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实验四简单蒸馏及分馏二、实验原理 实验证明,液体的蒸气压只与温度有关。即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。当液态物质受热时蒸气压增大,待蒸气压大到与大气压或所给压力相等时液体沸腾,这时的温度称为液体的沸点。 将液体加热至沸腾,使液体变为蒸气,然后使蒸气冷却再凝结为液体,这两个过程的联合操作称为蒸馏。蒸馏是提纯液体物质和分离混合物的一种常用方法。纯液体化合物在一定的压力下具有一定的沸点(沸程1-2oC)。利用这一点,我们可以测定纯液体有机物的沸点。又称常量法。对鉴定纯液体有机物有一定的意义。 蒸馏时混合液体中各组分的沸点要相差30℃以上,才可以进行分离。当物质的沸点十分接近时,约相差20度,则无法使用简单蒸馏法,可改用分馏法。 分馏是利用分馏柱将多次气化—冷凝过程在一次操作中完成的方法。因此,分馏实际上是多次蒸馏。它更适合于分离提纯沸点相差不大的液体有机混合物。 将几种具有不同沸点而又完全互溶的液体混合物加热,当其总蒸气压等于外界压力时,就开始沸腾气化,蒸气中易挥发液体的成分较原混合液中多。在分馏柱内,当上升的蒸气与下降的冷凝液互相接触时,上升的蒸气部分冷凝放出热量使下降的冷凝液部分气化,两者之间发生了热量交换,其结果,上升蒸气中易挥发组分增加,而下降的冷凝液中高沸点组分增加,如此继续多次,就等于进行了多次的气液平衡,即达到了多次蒸馏的效果。这样靠近分馏柱顶部易挥发物质的组分比率高,而在烧瓶里高沸点组分的比率高。这样只要分馏柱足够高,就可将这种组分完全彻底分开。 工业上的精馏塔就相当于分馏柱。蒸馏操作 (1)加料仪器安装好后,取下温度计和套管,放一长颈漏斗,加入蒸馏液体,注意漏斗口应在蒸馏头支管以下。 (2)加沸石为防止液体暴沸,加入2-3粒沸石。如果加热中断,再加热时,须重新加入沸石。 (3)加热先通冷却水;开动磁力搅拌;启动加热。适当调节电压,蒸馏速度以每秒1-2滴为宜。此时温度计读数即为液体与蒸汽平衡温度,亦即馏出液的沸点。 (4)馏分收集收集馏分时,沸程越小馏出物越纯,当温度超过沸程范围时,应停止接收,更换接收瓶。注意接收容器应洁净、干燥、称重。 (5)停止蒸馏先停止加热,后停止通水,折卸仪器与安装时相反。分馏操作 (1)在50ml圆底烧瓶内放置10ml甲醇+10ml丁醇,按分馏装置安装仪器。 (2)加热,控制加热速度,使馏出液以每2-3秒一滴的速度蒸出。 (3)收集馏出液。低沸点馏分蒸出后,调高电压,再分下一个馏分。 注意及时切割馏分,更换接受瓶。 (4)停止分馏。五、实验关键及注意事项: 1、蒸(分)馏装置及安装:仪器安装顺序为:自下而上,从左到右。拆卸仪器与其顺序相反。 2、温度计水银球上限应和蒸馏头侧管的下限在同一水平线上,冷凝水应从下口进,上口出。蒸馏前加入磁子(沸石),以防暴沸。 3、蒸馏及分馏效果好坏与操作条件有直接关系,其中最主要的是控制馏出液流出速度,不能太快,否则达不到分离要求。 4、当蒸馏沸点高于140℃的物质时,应该使用空气冷凝管。 5、注意不能蒸干,否则易发生意外事故。蒸馏完毕,先停止加热,后停止通冷却水。 6、分馏注意下列几点: (1)分馏一定要缓慢进行,控制好溜出速度(1滴/2~3秒),这样,可以得到比较好的分馏效果。 (2)控制好回流比,使上升的气流和下降液体充分进行热交换,使易挥发组分尽量上升,难挥发组分尽量下降,分馏效果更好。 (3)用保温材料包裹分馏柱,降低柱内外温差,维持柱内一定的温度梯度,防止液泛发生。六、试剂与用量 甲醇(b.p.65oC):10ml 正丁醇(b.p.118oC):10ml 蒸馏: 沸程65-68oC(甲醇)69-115oC(混合馏分)116-118oC(丁醇) 体积 分馏: 沸程65-68oC(甲醇)69-115oC(混合馏分)116-118oC(丁醇) 体积 结果讨论:分离效果提问纲要 1、什么叫沸点?液体的沸点和大气压有什么关系?文献里记载的某物质的沸点是否即为你们那里的沸点温度? 答:将液体加热,其蒸气压增大到和外界施于液面的总压力(通常是大气压力)相等时,液体沸腾,此时的温度即为该液体的沸点。 文献上记载的某物质的沸点不一定即为我们那里的沸点度,通常文献上记载的某物质的沸点,如不加说明,一般是一个大气压时的沸点,如果我们那里的大气压不是一个大气压的话,该液体的沸点会有变化。 2、蒸馏时加入沸石的作用是什么?如果蒸馏前忘记加沸石,能否立即将沸石加至将近沸腾的液体中?当重新蒸馏时,用过的沸石能否继续使用? 答:加入沸石的作用是起助沸作用,防止暴沸,因为沸石表面均有微孔,内有空气,所以可起助沸作用。不能将沸石加至将近沸腾的液体中,那样溶液猛烈暴沸,液体易冲出瓶口,若是易燃液体,还会引起火灾,要等沸腾的液体冷