水蒸氣蒸餾裝置

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1、水蒸氣蒸餾裝置（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)）1.1蒸餾技術(shù)????蒸餾是指將液體沸騰產(chǎn)生的蒸氣導(dǎo)入冷凝管，使之冷卻凝結(jié)成液體的一種蒸發(fā)、冷凝的過程。它是分離混合物的一種重要的操作技術(shù)，尤其是對(duì)于液體混合物的分離有重要的實(shí)用意義。?放大瀏覽蒸餾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象????蒸氣壓是氣體分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的作用力。當(dāng)一種液體在簡(jiǎn)單蒸餾裝置中加熱時(shí)，液體分子的能量升高，分子從液體表面逸出的傾向也就隨著溫度升高而增大。氣相中分子的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)能量都隨溫度的升高而增大，表現(xiàn)為液體的蒸氣壓隨溫度升高而增高?！　?放大瀏覽?放大瀏覽當(dāng)液體的蒸氣壓隨溫度升高而增加到與大氣壓相等時(shí)，液體開始沸騰。此

2、時(shí)的溫度即是這種液體在給定大氣壓下的沸騰溫度，亦即沸點(diǎn)。????若液體在101.33kPa壓力下沸騰，此時(shí)的沸騰溫度即為正常沸點(diǎn)。1.1.1蒸餾與分餾?一、含有非揮發(fā)性組分的溶液蒸餾????·含有非揮發(fā)性組分的溶液蒸餾原理（簡(jiǎn)單蒸餾裝置和基本操作）????含有非揮發(fā)性組分的溶液蒸餾時(shí)，溶劑蒸氣由冷凝管導(dǎo)出，不揮發(fā)性的組分留在瓶?jī)?nèi)殘液中，一次簡(jiǎn)單蒸餾即可將大部分溶劑蒸出，從而達(dá)到分離目的。動(dòng)畫1放大瀏覽????由拉烏爾定律，在一定壓力下，稀溶液中溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘栽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)：????p溶劑=po溶劑x溶劑????式中p溶

3、劑、po溶劑分別是溶液中溶劑的蒸氣壓和純?nèi)軇┑恼魵鈮?；?dòng)畫2放大瀏覽由于溶液中x溶劑<1，溶液中溶劑的蒸氣壓總比純?nèi)軇┑恼魵鈮旱鸵恍????動(dòng)畫2顯示的是蔗糖水溶液的蒸餾曲線。曲線1和曲線2分別表示水和蔗糖水溶液的溫度-蒸氣壓曲線。溶液中蔗糖分子的存在會(huì)降低溶液表面上水分子的密集度，從而降低溶液的蒸氣壓。????因此在相同的溫度下溶液的蒸氣壓（B點(diǎn)）低于水的蒸氣壓（A點(diǎn)）。在100oC時(shí)水會(huì)沸騰（在1個(gè)大氣壓下），而溶液還不會(huì)沸騰。只有在更高的溫度下（B′點(diǎn)）溶液才會(huì)沸騰。對(duì)于這一類溶液，蒸餾操作或者是用來(lái)回收純?nèi)軇?，或者是用?lái)得到固體溶質(zhì)?！ず?jiǎn)

4、單蒸餾裝置和基本操作（含有非揮發(fā)性組分的溶液蒸餾原理）1、蒸餾裝置????一套蒸餾裝置包括：蒸餾燒瓶、蒸餾頭、溫度計(jì)及套管、直型冷凝管、接液管和接收瓶。????2、蒸餾操作????在蒸餾燒瓶中加入待蒸餾液體，最大加入量不超過燒瓶容積的2/3；緊接著加入幾粒碎瓷片，在加熱中用以形成氣化中心，防止爆沸。然后依次從左向右、從下向上安裝各組件。溫度計(jì)的安裝位置是在蒸餾頭的直管處，球泡與蒸餾頭支管下沿在同一水平線上。安裝完畢后通入冷凝水（后進(jìn)前出），加熱至沸騰。沸騰時(shí)，溶液中產(chǎn)生的大量溶劑蒸氣上升，通過蒸餾頭導(dǎo)入冷凝管。安裝在蒸餾頭上部的溫度計(jì),接觸到向冷凝

5、管導(dǎo)出的蒸氣，基本反映蒸氣冷凝的溫度,即氣-液相變溫度。若能控制加熱強(qiáng)度，以保持溫度計(jì)球泡上始終懸有液體，則溫度計(jì)顯示的溫度就是該液體的沸騰溫度，亦即測(cè)出了沸點(diǎn)。????由于上升的是溶劑蒸氣，這個(gè)溫度即溶劑的沸點(diǎn)。而燒瓶中被加熱的溶液的溫度顯然要高于溶劑的沸點(diǎn)(如原理所述)。隨著溶劑蒸出,非揮發(fā)性組分濃度不斷增加，使溶液中溶劑的蒸氣壓進(jìn)一步下降。要維持蒸餾過程必會(huì)使溶液溫度進(jìn)一步升高，但溫度計(jì)顯示溫度仍指在溶劑的沸點(diǎn)溫度上。二、兩種揮發(fā)性物質(zhì)組成的理想溶液的蒸餾????對(duì)于兩種揮發(fā)性物質(zhì)A和B組成的理想互溶液體（即對(duì)兩種物質(zhì)沒有分子間作用的溶液），

6、依照拉烏爾（Raoult）定律和道爾頓（Dalton）定律在溫度t時(shí)的總蒸氣壓表示為：????p總=poAxA+poBxB????式中poA、poB分別是A、B兩物質(zhì)在給定溫度下的蒸氣壓，xA、xB分別是溶液中兩物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。????因此，在溫度t時(shí)液體的總蒸氣壓由兩種純物質(zhì)的的蒸氣壓與其液體的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積構(gòu)成。顯然，若A的沸點(diǎn)較B的沸點(diǎn)低，當(dāng)加熱到A的沸點(diǎn)溫度時(shí)，此溶液并不沸騰。當(dāng)溶液加熱到溫度t時(shí)沸騰，低沸點(diǎn)組分A由于其從液體表面逸出傾向較強(qiáng)，在蒸氣中A的分?jǐn)?shù)較其在原溶液中多一些，而在液體中就少一些。圖1放大瀏覽????圖1表示的是苯和甲苯

7、溶液（一種理想互溶液體）在蒸餾時(shí)的沸點(diǎn)-組成圖。下凹的曲線是沸騰溶液的液相組成線（右邊），對(duì)應(yīng)著苯-甲苯溶液的給定壓力下的沸點(diǎn)；上凸的曲線是沸騰液體的蒸氣組成線（左邊）。圖2放大瀏覽????苯一甲苯溶液在溫度t時(shí)的總蒸氣壓表示為：p總=po苯x苯+po甲苯x甲苯……（1）其中po苯是溫度t時(shí)純苯在給定壓力下的蒸氣壓，po甲苯是溫度t時(shí)甲苯在給定壓力下的蒸氣壓；x苯和x甲苯分別是液體中苯和甲苯的摩爾分?jǐn)?shù)。????如方程式（1）所指出的，每種液體對(duì)總壓強(qiáng)的真正貢獻(xiàn)取決于給定溫度t時(shí)它的蒸氣壓和該組分存在于體系中的摩爾分?jǐn)?shù)。圖3放大瀏覽放大瀏覽　圖4??

8、??對(duì)于上述苯和甲苯溶液，收集蒸餾溫度在t1-t2之間的餾出液，其中苯的摩爾分?jǐn)?shù)既不會(huì)是原始溶液中苯的組成，也不會(huì)是氣相中