有机化学试验基本分离技术

化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术第三章有机化学实验基本分离技术第一节蒸馏蒸馏是分离和提纯液态物质的最重要的方法。最简单的蒸馏是通过加热使液体沸腾，产生的蒸气在冷凝管中冷凝下来并被收集在另一容器中的操作过程。液体分子由于分子运动有从表面逸出的倾向，这种倾向随温度的升高而加大，这就造成了液体在一定的温度下具有一定的蒸气压，与体系存在的液体和蒸气的绝对量无关。当液体的蒸气压与外界压力相等时，液体沸腾，既达到沸点。每种纯液态化合物在一定压力下具有固定的沸点。根据不同的物理性质将蒸馏分为普通蒸馏、水蒸汽蒸馏和减压蒸馏。一、普通蒸馏普通蒸馏操作可用于测定液体化合物的沸点，提纯或除去不挥发性物质，回收溶剂或蒸出部分溶剂以浓缩溶液，主要用于分离液体混合物，由于很多有机物在150℃以上已显著分解，而沸点低于40℃的液体用普通蒸馏操作又难免造成损失，故普通蒸馏主要用于沸点为40~150℃之间的液体分离，同时普通蒸馏只是进行一次蒸发和冷凝的操作，因此待分离的混合物中各组分的沸点要有较大的差别时才能有效的分离，通常沸点应相差30℃以上。1、蒸馏装置使用的装置见图3-1。图3-1由图3-1可知，所用仪器主要包括三部分：24化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术（1）汽化部分：由圆底烧瓶、蒸馏头、温度计组成。液体在瓶内受热汽化，蒸气经蒸馏头侧管进入冷凝器中，蒸馏瓶的大小一般选择待蒸馏液体的体积不超过其容量的1/2，也不少于1/3。（2）冷凝部分：由冷凝管组成，蒸气在冷凝管中冷凝成为液体，当液体的沸点高于140℃时选用空气冷凝管，低于140℃时则选用水冷凝管（通常采用直形冷凝管而不采用球形冷凝管）。冷凝管下端侧管为进水口，上端侧管为出水口，安装时应注意上端出水口侧管应向上，保证套管内充满水。（3）接受部分：由接液管、接受器（圆底烧瓶或梨形瓶）组成，用于收集冷凝后的液体，当所用接液管无支管时，接液管和接受器之间不可密封，应与外界大气相通。热源：当液体沸点低于80℃时通常采用水浴，高于80℃时采用封闭式的电加热器配上调压变压器控温。2、操作要点安装的顺序一般是先从热源处开始，然后由下而上，从左往右依次安装。（1）以热源高度为基准，用铁夹夹在烧瓶瓶颈上端并固定在铁架台上。（2）装上蒸馏头和冷凝管，使冷凝管的中心线和蒸馏头支管的中心线成一直线，然后移动冷凝管与蒸馏头支管紧密连接起来，在冷凝管中部用铁架台和铁夹夹紧，再依次装上接液管和接受器。整个装置要求准确端正，无论从正面或侧面观察，全套仪器中各个仪器的轴线都要在用一平面内。所有的铁架台和铁夹都应尽可能整齐地放在仪器的背部。（3）在蒸馏头上装上配套专用温度计，如果没有专用温度计可用搅拌套管或橡皮塞装上一温度计，调整温度计的位置，使温度计水银球上端与蒸馏头支管的下端在同一水平线上，如图3-2所示，以便在蒸馏时它的水银球能被完全为蒸气所包围，若水银球偏高则引起所量温度偏低，反之，则偏高。图3-2（4）如果蒸馏所得的产物易挥发，易燃或有毒，可在接液管的支管上接一根长橡皮管，通入水槽的下水管内或引出室外。若室温较高，馏出物沸点低甚至与室温接近，可将接受器放在冷水浴或冰水浴中冷却，如图3-3所示。25化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术图3-3（5）假如蒸馏出的产品易受潮分解或是无水产品，可在接液管的支管上连接一氯化钙干燥管，如图3-4。如果在蒸馏时放出有害气体，则需装配气体吸收装置，如图3-5。图3-4图3-51、操作方法（1）将样品沿瓶颈漫漫倾入蒸馏烧瓶，加入数粒沸石，以便在液体沸腾时，沸石内的小气泡成为液体汽化中心，保证液体平稳沸腾，防止液体过热而产生爆沸，然后按由下而上，从左往右依次安装好蒸馏装置。（2）检查仪器的各部分连接是否紧密和妥善。26化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术（3）接通冷凝水，开始加热，随加热进行瓶内液体温度漫漫上升，瓶内液体逐渐沸腾，当蒸气的顶端到达温度计水银球部分时，温度计读数开始急剧上升。这时应适当控制加热程度，使蒸气顶端停留在原处加热瓶颈上部和温度计，让水银球上液体和蒸气温度达到平衡，此时温度正时馏出液的沸点。然后适当加大加热程度，进行蒸馏，控制蒸馏速度，以每秒1~2滴为宜。蒸馏过程中，温度计水银球上应始终附有冷凝的液滴，以保持气液两相平衡，这样才能确保温度计读数的准确。（4）记录第一滴馏出液落入接受器的温度(初馏点)，此时的馏出液是物料中沸点较低的液体，称“前馏分”。前馏分蒸完，温度趋于稳定后蒸出的就是较纯的物质(此过程温度变化非常很小)，当这种组分基本蒸完时，温度会出现非常微小的回落(加热过快会出现温度不降反而快速上升)，说明这种组分蒸完。计下这部分液体开始馏出时和最后一滴时的温度读数，既是该馏分的“沸程”。纯液体沸程差一般不超过1~2℃。（5）当所需的馏分蒸出后，应停止蒸馏，不要将液体蒸干，以免造成事故。（6）蒸馏结束后，称量馏分和残液并记录。（7）蒸馏结束后，先移去热源，冷却后停止通水，按装配时的逆向顺序逐件拆除装置。2、注意事项（1）不要忘记加沸石。若忘记加沸石，必须在液体温度低于其沸腾温度时方可补加，切忌在液体沸腾或接近沸腾时加入沸石。（2）始终保证蒸馏体系与大气相通。（3）蒸馏过程中欲向烧瓶中添加液体，必须停止加热冷却后进行，不得中断冷凝水。（4）对于乙醚等易生成过氧化物的化合物，蒸馏前必须检验过氧化物，若含过氧化物务必除去后方可蒸馏且不得蒸干，蒸馏硝基化合物也切忌蒸干，以防爆炸。（5）当蒸馏易挥发和易燃的物质时，不得使用明火加热，否则容易引起火灾事故。（6）停止蒸馏时应先停止加热，冷却后再关冷凝水。（7）严格遵守实验室的各项规定（如：用电，用火等）。二、水蒸汽蒸馏水蒸汽蒸馏是用来分离和提纯液态或固态有机化合物的一种方法。其过程是在不溶或难溶于热水并有一定挥发性的有机化合物中加入水后加热或通入水蒸汽后在必要时加热，使其沸腾，然后冷却其蒸气使有机物和水同时被蒸馏出来。水蒸汽蒸馏的优点在于所需要的有机物可在较低的温度下从混合物中蒸馏出来，通常用在下列几种情况：（1）某些高沸点的有机物，在常压下蒸馏虽可与副产品分离，但其会发生分解。（2）混合物中含有大量树脂状杂质或不挥发性杂质，采用蒸馏、萃取等方法都难于分离的。（3）从较多固体反应物中分离出被吸附的液体产物。（4）要求除去易挥发的有机物。27化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术当不溶或难溶有机物与水一起共热时整个系统的蒸气压，根据分压定律，应为各组分蒸气压之和。即p=p+p，当总蒸气压（p）与大气压力相等时混合物沸总水有机物总腾。显然，混合物的沸腾温度（混合物的沸点）低于任何一个组分单独存在时的沸点，即有机物可在比其沸点低得多的温度，而且在低于水的正常沸点下安全地被蒸馏出来。使用水蒸汽蒸馏时，被提纯有机物应具备下列条件：（1）不溶或难溶于水；（2）共沸腾下，与水不发生化学反应；（3）在水的正常沸点时必须具有一定的蒸气压（一般不小于1333Pa）。1、仪器装置图3-6是实验室常用的装置。包括水蒸汽发生器、蒸馏部分、冷凝部分和接受器四个部分。图3-6（1）水蒸汽发生器：一般使用专用的金属制的水蒸汽发生器，也可用500ml的蒸馏烧瓶代替（配一根长1m，直经约为7mm的玻璃管作安全管），水蒸汽发生器导出管与一个T形管相连，T形管的支管套上一短橡皮管。橡皮管用螺旋夹夹住，以便及时除去冷凝下来的水滴，T形管的另一端与蒸馏部分的导管相连（这段水蒸汽导管应尽可能短些，以减少水蒸汽的冷凝）。（2）蒸馏部分：采用圆底烧瓶，配上克氏蒸馏头，这样可以避免由于蒸馏时液体的跳动引起液体从导出管冲出，以至沾污馏出液。为了减少由于反复换容器而造成产物损失，常直接利用原来的反应器，进行水蒸汽蒸馏。（3）冷凝部分：一般选用直形冷凝管。（4）接受部分：选择合适容量的圆底烧瓶或梨形瓶作接受器。2、操作要点（1）水蒸汽发生器上必须装有安全管，安全管不宜太短，下端应插到接近底部，盛水量通常为发生器容量的一半，最多不超过2/3。（2）水蒸汽发生器与水蒸汽导入管之间必须连接T形管，蒸汽导管尽量短，以减28化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术少蒸汽的冷凝。（3）被蒸馏的物质一般不超过其容积的1/3，水蒸汽导入管不宜过细，一般选用内径大于或等于7mm的玻璃管。3、操作方法将被蒸馏的物质加入烧瓶中，尽量不超过其容积的1/3，仔细检查各接口处是否漏气，并将T形管上螺旋夹打开。开启冷凝水，然后水蒸汽发生器开始加热，当T形管的支管有蒸汽冲出时，再逐渐旋紧T形管上的螺旋夹，水蒸汽开始通向烧瓶。（1）如果水蒸汽在烧瓶中冷凝过多，烧瓶内混合物体积增加，以至超过烧瓶容积的2/3时，或者水蒸汽蒸馏速度不快时，可对烧瓶进行加热，要注意烧瓶内崩跳现象，如果崩跳剧烈，则不应加热，以免发生意外。蒸馏速度每秒2~3滴。（2）欲中断或停止蒸馏一定要先旋开T形管上的螺旋夹，然后停止加热，最后再关冷凝水。否则烧瓶内混合物将倒吸到水蒸汽发生器中。（3）当馏出液澄清透明，不含有油珠状的有机物时，即可停止蒸馏。4、注意事项（1）蒸馏过程中，必须随时检查水蒸汽发生器中的水位是否正常，安全管水位是否正常，有无倒吸现象，一旦发现不正常，应立即将T形管上螺旋夹打开，找出原因排除故障，然后逐渐旋紧T形管上的螺旋夹，继续进行。（2）蒸馏过程中，必须随时观察烧瓶内混合物体积增加情况，混合物崩跳现象，蒸馏速度是否合适，是否有必要对烧瓶进行加热。三、减压蒸馏某些沸点较高的有机化合物在常压下加热还未达到沸点时便会发生分解、氧化或聚合的现象，所以不能采用普通蒸馏，使用减压蒸馏即可避免这种现象的发生。因为当蒸馏系统内的压力降低后，其沸点便降低，使得液体在较低的温度下气化而逸出，继而冷凝成液体，然后收集在一容器中，这种在较低的压力下进行蒸馏的操作称减压蒸馏。减压蒸馏对于分离或提纯沸点较高或性质比较不稳定的液态有机化合物具有特别重要的意义。人们通常把低于1×10-5Pa的气态空间称为真空，欲使液体沸点下降得多就必须提高系统内的真空程度。实验室常用水喷射泵（水泵）或真空泵（油泵）来提高系统真空度。在进行减压蒸馏前，应先从文献中查阅清楚欲蒸馏物质在选择压力下相应的沸点，一般来说，当系统内压力降低到15×133.3Pa(133.3Pa=1mmHg)左右时，大多数高沸点有机物沸点随之下降100~125℃左右；当系统内压力在10×133.3~15×133.3Pa之间进行减压蒸馏时，大体上压力每相差133.3Pa，沸点相差约1℃。1、减压蒸馏的装置减压蒸馏的装置见图3-7，主要仪器设备：蒸馏烧瓶、冷凝管、接受器、测压计、吸收装置、安全瓶和减压泵。29化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术图3-7（1）蒸馏部分：由蒸馏烧瓶、冷凝管、接受器三部分构成。蒸馏烧瓶采用圆底烧瓶。冷凝管一般选用直形冷凝管，如果蒸馏液体较少且沸点高或为低熔点固体可不用冷凝管。接受器一般选用多个梨形（圆形）烧瓶接在多头接液管上，如图3-8。图3-8图3-9（2）测压计：测压计压力计()有玻璃和金属的两种。常使用的是水银压力计压(差计)，是将汞装入U形玻璃管中制成的，分为开口式和封闭式，如图3-9，开口式水银压力计的特点是管长必须超过760mm，读数时必须配有大气压计，因为两管中汞柱高度的差值是大气压力与系统内压之差，所以蒸馏系统内的实际压力应为大气压力减去这一汞柱之差，其所量压力准确。封闭式水银压力计轻巧方便，两管中汞柱高度的差值即为系统内压，但不及开口式水银压力计所量压力准确，常用开口式水银压力计30化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术来校正。金属制压力表，其所量压力的准确度完全由机械设备的精密度决定。一般的压力表所量压力不太准确，然而它轻巧，不易损坏，使用安全，对测量压力准确度要求不太高时用其非常方便。（3）吸收装置：只有使用真空泵（油泵）时采用此装置，其作用是吸收对真空泵有害的各种气体或蒸气，借以保护减压设备，一般由下述几部分组成：捕集管——用来冷凝水蒸汽和一些挥发性物质，捕集管外用冰-盐混合物冷却。氢氧化钠吸收塔——用来吸收酸性蒸气。硅胶（或用无水氯化钙）干燥塔——用来吸收经捕集管和氢氧化钠吸收塔后还未除净的残余水蒸汽。（4）安全瓶：一般用吸滤瓶，壁厚耐压，安全瓶与减压泵和测压计相连，并配有活塞用来调节系统压力及放气。（5）减压泵：实验室常用的减压泵有水喷射泵（水泵）和真空泵（油泵）两种。若不需要很低的压力时可用水喷射泵（水泵），若要很低的压力时就要用真空泵（油泵）了。“粗”真空（系统压力大于10×133.3Pa），一般可用水喷射泵（水泵）获得。“次高”真空（系统压力小于10×133.3Pa，大于133.3×10-3Pa），可用油泵获得。“高”真空（系统压力小于133.3×10-3Pa），可用扩散泵获得。2、操作要点装配时要注意仪器应安排得十分紧凑，既要做到系统通畅，又要做到不漏气，气密性好，所有橡皮管最好用厚壁的真空用的橡皮管，磨口处均匀地涂上一层真空脂。如能用水喷射泵（水泵）抽气的，则尽量使用水喷射泵。如蒸馏物中含有挥发性杂质，可先用水喷射泵减压抽除，然后改用真空泵（油泵）。3、操作方法（1）进行装配前，首先检查减压泵抽气时所能达到的最低压力(应低于蒸馏时的所需值)，然后按图3-7进行装配。装配完成后，开始抽气，检查系统能否达到所要求的压力，如果不能满足要求，说明漏气，则分段检查出漏气的部位（通常是接口部分），在解除真空后进行处理，直到系统能达到所要求的压力为止。（2）解除真空，装入待蒸馏液体，其量不得超过烧瓶容积的1/2，然后开动减压泵抽气，调节安全瓶上的活塞达到所需压力（3）开启冷凝水，开始加热，液体沸腾时，应调节热源，控制蒸馏速度每秒1~2滴为宜。整个蒸馏过程中密切注意温度计和压力的读数，并记录压力、相应的沸点等数据。当达到要求时，小心转动接掖管，收集馏出掖，直到蒸馏结束。（4）蒸馏完毕，除去热源，待系统稍冷后，缓慢解除真空，关闭减压泵，最后关闭冷凝水，按从右往左，由上而下的顺序拆卸装置。3、注意事项（1）蒸馏液中含低沸点组分时，应先进行普通蒸馏再进行减压蒸馏。（2）减压系统中应选用耐压的玻璃仪器，切忌使用薄壁的甚至有裂纹的玻璃仪器，31化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术尤其不要使用平底瓶（如锥形瓶），否则易引起内向爆炸。（3）蒸馏过程中若有堵塞或其他异常情况，必须先停止加热，稍冷后，缓慢解除真空后才能进行处理。（4）抽气或解除真空时，一定要缓慢进行，否则汞柱急速变化，有冲破压力计的危险。（5）解除真空时，一定要稍冷后进行，否则大量空气进入有可能引起残液的快速氧化或自燃，发生爆炸。第二节分馏蒸馏可以分离两种或两种以上沸点相差较大（大于30℃）的液体混合物，而对于沸点相差较小的或沸点接近的液体混合物仅用一次蒸馏不可能把它们分开。若要获得良好的分离效果，就非得采用分馏不可。分馏实际上就是使沸腾着的混合物蒸气通过分馏柱（工业上用分馏塔）进行一些列的热交换，由于柱外空气的冷却，蒸气中的高沸点组分被冷却为液体，回流入烧瓶中，上升的蒸气中含低沸点组分就相对地增加，当上升的蒸气遇到回流的冷凝液，两者之间又进行热交换，使上升的蒸气中高沸点的组分又被冷凝，低沸点的组分仍继续上升，低沸点组分的含量又增加了，如此在分馏柱内反复进行着气化、冷凝、回流等程序，当分馏柱的效率相当高且操作正确时，在分馏柱顶部出来的蒸气就接近于纯低沸点的组分。这样，最终便可将沸点不同的物质分离出来。实质上分馏过程与蒸馏相类似，不同在于多了一个分馏柱，使冷凝、蒸发的过程由一次变成多次，大大地提高了蒸馏的效率。因此，简单地说分馏就等于多次蒸馏。在分馏过程中，有时可能得到与单纯化合物相似的混合物，它也具有固定的沸点和组成，这种混合物称为共沸混合物（或恒沸混合物），它的沸点（高于或低于其中的每一组分）称为共沸点，该混合物不能用分馏法进一步分离。分馏的效率与回流比有关。回流比是指在同图3-10一时间内冷凝的蒸气及重新回入柱内的冷凝液数量与柱顶馏出的蒸馏液数量之间的比值。一般来说，回流比越高分馏效率就越高，但回流比太高，则蒸馏液被馏出的量少，分馏速度慢。1、分馏装置通常情况下的分馏装置如图3-10，与蒸馏装置所不同的地方就在于多了一个分馏32化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术柱。由于分馏柱构造上的差异使分馏装置有简单和精密之分。实验室常用的分馏柱如图3-11，安装和操作都非常方便。图3-11（1）是韦氏（Vigreux）分馏柱也称刺形分馏柱，分馏效率不高，仅相当于两次普通的蒸馏。图3-11（2），（3）填料分馏柱，内部可装入高效填料，提高分馏效率。（1）（2）（3）图3-112、操作要点（1）按图3-10正确安装，分馏柱用铁夹固定。（2）为尽量减少柱内热量的散失和由于外界温度影响造成柱温的波动，通常分馏柱外必须进行适当的保温，以便能始终维持温度平衡。对于比较长，绝热又差的分馏柱，则常常需要在柱外绕上电热丝以提供外加的热量。（3）使用高效率的分馏柱，控制回流比，才可以获得较高的分馏效率。3、操作方法（1）将待分馏的混合物放入圆底烧瓶中，加入沸石，按图3-10安装好装置。（2）选择合适的热源，开始加热。当液体一沸腾就及时调节热源，使蒸气漫漫升入分馏柱，约10~15后min蒸气到达柱顶，这时可观察到温度计的水银球上出现了液滴。（3）调小热源，让蒸气仅到柱顶而不进入支管就全部冷凝，回流到烧瓶中，维持5min左右，使填料完全湿润，开始正常地工作。（4）调大热源，控制液体的馏出速度为每2~3秒1滴，这样可得到较好的分馏效果。待温度计读数骤然下降，说明低沸点组分已蒸完，可继续升温，按沸点收集第二、第三种组分的馏出液，当欲收集的组分全部收集完后，停止加热。4、注意事项（1）参照普通蒸馏中的注意事项。33化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术（2）一定要缓慢进行，控制好恒定的分馏速度。（3）要有足够量的液体回流，保证合适的回流比。（4）尽量减少分馏柱的热量失散和波动。34化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术实验3-1普通蒸馏一、目的要求（1）了解普通蒸馏的原理和意义；（2）初步掌握蒸馏装置的装配和拆卸的规范操作；二、实验原理本实验利用乙醇（沸点：78.5℃）与水的沸点相差较大，用普通蒸馏法将大部分乙醇在77～88℃蒸出，收集78～80℃馏分得到95%的乙醇。三、仪器与试剂直型冷凝管（300mm）1只蒸馏头1只圆底烧瓶（150mL）1只接液管1只锥形瓶（100mL）2只乙醇60ml四、实验步骤1．测乙醇水溶液相对密度测定乙醇水溶液的相对密度d，查表找出乙醇水溶液的含量。12．安装蒸馏装置并加料根据乙醇水溶液的量选好合适的圆底烧瓶，将上面的乙醇水溶液倒入150mL圆底烧瓶里，加几粒沸石。按图3-1装好蒸馏装置，通入冷却水（冷却水的流速不宜过大造成浪费，只要保证蒸气能够充分冷却即可）。3．蒸馏并收集馏分水浴加热，开始可以把水温调高点，边加热边注意观察蒸馏瓶里的现象和温度计水银柱上升的情况。加热一段时间后，液体沸腾，蒸气前沿逐渐上升，待达到温度计水银球时，温度计水银柱急剧上升，这时要适当调低温度，使温度略为下降，让水银球上的液滴和蒸气达到平衡，使蒸气不是立即冲出蒸馏烧瓶的支口，而是冷凝回流。此时，水银球上保持有液滴。待温度稳定后再稍调高水温进行蒸馏。控制流出液滴以每秒1～2滴为宜。当温度计读数上升至77℃时，换一个已称量过的干燥的接受瓶。收集77～88℃馏分，测定其相对密度d。2将蒸馏得到的77～88℃馏分的乙醇依上法再蒸馏一次，收集78～80℃的馏分，测定其相对密度d，比较d、d、d，说明其含量有何变化。称量收集乙醇量，计算乙醇3123的回收率。4．用95%工业乙醇做对比实验用80mL95%工业乙醇进行蒸馏，观察温度计的变化与上有何不同。操作同上，当瓶内只剩下少量液体时约0.5～1mL，水浴温度不变，温度计读数会突然下降，即可停35化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术止蒸馏，切不可待瓶内液体完全蒸干。计算回收率。五、思考题1．什么叫沸点？沸点和大气压有什么关系？文献上记载的某物质的沸点温度是否即为你所在地区该物质的沸点温度？2．蒸馏时为什么蒸馏瓶所盛液体的量不应超过其容积的2/3，也不少于1/3？3．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？当重新进行蒸馏时，用过的沸石能否继续使用？4．为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1～2滴/秒？5．如果液体具有恒定的沸点，那么能否认为它是单纯物质？6．在进行蒸馏操作时应注意什么问题（从安全和效果两方面考虑）？7．在装置中，把温度计水银球插至液面上或者在蒸馏头支管上方是否正确？这样会发生什么问题？8．当加热后有馏液出来时，才发现冷凝管未通水，能否马上通水？如果不行，应怎么办？36化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术实验3-2八角茴香的水蒸汽蒸馏一、目的要求（1）了解水蒸气蒸馏原理；（2）初步掌握水蒸气蒸馏装置的安装和操作；（3）学习八角茴香的水蒸气蒸馏操作。二、实验原理八角茴香含有一种精油，称八角茴香油（茴油），它可由八角茴香果实或枝叶经水蒸气蒸馏而得，它是无色或淡黄色液体，有茴香气味，密度为0.980～0.994g•cm-3（15℃），折光率1.553～1.560（20℃），溶于乙醇和乙醚。茴油中主要成份是茴香脑，可用作配制饮料、食品、烟草等的增香剂也可用在医药方面。三、仪器和药品三口烧瓶（500mL）1只蒸馏头只1长颈烧瓶（250mL）1只接液管1只直型冷凝管（300mm）1只T型管1只锥形瓶（150mL）1只螺旋夹1只长玻璃管（1m）1根八角茴香15g四、实验步骤1．安装水蒸气蒸馏装置并加料称取15g八角茴香并捣碎，加到250mL圆底烧瓶中，并加水30mL。在水蒸气发生器或500mL蒸馏烧瓶中加入约占其容量四分之三的热水，并加入数片素烧瓷。2．蒸馏并收集馏分按图3-6装好装置，检查装置是否漏气，待装置不漏气后旋开T型管上的螺旋夹，加热至沸腾，当有大量水蒸气从T型管的支管逸出时，立即将螺旋夹旋紧。这时水蒸气进入圆底烧瓶开始蒸馏（可以看到烧瓶中的物质有翻腾现象）。在蒸馏过程中，如由于水蒸气冷凝而使烧瓶内液体量增加，以至超过烧瓶容积的三分之一时，或者水蒸气蒸馏速度不快时，可用小火加热烧瓶或者先把烧瓶中混合物预热至接近沸腾，然后再通入蒸汽，但在加热过程中要注意瓶内溅跳现象，如果溅跳剧烈，则不应加热，以免发生意外。蒸馏速度以每秒2～3滴为宜。在操作时，要随时注意安全管中的水柱是否发生不正常的上升现象，以及烧瓶中的溶液是否发生倒吸现象，蒸馏部分混合物溅飞是否厉害。一时发生不正常，应立即旋开螺旋夹，移去热源，找出原因加以排除，才能继续蒸馏。当馏出液澄清透明不再混浊时（由于澄清透明而不混浊，需很长时间，一般规定收集到150mL馏出液)，即可停止蒸馏，这时应先旋开T型管上螺旋夹，再移去热源，37化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术冷却后，拆卸装置。五、思考题1．水蒸气蒸馏的基本原理是什么？有何意义？与一般蒸馏有何不同？2．安全管和T型管各起什么作用？3．如何判断水蒸气蒸馏的终点？4．停止水蒸气蒸馏时，在操作的顺序上应注意些什么？为什么？38化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术实验3-3苯乙酮的减压蒸馏一、实验目的（1）了解减压蒸馏原理；（2）初步掌握减压蒸馏装置的安装与操作；（3）熟悉压力计的使用，掌握体系压力的测定和保护油泵的装置及安装；（4）学习苯乙酮的减压蒸馏操作。二、实验原理纯粹苯乙酮的沸点为202.6℃，熔点为20.5℃，折光率n201.5371，苯乙酮在近沸D点较稳定，可用简单蒸馏法将其蒸出，其缺点是操作不便，安全性较差。采用减压蒸馏法，可使苯乙酮在较低的沸点蒸出，安全性好。本实验将体系压力减至（5～10）×133Pa，收集80℃左右的馏分即可得纯净的苯乙酮。三、仪器与试剂直型冷凝管（300mm）1只双尾接液管1只圆底烧瓶（100mL）2只苯乙酮（CP）20mL克氏蒸馏头1只四、实验步骤1．安装减压蒸馏装置并检漏按图3-7装好仪器，磨口接口部分涂上凡士林或少量真空脂，检查气密性，试验装置内的压力能否达到预定要求。保证系统内的低压至少要达到约10×133.3Pa。2．蒸馏并收集馏分在100mL蒸馏烧瓶中放20mL苯乙酮。旋紧毛细管上螺旋夹，开动抽气泵，逐渐关闭安全瓶上活塞，调节毛细管导入空气量，以能冒出一连串的小气泡为宜（无气泡，可能阻塞应更换）。从压力计上测系统真空度，小心的旋转安全瓶上活塞，使压力计上读数为（5～10）×133.3Pa左右，用电热套加热；控制馏出速度每秒1～2滴③，当系统达到稳定时，立即记下压力和温度值，作为第一组数据。然后移去热源，稍微打开安全瓶上活塞，调节压力到约（10～20）×133.3Pa，重新加热蒸馏，记下第二组数据。将上述数据填入下表，并根据文献值找出相应压力下的沸点温度。编压力实际温度文献温度号Pa℃℃1239化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术3．解除真空蒸馏完毕，移去热源，冷却后慢慢旋开夹在毛细管上的橡皮管的螺旋夹，并渐渐打开安全瓶上的旋塞，平衡内外压力，使测压计的水银柱缓慢地回复原状，若放开得太快，水银柱很快上升，有冲破测压计的可能，待内外压力平衡后，才可关闭抽气泵，以免抽气泵中的油反吸入干燥塔中，最后拆除仪器。五、思考题1、物质沸点与外界压力有什么关系？减压蒸馏一般在什么情况下使用？2、使用水泵抽气，是否也需要气体吸收装置？安全瓶是否可以省去？为什么？3、怎样才能使装置严密不漏气？怎样检查装置的气密性？4、减压蒸馏开始时，为什么要先抽气再加热？结束时为什么要先移开热源，停止抽气？顺序可否颠倒，为什么？5、减压蒸馏装置应注意什么问题？6、减压蒸馏时，为什么不能用火直接加热？40化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术实验3-4丙酮和1，2—二氯乙烷混合物的分馏一、实验目的（1）了解分馏的原理和意义；（2）掌握分馏装置的安装和操作；（3）学习丙酮和1，2-二氯乙烷混合物的分馏操作。二、实验原理1，2-二氯乙烷的沸点是83.5℃，密度为1.256g·cm-3(20℃)；丙酮的沸点是56℃，密度为0.7899g·cm-3(20℃)。本实验利用简单分馏对二者互溶液体进行蒸馏，可得到丙酮含量较高的馏分，与简单蒸馏比较，分离效果好。三、仪器与试剂圆底烧瓶（100mL）1只接液管1只锥形瓶（50mL）1只水浴锅1只分馏柱（300mm）1根丙酮二氯乙烷2416mLmL直型冷凝管（300mm）1只四、实验步骤1．安装分馏装置并加料量取丙酮24mL和1，2-二氯乙烷16mL的混合物，加入几粒沸石，放在100mL圆底烧瓶里，安装好分馏装置(必要时石棉绳包裹分馏柱身)，见图3-10所示。2．分馏并收集馏分缓慢用水浴均匀加热，防止过热。约5～10min后液体开始沸腾，即见到一圈圈气液沿分馏柱慢慢上升，注意控制好温度，一定使蒸馏瓶内液体缓慢微沸，使蒸气慢慢上升，一般要控制到使蒸气到柱顶约15～20min为宜。待蒸气停止上升后，调节热源，提高温度，使蒸气上升到分馏柱顶部进入支管。开始有蒸馏液流出时，记录第一滴分馏液落到接受瓶时的温度；控制加热速度，当柱顶温度维持在56℃时，收集10mL左右馏出液（分馏效果好，纯丙酮量可增加）。随着温度上升，再分别收集50～60℃、60～70℃、70～80℃、80～83℃的馏分，将不同馏分装在五只试管或小锥形瓶中，并经量筒量出体积。（操作时要注意防火，应离加热源较远的地方进行）。3．测馏分的折光率并计算含量用折光仪分别测定以上各馏分的折光率，并与事先绘制的丙酮和1，2-二氯乙烷组成与折光率工作曲线对照，得到在该分馏条件下，各馏分所含丙酮（或1，2-二氯乙烷）的质量分数及其体积量。41化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术五、思考题1．分馏和蒸馏在原理、装置、操作上有哪些不同？2．分馏柱顶上温度计水银球位置偏高或偏低对温度计读数各有什么影响？3．为什么分馏柱装上填料后效率会提高？分馏时，若给烧瓶加热太快，分离两种液体的能力会显著下降，为什么？4．在分馏装置中分馏柱为什么要尽可能垂直？42化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术第三节重结晶法一、重结晶原理和一般过程重结晶法是提纯固体有机化合物的一种很有用的方法之一。重结晶提纯法的原理是利用混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同，将被提纯物质溶解在热的溶剂中达到饱和（被提纯物质溶解度一般随温度升高而增大），趁热过滤除去不溶性杂质，然后冷却时由于溶解度降低，溶液变成过饱和而使被提纯物质从溶液中析出结晶，让杂质全部或大部分仍留在溶液中，从而达到提纯目的。重结晶提纯法的一般过程为：1、选择适宜的溶剂；2、将样品溶于适宜的热溶剂中制成饱和溶液；3、趁热过滤除去不溶性杂质。如溶液的颜色深，则应先脱色，再进行热过滤；4、冷却溶液，或蒸发溶剂，使之漫漫析出结晶而杂质则留在母液中；5、减压过滤分离母液，分出结晶；6、洗涤结晶，除去附着的母液；7、干燥结晶；8、测定晶体的熔点。一般重结晶法只适用于提纯杂质含量在5%以下的晶体化合物，如果杂质含量大于5%时，必须先采用其它方法进行初步提纯，如萃取，水蒸汽蒸馏等，然后再用重结晶法提纯。二、常用的重结晶溶剂在重结晶法中选择一适宜的溶剂是非常重要的，否则，达不到提纯的目的，它必须符合下面几个条件。1、与被提纯的有机化合物不起化学反应；2、对被提纯的有机化合物应在热溶剂中易溶，而在冷溶剂中几乎不溶。3、对杂质的溶解度非常大或非常小（前者使杂质留在母液中不随提纯物晶体一同析出，后者杂质在热过滤时被滤掉）；4、对要提纯的有机化合物能生成较整齐的晶体；5、溶剂的沸点，不宜太低，也不宜太高。若过低时，溶解度改变不大，难分离，且操作困难；过高时，附着于晶体表面的溶剂不易除去；6、价廉易得。常见的溶剂有水、乙醇、丙酮、石油醚、四氯化碳、苯和乙酸乙酯等。一般常用的混合溶剂有乙醇与水，乙醇与乙醚，乙醇与丙酮，乙醚与石油醚，苯与石油醚等。三、操作方法（一）仪器装置43化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术1、溶解样品的器皿：溶解样品时常用锥形瓶或圆底烧瓶作容器，即可减少溶剂的挥发，又便于摇动促进固体物质溶解。若采用的溶剂是水或不可燃、无毒的有机液体，只需在锥形瓶或圆底烧瓶上盖上表面皿即可。若溶剂是水，还可用烧瓶作容器，盖上表面皿即可。但当采用的溶剂是低沸点易燃或有毒的有机液体时，必须选用回流装置，见图3-12。若固体物质在溶剂中溶解速度较慢，需要较长加热时间时，也要采用回流装置，以免溶剂损失。图3-12图3-13图3-142、重力过滤装置：在趁热过滤时，一般选用无颈漏斗，也可选用热水漏斗（见图3-13）。滤纸采用折迭式，以加快过滤速度。3、减压抽滤装置（见图3-14）（二）操作步骤1、正确选择溶剂选择溶剂时，可根据溶解的一般规律，即相似相溶原理。溶质往往易溶于结构与44化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术其相似的溶剂中。通过查阅有关资料查到某化合物在各种溶剂中不同温度的溶解度。在实际工作中往往通过试验来选择溶剂，试验方法如下：取0.1g被提纯物质结晶置于一小试管中，用滴管逐滴滴加溶剂，并不断振摇，待加入的溶剂约为1ml时，在水浴上加热至沸腾，完全溶解，冷却后析出大量结晶，这种溶剂一般被认为是合适的；如样品在冷却或加热时，都能溶于1ml溶剂中，表示这种溶剂不适用。若样品不全溶于1ml沸腾的溶剂中时，则可逐步添加溶剂，每次约加0.5ml，并加热至沸腾，若加入溶剂总量达3ml时，样品在加热时仍然不溶解，表示这种溶剂也不适用。若样品能溶于3ml以内的沸腾的溶剂中，则将它冷却，观察有没有结晶析出，还可用玻璃棒摩擦试管壁或用冰水浴冷却，以促使结晶析出，若仍未析出结晶，则这种溶剂也不适用。若有结晶析出，则以结晶体析出的多少来选择溶剂。按照上述方法逐一试验不同的溶剂比较后，可以选用结晶收率好、操作简便、毒性小、价格低廉的溶剂来进行重结晶。如果难于找到一种合适的溶剂时，可采用混合溶剂，混合溶剂一般由两种能以任何比例互溶的溶剂组成，其中一种对被提纯物质的溶解度较大，而另一种对被提纯物质的溶解度较小。混合溶剂其操作与使用单一溶剂时的情况相同。2、样品的溶解及趁热过滤通常先将样品和计算量的溶剂一起加热至沸腾（该温度不能高于样品的熔点），直到样品全部溶解。若无法计算所需溶剂的量，可将样品先与少量溶剂一起加热至沸腾，然后逐渐添加溶剂，每次加入后再加热至沸腾，直到样品全部溶解，如有不溶性杂质则趁热过滤。样品完全溶解后若溶液有色，则将沸腾溶液稍冷后加入相当样品重量1%~5%的活性炭，不时搅拌或振摇，加热煮沸5~10min以后再趁热过滤。样品溶解后，若溶液澄清透明，确无不溶性杂质，可省略热过滤这步操作。3、晶体的析出将趁热过滤收集的滤液静置，让它漫漫地自然冷却下来，一般在几小时后才能完全。冷却过程中不要振摇滤液，更不要将其浸在冷水甚至冰水中快速冷却，否则往往得到细小的晶粒，表面上容易吸附较多杂质。但也不要使形成的晶粒过大，晶粒过大往往有母液和杂质包在结晶内部。当发现有生成大晶粒（约超过2mm）的趋势时，可缓慢振摇，以降低晶粒的大小。如果溶液冷却后仍不结晶，可用玻璃棒摩擦器壁引发晶体形成。如果不析出晶体而得到油状物时，可加热至成清液后，让起自然冷却至开始有油状物析出时，立即剧烈搅拌，使油状物分散，也可搅拌至油状物消失。如果结晶不成功，通常必须用其它方法（色谱、离子交换法）提纯。4、减压过滤和洗涤把结晶从母液中分离出来，通常采用减压过滤（抽滤）。抽滤前先用少量溶剂将滤纸润湿，轻轻抽气，使滤纸紧紧贴在漏斗上，继续抽气，把要过滤的混合物倒入漏斗中，使固体物质均匀地分布在整个滤纸面上，用少量滤液将粘附在容器壁上的结晶45化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术洗出转移至漏斗中。抽滤至无滤液滤出时，用玻璃瓶塞倒置在结晶表面上并用力挤压，尽量除去母液，滤得的固体，习惯叫滤饼。为了除去结晶表面的母液，应进行洗涤滤饼的工作。洗涤前将连接吸滤瓶的橡皮管拔开，把少量溶剂均匀地洒在滤饼上，使全部结晶刚好被溶剂盖好为度，重新接上橡皮管，把溶剂抽去，重复操作二次，就可把滤饼洗净。5、干燥晶体并测定熔点在测定熔点前，晶体必须充分干燥。常用的干燥方法有如下几种：（1）空气晾干：将抽干的晶体转移至表面皿，铺成薄层，上面盖一张干净的滤纸，于室温下放置，一般要经过几天后才能彻底干燥（2）烘干：一些对热稳定的化合物可以在低于该化合物熔点以下约10℃的温度下进行烘干。（3）用滤纸吸干：有些晶体吸附的溶剂在过滤时很难抽干，这时可将晶体放在二、三层滤纸上，上面再用滤纸挤压以吸出溶剂。此法的缺点是晶体上易沾污一些滤纸纤维。（4）置真空干燥器中干燥。测定熔点：采用显微熔点测定仪测定晶体的熔点。四、注意事项1、溶解样品过程中，要尽量避免溶质的液化，应在比熔点低的温度下进行溶解。2、溶解过程中，不要因为重结晶的物质中含有不溶解的杂质而加入过量的溶剂，3、为避免热过滤时晶体在漏斗上或漏斗颈中析出造成损失，溶剂可稍过量20%。4、使用活性炭脱色应注意以下几点：（1）加活性炭以前，首先将待结晶化合物完全溶解在热溶剂中，用量根据杂质颜色深浅而定，一般用量为固体质量的1%~5%。加入后煮沸5~10min。在不断搅拌下，若一次脱色不好，可再加少量活性炭，重复操作；（2）不能向正在沸腾的溶液中加入活性炭，以免溶液暴沸；（3）活性炭对水溶液脱色较好，对非极性溶液脱色较差。5、过滤易燃溶液时，特别要注意附近的情况，以免发生火灾。6、要用折叠滤纸过滤，从漏斗上取出结晶时，通常把晶体和滤纸一起取出，待干燥后用刮刀轻敲滤纸，结晶即全部下来，注意勿使滤纸纤维附于晶体上。46化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术实验3-5乙酰苯胺的重结晶一、实验目的（1）了解重结晶基本原理：（2）熟悉溶解，加热，趁热过滤，减压过滤等基本操作。二、实验原理纯粹的乙酰苯胺为无色晶体，熔点为114.3℃。粗乙酰苯胺由于含有杂质而显出黄色或褐色。本实验利用乙酰苯胺在100g水中的溶解度为0.46g（20℃），0.56g（25℃），0.84g（50℃），3.45g（80℃），5.5g（100℃），将乙酰苯胺溶于沸水中，加活性炭脱色，不溶性杂质与活性炭在趁热过滤时除去，其余杂质在冷却后乙酰苯胺结晶析出时留在母液中除去。三、仪器与试剂烧杯（250ml）1只减压抽滤装置1套锥形瓶（250ml）1只滤纸适量烧杯（150ml）1只粗乙酰苯胺3g保温漏斗1只四、实验步骤1．测粗品熔点测定粗乙酰苯胺的熔点。2．溶解粗品在250ml锥形瓶或烧杯中，加3g粗乙酰苯胺、60ml水和几粒沸石，在加热过程中，不断用玻璃棒搅动，使固体溶解。此时若有未溶解固体，每次3～5ml热水，直至沸腾溶液中的固体不再溶解。然后再加入2～5ml热水（一般多加2%～5%的溶剂，目的是溶剂稍过量，可以避免热滤时因温度下降在滤纸上析出晶体，造成损失）。记录用去水的总体积。3．活性炭脱色并趁热过滤乙酰苯胺是无色晶体，如果所得溶液有色，则稍冷后加入活性炭，搅拌使混合均匀，继续加热微沸5min。事先在热水漏斗中加入开水，过滤时热水漏斗安置在铁圈上（或按图3-13（1）放置），热水漏斗中放一配套的玻璃漏斗，在玻璃漏斗中放一预先叠好的折叠滤纸，并用少量热水润湿。将上述热溶液通过折叠滤纸迅速滤入150ml烧杯中。注意，每次倒入漏斗中的液体不要太满，也不要等溶液全部滤完后再加，在过滤过程中要用小火加热热水漏斗保持溶液的温度；待所有溶液过滤完毕后，用少量热水洗涤烧杯和滤纸。4．结晶47化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术用表面皿将盛滤液的烧杯盖好，放置一旁，稍冷后用冷水冷却使其完全结晶。如要获得较大颗粒的结晶，可在滤完后将滤液中析出的结晶重新加热溶解，于室温下放置，让其慢慢冷却结晶。5．减压抽滤结晶完成后，用布氏漏斗抽滤(滤纸用少量冷水润湿，吸紧)，见图3-14所示，使晶体和母液分离，并用玻璃塞挤压晶体，使母液尽量除去。拔下抽滤瓶上橡皮管(或打开安全瓶上的活塞)，停止抽气，加少量冷水至布氏漏斗中，使晶体湿润(可用刮刀使晶体松劲)，然后重新抽干，如此重复1～2次，最后用刮刀将晶体移至表面皿上，摊开成薄层，置空气中晾干或在红外灯下烘干，也可在干燥器中干燥。6．测纯品熔点测定已干燥的乙酰苯胺熔点，并与粗产品熔点作比较，称其质量并计算回收率。五、思考题1．加热溶解待重结晶粗产物时，为何加入比计算量（根据溶解度数据）略少的溶剂？在渐渐添加至恰好溶解后，为何再多加少量溶剂？2．为什么活性炭要在固体物质完全溶解后加入？能在溶液沸腾时加入吗？为什么？3．将溶液进行热过滤时，为什么要尽可能减少溶剂的挥发？如何减少其挥发？4．在布氏漏斗中用溶剂洗涤固体时应注意些什么？5．在使用布氏漏斗过滤之后的洗涤产品的操作中，要注意哪些问题？如果滤纸大于布氏漏斗底面时，会有什么缺点？停止抽滤前，如不拔除橡皮管就关掉水阀，会有什么后果？请你用水作样品试一试上述的操作，结果如何？从这里应吸取什么教训？6．如何检验重结晶后产品的纯度？7．你认为做重结晶提纯时还应注意哪些问题？48化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术实验3-6粗萘的提纯一、实验目的（1）了解非水溶剂重结晶法的一般原理；（2）练习冷凝管的安装和回流操作；（3）熟练掌握保温过滤和减压过滤的基本操作。二、实验原理纯净的萘为无色晶体，熔点为80.2℃。工业萘由于含有杂质而呈红色或褐色。本实验利用萘在乙醇中能溶解（良溶剂），而在水中溶解较少（不良溶剂）的性质，配制成70%乙醇溶液作混合溶剂。将粗萘溶于热的乙醇溶液中，加活性炭脱色，趁热过滤除去活性炭及不溶性杂质，其余杂质则在冷却后萘结晶析出时留在母液中除去。三、仪器与试剂圆底烧瓶（100mL）1只水浴锅1台烧杯（100mL）1只粗萘3g球型冷凝管（300mm）1只活性炭适量热水漏斗1只乙醇70%四、实验步骤1．溶解粗品如图3-12所示，在装有回流冷凝管的圆底瓶中，放入3g粗萘，加入20mL70%乙醇和1～2粒沸石，接通冷凝水。在水浴上加热至沸，并不时振摇瓶中物，以加速溶解。若所加的乙醇不能使粗萘完全溶解，则应从冷凝管上端继续加入少量70%乙醇（注意添加易燃溶剂时应预防火灾），每次加入乙醇后应略为振摇并继续加热，观察是否可完全溶解，待完全溶解后，再多加5mL70%乙醇。2．活性炭脱色移去热源，稍冷后取下冷凝管，向烧瓶中加入少许活性炭，并稍加摇动，再重新在水浴上加热煮沸5min。3．趁热过滤趁热用配有玻璃漏斗的热水漏斗和折叠滤纸过滤，见图3-13（1）所示，用少量热的70%乙醇润湿折叠滤纸后，将上述萘的热溶液滤入干燥的100mL锥形瓶中（注意这时附近不应有明火)，滤完后用少量热的70%乙醇洗涤容器和滤纸。4．结晶并减压过滤盛滤液的锥形瓶用塞子塞紧，自然冷却，最后再用冰水冷却。用布氏漏斗抽滤（滤纸应先用70%乙醇润湿，吸紧)，用少量70%乙醇洗涤。49化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术5．干燥晶体并测熔点抽干后将结晶移至表面皿上，放在空气中晾干或放在干燥器中，待干燥后测其熔点，称其质量并计算回收率。滤液应注意回收。五、思考题设有一化合物极易溶解在热乙醇中，但难溶于冷乙醇或水中，对此化合物应怎样进行重结晶？50化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术实验3-7非水溶剂重结晶法提纯硫化钠一、实验目的（1）了解非水溶剂重结晶法的一般原理；（2）练习冷凝管的安装和回流操作；（3）熟练掌握保温过滤和减压过滤的基本操作。二、实验原理硫化钠俗称硫化碱，纯的硫化钠为含有不同数目结晶水的无色晶体（如NaS·6HO，22NaS·9HO等）。工业硫化钠由于含有大量杂质如重金属硫化物，煤粉等而显红至黑22的颜色。本实验是应用硫化钠能溶于热的乙醇中，其它杂质或在趁过滤时除去，或在冷却后硫化钠结晶析出时留在母液中而除去的原理。三、仪器与试剂圆底烧瓶（250ml）1只水浴锅1只球型冷凝管（300mm）1只工业硫化钠16g烧杯（200ml）1只乙醇=95%60mL减压抽滤装置1套活性炭适量四、实验步骤1．溶解粗品如图3-12所示，在台秤上称取粉碎的工业硫化钠16g，放入250mL的圆底烧瓶中，加60mL95%的乙醇和5mL水及沸石。将烧瓶放在水浴锅上，烧瓶上装一支长度为300mm的球型冷凝管，并向冷凝管通入冷却水。2．趁热过滤加热使水浴锅保持沸腾，回流约40min。停止加热并将烧瓶在水浴锅上静置5min。然后取上烧瓶，将瓶内溶液趁热抽滤，以除去不溶杂质。3．结晶将滤液移入一只200mL的烧杯中，不断搅拌促使硫化钠晶体大量析出，再放置一段时间，冷却后倾出上层母液。4．减压抽滤硫化钠晶体每次用少量95%乙醇在烧杯中用倾注法洗涤3次，然后抽滤，干燥。母液装入指定的回收瓶中。这种方法制得的产品组成相当于NaS·6HO。如果在烧瓶22中用加入60mL95%乙醇和10mL水，最后产品组成相当于NaS·9HO。22五、思考题用有机溶剂重结晶时，在哪些操作上容易着火？应如何防止？51化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术第四节萃取萃取也是分离和提纯有机化合物常用的操作之一。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需要的物质，也可以用来洗去混合物中少量的杂质。通常称前者为“抽提”或“萃取”，后者为：“洗涤”。萃取是利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中分配特性的不同来达到分离、提纯或纯化目的的一种操作。萃取常用分液漏斗进行，分液漏斗的使用是基本操作之一。一、萃取的原理设溶液由有机化合物X溶解于溶剂A构成。要从其中萃取X，我们可选择一种对X溶解度极好，而与溶剂A不相混溶和不起化学反应的溶剂B，把溶液放入分液漏斗中，加入溶剂B，充分振荡，静置后，由于A和B不相混溶，故分成两层，利用分液漏斗进行分离。此过程中X在B、A两相间的浓度比，在一定温度下，为一常数，叫做分配系数，以K表示，这种关系叫做分配定律。K=c/cc—X在溶剂B中的浓度c—X在溶剂A中的浓度BABA假设：V为原溶液的体积（ml）Bm为萃取前溶质X的总量(g)0m、m、…m分别为萃取一次、二次…n次后A溶液中溶质的剩余量(g)1、2nV为每次萃取溶剂的体积（ml）B(mm)/VV第一次萃取后：01BKm=mAm/V10KVV1ABA(mm)/VV第二次萃取后：12BKm=mAm/V21KVV2ABAVn第n次萃取后：m=mAn0KVVBA例如：100ml水中含有溶质的量为4g，在15℃时用100ml苯来萃取（K=3）。如果用100ml苯一次萃取，可提出3.0g溶质。如果用100ml苯分三次，每次以33.3ml萃取，则可提出3.5g溶质。由此可见，将100ml苯分三次连续萃取要比一次萃取有效得多。依照分配定律，要节省溶剂而提高提取的效率，用一定分量的溶剂一次加入溶液中萃取，则不如把这个分量的溶剂分成几份作多次萃取好。二、液体中物质的萃取52化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术（一）仪器装置最常用的萃取器皿为分液漏斗，常见的有圆球形、圆筒形和梨形三种，如图3-15所示。图3-15分液漏斗从圆球形到长的梨形，其漏斗越长，振摇后两相分层所需时间越长。因此，当两相密度相近时，采用圆球形分液漏斗较合适。一般常用梨形分液漏斗。无论选用何种形状的分液漏斗，加入全部液体的总体积不得超过其容量的3/4。盛有液体的分液漏斗，应妥善放置，否则玻璃塞及活塞易脱落，而使液体倾洒，造成不应有的损失。正确的放置方法通常有两种：一种是将其放在用棉绳或塑料膜缠扎好的铁圈上，铁圈则牢固地被固定在铁架台的适当高度，见图3-16；另一种是在漏斗颈上配一塞子，然后用万能夹牢固地将其夹住并固定在铁架台的适当高度，见图3-17。但不论如何放置，从漏斗口接受放出液体的容器内壁都应贴紧漏斗颈。图3-16图3-1753化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术（二）操作要点（1）选择容积较液体体积大1~2倍的分液漏斗，检查玻璃塞和活塞芯是否与分液漏斗配套，如不配套，往往漏液或根本无法操作。待确认可以使用后方可使用。（2）将活塞芯擦干，并在上面薄薄地涂上一层润滑脂，如凡士林（注意；不要涂进活塞孔里），将塞芯塞进活塞，旋转数圈使润滑脂均匀分布（呈透明状）后将活塞关闭好，再在塞芯的凹槽处套上一直经合适的橡皮圈，以防活塞芯在操作过程中因松动漏液或因脱落使液体流失造成实验的失败。（3）需要干燥的分液漏斗时，要特别注意拔出活塞芯，检查活塞是否洁净、干燥，不合要求者，经洗净干燥后方可使用。（三）操作方法（1）如图3-16，3-17装置，将含有机化合物的溶液和萃取剂（一般为溶液体积的1/3），依次自上而下倒入分液漏斗中，装入量约占分液漏斗体积的1/3，塞上玻璃塞。注意：玻璃塞上如有侧槽必须将其与漏斗上端口径的小孔错开！（2）取下漏斗，用右手握住漏斗上口径，并用手掌顶住塞子，左手握住漏斗活塞处，用拇指和食指压紧活塞，并能将其自由地旋转如图3-18所示。（3）将漏斗稍倾后（下部支管朝上），图3-18由外向里或由里向外振摇，以使两液相之间的接触面增加，提高萃取效率。在开始时摇振要慢，每摇几次以后，就要将漏斗上口向下倾斜，下部支管朝向斜上方的无人处，左手仍握在支管处，食拇两指慢慢打开活塞，使过量的蒸气逸出，这个过程称为“放气”如图3-19所示。这对低沸点溶剂如乙醚或者酸性溶液用碳酸氢钠或碳酸钠水溶液萃取放出二氧化碳来说尤为重要，否则漏斗内压力将大大超过正常值，玻璃塞或活塞就可能被冲脱使漏斗内液体损失。待压力减小后，关闭活塞。振摇和放气重复几次，至漏斗内超压很小，再剧烈振摇2~3min，最后将漏斗仍按图3-16，3-17静置。（4）移开玻璃塞或旋转带侧槽的玻璃塞使侧槽对准上口径的小孔。待两相液体分层明显，界面清晰时，缓缓旋转活塞，放出下层液体，收集在大小适当的小口容器（如锥形瓶）中，下层液体接近放完时要放慢速度，放完后要迅速关闭活塞。（5）取下漏斗，打开玻璃塞，将上层液体由上口倒出，收集在另一容器中。一般宜用小口容器，大小也应当事先选择好。图3-1954化学实验技术第三章有机化学实验基本分离技术（6）萃取次数一般3~5次，在完成每次萃取后一定不要丢弃任何一层液体，以便一旦搞错还有挽回的机