实验2-2海水的蒸馏

物质的分离与提纯教学设计第四课时（实验2-2海水的蒸馏）1．实验目标（1）了解蒸馏操作的原理，实验装置的安装要点。（2）掌握蒸馏分离液态混合物的方法。2．预习指导利用溶液中各组分的沸点不同通过加热使各成分（沸点要有较大的差异）分别蒸发出来，并且将不易挥发的物质留在母液中。海水和蒸馏水的密度因其盐分的含量不同而不同，海水的密度较大，因此浮力较大。海水淡化是人类解决淡水资源稀缺的方法之一。教师要介绍本实验仪器的使用方法及其注意事项。密度计根据其长度选用合适的量筒，也可以在讲台前事先准备样品，让同学观察测量、记录数据。温度计的位置是要重点讨论的：温度计要在蒸馏烧瓶的支管处，这样才能真实地反映蒸馏出的馏分的沸点。由于液态物质的结构不同，在沸腾时，有的会发生暴沸现象，使得气体体积迅速膨胀，引起仪器爆裂等事故。所以在蒸馏烧瓶中要加入一些碎瓷片，或加入毛细玻璃管。冷却水的流向为下进上出，这样冷却的效果好。可以做对比实验（将冷却水的接口顺序反接），分别测量进口的水和出口的水的温度，加以比较。实验前后要对比实验，实验前用下列方法检验海水中的离子：Na+：用焰色反应，可以观察到黄色的焰色；K+：用焰色反应，透过蓝色钴玻璃，可以观察到浅紫色的焰色；Cl-：加入硝酸银溶液，可以观察到白色沉淀，加入硝酸，沉淀不溶解；SO42-：加入氯化钡溶液可以观察到白色沉淀，加入盐酸，沉淀不溶解。实验后用同样方法检验在蒸馏水中是否还有上述离子。3．实验要求（1）测量海水的密度（2）如果密度计不够或条件不允许，可以在讲台上统一做一份。与海水的密度数据比较；如果用盐配制海水可以将密度调到1．022～1．025g/cm3。4．问题与讨论（1）海水和蒸馏水的密度由于其盐分的含量不同而不同，海水的密度较大，因此浮力较大。（2）粗盐的制取与提纯是为了制取固体NaCl，所以，水分是要蒸发除去；而制取淡水是要除去盐分，所以要蒸馏；两种方法目标产物不同，装置、方法均不同。5．拓展实验（1）启发、鼓励学生用代用品设计蒸馏装置，并制取蒸馏水。（2）也可用蒸馏的方法制取无水乙醇。（提示：以96%以上的乙醇为原料）实验原理分离乙醇和水的方法与分离海水不同，因为乙醇和水会形成共沸物。工业乙醇中的乙醇含量为75%左右，利用乙醇和水沸点（78．5℃和100℃）的不同，通过蒸馏工业乙醇，可使乙醇汽化并分离出来。由于乙醇分子与水分子之间有较强的相互作用，蒸馏时总会有少量的水随乙醇一起汽化。所以冷凝并收集到的蒸馏物中仍有少量水，但其乙醇含量较工业乙醇提高了。在两种以上沸点不同又可完全互溶的液体所组成的混合物中，组分分子之间存在较强的相互作用力，在蒸馏时，得到的是具有最低沸点（比所有组分沸点都低）或最高沸点（比所有组分沸点都高）的馏出物。这些馏出物组成与溶液组成相同，沸点也恒定，蒸完冷凝后的液体称为共沸混合物，简称共沸物。如乙醇的沸点是78．5℃，它与水共沸物的沸点是78．15℃。实验步骤（1）测量乙醇的密度取50mL工业乙醇置于100mL量筒中，小心放入密度计，测量其密度，记录数据，查阅相关物理化学手册，得该工业乙醇的质量分数。（2）蒸馏①向100mL蒸馏瓶中加入50mL工业乙醇，加入几粒沸石，以防止暴沸。②连接好蒸馏装置，通入冷凝水。③小心加热，观察蒸馏烧瓶中蒸汽的变化和温度计示数的变化。当第一滴液体从冷凝管进入锥形瓶时，记录下此时的温度t1，然后调节温度使从冷凝管流出的液体的流速为1～2滴/秒。当温度不再发生变化时，用干燥的锥形瓶接受液体，同时记录下此时的温度t2，继续观察温度计示数的变化，当温度计的数值上升1℃时，即停止蒸馏，记录此时的温度t3。④停止蒸馏，先撤去热源，待温度降到40℃左右时，关闭冷凝水，然后按与连接装置顺序相反的步骤拆卸装置。（3）测量蒸馏产品的密度将蒸馏得到的液体倒入100mL量筒中，小心放入密度计，测量其密度。（4）整理分析实验数利用有关物理化学手册，查得蒸馏后乙醇的质量分数，并与蒸馏前工业乙醇的质量分数对比，分析本次蒸馏提纯的效果。