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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10221025 g/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(785 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785 ,它与水共沸物的沸点是7815 。实验步骤(1)测量乙醇的密度取50 mL工业乙醇置于100 mL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)蒸馏向100 mL蒸馏瓶中加入50 mL工业乙醇,加入几粒沸石,以防止暴沸。连接好蒸馏装置,通入冷凝水。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12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。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100 mL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。
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