等为原料直接合成。

其反应为：

Ca（C6H11O7）2+ZnSO4=Zn（C6H11O7）2+CaSO4

这类方法的缺点是产率低、产品纯度差。

在pH≈10的溶液中，铬黑T（EBT）与Zn+形成比较稳定的酒红色螯合物（Zn-EBT），而EDTA与Zn+能形成更为稳定的无色螯合物。

因此滴定至终点时，铬黑T便被EDTA从Zn-EBT中置换出来，游离的铬黑T在pH值在8～11之间的溶液中呈纯蓝色。

Zn-EBT+EDTA=Zn-EDTA+EBT

酒红色纯蓝色

葡萄糖酸锌溶液中游离的锌离子也可与EDTA形成稳定的络合物，因此EDTA滴定法能确定葡萄糖酸锌的含量。

三、实验用品

1．仪器

台秤，蒸发皿，布氏漏斗，吸滤瓶，电子天平，滴定管（50mL），移液管（25mL），烧杯，容量瓶。

2．试剂

葡萄糖酸钙，ZnSO4.7H2O，硫酸（1mol/L），乙醇（95%），NH3.H2O-NH4Cl缓冲溶液（pH≈10），活性炭，乙二胺四乙酸二钠盐（简称EDTA，AR），Zn粒，氨水（1：

1），HCl（6mol/L），铬黑T（s，1%）。

四、实验步骤

1．葡萄糖酸锌的合成。

称取葡萄糖酸钙4.5g，放入50mL烧杯中，加入12mL蒸馏水。

另称取Zn-SO4.7H2O3.0g，用12mL蒸馏水使之溶解，在不断搅拌下，把ZnSO4溶液逐滴加入葡萄糖酸钙溶液中，加完后在90℃水浴中保温约20min，抽滤除去CaSO4沉淀，溶液转入烧杯，加热近沸，加入少量活性炭脱色，趁热抽滤。

滤液冷却至室温，加10mL95%乙醇（降低葡萄糖酸锌的溶解度），并不断搅拌，此时有胶状葡萄糖酸锌析出，充分搅拌后，用倾析法去除乙醇液，得葡萄糖酸锌粗品。

用适量水溶解葡萄糖酸锌粗品，加热（90℃）至溶解，趁热抽滤，滤液冷却至室温，加10mL95%乙醇，充分搅拌，结晶析出后抽滤至干，得精品，在50℃烘干，称量，可得供压制片剂的葡萄糖酸锌。

本品可作为营养增补剂（锌强化剂）。

用于代乳品时，每升代乳品含锌量不得超过6mg。

2．葡萄糖酸锌含量测定：

设计EDTA滴定法测定葡萄糖酸锌含量的实验步骤。

五、注意事项

（1）反应需在90℃恒温水浴中进行。

这是由于温度太高，葡萄糖酸锌会分解，温度太低，则葡萄糖酸锌的溶解度降低。

（2）用乙醇为溶剂进行重结晶时，开始有大量胶状葡萄糖酸锌析出，不易搅拌，可用竹棒代替玻璃棒进行搅拌。

乙醇溶液全部回收。

（3）在装柱过程中注意保持液面始终高于树脂层。

（4）配制锌标准溶液时，为防止锌与酸剧烈反应，必须加盖表面皿，定量转移须吹洗表面皿并多次淋洗烧杯。

（5）葡萄糖酸锌加水不溶时，可微热。

六、结果和讨论

（1）计算葡萄糖酸锌的产率。

（2）列表记录EDTA标定过程，计算EDTA的量浓度。

（3）列表记录葡萄糖酸锌测定过程，计算葡萄糖酸锌产品的纯度。

七、思考题

1．根据葡萄糖酸锌制备的原理和步骤，比较直接法和间接法制备葡萄糖酸锌的优缺点。

2．葡萄糖酸锌可以用哪几种方法进行结晶？

3．可否用如下的化合物与葡萄糖酸钙反应来制备葡萄糖酸锌？

为什么？

ZnO，ZnCO3，ZnCl2，Zn（CH3COO）2

4．设计一方案制备葡萄糖酸亚铁。

5．试解释以铬黑T为指示剂的标定实验中的几个现象：

（1）滴加氨水至开始出现白色沉淀；

（2）假如缓冲溶液后沉淀又消失；

（3）用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色。

6．用铬黑T作指示剂时，为什么要控制pH≈10？

八、参考文献

（1）《无机精细化学品的制备和应用》，熊加林等，北京：

化学工业出版社，1999。

（2）《无机化学实验》，周惠琳等，广州：

暨南大学出版社，1993。

（3）《大学化学实验》，浙江大学、华东理工大学、四川大学合编，北京：

高等教育出版社，2002。

模块三

实验八1，2，4，-三唑的制备（设计性实验）

Preparationof1H-1,2,4-三唑-triazole

一、实验目的

了解无取代三唑环的合成和应用；

了解文献资料的收集和整理；

学会对实验数据的处理和分析。

二、实验原理

根据实验数据和文献资料写出本实验的可能反应机理。

［应用与发展］

根据文献资料用自己的语言总结出该化合物的应用、意义等。

三、实验仪器和试剂

（实验前要根据实验内容写出详细的实验仪器名称，熟悉实验仪器及所涉及到仪器设备的使用）

带机械搅拌蒸馏装置（尾气吸收）等，有机溶剂重结晶反应装置。

水合肼C.P.80％甲酰胺C.P.99.5％常用溶剂

四、实验内容

在配有温度计，蒸馏头、直型冷凝器，机械搅拌和恒压滴液漏斗的100ml四口瓶中，加入甲酰胺（0.8mol），加热搅拌至一定温度，搅拌并在一定时间内滴加80％水合肼，逸出的氨气和甲酸引入吸收瓶（内盛20％-30％H2SO4）吸收。

滴加完毕，在于180-185℃下继续反应一段时间，然后冷至130-140℃，倾倒于烧杯或表面皿中，用玻璃棒搅拌冷却析出固体，过滤得粗产品1,2,4-三唑，记录产品质量，用溶剂重结晶得白色结晶，记录产量，换算产率。

熔点117-120℃。

（IRv:

3129,3097,3055,2926,1764,1532,1484,1362,1272,1258,1180cm-1）

为了了解反应及反应条件对反应的影响，完成了几组实验数据如下：

1：

改变物料配比

加入甲酰胺后，使用电炉子加热至180℃，使反应液保持在180℃下滴加80%的水合肼，滴加时间为90min。

滴毕，180℃保温30min，撤掉热源，冷至130-140℃，倾倒于烧杯中，析出固体，过滤，称量质量。

甲酰胺的量

0.8mol36.0g

水合肼物质的量（mol）

0.16

0.20

0.24

0.28

0.32

0.36

0.40

0.44

0.48

0.52

0.56

0.60

80%水合肼的质量（g）

10.0

12.5

15.0

17.5

20.0

22.5

25.0

27.5

30.0

32.5

35.0

37.6

水合肼甲酰胺物料比

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

三唑理论质量（g）

11.0

13.8

16.6

19.0

22.1

24.8

27.6

27.6

27.6

27.6

27.6

27.6

同学甲

三唑实际质量（g）

4.2

7.5

9.3

11.1

14.8

16.2

17.7

17.1

16.0

20.9

19.9

18.6

实验粗产率（%）

38.04

54.35

56.02

58.42

66.97

65.32

64.13

61.96

57.97

75.72

72.10

67.39

同学乙

三唑实际质量（g）

3.1

6.1

8.0

13.8

15.6

17.0

16.7

14.9

13.6

21.3

18.6

21.6

实验粗产率（%）

28.18

49.20

48.19

72.63

70.59

68.55

60.51

53.99

48.28

78.89

67.39

78.26

同学丙

三唑实际质量（g）

8.1

13.3

15.7

18.3

16.0

17.4

20.3

18.1

21.9

15.4

19.4

实验粗产率（%）

58.69

80.12

82.63

82.81

64.52

63.04

73.55

65.58

79.35

55.79

71.01

2.1：

改变滴加时间

加入22.6g（2mol）甲酰胺后，使用电炉子加热至180℃，使反应液保持在180℃下滴加80%的水合肼12.6g。

滴毕，180℃保温30min，撤掉热源，冷至130-140℃，倾倒于烧杯中，析出固体，过滤，称量质量。

甲酰胺的量

0.5mol，22.6g

水合肼物质的量

0.25mol，12.6（80%水合肼）

水合肼甲酰胺物料比

2：

1

三唑理论质量（g）

17.3g

同学丁

滴加时间（小时/h）

0.5

0.75

1.0

1.25

1.5

1.75

2.0

2.25

2.5

2.75

3.0

实验粗产率（%）

5.1

6.9

8.4

6.2

8.9

7.5

8.9

10.4

10.0

8.8

7.6

三唑实际质量（g）

4.2

7.5

9.3

11.1

14.8

16.2

17.7

17.1

16.0

20.9

19.9

18.6

实验粗产率（%）

38.04

54.35

56.02

58.42

66.97

65.32

64.13

61.96

57.97

75.72

72.10

67.39

同学乙

三唑实际质量（g）

3.1

6.1

8.0

13.8

15.6

17.0

16.7

14.9

13.6

21.3

18.6

21.6

实验粗产率（%）

28.18

49.20

48.19

72.63

70.59

68.55

60.51

53.99

48.28

78.89

67.39

78.26

同学丙

三唑实际质量（g）

8.1

13.3

15.7

18.3

16.0

17.4

20.3

18.1

21.9

15.4

19.4

实验粗产率（%）

58.69

80.12

82.63

82.81

64.52

63.04

73.55

65.58

79.35

55.79

71.01

注：

同学们应在实验前认真熟悉所用磨口仪器的安装及其注意事项。

参考文献：

[1]PanwDDE．Newantifungalagentsandpreparations

[工]．InternationalJournalofAntimicrobialAgents

2000，16：

147—150．

[2]周文明，王昌钊，李长杰，等．新三唑类化合物的合

成及抑菌活性研究[J]．西北农林科技大学学报，

2005，33（6）：

147—150．

[3]白雪，周成合，米佳丽．三唑类化合物研究与应用

[J]．化学研究与应用，2007，19（7）：

721—729．

[4]N．H．Nam，eta1．Carboxylicacidandphosphateester

derivativesofFlueonazole：

synthesisandantifunhal

activities[J]．BioorganicandMedicinalChemistryLette

墙，2004，12（12）：

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[5]KhanaFR，SmithbLJ．Evaluatingfungicidesforcontrolling

Cercospomleafspotonsugarbeet[J]．Crop

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[6]HorsleyRD，PedersonJD，SehwarzPB，eta1．Integrated

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sistantbarleygenotypes[J]．Asrono．J．2006，98

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194—197．

[7]杨典文.1，2，4．三唑类化合物的合成[J]．浙江化工，2004，35（7）：

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[8]马晓燕，王国强，田战省．1，2，4-三唑的制备方法[J]．火炸药，1997（4）：

51—52．

[9]马晓燕，程永清，宁荣昌．1，2，4-三唑的合成工艺研究[J]．陕西化工，1998（3）：

26—28．

[10]杜斌．1H．1，2，4．三唑的制备[J]．中国医药工业杂志，2000，31（11）：

515．

实验十香豆素-3-羧酸的制备

（综合性实验）

一、实验目的

1．学习利用Knoevenagel反应制备香豆素的原理和实验方法。

2．了解酯水解法制羧酸。

二、实验原理

本实验以水杨醛和丙二酸二乙酯在六氢吡啶存在下发生Knoevenage缩合反应制得香豆素-3-羧酸酯，然后在碱性条件下水解制得目标产物。

反应式为：

三、基本操作训练：

（含仪器装置和主要流程）

回流与无水操作、结晶、抽滤、洗涤、重结晶等基本操作；IR测定与分析

【操作步骤】

1、在25mL圆底烧瓶中依次加入1mL水杨醛、1.2mL丙二酸二乙酯、5mL无水乙醇和0.1mL六氢吡啶及一滴冰醋酸，在无水条件下搅拌回流1.5h，待反应物稍冷后拿掉干燥管，从冷凝管顶端加入约6mL冷水，待结晶析出后抽滤并用1mL被冰水冷却过的50%乙醇洗两次，粗品可用25%乙醇重结晶，干燥后得到香豆素-3-羧酸乙酯，熔点93℃。

2、在25mL圆底烧瓶中加入0.8g香豆素-3-羧酸乙酯、0.6g氢氧化钾、4mL乙醇和2mL水，加热回流约15min。

趁热将反应产物倒入20mL浓盐酸和10mL水的混合物中，立即有白色结晶析出，冰浴冷却后过滤，用少量冰水洗涤，干燥后的粗品约1.6g，可用水重结晶，熔点190℃（分解）。

四、实验关键及注意事项

1、实验中除了加六氢吡啶外，还加入少量冰醋酸，反应很可能是水杨醛先与六氢吡啶在酸催化下形成亚胺化合物，然后再与丙二酸二乙酯的负离子反应。

2、用冰过的50%乙醇洗涤可以减少酯在乙醇中的溶解。

五、主要试剂及产品的物理常数：

（文献值）

名称

分子量

性状

比重

熔点℃

沸点℃

溶解度：

克/100ml溶剂

水

醇

醚

香豆素-3-羧酸

190.15

白色结晶

190（分解）

六、产品性状、外观、物理常数：

（与文献值对照）

己内酰胺为白色粉末或者白色片状固体

七、产率计算：

八、提问纲要

1、试写出用水杨醛制香豆素-3-羧酸的反应机理。

2、羧酸盐在酸化得羧酸沉淀析出的操作中应如何避免酸的损失，提高酸的产量。

九、主要试剂用量、规格

水杨醛、丙二酸二乙酯、无水乙醇、六氢吡啶、冰醋酸、浓盐酸、氢氧化钾、无水氯化钙。

实验十一三草酸根合铁（III）酸钾的制备、性质和组成分析

（综合性实验）

一、实验目的

1.掌握三草酸根合铁（III）酸钾的制备方法。

2.熟悉化学分析、热分析、电导率测定等方法在化合物组成分析中的应用。

3.了解三草酸根合铁（III）酸钾的光化学性质。

二、实验原理

三草酸根合铁（III）酸合成工艺有多种，例如，可采用氢氧化铁和草酸氢钾反应；也可用硫酸亚铁铵与草酸反应得到草酸亚铁，再在过量草酸根存在下用过氧化（）本实验采用三氯化铁和草酸钾直接反应制备。

K3[Fe（C2O4）3]·3H2O为亮绿色晶体，溶于水（0℃时4.7g/100g水，100℃时117.7g/100g水），难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。

110℃失去结晶水，230℃分解。

该配合物对光敏感；可进行下列光反应：

2K3[Fe（C2O4）3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2

因此，在实验室中可用碱草酸根含铁（III）酸钾作成感光纸；进行感光实验。

另外，由于它具有光的化学性质，能定量进行化学反应，常用作化学光量计材料。

用稀H2SO4可使三草酸根合铁﹝III﹞酸钾分解产生Fe3+和C2O

用高锰酸钾标准溶液滴定试样中的C2O

此时Fe3+不干扰测定滴定后的溶液用锌粉还原为。

过滤除去过量的锌粉，使用高锰酸钾标准溶液滴定Fe2+通过消耗高锰酸钾标准溶液的体积

及浓液计算得到C2o

和Fe3+的含量。

用电导体测定配合物的摩尔电导体Km可确定阴，阳离子数目之比，从而确定配合物离子的电荷数，进一步确定化学式和原子结合的方式

三、主要仪器和试剂

天平，台秤，电导率仪，抽滤瓶,布氏漏斗循环水泵,棕色容量瓶,烧杯,量筒蒸发皿。

草酸钾（k2c2o4H2O,化学纯）三绿化铁（FeCl36H2O,化学纯）,K3﹝Fe（cn）6﹞

（化学纯）,NaoH（2mol/L）,H2SO4（2mol/L,0.2mol/L）,kMno4标准溶液（0.0200mol/L）

锌粉（分析纯）,丙酮。

四、实验内容与步骤

1.三草酸根合铁（III）酸钾的制备

称取12g草酸钾放入100mL烧杯中,加20mL水,加热使全部溶解.在溶液近沸时边搅拌加入8mL,三氯化铁溶液（0.4g/mL）,将此溶液在冷水中冷却既有绿色晶体析出，析出完全后减压过滤得粗产品。

将粗产品溶解在约20mL热水中，趁热过滤。

将滤液在冰水中冷却，待结晶完全

后抽滤晶体产物先用少量冰水和丙酮洗涤，晾干，称重，计算，产率

2.配合物的组成分析

①C2O

的测定准确称取约1g合成的三草酸合铁（III）酸钾绿色晶体于烧杯中，加入25mL3mol/L的硫酸使之溶解再转移至250mL容器瓶中，稀释至刻度，摇均。

移取

25mL试液于锥形瓶中加入20mL3mol/L硫酸，在70～80℃水浴中加热5min后，趁热用

高锰酸钾标准溶液滴定到溶液呈浅粉色，且30s不褪色即为终点，计下读数。

平行测定

三次，每次滴定完后溶液保留。

②Fe3+的测定往上述滴定后的每份溶液中加入1g锌粉、5mL3moL/L硫酸振荡8

～10min后，过滤除去过量的锌粉，滤纸用另一个锥行瓶承接。

用40mL0.2mol/L的硫酸溶液洗涤原锥行瓶和沉淀，然后用高锰酸钾标准溶液滴定到溶液呈浅粉色，30s不褪色即为终点计下读数平行测定三次。

③配离子电荷的确定，称取产品0.1g，配成100mL溶液。

在电导率仪上测其电导

然后求出摩尔电导率km值

④根据上述结果分析配合物的组成

3.光化学性质

①将少量产品放在表面皿或点滴板上，在日光下放置一段时间，观察晶体颜色的化

与放在暗处的晶体比较。

②称取0.5g产物和0.4K3［Fe（cn）6］,加5mL水配成溶液，用玻璃棒或毛笔取

在纸上涂画，在日光直照下，观察变化。

或者将此混合液均匀涂在纸上，放暗处晾干后，附上图案，在强光下照射，观察变化。

五、注意事项

制备三草酸根合铁（III）酸钾时，可以往溶液中加入少量丙酮或乙醇，促使晶体析出完全。

六、思考题

写出[Fe（C2O4）3]3-的结构式。

1.三草酸根合铁（III）酸钾固体和溶液应如何保存？

2.用化学式表示本实验Fe3+和C2O2-4的测定原理。

3.K3[Fe（C2O4）3]与K3[Fe（CN）6]混合物为什么在光照产生蓝色物质？

4.设计实验方案，定性说明产物中的Fe3+和C2O2-4是处在配合物的外界还是内界。

5.产物中的K+可以用什么方法进行定性和定量分析？

实验十二彩色固体酒精的制备及燃烧热测定

一、实验目的

1.了解彩色固体酒精的制备原理、用途，掌握其制备方法。

2.了解燃烧热的定义、氧弹量热计的结构、工作原理，学会用氧弹量热计测定固体酒精的燃烧热。

二、实验原理

固体酒精制备过程中涉及的主要化学反应式为：

C17H35COOH+NaOH====C17H35COONa+H2O

反应后生成的硬脂酸钠是一个长碳链的极性分子，室温下在酒精中不易溶，在较高的温度下，硬脂酸钠可以均匀地分散在液体酒精中，而冷却后则形成凝胶体系，使酒精分子被束缚于相互连接的大分子之间，呈不流动状态而使酒精凝固，形成固体酒精。

三、主要仪器与试剂

1.仪器

三颈烧瓶（100mL），回流冷凝管，电热恒温水浴锅，天平，电动搅拌器，氧弹量热计，贝克曼温度计或数字精密度/温差测量仪，容量瓶。

2.试剂

硬脂酸（化学纯），酒精（工业品，90%），氢氧化钠（分析纯），酚酞（指示剂），硝酸铜（分析纯），苯甲酸（分析纯），棉纱，引火丝，氧气钢瓶。

四、实验步骤

安全预防：

酒精易燃，避免明火。

1.彩色固体酒精的制备

用蒸馏水将硝酸铜配成10%的水溶液，备用。

将氢氧化钠配成8%的水溶液，然后用工业酒精稀释成1：

1的混合溶液，备用。

将lg酚酞溶于100mL60%的工业酒精中，备用。

分别取2.5g工业硬脂酸、50mL工业酒精和两滴酚酞置于100mL三颈烧瓶中，水浴加热，搅拌，回流。

维持水浴温度在70℃左右，在冷凝管上方滴加上述1：

1的混合溶液，直至溶液颜色由无色变为浅红又立即褪掉为止。

继续维持水浴温度在70℃左右，搅拌，回流反应10min后，一次性加入1.5mL10%硝酸铜溶液再反应5min后，停止加热，冷却至60℃，再将溶液倒入模具中，自然冷却后得嫩蓝绿色的固体酒精。

2.固体酒精的燃烧热测定

利用氧弹法测定所制彩色固体酒精的燃烧热。

五、思考题

1.固体酒精燃料性能如何评价？

2.固体酒精制备，常用的固化剂有哪些？

3.提高固体酒精产品质量有什么措施和方法？

六、参考文献

[1]郑静，汪敦佳，王国宏，固体酒精的制备[J].湖北师范学院学报（自然科学版），2005,25

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[2]楚伟华，方水奎，李雪峰等，优质固体酒精的研制与性能实验[J].山东化工，2005，34（4）：

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[3]罗澄源，向明礼等编.物理化学实验（第四版）[M].北京：

高等教育出版社，2004.