4-1简单蒸馏解析

第六章蒸馏建湖县职业技术教育中心张连广【学习要求】1、掌握理想溶液的相平衡关系、相图和用相对挥发度表示的相平衡方程。

2、掌握精馏原理，熟悉精馏流程。

3、掌握精馏塔的物料衡算及操作线方程。

4、了解五种进料对蒸馏操作的影响。

5、理解理论板数的求法。

6、理解回流比对精馏操作的影响。

7、了解板式塔的结构与特点及流体力学特性。

【知识精讲】一、概念1、蒸馏的概念蒸馏是利用液体混合物中各组分挥性的不同，或沸点的不同使各组分得到分离的单元操作。

2、蒸馏操作的分类按操作方式可分为简单蒸馏、精馏及特殊精馏。

按操作压力蒸馏可分为常压、加压及减压蒸馏。

按被分离混合物中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。

按操作是否连续可分为连续蒸馏和间歇蒸馏。

3、拉乌尔定律在一定温度下平衡时溶液上方蒸气中任一组分的分压，等于此纯组分在该温度下饱和蒸气压乘以其在溶液中的摩尔分率，即P＝P0x。

x A=P-P0AP0A-P0By A=P0A x AP0A x A+P0B(1-x A)4、气液平衡相图①温度－组成（t-x-y）图上侧虚线，此线称为饱和蒸气线，亦称气相线、露点线下侧实线，此线称为饱和液体线，亦称液相线、泡点线②相平衡（x－y）图x－y线表示液相组成和与之平衡的气相组成间的关系。

此线偏离对角线愈远，表示该溶液愈容易分离。

5、挥发度和相对挥发度挥发度是表示某中液体容易挥发的程度。

1 / 11相对挥发度是指两组分挥发度之比，以a表示。

对于理想溶液，则a＝P A0P B0［a＝y(1-x)x(1-y)］用相对挥发度表示的气液相平衡关系为：y=ax1+(a-1)x6、简单蒸馏①概念使混合液在蒸馏釜中逐渐受热气化，并不断将生成的蒸气引入冷凝器内冷疑，以达到混合液中各组分得以部分分离的方法。

称为简单蒸馏或微分蒸馏。

②简单蒸馏主要应用于：⑴分离沸点相差较大；⑵分离程度要求不高；⑶多组分混合液的粗略分离的场合。

7、精馏①概念精馏就是多次而且同时运用部分气化和部分冷疑的方法，使混合液得到较完全发离，以获得接近纯组分的操作。

第三部分蒸馏一、填空题1、均相液体混合物2、 5.07%3、挥发度。

4、精馏段和提馏段5、拉乌尔定律6、泡点温度，简称泡点7、露点温度，简称露点8、饱和蒸气压9、难易程度 10、全回流 11、最小回流比 12、进料热状况参数 13、越少14、逐渐降低 15. 冷液, 最远 , 最少 16、部分冷凝和部分汽化增加 17. 1333.3 18. 沸点, 易.19、普通精馏分离，萃取精馏或恒沸精馏分离20. 液相，提高 21. 单效蒸发和多效蒸发 22、蒸馏 , 改变状态参数 23、挥发度v v A=p A/x A v B=p B/x B24、相对挥发度。

：α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A25、平衡 , 大于；相同，大于 26、多次部分汽化和多次部分冷凝, 混合物中各组分挥发度的差异，塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽 ,由上至下逐级降低；27、低于,塔顶易挥发组分浓度高于塔底，相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶，塔底沸点较高。

28、理论板 29、再沸器，冷凝器 30、R/R+1， x/R+1。

31、D进料量和进料热状况 32、（1）温度低于泡点的冷液体；（2）泡点下的饱和液体；（3）温度介于泡点和露点的气液混合物；（4）露点下的饱和蒸汽；（5）温度高于露点的过热蒸汽。

33、最少为N。

34、减少，增加，增加，增加，增大。

min变大。

36、愈大，先减小后增大的过程。

37、拉乌尔定律。

38、35、xD逐渐降低，逐渐升高。

39. 1 40. 变大，减小，不变，增加 41、0.77（塔板从上往下数），0.35（塔板从下往上数）。

42、逐渐升高，减小 43、增大，变大。

44、 8m 。

45、y = x, T > t。

46、减少，增大；上移，增多，减少。

47. 增加，增加。

48. 蒸馏 ; 泡点。

49. 饱和液体线。

50. 66.7 kmol/h 。

练 习 一1、精馏过程是利用 ________ 和 ________ 的原理进行完成的。

多次部分气化；多次部分冷凝 2、简单蒸馏的主要特征是________和______。

不稳定操作或过程不连续；无回流 3、若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：①所得馏出物平均浓度______； ②所得残液浓度______; ③馏出物总量______。

①简单蒸馏的馏出物平均浓度大于平衡蒸馏的馏出物平均浓度； ②两种情况的残液浓度相同；③平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的馏出物总量。

4、精馏操作的依据是 ______ 。

精馏操作得以实现的必要条件包括______和 ______。

混合液中各组分的挥发度的差异；自塔顶向下的液流和自塔底向上的气流5、若精馏塔塔顶某理论板上气相露点温度为t1，液相泡点温度为t2； 塔底某理论板上气相露点温度为t3，液相露点温度为t4。

请将4个温度间关系用 > 、= 、< 符号顺序排列如下_____。

4321t t t t =<= 6、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度________，塔顶温度________ ，塔釜温度________。

减小；增加；增加7、气化率相同时，平衡蒸馏的闪蒸罐内压强越低分离效果越好。

（ ）答案：√练 习 二1、用图解法求理论塔板时，在 α、F x 、D x 、w x 、q 、R 、F 及操作压力p 等参数中， ________ 与解无关。

进料流率2、当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度 ________ ，塔顶温度 ________，塔釜温度 ________ 。

减小；增加；增加3、 某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时， 已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的 气相组成为 ________ 。

答案：0.44、连续精馏操作时，操作压力越大，对分离越 ________ ，若进料气液比为1：4（摩尔）时，则进料热状况参数q 为 ________ 。

第一章 从实验学化学第一节 化学实验基本方法（第三课时 蒸馏、萃取和分液）【学习目标】1.通过阅读填空、思考讨论，知道蒸馏、萃取和分液的原理、适用范围及操作的注意事项，初步知道如何选择萃取剂。

2.通过演示实验、分组训练、讨论归纳，掌握蒸馏、萃取与分液的基本实验操作技能。

能设计实验方案，进行实验探究。

具有严谨求实的科学态度和创新意识。

3.通过阅读交流、归纳小结进一步加深对物质分离和提纯方法的认识，建立根据混合物组分的特征采取合适分离操作的思维模型，通过Cl －检验的学习，初步理解干扰离子排除的方法。

【学习重点】蒸馏、萃取和分液的实验原理和操作技能。

【学习难点】物质分离和提纯方法的选择。

【自主学习】旧知回顾：1．下列各组物质：①NaNO 3和NaCl ；②CaCl 2和CaCO 3；③MnO 2和KCl ；④BaSO 4和AgCl ，可按照溶解、过滤、蒸发的实验操作顺序，将他们相互分离的有2组( ②③ )2.除去粗盐中的可溶性杂质时,BaCl 2溶液与Na 2CO 3溶液的滴加顺序可否颠倒?【温馨提示】 不能新知预习：阅读教材P8～P9，完成下列问题1.在制取蒸馏水时应向烧瓶中加入 沸石（或碎瓷片），目的是 防止爆沸 ；加热时烧瓶内液体体积应为烧瓶体积的 1/3 。

2.蒸馏是指把液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，再重新冷凝成液体的过程。

根据混合物各组分的沸点不同，利用蒸馏可以除去易挥发、难挥发或不挥发的杂质。

3.萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法，加入的溶剂称为萃取剂。

【同步学习】活动一、认识蒸馏1.观看思考：观看蒸馏“视频”或教材P7图1-4，思考蒸馏原理： 利用相互溶解的两种或多种混合物的沸点不同将混合物进行分离的方法 。

2.归纳小结：结合教材P7图1-4或“视频”总结该蒸馏装置的基本仪器及注意事项。

【温馨提示】基本仪器：烧瓶、直型冷凝管、尾接管（牛角管）、锥形瓶、酒精灯、到管等。

实验四乙醇-水混合物的分馏一．实验目的1．了解分馏的原理和意义2．学习简单分馏的操作方法二．实验原理分馏原理简单蒸馏只能使液体混合物得到初步的分离。

为了获得高纯度的产品，理论上采用多次部分汽化和多次部分冷凝的方法，即将简单蒸馏得到的馏出液，再次部分汽化冷凝，以得到纯度更高的馏出液。

而将简单蒸馏剩余的混合液再次部分汽化，则得到易挥发组分更低、难挥发组分更高的混合液。

只要上面这一过程足够多，就可以将两种沸点相机溶液分离成纯度很高的易挥发组分和难挥发组分的两种产品。

简言之，分馏即为反复多次的简单蒸馏。

在实验室常采用分馏柱来实现，而工业上采用精馏塔。

分馏装置分馏装置与简单蒸馏装置类似，不同之处是在蒸馏瓶与蒸馏头之间加了一根分馏柱。

分馏柱的种类很多，实验室常用韦氏分馏柱。

三、实验仪器和药品请学生自己罗列四、实验装置图五、实验步骤1、在100ml圆底烧瓶中加入40ml乙醇和20ml水，混匀，加入几粒沸石，装配好实验仪器。

2、先通冷凝水，然后开始加热。

当出现第一滴馏出液时，调整加热的功率，控制馏出液馏出的速度，以1d/2~3s为宜。

3、分段收集馏分，记录各馏分的体积。

4、拆除蒸馏装置.测量各馏分的醇含量六、实验数据记录序号温度（℃）体积（ml）醇含量1≤76276~803≥80七、实验结果与讨论八、思考题1什么叫共沸物？为什么不能用分馏法分离共沸混合物？答：当某两种或三种液体以一定比例混合，可组成具有固定沸点的混合物，将这种混合物加热至沸腾时，在气液平衡体系中，气相组成和液相组成一样，故不能使用分馏法将其分离出来，只能得到按一定比例组成的混合物，这种混合物称为共沸混合物或恒沸混合物。

2. 为什么控制馏出液速度是1滴／2～3s，而不是1～2d/s?答：因为加热太快，馏出速度太快，热量来不及交换（易挥发组分和难挥发组分），致使水银球周围液滴和蒸气未达平衡，一部分难挥发组分也被气化上升而冷凝，来不及分离就一道被蒸出，导致分离效果下降。

减压蒸馏实验报告思考题物化实验思考题答案上一．恒温槽装配和性能测试1.恒温槽主要由哪几个部分组成，各部分作用是什么？答：①浴槽：盛装介质②加热器：加热槽內物质③搅拌器：迅速传递热量，使槽内各部分温度均匀④温度计：观察槽内物质温度⑤感温元件：感应温度，指示加热器工作⑥温度控制器：温度降低时，指示加热器工作，温度升高时，只是加热器停止工作。

2.为什么开动恒温槽之前，要将接触温度计的标铁上端面所指的温度调节到低于所需温度处，如果高了会产生什么后果？答：由于这种温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后传热质温度上升并传递给接触温度计，使它的水银柱上升。

因为传质、传热都有一个速度，因此，出现温度传递的滞后。

即当接触温度计的水银触及钨丝时，实际上电热器附近的水温已超过了指定温度。

因此，恒温槽温度必高于指定温度。

同理，降温时也会出现滞后状太。

3.对于提高恒温槽的灵敏度，可以哪些方面改进？答：①恒温槽的热容要大些，传热质的热容越大越好。

②尽可能加快电热器与接触温度计间传热的速度，为此要使感温元件的热容尽量小，感温元件与电热器间距离要近一些，搅拌器效率要高。

③做调节温度的加热器功率要小。

4.如果所需恒定的温度低于室温如何装备恒温槽？答：通过辅助装臵引入低温，如使用冰水混合物冰水浴，或者溶解吸热的盐类盐水浴冷却（硝铵，镁盐等）二．络合物组成和不稳定常数的测定—等摩尔系列法(老师发的卷子，题目不知道了)1.答：计算溶剂体积→取溶质→溶解→转移→定容[M+]+[A+]不变，取相同浓度[M]和[A]配成一系列CM/(CM+CA)不同的溶液。

2.答：[M+A]不变，改变[M]，[A]当MAn浓度最大时，n=CA/Cn,通过测定某一络合物含量发生相应变化的物量光密度D=ad,D-CM/(CM+CA)求极大值点n.3.答：分别配制只有金属离子以及只有配体，且PH与络合物相同的标准溶液，测两者吸光度，在坐标系两点上作直线，求出该直线方程，取测得络合物的吸光度，再减去直线再此浓度的直线对应吸光度，则为真实络合物的吸光度。

实验四分馏一、实验目的1．了解分馏的原理和意义，蒸馏与分馏的区别，分馏的种类及特点；2．掌握分馏柱的工作原理和常压下的简单分馏操作方法。

二、实验原理1.基本原理应用分馏柱将由几种沸点相近的物质组成的混合物进行分离的方法称为分馏。

它在化学工业和实验室中被广泛应用。

现在最精密的分馏设备已能将沸点相差仅1~2 ℃的混合物分开，利用蒸馏或分馏来分离混合物的原理是一样的，实际上分馏就是在一个装置中实现多次蒸馏。

如果将几种具有不同沸点而又可以完全互溶的液体混合物加热，当其总蒸气压等于外界压力时，液体开始沸腾汽化，蒸气中易挥发液体的成分较在原混合液中为多。

这可从下面的分析中看出，为了简化，我们仅讨论混合物是二组分理想溶液的情况。

所谓理想溶液即是指在这种溶液中，相同分子间的相互作用与不同分子间的相互作用是一样的，也就是各组分在混合时无热效应产生，体积没有改变，只有理想溶液才遵守拉乌尔定律。

这时，溶液中每一组分的蒸气压等于此纯物质的蒸气压和它在溶液中的摩尔分数的乘积。

亦即：P A=P A o x A；P B= P B o x BP A、P B分别为溶液中A和B组分的分压。

P A o、P B o分别为纯A和纯B的蒸气压，x A 和x B分别为A和B在溶液中的摩尔分数。

溶液的总蒸气压：P = P A + P B。

根据道尔顿分压定律，气相中每一组分的蒸气压和它的摩尔分数成正比，在气相中各组分蒸气的成分为：由上式推知，组分B在气相和溶液中的相对浓度为：因为在溶液中x A+x B= 1，所以若P A o＝P B o，则x B气/x B = 1，表明这时液相的成分和气相的成分完全相同，这样的A和B就不能用蒸馏(或分馏)来分离。

如果P B o＞P A o则x B气/x B＞1，表明沸点较低的B在气相中的浓度较在液相中为大(在P B o＜P A o时，也可作类似的讨论)。

在将此蒸气冷凝后得到的液体中，B的组分比在原来的液体中多(这种气体冷凝的过程就相当于蒸馏的过程)。

专题4.1 光合作用和呼吸作用疑难突破1．(2015·全国Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。

各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。

处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。

B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。

C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。

D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。

回答下列问题：(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是__________________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。

(2)A、B、C三组处理相比，随着____________________________________________________的增加，使光下产生的________________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。

【答案】(1)高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%光照基质(2)光照和黑暗交替频率A TP和[H]【解析】(1)C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%，说明C组黑暗条件下进行了部分光合作用，暗反应消耗了ATP和[H]，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的原料ADP、Pi和NADP＋等，所以单位光照时间内，C组合成有机物的量高于D组。