苯酚的趣味实验

2011-01-08高秀春

化学教与学 2011年7期

关键词：溴水丙酮苯酚

高秀春

（徐州市侯集中学江苏徐州 221121）

苯酚的趣味实验

高秀春

（徐州市侯集中学江苏徐州 221121）

本文通过苯酚性质的深层探究，深刻认识和理解酚羟基的特性、苯酚的弱酸性、苯酚与浓溴水的反应及苯酚的鉴别、提纯和除杂等问题，体现了探究性学习的乐趣。

苯酚的酸性；苯酚的鉴别；苯酚的除杂；苯酚和浓溴水的反应；苯酚与氯化铁的反应

酚羟基和醇羟基上的氢原子活泼性到底如何比较？苯酚的酸性极弱，到底弱到什么程度？苯和苯酚到底如何鉴别？如何分离？苯酚和溴水反应，为什么要强调向少量的苯酚的稀溶液中滴加过量的浓溴水？如此等等。可以说学完酚以后，教师和学生总是意犹未尽，有很多问题急需解决。因此，在学习完本节之后，针对现实的、有意义的和富有挑战性的知识和问题，我们为化学兴趣小组特别设计安排了关于苯酚实验探究的四个专题，让学生在强化动手实践、自主探索与合作交流的过程中，重点解决学习中遇到的疑难问题，学会全面的看待问题，且能更深层次的掌握所学知识。下面是师生共同研究的结果，不当之处，请各位同仁给予批评和指正。

一、酚羟基的性质研究

1.实验步骤及现象

（1）把黄豆大小的钠投入到盛3mL苯的试管中，钠沉入试管底部，无气泡产生，再加入1mL水，水在下层，有少量气泡产生，钠在两液体分界处上下浮动，反应较平稳，反应后溶液变浑浊且试管有点热；向变浑浊的试管中加入约3mL水，振荡，静置，溶液澄清且分层；再向澄清的溶液中滴加3滴稀醋酸，可以看到下层溶液有白色沉淀生成，振荡，静置，溶液又澄清，且分为上下两层。

（2）把黄豆大小的钠分别投入到两支盛3mL苯的试管中，钠沉入试管底部，无气泡产生，再向两试管中分别同时加入约2g苯酚和1mL无水酒精，可以看到，加入酒精的试管刚开始时有极少量气泡产生，反应很慢，随着反应的进行，产生气体的速率越来越快，但并不是很快，钠始终沉在底部，反应较平稳，反应后为澄清溶液且试管有点热；加入苯酚的试管刚开始时产生的气泡比酒精多，但随着反应的进行，速率有点减慢，钠最后浮到上面，反应后为浑浊溶液而试管一点也不热。

（3）把黄豆大小的钠分别投入到两支盛3mL丙酮的试管中，钠沉入试管底部，无气泡产生，再向两试管中分别同时加入约2g苯酚和1mL无水酒精，可以看到，加入酒精的试管钠的反应较平稳，钠沉在底部；加入苯酚的试管钠反应明显比酒精剧烈，有大量气泡产生，钠上下浮动，反应速率明显比酒精快，反应后两试管内皆为澄清溶液。

2.实验原理

钠的密度比苯和丙酮大比水小，且不与苯和丙酮反应，钠与苯酚、酒精和水都能反应。钠与苯酚反应生成的苯酚钠不溶于苯但能溶于水，所以先有沉淀生成加水后消失；再加入醋酸后，醋酸与苯酚钠反应又生成了苯酚，下层变浑浊，但苯又能把水中的苯酚萃取出来，所以又澄清且分层。

因为苯酚能溶于苯和丙酮，但苯酚在非极性溶剂中电离的程度很是微弱，只能电离出少量的H+，所以反应不是太快；生成的产物苯酚钠不溶于苯但能溶于丙酮，所以钠在溶剂丙酮中的反应速率明显快于在苯中的。酒精能与苯互溶，但酒精在苯中几乎不电离，所以，其与钠反应的速率更慢，但酒精与钠反应生成的乙醇钠能溶于酒精，且反应放出的热量使体系的温度升高，因此反应速率越来越快；乙醇钠也能溶于丙酮，所以用丙酮作溶剂研究钠与苯酚和乙醇的反应，更能真实体现羟基上氢活泼性，即苯酚强于酒精。

3.几点思考

（1）标准相同是不同物质进行比较的前提，比较羟基上氢原子的活泼性，其相同条件的建立绝不是简单的事，比如：反应的温度，反应的接触情况，生成物溶解度的影响等。实验表明，用丙酮或乙醚等密度较小的有机物作溶剂效果最佳，更有说服力。

（2）酚羟基可以电离出H+，其电离程度受溶剂的影响，但不论是在极性或非极性溶剂中，其电离程度都不大，所以只能说苯酚呈极弱的酸性。

（3）苯酚钠可与醋酸反应，体现了“强酸”制弱酸的原理。

(4)钠也可保存在苯中，但苯有毒且易挥发，所以少量的钠应保存在煤油中。

(5)我们也可用钠检验或测定苯中混有的苯酚。

二、苯酚弱酸性的研究

1.实验步骤和现象

（1）取1mL的苯酚溶液，滴加2滴石蕊试液，没变红。

（2）向盛有少量苯酚晶体（约1g）的试管中加入4mL蒸馏水，振荡，溶液变浑浊，然后分为两份，向一支试管中滴加0.1mol/L的碳酸氢钠溶液，无明显现象；向另一支试管中滴加0.1mol/L的碳酸钠溶液，浑浊溶液变澄清，此过程无气体产生。

（3）向稀碳酸钠溶液中滴加2到3滴酚酞，溶液变红色，向其中加入苯酚稀溶液，红色褪去，无气体放出。

2.实验原理

苯酚的酸性较弱，不能使石蕊变色；因为苯酚的酸性弱于碳酸而强于碳酸氢钠，所以苯酚不与碳酸氢钠溶液反应，但可与碳酸钠溶液反应，且生成苯酚钠和碳酸氢钠而得不到碳酸；碳酸钠的水溶液呈碱性且较强，能使酚酞变红色，而碳酸氢钠溶液碱性较弱，不能使酚酞变红色。

3.几点思考

（1）虽然苯酚叫石炭酸，呈极弱的酸性，但其不是酸，苯酚属于酚类。

（2）酸性强弱的顺序为：H2CO3>C6H5OH>HCO3-,苯酚可与碳酸钠反应生成苯酚钠和碳酸氢钠；因此，苯酚钠溶液中通入二氧化碳，不论是足量还是少量，都只能生成碳酸氢钠和苯酚而不能生成碳酸钠和苯酚。

（3）通过以上实验，不难得出结论，官能团的性质与所处的“氛围”有一定的相互影响，我们在以后学习其它烃的衍生物时，既要研究其中官能团的共性，又要掌握官能团在不同“氛围”内的特性。

三、苯酚与溴水反应的研究

1.实验步骤和现象

（1）取约1 g苯酚，加入5mL的水，溶液浑浊，加热时变澄清，把所得溶液倒入盛有约1000mL水的烧杯中，取此的苯酚极稀溶液2mL，滴加浓溴水2—3滴①三溴苯酚有持久的难闻气味，实验时一定要小心，不要使其接触手和衣服。，就可看到白色沉淀生成，多加几滴，有大量的沉淀生成，且白色沉淀转变为黄色沉淀。

（2）取浓溴水（稍稀些也可）约1mL，滴加苯酚极稀溶液1—2滴，有白色沉淀生成。

（3）取绿豆大小苯酚晶体，投入到3mL苯中，振荡，形成透明溶液，滴加浓溴水2—3滴，立即就可看到白色沉淀生成，用力振荡后，白色沉淀消失，且溶液分为上下两层，上层为乳白色，下层接近无色。

2.实验原理

常温时，苯酚在水中溶解度不大。苯酚与浓溴水反应生成三溴苯酚，三溴苯酚难溶于水，易溶于苯和苯酚，所以若用苯酚的稀溶液（指质量分数约1%以上的），刚滴加浓溴水时看不到白色的沉淀（即使有但一振荡就消失），这是因为生成的三溴苯酚又溶于苯酚的缘故；但若用苯酚的极稀溶液（质量分数约为0.1%左右的）时，只需滴加2-3滴即可看见沉淀，这也是我们做苯酚的取代反应的实验中，为了能得到沉淀而强调用少量的苯酚稀溶液加过量浓溴水的原因。同样，浓溴水滴加到苯酚的苯溶液中，有三溴苯酚生成，振荡后，沉淀消失，就是因为生成的三溴苯酚又溶于了苯。

苯酚与浓溴水反应生成白色沉淀之后，继续加入浓溴水，就会发生如下反应：

生成了黄色的2，4，4，6—四溴环己二烯酮，故析出的白色沉淀转变为黄色沉淀。所以，滴加浓溴水时要重视“逐步加入”的实验操作，且滴加时只能稍过量。

3.几点思考

(1)三溴苯酚难溶于水易溶于苯及苯酚，这是“相似相溶”原理的体现。

(2)苯酚与浓溴水的反应很灵敏，甚至苯酚的浓度到1ppm级，也可检验出苯酚的存在，所以，用苯酚的极稀溶液做实验效果很好，且更有说服力；如果是试剂反加，现象也很明显，而且溴水的浓度并不需要太浓。所以苯酚与溴水的相互检验，最好用苯酚的稀溶液或把苯酚滴加到溴水中去。

(3)苯中混有苯酚，可用浓溴水检验苯酚的存在，但绝不能用浓溴水除去苯中的苯酚。

(4)做实验时，试剂的浓度和用量都很重要，并不是越浓或用量越多效果就越好。

四、苯酚与氯化铁溶液反应的研究

1.实验步骤和现象

（1）取6支试管，从①到⑥分别给予编号，向试管①和②中分别加入苯酚稀溶液3mL，向①中加入2mL苯，向②中加入2mL乙酸乙酯，振荡后静置，两试管都分层。

（2）用长滴管吸取①的上层溶液于试管③中，用长滴管吸取②的上层溶液于试管④中，再分别向③和④中滴加1mL 0.1mol/L的FeCl3溶液，充分振荡后，静置，两试管都分层，上层皆为无色透明液体，下层皆为紫色溶液。

（3）用长滴管吸取③的上层溶液于试管⑤中，用长滴管吸取④的上层溶液于试管⑥中，再分别向⑤和⑥中滴加 0.1mol/L的FeCl3溶液，充分振荡后，静置，两试管都分层，上层皆为无色透明液体，下层皆为黄色溶液。

（4）再向只有下层溶液的①和②中，分别滴加几滴0.1mol/L的FeCl3溶液，①显浅紫色，②显很浅黄色。

2.实验原理

苯酚与氯化铁反应生成酚铁盐而呈紫色，反应方程式为：6(C6H5OH)+FeCl3⇌H3[Fe(C6H5O)6]（酚铁）+3HCl。

苯和乙酸乙酯都可以把苯酚从水中萃取出来，萃取后苯酚主要在上层苯中，所以步骤（2）中③和④两试管都显紫色；但下层水中也有少量的苯酚，且乙酸乙酯的萃取效率要比苯高，所以步骤（4）中①显浅紫色，②显很浅黄色，即②中所含苯酚已很少，加入氯化铁溶液已不能显紫色。又H3[Fe(C6H5O)6]不溶于苯和乙酸乙酯，易溶于水，所以步骤（3）中的上层溶液已不含苯酚，再加入氯化铁溶液不显紫色。