有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)六簡(jiǎn)單分餾

1、實(shí)驗(yàn)六 簡(jiǎn)單分福一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? . 了解分儲(chǔ)的原理和意義，分儲(chǔ)柱的種類(lèi)和選用的方法。2 .學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室里常用分儲(chǔ)的操作方法。二.實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和難點(diǎn)：1 .簡(jiǎn)單分儲(chǔ)原理；2 .分儲(chǔ)的操作方法；實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：基礎(chǔ)性 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)三.實(shí)驗(yàn)裝置和藥品：主要實(shí)驗(yàn)儀器：酒精燈 圓底燒瓶 分儲(chǔ)柱 冷凝管 接液器 溫度計(jì) 量筒錐形并3 3 3個(gè)）主要化學(xué)試劑： 甲醇和水的混合物（1:1） 50mL 沸石四.實(shí)驗(yàn)裝置圖：a韋氏（VigreuxJ分僧柱 b填充式分鐳柱五.實(shí)驗(yàn)原理：分儲(chǔ)：是應(yīng)用分儲(chǔ)柱將幾種沸點(diǎn)相近的混合物進(jìn)行分離的方法。它在化學(xué)工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中分離液態(tài)的有機(jī)化合物的常用方法之一。普通的蒸儲(chǔ)技術(shù)要求其組分

2、的沸點(diǎn)至少要相差30 C,才能用蒸儲(chǔ)法分離。但對(duì)沸點(diǎn)相近的混合物，用蒸儲(chǔ)法不可能將它們分開(kāi)。若要獲得良好的分離效果，就非得采用分微不可?，F(xiàn)在最精密的 分儲(chǔ)設(shè)備巳能將沸點(diǎn)相差僅 1-2 C的混合物分開(kāi)，利用蒸儲(chǔ)或分儲(chǔ)來(lái)分離混合物的原理是 一樣，實(shí)際上，分儲(chǔ)就是多次蒸儲(chǔ)?；驹恚赫魞?chǔ)是提純液體物質(zhì)和分離混合物的一種常用方法。蒸儲(chǔ)時(shí)混合液體中各組分的沸點(diǎn)要相差30c以上，才可以進(jìn)行分離。應(yīng)用分儲(chǔ)柱將幾種沸點(diǎn)相近的混合物進(jìn)行分離的方法稱(chēng)為分儲(chǔ)。它在化學(xué)工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在最精密的分儲(chǔ)設(shè)備已能將沸點(diǎn)相差僅1 2c的混合物分開(kāi)。利用分儲(chǔ)來(lái)分離混合物的原理與蒸儲(chǔ)是一樣的，實(shí)際上分儲(chǔ)就是多次蒸儲(chǔ)。

3、將幾種具有不同沸點(diǎn)而又可以完全互溶的液體混合物加熱，當(dāng)其總蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，就開(kāi)始沸騰氣化，蒸氣中易揮發(fā)液體的成分較在原混合液中為多。為了簡(jiǎn)化，我們 僅討淪混合物是二組分理想溶液的情況，所謂理想溶液即是指在這種溶液中，相同分子間的相互作用與不同分子間的相互作用是一樣的。也就是各組分在混合時(shí)無(wú)熱效應(yīng)產(chǎn)生，體 積沒(méi)有改變。只有理想溶液才遵守拉烏爾定律。拉烏爾定律溶液中每一組分的蒸氣壓等于此純物質(zhì)的蒸氣壓和它在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。亦即:Pa 二 P距Pb =Pa、PB分別為溶液中A和B組分的分壓。 、分別為純A和純B的蒸氣壓，Xa和Xb別為A和B在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)。溶液的總蒸氣壓： p =p

4、a +pb道爾頓分壓定律根據(jù)道爾頓分壓定律， 氣相中每一組分的蒸氣壓和它的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。因此在氣相中各組分蒸氣的成分為：南上式排知，細(xì)分R在氣相和潦液中的相對(duì)濃度為二騎一血一璉工口 Pa + Pb PbPb因?yàn)樵谌芤褐蠿A +XB=1,所以若pA0=pB0 ,則Xb'/ XB=1 ,表明這時(shí)液相的成分和氣相_ 的成分完全相同，這樣的A和B就不能用蒸儲(chǔ)（或分儲(chǔ)）來(lái)分離。如果 PA0>PB0,則Xb,/ X3> 1表明沸點(diǎn)較低的B在氣相中的濃度較在?相中為大（在PA0VPB0時(shí)，也作類(lèi)似的討論）（在將此蒸氣冷凝得到的液體中，B的組分比在原來(lái)的液體中多（這種氣體冷凝的過(guò)程就相當(dāng)

5、于蒸儲(chǔ)的過(guò)程）。如果將所得到的液體再進(jìn)行汽化，在它的蒸氣經(jīng)冷凝后的液體中，易揮發(fā)的組分又將增加。如此多次重復(fù)，最終就能將這兩個(gè)組分分開(kāi)（凡是形成共沸混合 物的不能分開(kāi)）。分儲(chǔ)就是利用分儲(chǔ)柱來(lái)實(shí)現(xiàn)這一（多次重復(fù)）的蒸儲(chǔ)過(guò)程。在分儲(chǔ)柱內(nèi)，當(dāng)上升的蒸氣與下降的冷凝液互相接觸時(shí)，上升的蒸氣部分冷凝放出熱量使下降的冷凝液部分氣化，兩者之間發(fā)生了熱量交換，其結(jié)果，上升蒸氣中低沸點(diǎn)組分增加，最后被蒸儲(chǔ)出來(lái)，而高沸點(diǎn)組分不斷流回到加熱的容器中。為了解分儲(chǔ)原理最好是應(yīng)用恒壓下的沸點(diǎn)一組成曲線圖（稱(chēng)為相圖，表示這兩組分體系中相的變化情況）。通常它是用實(shí)驗(yàn)測(cè)定在各溫度時(shí)氣液平衡狀況下的氣相和液相的組 成，然后以橫坐

6、標(biāo)表示組成，縱坐標(biāo)表示溫度而作出的（如果是理想溶液，則可直接由計(jì)算作出）。下圖即是大氣壓下的苯 一甲苯溶液的沸點(diǎn) 一組成圖0%甲莘一蘋(píng)摩爾百分?jǐn)?00%甲莘 甲輦摩爾百分?jǐn)?shù)一組成荒甲苯溶液的沸點(diǎn)組成圖.從圖中可以看出，由苯20%和甲苯80%組成的液體（L1）在102?C時(shí)沸騰，和此液相平衡的蒸氣（V1）組成約為苯40%和甲苯60%。若將此組成的蒸氣冷凝成同組成的液體（L2）,則與此溶液成平衡的蒸氣（V2）組成約為苯68%和甲苯32%。顯然如此繼續(xù)重復(fù)，即可獲得 接近純苯的氣相在分儲(chǔ)過(guò)程中，有時(shí)可能得到與單純化合物相似的混合物。它也具有固定的沸點(diǎn)和固定的組成其氣相和液相的組成也完全相同，因此不能

7、用分儲(chǔ)法進(jìn)一步分離。這種混合物稱(chēng)為 共沸混合物（或恒沸混合物）。共沸混合物雖然不能用分儲(chǔ)來(lái)進(jìn)行分離，但它不是化合物,它的組成和沸點(diǎn)隨壓力而改變，用其它方法破壞共沸組分后再蒸儲(chǔ)可以得到純粹的組分。幾種常見(jiàn)的共沸混合物見(jiàn)下表ffi 成（沸點(diǎn)/七）共沸濯合物沸點(diǎn)各組分含量- g元 共 沸 混 合 物水（100）乙期（7B.5）4.478.295.6水（100）革（80.1）8.969.491.】乙醉(78.5)第(80.1)32.467.867.6水（100）藏化氣（-83.7）79.820.2丙酮(56.2)氯仿.2)20.064.780.0組成（沸點(diǎn)/2）共沸混合物沸點(diǎn)各組分含量1*水（100）

8、乙醉（78.5）1笨（80 1）7.4-64.618,574 J*（«）111乙酸隨（126*5）|29.090.78Q簡(jiǎn)單分福柱：分儲(chǔ)柱的種類(lèi)較多，一般實(shí)驗(yàn)室常用的分儲(chǔ)柱有填充式分儲(chǔ)柱和刺形分儲(chǔ)柱（又稱(chēng) 韋氏分僧柱），見(jiàn)圖3.21。填充式分福柱是在柱內(nèi)填上各種惰性材料一填料，填料有玻璃（玻璃珠、玻璃管、陶瓷）或金屬（螺旋形、馬鞍形、網(wǎng)狀） 。玻璃的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)與有機(jī)化合物起反應(yīng)，而金 屬則可與鹵代烷之類(lèi)的化合物起反應(yīng)。為了提高分儲(chǔ)柱的分儲(chǔ)效率，在分儲(chǔ)柱內(nèi)裝入具有大表面積的填料，填料之間應(yīng)保留一定的空隙，要遵守適當(dāng)緊密且均勻的原則，這樣就可以增加回流液體和上升蒸氣的接觸機(jī)會(huì)。在分儲(chǔ)柱底

9、部往往放一些玻璃絲以防填料墜入蒸福容器中，填料式分福柱效率較高，適合于分離一些沸點(diǎn)差距較小的化合物。韋氏分儲(chǔ)柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 且較填料式粘附的液體少， 缺點(diǎn)是較同樣長(zhǎng)度的填充柱分儲(chǔ)效 率低，適合于分離少量且沸點(diǎn)差距較大的液體。實(shí)驗(yàn)室最常用的分儲(chǔ)柱如上圖（1）所示，分儲(chǔ)與蒸儲(chǔ)裝置不同處是在蒸儲(chǔ)燒瓶上裝 配一分儲(chǔ)柱，柱口上裝一內(nèi)插溫度計(jì)的木塞，其余裝置則與蒸儲(chǔ)的相同（如上圖（2）所示）。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1 .按上圖2安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，100mL圓底燒瓶。2 .裝入甲醇和水的混合物，25mL甲醇+25mL水+2-3粒沸石3 .加熱（慢慢加熱），可采用水浴加熱，控制加熱速度，使溜出液慢慢地均勻地以每分

10、鐘2mL （約60滴）的速度流出。當(dāng)冷凝管中有蒸儲(chǔ)液流出時(shí)，控制加熱速度，使儲(chǔ) 出液以1滴/2-3秒的速度蒸出。這樣可以達(dá)到較好的分儲(chǔ)效果。？4 .觀察與收集溜出物，記錄數(shù)據(jù)。記錄當(dāng)冷凝管中有蒸儲(chǔ)液流出時(shí)溫度計(jì)所示的溫度。 當(dāng)柱頂溫度維持在 65c時(shí)，約收集10 mL溜出物（A）。 隨著溫度上升，分另叫攵集65-70 C（B）、70-80 C（ C）、80-90 C（ D）、90-95 C（E）的儲(chǔ)分，當(dāng)瓶?jī)?nèi)所剩為殘留液，90-95 C的微分很少，需要移去石棉網(wǎng)直接進(jìn)行加熱。 將不同微分分別量出體積。5 .當(dāng)圓底燒瓶中的液體為 12mL時(shí)，停止加熱。6 .繪制分儲(chǔ)曲線：以?xún)?chǔ)出液體積為橫坐標(biāo)，溫

11、度為縱坐標(biāo)，繪制分儲(chǔ)曲線。7 .拆卸實(shí)驗(yàn)儀器，清理實(shí)驗(yàn)裝置，回收沸石，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。七.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：a） 分儲(chǔ)一定要緩慢進(jìn)行，要控制好恒定的蒸儲(chǔ)速度。b） 要使有相當(dāng)量的液體自柱流回?zé)恐校匆x擇合適的回流比。c） 盡量減少分儲(chǔ)柱的熱量散失和波動(dòng)。因?yàn)樵诜謨?chǔ)過(guò)程中，無(wú)論用哪一種柱，都應(yīng)防止回流液體在柱內(nèi)聚集，否則會(huì)減少液體和上升蒸氣的接觸，或者上升蒸氣把液體沖入冷凝管中造成“液泛”，達(dá)不到分儲(chǔ)的目的。為了避免這樣情況，通常在分餾柱外包扎石棉繩、石棉布等保溫材料，以保持柱內(nèi)溫度，提高分餾效率。必須盡量減少分餾柱的熱量損失和波動(dòng)。柱的外圍可用石棉繩包住，這樣可以減少柱內(nèi)熱量的散發(fā)，減少風(fēng)和室溫的影

12、響，也減少了熱量的損失和波動(dòng)，使加熱均勻，使分餾操作平穩(wěn)地進(jìn)行。八、思考題1 . 什么叫蒸餾？2 .說(shuō)明蒸餾裝置中各部分儀器的名稱(chēng)及安裝時(shí)的注意事項(xiàng)。3 .蒸餾沸點(diǎn)高于130液體化合物時(shí)應(yīng)使用何種冷凝管？4 .分餾與蒸餾在原理及裝置上由哪些異同？5 .分餾與蒸餾時(shí)，溫度計(jì)應(yīng)放在什么位置？過(guò)高、過(guò)低對(duì)分餾與蒸餾有什么影響？6 .分餾與蒸餾在原理及裝置上由哪些異同？7 .沸石在蒸餾和分餾中起什么作用？在液體沸騰時(shí)為何不能補(bǔ)加沸石？8 .若加熱太快，儲(chǔ)出液1 2滴/ s （每秒鐘的滴數(shù)超過(guò)要求量），用分儲(chǔ)分離兩種液體 的能力會(huì)顯著下降，為什么？9 .用分餾柱提純液體時(shí)，為了取得較好的分離效果，為什么分