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实验项目蒸馏及常量法测沸点 液体有机混合物的纯化和分离,溶剂的回收,经常采用蒸馏的方法来完成。蒸馏包括常压蒸馏(简单蒸馏)、减压蒸馏、水蒸气蒸馏等。减压蒸馏、水蒸气蒸馏将在后面的学习中介绍。 蒸馏、分馏、减压蒸馏和水蒸气蒸馏都是有机制备中常用的重要操作。一般用于以下几个方面:(1)分离液体混合物,仅对混合物中各成分的沸点有较大差别时才能达到有效的分离;(2)测定化合物的沸点;(3)提纯,除去不会发的杂质;(4)回收溶剂,或蒸出部分溶剂进行浓缩溶液。 沸点是液体有机化合物的重要物理常数。根据被测液体的量分为常量法和微量法两种,用蒸馏的方法来测定液体沸点方法叫常量法,此法一般需要样品量不少于10mL,适合对热易分解、易氧化的化合物。当样品量较少时,需要采用微量法测定沸点。本次实验利用蒸馏操作进行常量法测液体沸点。 一、实验目的 1.了解蒸馏的原理及沸点的意义; 2.掌握蒸馏装置仪器选择、连接和拆卸; 3.掌握常量法测定沸点、分离提纯乙醇以及简单蒸馏的基本操作。 二、实验原理 所谓蒸馏就是将液态物质加热到沸腾变为蒸气,又将蒸气冷凝为液体这两个过程的联合操作。蒸馏装置是由蒸馏(热源、蒸馏瓶、温度计)、冷凝(冷凝管)、接收(接液管、接收器)三个部分组成(如图7.1)。 图7.1蒸馏装置图 当液态物质受热时,由于分子运动使其从液体表面逃逸出来,形成蒸气压,随着温度的升高,蒸气压增大,待蒸气压和大气压相等时,液体沸腾,此时的温度称为该液体的沸点。每种纯液态有机化合物在一定的压力下均有固定的沸点。在蒸馏液体混合物时低沸点组分“优先”沸腾,被蒸出来,沸点高的随后蒸出,不挥发的的则留在蒸馏瓶中,由此,可达到分离和提纯的目的。但在蒸馏沸点比较接近的混合物时,各种物质的蒸气将同时蒸出,只不过低沸点的多一些,故难于达到较好的分离和提纯的目的,因此,蒸馏对于沸点相差较大(如相差30℃)的液态混合物进行分离和提纯,效果较好。 伴随蒸馏的过程中,由此可测得液体混合物不同组分的沸点。 三、仪器与试剂 1.仪器:酒精灯或电热套,石棉网,圆底烧瓶(50mL),蒸馏头,温度计,螺口接头,直/球型冷凝管,橡皮管,接液管,锥形瓶,沸石(2~3粒) 2.试剂:工业酒精(甲醇-水、丙酮-水等) 四、实验步骤 1.蒸馏装置 (1)蒸馏部分是由热源(电热套或酒精灯等)、蒸馏瓶(圆底烧瓶、蒸馏头)、温度计组成。圆底烧瓶先用铁夹被固定在热源的上部,当热源采用酒精灯时,要根据酒精灯火焰的高低依次安装铁圈、石棉网,然后安装烧瓶。注意瓶底应距石棉网底部1~2mm,不要触及石棉网;如用水浴、油浴或加热套时,瓶底应距水浴(或油浴)锅底或加热套内套底部1~2cm。蒸馏瓶液体体积不能超过2/3,也不能少于1/3。温度计是由螺口接头(温度计套管)固定后插在蒸馏头上部,保持水银球的上沿与蒸馏头支管的下沿平齐(见图8.2) 图8.2温度计水银球的位置图 (2)冷凝部分是由冷凝管构成。冷凝管是由铁夹固定在铁架台适当的位置(既要与蒸馏头紧密连接,又要与蒸馏部分的整体装置协调、平稳),冷凝管外部有上、下两个侧管,下侧管为进水口,用橡皮管连接自来水龙头,上侧管为出水口,套上橡皮管通向下水口,上端的出水口应向上,才能保证套管内充满水,冷凝管的种类很多[1],常用的有球形冷凝管和直形冷凝管等(见图8.1)。 (3)接收部分是由接液管和接受瓶组成,常用的接收器为:锥形瓶、圆底烧瓶等。 仪器在组装时要遵循自下而上,从左到右的原则。整套仪器要做到准确,不论从侧面或正面看上去,各个仪器的中心都要在一直线上。 2.蒸馏操作 (1)加料:取30mL工业酒精通过玻璃漏斗小心倒入圆底烧瓶中,并加入2~3粒沸石[2]。加完后,恢复原装置,检查装置的密闭性。 (2)加热:加热前,小心打开自来水龙头使水充满冷凝管,然后开始加热。最初宜用小火,以免圆底烧瓶因局部受热而爆裂;慢慢增大火力使之沸腾,进行蒸馏。然后调节火焰或调整电热套电压,使蒸馏速度以每秒1~2滴流出液为宜[3]。在蒸馏过程中应使温度计水银球常有被冷凝的液滴润湿,此时温度计的读数就是被测液体的沸点。记下读数,收集馏分。 此时温度维持不变,如维持加热速度,不再有馏出液蒸出而温度又突然下降时(表明该段组分已经被蒸完),再次记录温度计读数并停止加热。 注意:不能蒸干!蒸馏完毕,先停止加热,后停止通水,再拆卸仪器,拆卸程序与装配正相反,即从右到左,从上到下。 3.数据记录与讨论 量取接收瓶中蒸出液体体积,计算收率;记录乙醇沸点测量范围(即沸程)。 五、思考题 1.加热溶解待重结晶的粗产物时,为什么加入溶剂的量要比计算量略少?然后逐渐添加至恰好溶解,最后再加少量的溶剂,为什么? 2.用活性炭脱色为什么要待固体物质完全溶解