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蒸馏与分馏 201530360103绿药1501陈宁婷 实验目的: 1.掌握普通蒸馏、分馏的原理和操作方法,了解其意义; 2.学习安装仪器的基本方法; 3.学会用常量法测定液态物质的沸点。 实验原理: 蒸馏: 每种纯液态有机物在一定的压力下具有固定的沸点,当液态有机物受热时,蒸气压增大,待蒸气压达到大气压或所给定的压力时,即ρ蒸=ρ外,液体沸腾,这时的温度称为液体的沸点。 (饱和蒸汽压:当液体汽化的速率与其产生的气体液化的液体速率相同时的气压。) 蒸馏就是降液态物质加热到沸腾变成蒸气,又将蒸气冷凝为液体这两个过程的联合操作。如果将某液体混合物(内含两种以上物质,这几种物质沸点相差较大)进行蒸馏,那么沸点较低者先蒸出,沸点较高者后蒸出,不挥发的组分留在蒸馏瓶内,这样就可以达到分离和提纯的目的。 纯液态有机物在蒸馏过程中沸点变化范围很小(一半0.5~1-0℃)。根据蒸馏所测定的沸程,可以判断该液体物质的纯度。 归纳起来,蒸馏的意义有以下三个方面: 分离和提纯液态有机物。 测出某纯液态物质的沸程,如果该物质为未知物,那么根据所测得的沸程的数据,查物理常数手册,可以知道该未知物可能是什么物质。 根据所测定的沸程可以判断该液体有机物的纯度。 分馏: 普通蒸馏只能分离和提纯沸点相差较大的物质,一般至少相差30℃以上才能得到较好的分离效果。对沸点较接近的混合物用普通蒸馏法就难以分开。虽经多次的蒸馏可达到较好的分离效果,但操作比较麻烦,损失量也很大。在这种情况下,应采取分馏法来提纯该混合物。 分馏的基本原理与蒸馏相类似,所不同的是在装置上多一个分馏柱,使汽化、冷凝过程由一次变为多次。简单地说,分馏就是多次蒸馏。 分馏就是利用分馏柱来实现这“多次重复的”的蒸馏过程。当混合物的蒸气进入分馏柱时,由于柱外空气的冷却,蒸气中高沸点的组分易被冷凝,所以冷凝液中就含有较多高沸点物质,而蒸气中低沸点的成分就相对地增多。冷凝液向下流动时又与上升的蒸气接触,二者之间进行热量交换,使上升蒸气中高沸点的物质被冷凝下来,低沸点的物质仍成蒸气上升;而在冷凝液中低沸点的物质则受热汽化,高沸点的物质仍成液态。如此经多次的液相与气相的热交换,使得低沸点的物质不断上升最后被蒸馏出来,高沸点的物质则不断流回烧瓶中,从而将沸点不同的物质分离。分馏使分离提纯沸点接近的液体混合物的一种重要的方法。 (分馏柱:填充式分馏柱是在柱内填上各种惰性材料,以增加表面积。填料包括玻璃珠、玻璃管、陶瓷或螺旋形、马鞍形、网状等形状的金属片或金属丝,它效率较高,适合分离一些沸点差距较小的化合物。) 主要试剂及原理: 1.试剂: 丙酮(V/V=25∶1,20mL) 丙酮–水溶液(V/V=1∶1,20mL) 2.仪器: 圆底烧瓶(50mL2个)直形冷凝管(1支)接引管(1支)锥形瓶(2个) 蒸馏头(1个)温度计套管(1个)100℃温度计(1支)分馏柱(1支) 量筒(50mL,1个)。 仪器安装要点: 1.蒸馏烧瓶大小的选择:视待蒸馏液体的体积而定。通常为蒸馏液体的体积占蒸馏烧瓶容量的1/3-2/3。 2.冷凝管的选择:若被蒸馏物质的沸点低于140℃,使用直形冷凝管,在夹套内通冷却水。若被蒸馏物质的沸点高于140℃,直形冷凝管的内管及外管接合处易发生爆裂,故应改用空气冷凝管。 3.以热源为基准,根据由下到上,由左到右(或由右到左)的原则,首先将装有待蒸馏物质的圆底烧瓶固定在铁架台上,然后插入蒸馏头,顺次连接冷凝管、接引管、锥形瓶,最后插入温度计套管和温度计。 4.温度计水银球的正确位置是:水银球的上端与蒸馏头支管的下侧在同一水平面上,使水银球能完全被蒸气所包围。 5.冷凝管通冷却水的方向应从冷凝管的下端进水,上端出水,并且上端的出水口应朝上,以保证冷凝管的夹层中充满水。 6.仪器安装完成后,检查各个磨口是否紧密相连,防止漏气。无论从正面或侧面来观察,全套仪器的轴线都应在同一平面内,横平竖直。(气密性检查:将冷凝管末端插入水中,用手紧紧捂住蒸馏瓶底部,看是否有气泡冒出。) 7.常压蒸馏必须与大气相通,不能把整个体系密闭起来,所以接引管的支管口不能堵塞。用不带支管的接引管时,接引管与接受瓶之间不能用塞子塞住。 8.接受瓶可以用锥形瓶或梨形瓶、圆底瓶,但不能用烧杯等敞口的器皿来接受。(锥形瓶是盛装液体的,而烧杯一般用于物质反应。蒸馏的的蒸出物一般沸点较低,挥发性强,锥形瓶的口较小,可以防止挥发。) 实验操作: 实验步骤: 1)蒸馏: 2)分馏: 2.操作要点: (1)通冷却水: 加热前,先通冷却水。冷却水不必开得太大,以免冲水并浪费水。 (2)加热:适当使用热浴加热,避免受热不均匀:水浴——加热温度不超过100度;油浴——加热温度在100~250度 ①加热前在蒸馏烧瓶中加入2颗沸石,以防止液体暴沸,如果事