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蒸馏和分馏实验比较
作者:管理员   时间:2019-08-30 15:13  来源:未知   浏览:次

丙酮—水混合物分离)


实验讲解前提问:

1.分馏装置由几部分组成?与蒸馏比较有何不同

2.分馏的主要目的

一、实验目的:

(1)理解蒸馏和分馏的基本原理,应用范围,什么情况下用蒸馏,什么情况下用分馏。

(2)熟练掌握蒸馏装置的安装和使用方法。

(3)掌握分馏柱的工作原理和常压下的简单分馏操作方法。

蒸馏和分馏的基本原理是一样的,都是利用有机物质的沸点不同,在蒸馏过程中低沸点的组分先蒸出,高沸点的组分后蒸出,从而达到分离提纯的目的。不同的是,分馏是借助于分馏柱使一系列的蒸馏不需多次重复,一次得以完成的蒸馏(分馏就是多次蒸馏),应用范围也不同,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,而要彻底分离沸点要相差110℃以上。分馏可使沸点相近的互溶液体混合物(甚至沸点仅相差1-2℃)得到分离和纯化。

二、实验原理

蒸馏——将液态物质加热到沸腾变为蒸气,又将蒸气冷凝为液体的联合操作过程。用蒸馏方法分离混合组分时要求被分离组分的沸点差在30℃以上才能达到有效分离或提纯的目的。蒸馏是分离和提线液态有机物常用方法之一;也可用来测量液态物质的沸点(常量法)。

分馏——装置上比蒸馏多一个分馏柱,在分馏柱内反复进行汽气冷凝回流过程,相当于是多次的简单蒸馏,最终在分馏柱顶部出来的蒸气为高纯度的低沸点组分,这样能把沸点相差较小的混合组分有效的分离或提纯出来。

用图1表示蒸馏和分馏的分离效率,能形成共沸混合物的混合物不能用蒸馏或分馏分离或提纯(见图2)。

 

 







影响分离效率的因素:

①分馏柱效率——理论塔板数  一块理论塔板相当于一次普通蒸馏的效果

②回流比——回流比越大,分馏效率越好(即馏出液速度太快时分离效果差)

③柱的保温

三、简单的分馏装置和蒸馏装置(略)、冷凝管的选用原则(略)

四、实验步骤

1.按图安装好蒸馏或分馏装置,接受器改用量筒以便读取馏出液体积(两人配合)







    2.丙酮—水混合物分馏

    3.丙酮—水混合物蒸馏

实验关键:①馏出速度  1滴/1~2秒

②注意平稳加热和分馏柱保温

六、根据记录及结果

分馏

馏出液体积ml

第一滴

2

4

6

8

10

11

12

13

14

16

18

……

温度℃

62

62

62

蒸馏

馏出液体积

……

温度℃

依上表数据在同一坐标上图作分馏曲线和蒸馏曲线

七、结果讨论

五、实验步骤

1、蒸馏

1)组装仪器

蒸馏装置由蒸馏烧瓶、冷凝管、接收器三部分组成。(思考题1、思考题2、思考题3、思考题4、思考题5、思考题6

    2)蒸馏操作

①加料:蒸馏液经漏斗倒入圆底烧瓶中,加入23颗沸石,装好温度计,检查密闭性。(思考题7

②加热:先将冷凝管中通水,然后加热。先快后慢,沸腾时调节溜出液速度每秒12滴为宜,并使温度计水银球上有液滴存在,温度计的读数为该液体的沸点。(思考题8、思考题9

③收集与记录:接受器至少准备2个,要求洁净。去掉馏头,接收当温度升至所需物的沸点并恒定时的溜出液。收集馏分的温度越窄,馏分的纯度就越高。一般收集馏分的温度在12℃。记录从开始到停止接收该馏分的温度,这就是此馏分的沸点范围。(思考题10

④当温度上升到要求温度时即停止加热。蒸馏较纯物质时,可能残留液较少,温度变化不大,但是一定不要蒸干。待温度降到40℃左右时,关闭冷却水,拆卸仪器。拆卸的顺序与安装顺序相反。(思考题11

(3)实验内容

分离混合物:取乙醇—水溶液(11),用密度测其相对密度。然后取30ml加入100ml的烧瓶中,加入23粒沸石,按以上步骤进行蒸馏,收集温度范围在7882℃的馏分。合并各组同学所收集馏分,测定该馏分的相对密度,查表比较蒸馏前后乙醇相对含量的变化。

2、分馏

1)仪器组装     

与蒸馏装置相似,只是在圆底烧瓶和蒸馏头之间加一个分馏柱。(思考题12、思考题13

    2)分馏操作     

与蒸馏操作基本相同。

先将待分馏底混合液加入烧瓶中,放入23粒沸石,然后安装仪器。缓慢通入冷却水,加热,当蒸汽到达柱顶后,调节加热速度,使液体流出速度以每23s一滴为宜(思考题14、思考题15)。收集各馏分并记录各自的温度范围。

3)实验内容

25ml乙醇—水溶液(11)加入50ml圆底烧瓶中,放入23粒沸石,按上述步骤进行分馏(思考题16、思考题17)。记录第一滴馏出液滴入接受器时的温度,以后每接1ml记录一次温度;每接3ml转入准备好的试管中,接受67次,切勿蒸干,然后停止加热,冷却,拆卸仪器。

以温度计读数为纵坐标,馏出液体积为横坐标作,画一曲线以表示在分馏过程中,温度因馏出液成分的改变而增高的情况。此即乙醇—水溶液的分馏曲线,分析其意义。

在第一、五、六馏分中,各取5滴分别置于3支洁净的试管中,再各加入碘-碘化钾溶液68滴,溶液呈红色,接着逐滴加入5NaOH溶液,边滴边摇试管,直到反应液呈微黄色为止,观察碘仿沉淀的出现。对比以上三只试管,由碘仿沉淀生成的速度及多少判断各馏分中乙醇相对含量的多少。

蒸馏后也是将全班同学的产品收集一起,测量测量体积、相对密度、查体积分数。

分馏后记录收集每一毫升馏出液时温度计的温度。

六、注意事项

1.冷却水流速以能保证蒸气充分冷凝为宜,通常只需要保持缓缓水流即可。

2.蒸馏低沸点易燃液体时,决不能用明火加热,附近也禁止有明火。可用预先热好的水浴加热,并适时添加热水。

3.蒸馏速度过快,会使蒸气过热,破坏气液平衡,温度计的读数会偏高。蒸馏若进行得太慢,会使蒸气短时间内不能充分浸润水银球,温度计读数将下降或不规则波动,使沸点偏低。

4.为防止暴沸,应在加热前加入沸石。若加热前忘记加沸石,在接近沸腾时不能补加,必须等液体稍冷时再补加,然后重新加热。在持续沸腾时,沸石可以连续有效,但一旦停止沸腾温度降低较大或停止蒸馏,则原有沸石失效,再次加热蒸馏,必须重新加入沸石。

5.蒸馏装置及安装:仪器安装顺序为:自下而上,从左到右。卸仪器与其顺序相反。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。

6.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,以12滴/s为宜(lmlmin),不能太快,否则达不到分离要求。

7.当蒸馏沸点高于140℃的物质时,应该使用空气冷凝管。

8.如果维持原来加热程度,不再有馏出液蒸出,温度突然下降时,就应停止蒸馏,即使杂质量很少也不能蒸干,特别是蒸馏低沸点液体时更要注意不能蒸干,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,拆卸仪器,其程序和安装时相反。

9.简单分馏操作和蒸馏大致相同,要很好地进行分馏,必须注意下列几点:

1)分馏一定要缓慢进行,控制好恒定的蒸馏速度(12/s),这样,可以得到比较好的分馏效果。

2)要使有相当量的液体沿柱流回烧瓶中,即要选择合适的回流比,使上升的气流和下降液体充分进行热交换,使易挥发组分量上升,难挥发组分尽量下降,分馏效果更好。

3)必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动。柱的外围可用石棉包住,这样可以减少柱内热量的散发,减少风和室温的影响也减少了热量的损失和波动,使加热均匀,分馏操作平稳地进行。(1)加料  仪器安装好后,取下温度计套管和温度计,在蒸馏头上放一长颈漏斗,慢慢将蒸馏液体倒入蒸馏瓶中,注意漏斗下口处的斜面应超过蒸馏头支管的下限。

2)加沸石  为防止液体暴沸,加入23粒沸石。如果加热中断,再加热时,须重新加入沸石。

3)加热  在加热前,应检查仪器装配是否正确,原料、沸石是否加好,冷凝水是否通入,一切无误后方可加热。适当调节电压,使温度计水银球上始终保持有液滴存在,此时温度计读数就是液体的沸点。蒸馏速度以每秒12滴为宜。

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。注意接收容器应预先干燥、称重。

5)停止蒸馏  维持加热程度至不再有馏出液蒸出,而温度突然下降时,应停止加热,后停止通水,折卸仪器与装配时相反。


简单分馏

1)在25ml圆底烧瓶内放置5ml乙醇,5ml水及1-2粒沸石,按简单分馏装置安装仪器。


2)开始缓缓加热,当冷凝管中有蒸馏液流出时,迅速记录温度计所示的温度。并控制加热速度,使馏出液以每滴1-2/秒的速度蒸出。


3)收集馏出液,注意并记录柱顶温度及接受器A的馏出液总体积。继续蒸馏,记录馏出液的温度及体积。将不同馏分分别量出体积,以馏出液体积为横坐标,温度为纵坐标,绘制分馏曲线。


4)当大部分乙醇和水蒸出后,温度迅速上升,达到水的沸点,注意更换接收瓶。


5)停止分馏

四、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。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,以12滴/秒为宜(lmlmin),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、如果维持原来加热程度,不再有馏出液蒸出,温度突然下降时,就应停止蒸馏,即使杂质量很少也不能蒸干,特别是蒸馏低沸点液体时更要注意不能蒸干,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,拆卸仪器,其程序和安装时相反。

6、简单分馏操作和蒸馏大致相同,要很好地进行分馏,必须注意下列几点:

1)分馏一定要缓慢进行,控制好恒定的蒸馏速度(12/秒),这样,可以得到比较好的分馏效果。

2)要使有相当量的液体沿柱流回烧瓶中,即要选择合适的回流比,使上升的气流和下降液体充分进行热交换,使易挥发组分量上升,难挥发组分尽量下降,分馏效果更好。

3)必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动。柱的外围可用石棉包住,这样可以减少柱内热量的散发,减少风和室温的影响也减少了热量的损失和波动,使加热均匀,分馏操作平稳地进行。


五、主要试剂及产品的物理常数:(文献值)

名 称

分子量

性状

折光率

 

熔点℃

沸点℃

溶解度:克/100ml溶剂

乙醇

46.07

liq

1.3600

0.785

-144

78

六、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?

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?

3、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为12滴/秒为宜?

4、如果液体具有恒定的沸点,那么能否认为它是单纯物质?

5、分馏和蒸馏在原理及装置上有哪些异同?如果是两种沸点很接近的液体组成的混合物能否用分馏来提纯呢?

6、若加热太快,馏出液>12滴/秒(每秒种的滴数超过要求量),用分馏分离两种液体的能力会显著下降,为什么?

7、用分馏柱提纯液体时,为了取得较好的分离效果,为什么分馏柱必须保持回流液?

8、在分离两种沸点相近的液体时,为什么装有填料的分馏柱比不装填料的效率高?

9、什么叫共沸物?为什么不能用分馏法分离共沸混合物?

七、思考题和测试题

思考题1. 什么叫沸点?

思考题2. 冷凝管的进水口和出水口分别为哪个管口?

思考题3. 温度计的位置?

思考题4。 安装装置有什么要求?

思考题5. 加入沸石的目的是什么?

思考题6. 烧瓶中加入液体量有何要求?

思考题7。 为什么要检查气密性?

思考题8. 为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1-2滴/s为宜?

思考题9。 为什么要保证温度计水银球上有液滴存在?

思考题10 为什么要去掉馏头?

思考题11. 为什么不能蒸干?

思考题12. 温度计水银球应位于什么位置?

思考题13  若温度计所处位置偏高或偏低对所测沸点有何影响?

思考题14. 若加热太快,馏出液>1-2滴/s(每秒种的滴数超过要求量),用分馏分离两种液体的能力会显著下降,为什么?

思考题15.  用分馏柱提纯液体时,为什么分馏柱必须保持回流液?

思考题16。  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?

思考题17.  当重新蒸馏时,用过的沸石能否继续使用?

思考题答案:

思考题1答:当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力(通常是大气压力)相等时,就有大量气泡从液体内部逸出,即液体沸腾。这时的温度称为液体的沸点。

思考题2答:冷凝管的两端接水的管子下端进水,上端出水。

思考题3答:温度计水银球要与蒸馏头支管口的下沿相齐。

思考题4答:整个装置无论从侧面或从正面观察,都要在一个平面内。安装过程一定要先下

后上,由左至右(由右至左)。

思考题5答:防止被蒸馏的液体爆沸,引发危险。因为沸石表面均有微孔,内有空气,所以

可起助沸作用。

思考题6答:液体体积不能超过烧瓶容积的2/3

思考题7答:蒸馏过程中,被蒸馏物质首先要吸热变成气体,然后再冷凝成液体,达到分离

的目的。如果气密性不好,会有部分气体不经冷凝管直接挥发掉,影响收率。

思考题8答:在整个蒸馏过程中,应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴,让水银球上液滴

和蒸气温度达到平衡。所以要控制加热温度,调节蒸馏速度,通常以1-2滴/s为

宜,否则不成平衡。蒸馏时加热的火焰不能太大,否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现

象,使一部分液体的蒸气直接受到火焰的热量,这样由温度计读得的沸点会偏高;另

一方面,蒸馏也不能进行的太慢,否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气充分浸

润而使温度计上所读得的沸点偏低或不规则。

思考题9答:因为这时的温度正是被蒸馏物质的沸点。

思考题10答:因为在没有达到被蒸馏物质沸点时蒸馏出来的馏分可能混有杂质。

思考题11答:防止将烧瓶烧裂或因为烧瓶中残留物质因为过热发生危险。

思考题12答:蒸馏头支管中间。

思考题13答:偏高会使沸点温度偏低;偏低会使沸点温度偏高。

思考题14答:因为加热太快,馏出速度太快,热量来不及交换(易挥发组分和难挥发组分),

致使水银球周围液滴和蒸气未达平衡,一部分难挥发组分也被气化上升而冷凝,来不

及分离就一道被蒸出,所以分离两种液体的能力会显著下降。

思考题15答:保持回流液的目的在于让上升的蒸气和回流液体,充分进行热交换,促使易挥发组分上升,难挥发组分下降,从而达到彻底分离它们的目的。

思考题16答: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,要等沸腾的液体冷下来再加。

思考题17答:用过的沸石一般不能再继续使用,因为它的微孔中已充满或留有杂质,孔经变小或堵塞,不能再起助沸作用。

测试题1.蒸馏实验时,温度计的位置为(        )。

A:烧瓶中液面以下 B:烧瓶中液面以上 C:蒸馏头支管口中间处  D:任意位置

测试题2.直形冷凝管的进水口(           )。

A:下端支管口   B:上端支管口   C:都可以

测试题3.蒸馏实验中,仪器安装顺序为(           )。

A:自下而上,自左到右    B:自上而下,自左到右

测试题4。拆卸仪器的顺序为(    )。

A:自下而上,自左到右    B:自上而下,自左到右

测试题5.蒸馏时,应该调节加热温度使馏出液每秒(        )滴为宜。

A12  B23  C34    D45

测试题6.蒸馏时,应该收集(     )部分馏出液。

A :从第一滴馏出液开始收集         B:去掉馏头后的馏出液

测试题7.分馏实验中,馏出液速度应控制在(        )秒1滴为宜。

A12  B23  C34    D45

测试题8.实验过程中,如果忘记加沸石,但溶液已经沸腾,应该(       )。

A:立即向圆底烧瓶中加入沸石   B:先使溶液冷却,再加入沸石

测试题9.蒸馏酒精应当选用(      

A、直形冷凝管 B、球形冷凝管 C、蛇形冷凝管 D、空气冷凝管

测试题10。普通蒸馏与分馏的区别?

答:                                                             

                                                                           

测试题11。分馏柱的分馏效率取决于(1                                      

         2                             ;(3                        

         4                                                          

测试题12.判断对错

(1)蒸馏时,物料最多为蒸馏烧瓶容积的三分之二。

(2)安装蒸馏装置时,要先下后上,从左至右。

(3)蒸馏前,先加热,后通水,蒸馏后则相反。

(4)蒸馏酒精时一般水浴加热。

(5)蒸馏可分离沸点相差30℃以上的多种有机化合物。

答案:

1.C   2.A   3.A   4.B    5.A  6.B  7.B   8.B   9.A

10. 普通蒸馏仅仅能分离沸点有显著不同(至少30℃以上)的两种或两种以上的混合物。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。

11. 1)分馏柱的高度;(2)填充物;(3)分馏柱的绝热性能;(4)蒸馏速度。

12. (1)Y   (2). Y  (3).  N   (4). Y   (5). Y


 

 

 

操作要点和说明

         1、进行蒸馏操作时,有时发现馏出物的沸点往往低于(或高于)该化合物的沸点,有时馏出物的温度一直在上升,这可能是因为混合液体组成比较复杂,沸点又比较接近的缘故,简单蒸馏难以将它们分开,可考虑用分馏。

         2、沸石的加入  为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态,常加沸石,或一端封口的毛细管,因为它们都能防止加热时的暴沸现象,,把它们称做止暴剂又叫助沸剂,值得注意的是,不能在液体沸腾时,加入止暴剂,不能用已使用过的止暴剂。

         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,以12滴/s为宜(lmlmin),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、如果维持原来加热程度,不再有馏出液蒸出,温度突然下降时,就应停止蒸馏,即使杂质量很少也不能蒸干,特别是蒸馏低沸点液体时更要注意不能蒸干,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,拆卸仪器,其程序和安装时相反。

        6、蒸馏低沸点易燃吸潮的液体时,在接液管的支管处,连一于燥管,再从后者出口处接胶管通入水槽或室外,并将接受瓶在冰浴中冷却。

         7、简单分馏操作和蒸馏大致相同,要很好地进行分馏,必须注意下列几点:

     1)分馏一定要缓慢进行,控制好恒定的蒸馏速度(12/s),这样,可以得到比较好的分馏效果。

     2)要使有相当量的液体沿柱流回烧瓶中,即要选择合适的回流比,使上升的气流和下降液体充分进行热交换,使易挥发组分量上升,难挥发组分尽量下降,分馏效果更好。

    3)必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动。柱的外围可用石棉绳包住,这样可以减少柱内热量的散发,减少风和室温的影响也减少了热量的损失和波动,使加热均匀,分馏操作平稳地进行。

思考题

    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,要等沸腾的液体冷下来再加。

    用过的沸石一般不能再继续使用,因为它的微孔中已充满或留有杂质,孔经变小或堵塞,不能再起助沸作用。

    3、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为12滴/s为宜?

答:在整个蒸馏过程中,应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴,让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡。所以要控制加热温度,调节蒸馏速度,通常以12滴/s为宜,否则不成平衡。蒸馏时加热的火焰不能太大,否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象,使一部分液体的蒸气直接受到火焰的热量,这样由温度计读得的沸点会偏高;另一方面,蒸馏也不能进行的太慢,否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气充分浸润而使温度计上所读得的沸点偏低或不规则。

    4、如果液体具有恒定的沸点,那么能否认为它是单纯物质?

答:纯粹的液体有机化合物,在一定的压力下具有一定的沸点,但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物,因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物,它们也有一定的沸点。

    5、分馏和蒸馏在原理及装置上有哪些异同?如果是两种沸点很接近的液体组成的混合物能否用分馏来提纯呢?

答:利用蒸馏和分馏来分离混合物的原理是一样的,实际上分馏就是多次的蒸馏。分馏是借助于分馏往使一系列的蒸馏不需多次重复。一次得以完成的蒸馏。

    现在,最精密的分馏设备已能将沸点相差仅12℃混合物分开,所以两种沸点很接近的液体组成的混合物能用分馏来提纯。

    6、若加热太快,馏出液>12滴/s(每秒种的滴数超过要求量),用分馏分离两种液体的能力会显著下降,为什么?

答:因为加热太快,馏出速度太快,热量来不及交换(易挥发组分和难挥发组分),致使水银球周围液滴和蒸气未达平衡,一部分难挥发组分也被气化上升而冷凝,来不及分离就一道被蒸出,所以分离两种液体的能力会显著下降。

    7、用分馏柱提纯液体时,为了取得较好的分离效果,为什么分馏柱必须保持回流液?

答:保持回流液的目的在于让上升的蒸气和回流液体,充分进行热交换,促使易挥发组分上升,难挥发组分下降,从而达到彻底分离它们的目的。

    8、在分离两种沸点相近的液体时,为什么装有填料的分馏柱比不装填料的效率高?

答:装有填料的分馏柱上升蒸气和下降液体(回流)之间的接触面加大,更有利于它们充分进行热交换,使易挥发的组分和难挥发组分更好地分开,所以效率比不装填料的要高。

    9、什么叫共沸物?为什么不能用分馏法分离共沸混合物?

答:当某两种或三种液体以一定比例混合,可组成具有固定沸点的混合物,将这种混合物加热至沸腾时,在气液平衡体系中,气相组成和液相组成一样,故不能使用分馏法将其分离出来,只能得到按一定比例组成的混合物,这种混合物称为共沸混合物或恒沸混合物。

    10、在分馏时通常用水浴或油浴加热,它比直接火加热有什么优点?

答:在分馏时通常用水浴或油浴,使液体受热均匀,不易产生局部过热,这比直接火加热要好得多。

减压蒸馏原理:液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度,因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的,如果借助于真空泵降低系统内压力,就可以降低液体的沸点,这便是减压蒸馏操作的理论依据减压蒸馏是 ...

减压蒸馏原理:液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度,因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的,如果借助于真空泵降低系统内压力,就可以降低液体的沸点,这便是减压蒸馏操作的理论依据减压蒸馏是分离可提纯有机化合物的常用方法之一它特别适用于那些在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解氧化或聚合的物质前提准备:要对你所蒸馏的东西性质十分了解物质在某一压力下的沸点是固定的压力越小,一般沸点降低故减压是为了降低所要处理物质的沸点,使其在较低的温度下沸腾,蒸出蒸东西时其温度首先要考察其压力,压力确定后查出其相应的沸点,然后根据你蒸馏的速度以及要蒸出的物质的纯度等方面考虑选择低于其沸点的温度,另外,有些混合物会形成共沸,最好有相图可查阅减压蒸馏操作具体方法:1)收集玻璃仪器:与常压蒸馏相同,不同之处在于减压蒸馏需要用一只3口或4口转接头2)预热油浴或加热套如果蒸馏物的沸点未知,此步骤应该略去记住,多数情况下,热源的温度需比蒸馏物的沸点高20~30 C注意:由于热分解及可能着火,只在加热温度低于200 C时使用油浴3)记录贴有标签的接收瓶的重量4)将要蒸馏的物料放入带搅拌子的圆底烧瓶(搅拌子用于防止爆沸)选择圆底烧瓶的大小非常重要液体装至瓶子溶剂的1/2到2/3为好,液面太高将过早沸腾,液面过低则要花费太长的时间来蒸馏5)装配所有玻璃仪器,确保在所有接头上涂上油脂注意节约真空油脂,它比较贵,同时你也不想让它进入你的产品中吧6)蒸馏柱的保温当用维格勒柱时,柱子应该用玻璃棉或铝箔来包裹如果不进行隔热保温处理,蒸馏时要花费很长的时间7)将冷凝管连上水管,打开水龙头,检漏8)不要开始加热!!!9)缓慢地将蒸馏装置抽真空你应该可以看到液体开始起泡不要担心,一切正常在室温和减压条件下,残留的溶剂及低沸点的杂质将很快被蒸走10)一旦泡沫减少,或减慢到几乎停止,你就可以开始加热了11)放下通风橱挡板这样可以避免意外伤害,同时也可以使蒸馏装置不受实验室空调抽风的影响空调冷风将使蒸馏装置温度降低,并延长蒸馏时间12)不要加热过快!!!耐心是蒸馏成功的关键13)缓慢升高加热器的温度,直到溶液开始回流14)等待并观察蒸馏温度计的变化如果10分钟后观察不到温度变化,则应稍微调高温度15)重复步骤14,直到能观察到温度计有变化一旦有变化,即准备收集馏分16)使蒸馏装置保持恒定的温度使记录的蒸馏温度的至多在5 C范围内波动16)收集馏分直至温度发生突变通常,当一种馏分蒸馏完成时,蒸馏温度计显示的温度将下降此时,你应该更换接收瓶,或完全停止蒸馏17)卸去真空当你已经收集到所需产品时,还不能将加热装置降温首先,你必须卸去真空但在做此之前,需确保所有接收瓶都用夹子接口夹或你的手等方法固定在装置上你不想看到在卸去真空后产品接收瓶摔得粉碎吧!如果一切准备就绪,向装置中通入氮气,然后移走热源,并让装置冷至室温18)所有物品都冷却后,称量接收瓶,计算产物的重量减压蒸馏操作注意事项:1用毛细管起气化中心的作用, 用沸石起不到什么作用. 当然对于那些易氧化的物质, 毛细管也可以通氮气, 二氧化碳起保护2也可以用磁力搅拌油浴锅,很方便,加热稳定,搅拌还可以控制速度3简单的减压蒸馏直接在后面加一个液氮冷阱就行,复杂的就如上所说,需要加石蜡塔氯化钙氢氧化钠碱塔 以保护抽虑泵4减压蒸馏提纯过程中碰到蒸馏过程中馏分温度持续上升,无法提纯,可以采用加分馏柱,如果不行的话换精馏柱;要控制升温的速度,梯度升温;蒸馏前先拉真空,真空稳定后再慢慢升温 减压蒸馏控油泵操作注意事项:减压蒸馏装置连接顺序是:蒸馏装置接口放空瓶U型压力表吸收瓶冷阱氯化钙干燥塔碱塔石蜡片干燥塔油泵其中吸收瓶,如果不必要的话,可以不装通常用的吸收瓶中液体是:浓硫酸(它可以吸收大量的水和有机物!我觉得换吸收瓶比换氯化钙碱石蜡片等3个干燥塔容易些,所以我一般情况都用了的)1在蒸馏结束时,不要立即打开放空口而是用医用止血钳(没有的话回型夹也可以)夹住冷阱与氯化钙干燥塔之间,再缓慢地打开放空口这样的目的是:A 不要空气进油泵太多,保护油泵;B 直接打开,而不夹住,由于进气速度太快,容易洗气瓶和冷阱中的液体冲到下一个瓶中待前面部分平稳了,不要动止血钳,直接从氯化钙干燥塔那个位置拔开(这个位置也可以接一个三通,就更易操作了),通大气,立即关油泵2如果你蒸馏的产物不稳定,比如酰氯怕水,其它需要用氮气保护的物质,在蒸馏结束时,同上操作,只是在打开放空口之前,将放空口的进气口接一个装有高纯氮的气袋(我使用的是医用氧气袋,若直接用高纯氮的钢瓶,气体的压力不好控制,容易把玻塞和温度计冲开,用氮气袋是不会发生这种情况的),用氮气代替空气就可以了,这个时候止血钳(或回型夹),就必不可少,而且应该尽量夹紧些,以免浪费氮气这样操作的话,就起到了冷却和氮气保护的作用3如果易被油泵抽走的低沸点较多,可以装2-3个冷阱;要使冷却效果好,通常冷阱采用冰盐冷却,如果是高真空泵,需要好好保护的,也可以考虑用,干冰-丙酮(或液氮)冷却4油泵的冷却系统的冷阱可以用冷冻机冷却,经济而且还实惠也没有用冰盐浴或干冰+丙酮等那样的麻烦我实验室旁边的兄弟就经常用DMSODMF等高沸点的溶剂,就采用冷冻机冷却冷阱一般温度设在-30度就可以了效果很好的!!5得冷阱要及时的清理最好每次用完都看看如果有液体在里面要及时的清理,防止溶剂进入油泵和影响蒸馏效果6油泵也要经常的换油,要是在实验中发现同样的温度,同样是使用同一个油泵,要是蒸馏效果不好,很可能就是油泵的油不好用了及时的换油才不会影响你的实验7用油泵时,也要注意油泵的保养,不要一抽就是半天中间也得让它休息休息,人总干活都受不了呢,她也一样分馏:分馏和蒸馏的基本原理是一样的,都是利用液体混合物中各组分挥发度的差别,是液体混合物部分汽化并随后蒸汽部分冷凝,从而实现其所含组分的分离,是一种属于传质分离过程的单元操作不同的是,分馏是借助于分馏柱使一系列的蒸馏不需多次重复,一次得以完成的蒸馏(分馏就是多次蒸馏),应用范围也不同,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,而要彻底分离沸点要相差110以上分馏可使沸点相近的互溶液体混合物(甚至沸点仅相差1- 2)得到分离和纯化分馏操作注意事项:(1)分馏一定要缓慢进行,控制好恒定的蒸馏速度(1-2滴/秒),这样,可以得到比较好的分馏效果(2)要使有相当量的液体沿柱流回烧瓶中,即要选择合适的回流比,使上升的气流和下降液体充分进行热交换,使易挥发组分量上升,难挥发组分尽量下降,分馏效果更好(3)必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动柱的外围可用石棉绳包住,这样可以减少柱内热量的散发,减少风和室温的影响也减少了热量的损失和波动,使加热均匀,分馏操作平稳地进行实验常见现象和解决:1 温度很高,但是无馏份出来检查装置是否漏气(直到密封完好,真空度到达要求),查看装置是否保温良好(用棉花保温,关闭通风橱空调窗户等),物质太少蒸馏瓶太大或者蒸馏柱效太高(重新搭装置,选用较小合适的玻璃仪器)等其他解决方法有换用电热套高温先粗蒸(适合粗品比较杂的物质),然后再蒸馏一遍2 冲料按照蒸馏完毕操作,停止蒸馏,将冲料的部分到回蒸馏瓶,换用干净的冷凝管和接受瓶,重新蒸馏3 停电一般情况下,刚开始停电时,整个装置内是负压,停电对整个装置没有影响不过要注意即使放空,防止油泵倒吸,并且保证接受瓶都搁置好4 馏分在冷凝管口凝固用电吹风预热冷凝管外壁,是固体熔化,该用空气冷凝或者冷凝管中通热水循环注意接受瓶冷却,保证产品完全接受不被抽走

简答

. 测定熔点时,遇到下列情况将产生什么结果?(1)熔点管壁太厚;(2)熔点管不洁净;(3)试料研的不细或装得不实;(4)加热太快;(5)第一次熔点测定后,热浴液不冷却立即做第二次;(6)温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴。
答:(1)熔点管壁太厚,影响传热,其结果是测得的初熔温度偏高。
(2)熔点管不洁净,相当于在试料中掺入杂质,其结果将导致测得的熔点偏低。
(3)试料研得不细或装得不实,这样试料颗粒之间空隙较大,其空隙之间为空气所占据,而空气导热系数较小,结果导致熔距加大,测得的熔点数值偏高。
(4) 加热太快,则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力,而导致测得的熔点偏高,熔距加大。
(5)若连续测几次时,当第一次完成后需将溶液冷却至原熔点温度的二分之一以下,才可测第二次,不冷却马上做第二次测量,测得的熔点偏高。
(6)齐列熔点测定的缺点就是温度分布不均匀,若温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴,这样所测数值会有不同程度的偏差。
2. 是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的试料使其固化后做第二次测定?
答:不可以。因为有时某些物质会发生部分分解,有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它晶型。
3. 测得A、B两种样品的熔点相同,将它们研细,并以等量混合(1)测得混合物的熔点有下降现象且熔程增宽;(2)测得混合物的熔点与纯A、纯B的熔点均相同。试分析以上情况各说明什么?
答:(1)说明A、B两个样品不是同一种物质,一种物质在此充当了另一种物质的杂质,故混合物的熔点降低,熔程增宽。
(2)除少数情况(如形成固熔体)外,一般可认为这两个样品为同一化合物。

4. 蒸馏时加热的快慢,对实验结果有何影响?为什么?
答:蒸馏时加热过猛,火焰太大,易造成蒸馏瓶局部过热现象,使实验数据不准确,而且馏份纯度也不高。加热太慢,蒸气达不到支口处,不仅蒸馏进行得太慢,而且因温度计水银球不能被蒸气包围或瞬间蒸气中断,使得温度计的读数不规则,读数偏低。
5. 在重结晶过程中,必须注意哪几点才能使产品的产率高、质量好?
答:1.正确选择溶剂;
2.溶剂的加入量要适当;
3.活性炭脱色时,一是加入量要适当,二是切忌在沸腾时加入活性炭;
4.吸滤瓶和布氏漏斗必需充分预热;
5.滤液应自然冷却,待有晶体析出后再适当加快冷速度,以确保晶形完整;
6.最后抽滤时要尽可能将溶剂除去,并用母液洗涤有残留产品的烧杯。

6. 进行分馏操作时应注意什么?
答:1.在仪器装配时应使分馏柱尽可能与桌面垂直,以保证上面冷凝下来的液体与下面上升的气体进行充分的热交换和质交换,提高分离效果。
2.根据分馏液体的沸点范围,选用合适的热浴加热,不要在石棉网上用直接火加热。用小火加热热浴,以便使浴温缓慢而均匀地上升。
3.液体开始沸腾,蒸气进入分馏柱中时,要注意调节浴温,使气流缓慢而均匀地沿分馏柱壁上升。若室温低或液体沸点较高,应将分馏柱用石棉绳或玻璃布包裹起来,以减少柱内热量的损失。
4.当蒸气上升到分馏柱顶部,开始有液体馏出时,应密切注意调节浴温,控制馏出液的速度为每2~3秒一滴。如果分馏速度太快,产品纯度下降;若速度太慢,会造成上升的蒸气时断时续,馏出温度波动。
5.根据实验规定的要求,分段集取馏份,实验结束时,称量各段馏份。
7. 进行重结晶的一般过程是:
1.将待重结晶的物质在溶剂沸点或接近溶剂沸点的温度下溶解在合适的溶剂中,制成过饱和溶液。若待重结晶物质的熔点较溶剂的沸点低,则应制成在熔点以下的过饱和溶液。
2.若待重结晶物质含有色杂质,可加活性炭煮沸脱色。
3.趁热过滤以除去不溶物质和活性碳。
4.冷却滤液,使晶体从过饱和溶液中析出,而可溶性杂质仍留在溶液里。
5.减压过滤,把晶体从母液中分离出来,洗涤晶体以除去吸附在晶体表面上的母液。
8. 蒸馏时为什么蒸馏烧瓶中所盛液体的量既不应超过其容积的2/3,也不应少于1/3?
答:如果装入液体量过多,当加热到沸腾时,液体可能冲出或飞沫被蒸气带走,混入馏出液中。如果装入液体量太少,在蒸馏结束时,相对地也会有较多的液体残留在瓶内,产品的回收率会降低。
9. 根据你做过的实验,总结一下在什么情况下需用饱和食盐水洗涤有机液体?
答:当被洗涤液体的相对密度与水接近且小于水时,用饱和食盐水洗涤,有利于分层。有机物与水易形成乳浊液时,用饱和食盐水洗涤,可以破坏乳浊液形成。被洗涤的有机物在水中的溶解度大,用饱和食盐水洗涤可以降低有机物在水层中的溶解度,减少洗涤时的损失          

10. 写出无水氯化钙吸水后的化学方程式,为什么蒸馏前一定要将它过滤掉
答:CaCl2能与水可逆的结合,生成水合物,反应方程式如下:
干燥剂与水的反应为可逆反应,达到平衡需要一定的时间,加入干燥剂后至少需要一到两个小时才能达到较好的干燥效果,当温度升高时,这种可逆反应向脱水方向移动,所以在蒸馏前必须将干燥剂滤除,否则被除去的水将返回液体中

11. 怎样正确进行水蒸汽蒸馏操作?
答:(1)在进行水蒸气蒸馏之前,应认真检查水蒸气蒸馏装置是否严密。
(2)开始蒸馏时,应将T形管的止水夹打开,待有蒸气溢出时再旋紧夹子,使水蒸气进入三颈烧瓶中,并调整加热速度,以馏出速度2—3滴/秒为宜。
(3)操作中要随时注意安全管中的水柱是否有异常现象发生,若有,应立即打开夹子,停止加热,找出原因,排除故障后方可继续加热

12. 进行水蒸气蒸馏,被提纯物质必须具备哪三个条件?

   答:(1)不溶或难溶于水

(2)共沸腾下与水不发生化学反应

(3)在1000C左右时,必须具有一定的蒸汽压[至少666.5~1333Pa(5~10mmHg)]

13. 进行水蒸气蒸馏时,蒸汽导入管末端为什么要插入到接近于容器的底部?

答:使瓶内液体充分加热和搅拌,有利于更有效的进行水蒸气蒸馏。

14. 在水蒸气蒸馏过程中,经常要检查什么事项?若安全管中水位上升很高,说明什么问题,如何处理才能解决呢?

答:(1)经常要检查安全管中的水位是否正常,有无倒吸现象,蒸馏部分混合物溅飞是否厉害。

(2)说明有某一部分阻塞。

(3)应立即旋开螺旋夹,移去热源,拆下装置进行检查(一般多数是水蒸气导入管下管被树脂状物质或者焦油状物所堵塞)和处理。

15.蒸馏操作在有机实验中常用于哪四方面?

答:蒸馏一般用于以下四方面:

 [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的分离。

     [2]测定化合物的沸点。

     [3]提纯,除去不挥发的杂质。

[4]回收溶剂,或蒸出部分溶剂以浓缩溶液。)

16.常用的液体有机化合物干燥剂有哪些?各有何特点?干燥醇类物质可选用哪些干燥剂?

答:无水氯化钙、无水硫酸镁、无水里酸钠、无水硫酸钙、无水碳酸钾、金属钠、分子筛等

醇可用无水K2CO3,无水Na2SO4,无水MgSO4,CaO干燥。

 

填空

1.分馏实验中,馏出液速度应控制在(2-3)秒1滴为宜。

2.蒸馏时,应该调节加热温度使馏出液每秒(1-2)滴为宜。

3.蒸馏时,应该收集(去掉馏头后的)部分馏出液。

4. 蒸馏装置是依次按照(蒸馏烧瓶)、(蒸馏头)、(直形冷凝管)、(尾接管)、(接收瓶装)和(温度计)的顺序进行安装。加热前应先放入几粒(沸石)。蒸馏时加热的温度不能太高,否则会在蒸馏瓶的颈部造成(局部过热)现象,使一部分液体的蒸气直接受到火焰的热量,这样由温度计读得的沸点会偏(高);另一方面,蒸馏也不能进行得太慢,否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气充分浸润而使温度计上所读得的沸点偏(低)或不规则。控制加热温度,调节蒸馏速度,通常以每秒(1~2)滴为宜。

5。 液体化合物的干燥方法有(化学法和物理法)两种,其干燥剂用量约为产物重量的5-10%,视(含水量)的多少而定。

6. 蒸出反应装置有(蒸馏)装置、(分馏)装置和(回流)分水装置。

7. 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)。重结晶溶剂一般过量(20%)

8.用蒸馏法测定沸点,馏出物的馏出速度影响测得沸点值的准确性。( √ )

9.用蒸馏法测沸点,烧瓶内装被测化合物的多少影响测定结果。( √ )

10、重结晶中折叠滤纸的作用是增大滤纸与母液的接触面积,加快过滤速度。( √  )

部分合成实验思考题

实验一 1-溴丁烷的制备

1.1—       溴丁烷制备实验为什么用回流反应装置?

  此反应较慢,需要在较高的温度下、长时间反应,而玻璃反应装置可达到的最高反应温度是回流温度,所以采用回流反应装置。

2.1—溴丁烷制备实验为什么用球型而不用直型冷凝管做回流冷凝管?

  因为球型冷凝管冷凝面积大,各处截面积不同,冷凝物易回流下来。

3.1—溴丁烷制备实验采用1:1的硫酸有什么好处?

减少硫酸的氧化性,减少有机物碳化;水的存在增加HBr溶解量,不易逃出反应体系,减少HBr损失和环境污染。

4。什么时候用气体吸收装置?怎样选择吸收剂?

有污染环境的气体放出时或产物为气体时,常用气体吸收装置。吸收剂应该是价格便宜、本身不污染环境,对被吸收的气体有大的溶解度。如果气体为产物,吸收剂还应容易与产物分离。

5。1—溴丁烷制备实验中,加入浓硫酸到粗产物中的目的是什么?

.除去粗产物中未反应的原料丁醇或溶解的副产物丁烯等。

 6。1—溴丁烷制备实验中,粗产物用75度弯管连接冷凝管和蒸馏瓶进行蒸馏,能否改成一般蒸馏装置进行粗蒸馏?这时如何控制蒸馏终点?

可用一般蒸馏装置进行粗蒸馏,馏出物的温度达到100℃时,即为蒸馏的终点,因为1-溴丁烷/水共沸点低于100℃,而粗产物中有大量水,只要共沸物都蒸出后即可停止蒸馏。

7. 在1—溴丁烷制备实验中,硫酸浓度太高或太低会带来什么结果?

(1)会使NaBr氧化成Br2,而Br2不是亲核试剂。

 2 NaBr  +  3 H2SO4(浓)   →Br2  +  SO2  +  2 H2O  +2 NaHSO4

(2)加热回流时可能有大量HBr气体从冷凝管顶端逸出形成酸雾。

硫酸浓度太低:

生成的HBr量不足,使反应难以进行。

8.在1—溴丁烷制备实验中实验中,蒸馏出的馏出液中正溴丁烷通常应在下层,但有时可能出现在上层,为什么?若遇此现象如何处理?

答:若未反应的正丁醇较多,或因蒸镏过久而蒸出一些氢溴酸恒沸液,则液层的相对密度发生变化,正溴丁烷就可能悬浮或变为上层。遇此现象可加清水稀释,使油层(正溴丁烷)下沉。

实验二 环己烯的制备

 1.粗制的环己烯在水浴上蒸馏,收集82-83馏分,这一操作的目的是什么?

答:分离精制环己烯;鉴定产物环己烯。

2。在环己烯制备实验中,用磷酸做脱水剂,比用浓硫酸做脱水剂有何优点?

 答磷酸氧化性小,有机物碳化少;浓硫酸还原后生成二氧化硫,气味难闻。

3。环己烯制备实验采用蒸馏反应装置是否合适?

 答:不合适,因为环己醇/水共沸点97.8℃,环己烯/水共沸点70.8℃,相差较小,蒸出产物的同时,会夹带出一部分原料环己醇。

4.在环己烯制备实验中,为什么控制分馏柱顶温度低于73℃,可以将生成的环己烯完全蒸馏出来?

答:因为环己烯/水共沸物质量组成为90:10,共沸点70.8℃,即生成水完全可以将环己烯以共沸物的形式带出来。

5。在环己烯制备实验中,水洗后的粗产物环己烯,不经干燥就进行蒸馏,会产生什么现象?

答:蒸馏时,在70.8℃馏出环己烯/水的共沸物,形成前馏分,而环己烯馏分82-84量会减少。

 6.除用磷酸、浓硫酸做催化剂脱水制备环己烯外,还可以用什么方法由环己醇脱水制备环己烯?

答:三氧化二铝用做催化剂,气相脱水,制备环己烯。

204.              204.              在无水乙醇制备过程中回流有什么作用?为何回流装置中一般要用球形冷凝管?

答:要使乙醇中少量的水能与氧化钙充分作用,需较长时间的加热。由于乙醇是很容易挥发的有机物(b.p. 78.30C), 为了尽量减少乙醇的蒸发损失,确保产率以及避免因其易燃造成事故。利用回流可以使反应过程中产生的蒸气经冷凝管的冷凝返回反应瓶中。

一般回流装置都用球形冷凝管,因为球形冷凝管的表面积大,冷凝效果好。

 

205.              205.              制备无水试剂时,应注意哪些事项?为什么在回流装置的顶端和接受器支管上要装上氯化钙干燥管?

答:制备无水试剂时应注意:

(1)(1)所使用的仪器都必须干燥。

(2)(2)回流和蒸馏时,装置中各连接部分不能漏气。

(3)(3)整个系统不能封闭,开口处应装有干燥剂的干燥管。

(4)(4)干燥剂不能装的太紧,尤其是装干燥剂时用的脱脂棉不能太多也不能堵得太紧。

(5)(5)要加止爆剂。

因大气中含有少量水汽,为防止水汽的侵入,在回流和蒸馏时,与大气相通的管口都必须装上有干燥剂的干燥管。

 

206。              206。              用100毫升工业乙醇(95%)制备无水乙醇时,理论上需氧化钙多少克?

解:有关反应式是:

 

       

18                        18                        56

        100×0.8042 ×5%   x

x =12。5g

    理论上需氧化钙12。5克。

 

207。              207。              无水氯化钙常作吸水剂,如果用无水氯化钙代替氧化钙制无水乙醇可以吗?为什么?

答:不可以。因为氯化钙会与乙醇反应形成一种配合物,而这种配合物是不容易解离的。

 

208。              208。              为什么在制无水乙醇时,不先除去氧化钙等固体混合物,就可以进行蒸馏?

答:一般用干燥剂干燥有机物时,在蒸馏之前应先滤去固体物质,然后才蒸馏,但氧化钙与乙醇中的水反应生成了氢氧化钙,它在加热时也不分解,故可留在瓶中一起蒸馏。

 

209.              209.              制备无水乙醇时,为何要加少量的氢氧化钠?怎样检验制得的无水乙醇是合格的?

答:加入少量的氢氧化钠是为了除去乙醇中少量的醛等杂质。

检验方法:取2毫升制得的无水乙醇于干燥的试管中,加几粒高锰酸钾晶体,溶液不呈紫色时表明产品合格。

 二十九   减压蒸馏

 

 

210.              204.              具有什么性质的化合物需用减压蒸馏进行提纯?

答:减压蒸馏是分离提纯液态或低熔点固态有机物的一种重要方法。它特别适用于在常压蒸馏时未达到沸点,即已受热分解、氧化或聚合的物质的提纯。

 

211.              205.              减压蒸馏装置包括哪几部分?各部分需用些什么仪器?

答:减压蒸馏装置包括:蒸馏、抽气减压以及它们之间的保护和测压装置三部分。

(1)(1)蒸馏部分的仪器有:克氏蒸馏烧瓶、毛细管、带螺旋夹的橡皮管、温度计、直形冷凝管、多尾接液管、接受器(圆底烧瓶)。

(2)(2)抽气减压部分的仪器有:水泵或油泵。

(3)(3)保护和测压装置的仪器有:二通活塞、安全瓶、冷却阱、压力计、干燥塔。

 

212。              206。              安全瓶、冷却阱及各干燥塔分别起什么作用?

答:在蒸馏与抽气减压之间加保护装置的总目的是为了防止挥发的有机溶剂、酸性物质和水汽进入油泵。具体来说:

安全瓶的作用:冷却由于直形冷凝管未被冷凝下来的有机物。

各干燥塔的作用:氯化钙(或硅胶)塔主要是干燥水汽;氢氧化钠塔主要是除酸性物质,石蜡片塔主要是除烃类气体。

 

213。              207。              简述减压蒸馏的操作。

答:当被蒸馏物质中含有低沸点物质时,应先进行常压蒸馏,然后用水泵减压蒸馏去除低沸点物质后,再用油泵减压蒸馏。

在克氏蒸馏瓶中放置待蒸馏的液态(不超过其容积的1/2),装好装置,旋紧毛细管上的螺旋夹,打开安全瓶上的二通活塞,然后开泵抽气。平稳后逐渐关闭二通活塞,并记录该系统所能达到的真空度。选用合适的热浴加热,蒸馏速度控制在1-2滴/秒。注意观察和记录温度计和压力计的读数。当蒸至所预期温度时,更换接受器。蒸馏结束,应先移去热源,稍冷后,缓缓打开二通活塞使系统与大气相通,松开毛细管上的螺旋夹,切断油泵电源,拆除装置。

 

214.              208.              为什么在减压蒸馏中不能用锥形瓶作接受器?

答:因锥形瓶不耐压,减压时容易炸裂。

 

二十八  乙酰苯胺的制备

 

204.  204.  用苯胺为原料进行苯环上的一些取代反应时,为什么常常要先进行乙酰化?举例说明氨基保护在有机合成中的应用。

答:芳香族伯胺的芳环和氨基都容易起反应。在有机合成中,为了保护氨基,往往把它乙酰化变为乙酰苯胺,再进行其它反应,最后经水解除去乙酰基。

例如,苯胺直接硝化时,易被硝酸氧化,并产生焦油状的产物,所以常将其先转变为乙酰苯胺,再进行硝化:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

215.              204.              常用的乙酰化试剂有哪些?哪一种较经济?哪一种反应最快?

答:常用的乙酰化试剂有乙酰氯、乙酸酐和冰醋酸等,其中以冰醋酸最为价廉易得,乙酰氯反应最快。

 

216。              205。              在制备乙酰苯胺实验中(用冰醋酸法),采用了哪些措施来提高产率?

答:采用了下列措施提高乙酰苯胺的产率:

(1)(1)用过量的冰醋酸与苯胺反应;

(2)(2)加入少量锌粉,以防止苯胺在反应过程中被空气氧化;

(3)(3)边反应边蒸出副产物水,以避免乙酰苯胺的水解。

 

217.              206.              用冰醋酸制乙酰苯胺时,为什么要控制分馏柱上端的温度在

100 – 1100C之间?温度过高有什么不好?

答:冰醋酸与苯胺作用制乙酰苯胺的反应本身需要加热,为了及时除去反应的副产物水以提高乙酰苯胺的产率,同时又不至于使反应原料冰醋酸(b.p 1180C) 蒸出,所以要控制分馏柱上端的温度在100 – 1100C之间。温度过高,醋酸就会被蒸出,影响乙酰苯胺的产率。

 

218.              207.              若使用8 ml  l 苯胺和9 ml    乙酸酐来制备乙酰苯胺,哪种试剂过量?乙酰苯胺的理论产量是多少?

答:

      名称    分子量    密度   用量(ml)   重量(g)   mol 数

      苯胺     93      1.022      8        8.176    0.088

      乙酸酐  102      1.082      9        9.738    0.095 

从表中可看出是乙酸酐过量。

乙酰苯胺的理论产量

         W理论 = 0.088 × 135 =11.88 g 

 

二十六、            二十六、            1-溴丁烷的制备

 

188.写出正丁醇与氢溴酸反应制备1-溴丁烷的反应机理。并说明实验中采用了哪些措施使可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向移动?

答:此反应主要是按SN2机理进行的。机理如下:

 

   

 

 

 

 

实验中采取了下列措施促使可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向移动。

(1)   (1)   加了过量的浓硫酸。浓硫酸在此反应中除与NaBr作用生成氢溴酸外,过量的浓硫酸作为吸水剂可移去副产物水;同时又作为氢离子的来源以增加质子化醇的浓度,使不易离去的羟基转变为良好的离去基团H2O。

(2)   (2)   加入适当过量的NaBr。过量的NaBr在过量的硫酸作用下就可以产生过量的氢溴酸。

(3)   (3)   在反应进行到适当的时候,边反应边蒸馏,移去产物1-溴丁烷。

 

189.在制备1-溴丁烷时,反应瓶中为什么要加少量的水?水加多好不好?为什么?

答:加少量水的作用:

(1)   (1)   防止反应时产生大量的泡沫;

(2)   (2)   减少反应中HBr的挥发;

(3)   (3)   减少副产物醚、烯的生成;

(4)   (4)   减少HBr 被浓硫酸氧化成Br2

    加水的量不宜过多。因为正丁醇与氢溴酸反应制1-溴丁烷是可逆反应,副产物是水,增加水的量,不利于可逆反应的平衡向生成1-溴丁烷的方向进行。

 

190.加料时,为什么加了水和浓硫酸后应冷却至室温,再加正丁醇和溴化钠?能否先使溴化钠与浓硫酸混合,然后加正丁醇和水?为什么?

答:因为浓硫酸加水稀释时会产生大量的热,若不经冷却就加正丁醇和溴化钠,则在加料时,正反应和逆反应就立即发生,不利于操作,甚至造成危险。若先使溴化钠与浓硫酸混合,则立即产生大量的溴化氢,同时有大量泡沫产生而冲出来,不利于操作,也不利于反应。

 

191.用正丁醇和氢溴酸制备1-溴丁烷,可能发生哪些副反应?蒸馏出的粗产物中可能含有哪些杂质?

答:可能发生的副反应有:

   

 

 

 

 

 

 

 

粗产物中可能含有的杂质有:正丁醇、正丁醚、水和少量的2-溴丁烷。

 

192.用浓硫酸洗涤产品是除去哪些杂质?除杂质的依据是什么?

答:主要是除去正丁醇、正丁醚及水。因为醇、醚及水能与浓硫酸形成盐而溶在硫酸溶液中。另外浓硫酸有吸湿性。

 

193.不用浓硫酸洗涤粗产物,对反应产品的质量有何影响?为什么?

答:若不用浓硫酸洗涤粗产物,则在下一步蒸馏中,正丁醇与1-溴丁烷由于可形成共沸物(b.p. 98.60C, 含正丁醇13%),难以除去,使产品中仍然含有正丁醇杂质。

 

194.蒸馏粗产物时,应如何判断溴丁烷是否蒸完?

答:可以从下列几方面进行判断:

(1)   (1)   蒸出液是否由浑浊变为澄清;

(2)   (2)   反应瓶上层油层是否消失;

(3)   (3)   取一支试管收集几滴馏液,加小许水振动,观察有无油珠出现,若无则表明有机物已被蒸完。

 

195.加热后,反应瓶中的内容物常常出现红棕色,这是什么缘故?蒸完粗产品后,残留物为什么要趁热倒出反应瓶?

答:加热后,反应瓶中的内容物常常出现红棕色,这是由于反应过程中,溴化氢被浓硫酸氧化成溴溶在了内容物中的缘故。蒸馏粗产物后,残留物趁热倒出反应瓶,否则,反应瓶中的残留物亚硫酸氢钠冷却后结块,很难倒出来。

 

196.粗产品用浓硫酸洗涤后,为什么不直接用饱和碳酸氢钠洗涤而要用水洗,然后加饱和碳酸氢钠洗涤?

答:这是因为刚用浓硫酸洗过的产品还含有不少浓硫酸(包括漏斗壁),若直接用饱和碳酸氢钠中和,则由于酸的量太多,酸碱中和产生大量的热,同时有大量的二氧化碳产生,极易在洗涤时溅出甚至冲出液体,不易操作,也造成产品的损失。为了使该中和反应不致于这么剧烈,故在加饱和碳酸氢钠之前,用水洗涤产品及其漏斗壁上的大部分浓硫酸。

 

197.在本实验操作中,如何减少副反应的发生?

答:(1) 加料时,在水中加浓硫酸后待冷却至室温,再加正丁醇和溴化钠;(2) 溴化钠要研细,且应分批加。反应过程中经常振摇,防止溴化钠结块和使反应物充分接触;(3) 严格控制反应温度,保持反应液呈微沸状态;(4) 加料时加适量的水稀释浓硫酸。

 

198.为什么在蒸馏前一定要滤除干燥剂CaCl2?产品1-溴丁烷的气相色谱分析表明有少量的2-溴丁烷,它是如何生成的?

答:用无水氯化钙干燥水分是可逆过程。若不滤掉,则蒸馏时,由于受热,CaCl2·6H2O又会将水释放出来,这样就没有达到干燥的目的。

    2-溴丁烷很可能是副产物2-丁烯与HBr作用而得。

 

 

二十五、 苯甲醇和苯甲酸的制备

 

185.本实验根据什么原理来分离纯化苯甲醇和苯甲酸这两种产物的?

答:根据苯甲酸钠、苯甲醇在水中和在乙醚中的溶解度不同。苯甲醇在乙醚中易溶,苯甲酸钠易溶于水。用乙醚可在反应混合物中萃取苯甲醇,再经蒸馏除去萃取剂乙醚,便可得到产物苯甲醇;将萃取后的水溶液酸化就得到苯甲酸固体,经抽滤,就可以得到另一产物苯甲酸。

 

186.醚层用饱和NaHSO3 及NaCO3溶液洗涤,是洗去什么杂质?

答:醚层中加饱和NaHSO3 溶液是为了除去醚层中未反应完的苯甲醛。用NaCO3溶液是洗去醚层中极少量的苯甲酸。

 

187.本实验中所用的苯甲醛为何应重蒸馏?

答:苯甲醛很容易被空气中的氧气氧化成苯甲酸。为除去苯甲酸,所以在实验前重新蒸馏苯甲醛。

 

180.在乙酰水杨酸的制备当中,加磷酸的作用是什么?能否用水杨酸与乙酸直接酯化来制备乙酰水杨酸?

答:磷酸是起催化作用。不能用水杨酸与乙酸直接酯化来制备,乙酰水杨酸中酚羟基中的氧已经和苯环共轭(p-π共轭),它很难再和质子或其它正离子结合成盐。所以酚类化合物与醇不同,不能直接与酸酯化,而需在酸(如硫酸、磷酸)的催化下与活泼的酰化剂酰氯或酸酐作用而酯化。

 

181.在合成阿司匹灵时有少量高聚物生成,写出此高聚物的结构。并说明实验中是怎样将粗产品中的少量高聚物除去的?

答:此高聚物是聚酯,其结构为:

 

 

 

 

 

 

 

    实验中是在粗产品加10% NaHCO3溶液使乙酰水扬酸成钠盐而溶解,而聚酯不反应。通过抽滤除去此固态高聚物。然后用酸中和纳盐再得到阿司匹灵。

 

182.阿司匹灵中最可能存在的杂质是什么?它是怎样带进来的?如何检验其存在?

答:最可能存在于最初产物中的杂质是原料水扬酸。它的存在是由于乙酰化反应不完全或是由于在分离步骤中发生酯水解造成的。可将少量产品加乙醇后,加几滴1% FeCl3 溶液,若有兰紫色出现,说明有水扬酸。

 

 

 

 

                                        (兰紫色)

183.纯净的阿司匹灵对三氯化铁呈阴性反应,但是由95% 乙醇结晶得到的阿司匹灵有时却显示正反应。试解释之。

答:由于95% 的乙醇中含有少量的水,加热重结晶时,有时会引起乙酰水杨酸的水解。

 

 

 

 

水解反应产生的水扬酸能与三氯化铁呈显色反应。

 

184.下列哪些化合物能与三氯化铁呈显色反应?

     苯甲酸(1)、苯酚(2)、苄醇(3)、乙醇(4)、β-萘酚(5)

 

 

                   (6)

 

答:象(2)、(5)、(6) 分子中均含有酚羟基(即烯醇)结构的化合物均能与三氯化铁呈显色反应。

 

 

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