水蒸气蒸馏装置

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1、水蒸气蒸馏装置（中国农业大学）1.1蒸馏技术    蒸馏是指将液体沸腾产生的蒸气导入冷凝管，使之冷却凝结成液体的一种蒸发、冷凝的过程。它是分离混合物的一种重要的操作技术，尤其是对于液体混合物的分离有重要的实用意义。 放大浏览蒸馏实验现象    蒸气压是气体分子热运动产生的作用力。当一种液体在简单蒸馏装置中加热时，液体分子的能量升高，分子从液体表面逸出的倾向也就随着温度升高而增大。气相中分子的数量和运动能量都随温度的升高而增大，表现为液体的蒸气压随温度升高而增高。　　 放大浏览 放大浏览当液体的蒸气压随温度升高而增加到与大气压相等时，液体开始沸腾。此

2、时的温度即是这种液体在给定大气压下的沸腾温度，亦即沸点。    若液体在101.33kPa压力下沸腾，此时的沸腾温度即为正常沸点。1.1.1蒸馏与分馏 一、含有非挥发性组分的溶液蒸馏    ·含有非挥发性组分的溶液蒸馏原理（简单蒸馏装置和基本操作）    含有非挥发性组分的溶液蒸馏时，溶剂蒸气由冷凝管导出，不挥发性的组分留在瓶内残液中，一次简单蒸馏即可将大部分溶剂蒸出，从而达到分离目的。动画1放大浏览    由拉乌尔定律，在一定压力下，稀溶液中溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以该溶剂在溶液中的摩尔分数：    p溶剂=po溶剂x溶剂    式中p溶

3、剂、po溶剂分别是溶液中溶剂的蒸气压和纯溶剂的蒸气压；动画2放大浏览由于溶液中x溶剂<1，溶液中溶剂的蒸气压总比纯溶剂的蒸气压低一些。    动画2显示的是蔗糖水溶液的蒸馏曲线。曲线1和曲线2分别表示水和蔗糖水溶液的温度-蒸气压曲线。溶液中蔗糖分子的存在会降低溶液表面上水分子的密集度，从而降低溶液的蒸气压。    因此在相同的温度下溶液的蒸气压（B点）低于水的蒸气压（A点）。在100oC时水会沸腾（在1个大气压下），而溶液还不会沸腾。只有在更高的温度下（B′点）溶液才会沸腾。对于这一类溶液，蒸馏操作或者是用来回收纯溶剂，或者是用来得到固体溶质。·简

4、单蒸馏装置和基本操作（含有非挥发性组分的溶液蒸馏原理）1、蒸馏装置    一套蒸馏装置包括：蒸馏烧瓶、蒸馏头、温度计及套管、直型冷凝管、接液管和接收瓶。    2、蒸馏操作    在蒸馏烧瓶中加入待蒸馏液体，最大加入量不超过烧瓶容积的2/3；紧接着加入几粒碎瓷片，在加热中用以形成气化中心，防止爆沸。然后依次从左向右、从下向上安装各组件。温度计的安装位置是在蒸馏头的直管处，球泡与蒸馏头支管下沿在同一水平线上。安装完毕后通入冷凝水（后进前出），加热至沸腾。沸腾时，溶液中产生的大量溶剂蒸气上升，通过蒸馏头导入冷凝管。安装在蒸馏头上部的温度计,接触到向冷凝

5、管导出的蒸气，基本反映蒸气冷凝的温度,即气-液相变温度。若能控制加热强度，以保持温度计球泡上始终悬有液体，则温度计显示的温度就是该液体的沸腾温度，亦即测出了沸点。    由于上升的是溶剂蒸气，这个温度即溶剂的沸点。而烧瓶中被加热的溶液的温度显然要高于溶剂的沸点(如原理所述)。随着溶剂蒸出,非挥发性组分浓度不断增加，使溶液中溶剂的蒸气压进一步下降。要维持蒸馏过程必会使溶液温度进一步升高，但温度计显示温度仍指在溶剂的沸点温度上。二、两种挥发性物质组成的理想溶液的蒸馏    对于两种挥发性物质A和B组成的理想互溶液体（即对两种物质没有分子间作用的溶液），

6、依照拉乌尔（Raoult）定律和道尔顿（Dalton）定律在温度t时的总蒸气压表示为：    p总=poAxA+poBxB    式中poA、poB分别是A、B两物质在给定温度下的蒸气压，xA、xB分别是溶液中两物质的摩尔分数。    因此，在温度t时液体的总蒸气压由两种纯物质的的蒸气压与其液体的摩尔分数的乘积构成。显然，若A的沸点较B的沸点低，当加热到A的沸点温度时，此溶液并不沸腾。当溶液加热到温度t时沸腾，低沸点组分A由于其从液体表面逸出倾向较强，在蒸气中A的分数较其在原溶液中多一些，而在液体中就少一些。图1放大浏览    图1表示的是苯和甲苯

7、溶液（一种理想互溶液体）在蒸馏时的沸点-组成图。下凹的曲线是沸腾溶液的液相组成线（右边），对应着苯-甲苯溶液的给定压力下的沸点；上凸的曲线是沸腾液体的蒸气组成线（左边）。图2放大浏览    苯一甲苯溶液在温度t时的总蒸气压表示为：p总=po苯x苯+po甲苯x甲苯……（1）其中po苯是温度t时纯苯在给定压力下的蒸气压，po甲苯是温度t时甲苯在给定压力下的蒸气压；x苯和x甲苯分别是液体中苯和甲苯的摩尔分数。    如方程式（1）所指出的，每种液体对总压强的真正贡献取决于给定温度t时它的蒸气压和该组分存在于体系中的摩尔分数。图3放大浏览放大浏览　图4  

8、  对于上述苯和甲苯溶液，收集蒸馏温度在t1-t2之间的馏出液，其中苯的摩尔分数既不会是原始溶液中苯的组成，也不会是气相中