第二章溶剂萃取

第一章 第二讲 混合物的分离与提纯

一、选择题

1．下列实验装置不适用于物质分离的是(

)

2．下列实验原理和操作方法可行的是( )

A．用硝酸酸化的硝酸银鉴别两瓶无色溶液：Na2SO4和NaCl

B．用澄清石灰水检验SO2气体中是否混有CO2

C．NO比空气重，可用向上排空气法收集

D．可用萃取、分液再蒸馏的方法提取碘水中的碘

3．将空气缓慢通过如图所示装置后，在试管中收集到少量稀有气体。空气在通过a～d装置时，依次除去的气体是(

)

A．O2、N2、H2O、CO2 B．CO2、H2O、O2、N2

C．H2O、CO2、N2、O2 D．N2、O2、CO2、H2O

4．下列实验操作中，可以达到预期目的的是( )

A．用激光笔鉴别淀粉溶液和蔗糖溶液

B．用过量的KSCN溶液除去FeCl2溶液中的少量FeCl3

C．通过灼热的镁粉，可以除去N2中的少量O2

D．用溶解、过滤的方法可分离Na2SO4和NaCl固体混合物

二、非选择题

5．硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步骤如下：

步骤1：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。

步骤2：向处理过的铁屑中加入过量的3 mol·L－1H2SO4溶液，在60℃左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。

步骤3：向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。 请回答下列问题：

(1)在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有________(填编号)。

①铁架台 ②燃烧匙 ③锥形瓶 ④广口瓶 ⑤研钵 ⑥玻璃棒 ⑦酒精灯

(2)在步骤2中所加的硫酸必须过量，其原因是________________________________

________________________________________________________________________。

第9章 溶液

1 第9章 溶液

[教学要求]

1．掌握质量分数、摩尔分数、质量摩尔浓度、质量浓度、物质的量浓度等基本概念及有关计算。

2．掌握非电解质稀溶液通性（依数性）：非电解质稀溶液蒸气压下降——拉乌尔定律、沸点升高、凝固点降低、渗透压的概念、及其有关计算。

3．掌握电解质和非电解质的基本概念；掌握强电解质溶液理论；

[教学重点]

1．非电解质稀溶液通性。

2．强电解质溶液理论。

[教学难点]

非电解质稀溶液蒸气压下降——拉乌尔定律、沸点升高、凝固点降低、渗透压的概念、及其有关计算

[教学时数] 2学时

[主要内容]

1．溶液的浓度（组成量度）：质量分数和摩尔分数、质量浓度、物质的量浓度、质量摩尔浓度的基本概念及其相关计算

2．非电解质稀溶液的依数性：非电解质稀溶液的蒸气压下降——拉乌尔定律、溶液的沸点升高及凝固点降低原理及其计算公式应用、溶液的渗透压，渗透压与浓度、温度的关系：

3．电解质在水溶液中的存在状态：电解质和非电解质的基本概念；强电解质溶液理论：离子氛、活度和活度系数、离子强度的概念及其计算。

[教学内容]

9-1 溶液的浓度和溶解度

溶液： 凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系，叫做溶液。

气体溶液、固体溶液、液体溶液

溶解过程： ① 溶质分子或离子的离散过程

② 溶剂化过程

溶液的形成伴随随能量、体积、颜色的变化。

溶液：电解质溶液、非电解质溶液

9-2 非电解质稀溶液通性

难挥发非电解质稀溶液的依数性

稀溶液的依数性：

只与溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。

这些性质包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等

1． 蒸气压下降

稀溶液蒸气压下降的实验

说明溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。

实验测定25°C时，水的饱和蒸气压: p (H2O) = 3167.7 Pa；

0.5 mol · kg-1 糖水的蒸气压则为: p (H2O) = 3135.7 Pa；

第11章 溶液浓缩

浓缩是从溶液中除去部份溶剂的单元操作，是溶质和溶剂部份分离的进程。

蒸发操作与特点

使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽的单元操作称为蒸发，所采纳的设备称为蒸发器。

分离的基础：溶质与溶剂的挥发性不同。

蒸发操作有两个目的：

1）浓缩溶液（即脱除溶剂，制取浓缩液）；

2）净化溶剂（即脱除溶质，制取纯净的溶剂）。

本章介绍水溶液的蒸发。

蒸发操作中的几个概念：

生蒸汽：从系统外引来用作加热的水蒸汽。 二次蒸汽：蒸发操作中产生的蒸汽。

单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，再也不利用其冷凝热的蒸发操作。

多效蒸发：将前一效的二次蒸汽引入下一效（蒸发器）作为加热热源的串联蒸发操作。

额外蒸汽：多效蒸发中，将某一效的二次蒸汽引出一部份用作其他加热目的的蒸汽（这部份蒸汽再也不引入下一效）。

蒸发能够在不同的压强下进行，若是在减压下进行，那么称为真空蒸发。真空蒸发多用于热敏性物料的浓缩。

蒸发操作是一个传热进程，其传热特点是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的恒温差传热进程。

11.1.2 单效蒸发 11.1.2.1溶液的沸点和温度差损失

必然压强下，溶液的沸点较纯水的高，二者沸点之差，称为溶液的沸点升高。溶液的沸点由压强、溶液浓度和溶质性质所决定。一样的稀溶液或有机胶体溶液的沸点升高较小，而无机盐溶液沸点升高较大。

设加热蒸汽的温度为T，二次蒸汽温度为T′，溶液的沸点为t，那么总温差为：

Δt0=T- T′

实际传热温差（有效温差）为：

Δt＝T-t

二者之差称为蒸发器的温度差损失：

Δ＝Δt0-Δt＝t-T′

或 t=Δ+ T′

造成温度差损失的缘故有3个方面： (1) 因溶液蒸汽压下降而引发的温度差损失Δ′

Δ′的计算有两种方式：

a． 用吉辛柯公式：

''2')273(2.16aVrT

式中：'a-常压下由于溶液蒸汽压下降而引发的温度差损失，℃；

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1第二章、溶剂萃取2.1 萃取分离法的分类2.1.1 按照萃取相种类l溶剂萃取l固相萃取l液相萃取l超临界流体萃取

2.1.2 按照萃取体系种类l

有机体系：如天然产物有效成分分离l无机体系：水溶液中无机离子的萃取2.1.3 按照萃取技术l经典的溶剂萃取：分液漏斗萃取l现代方法：超声辅助萃取、微波辅助萃取、加压萃取、超临界流体萃取2.2 溶剂萃取理论l首先用于有机物的分离，19世纪初开始用于无机物萃取，19世纪40年代后溶剂萃取走向成熟；l仪器设备简单、操作方便、选择性较高l分离效率比很多现代分离技术低，比高效液相色谱低2-3个数量级；l有自动化仪器，但没有得到普及，手工操作的重现性差l大量使用有机溶剂，造成严重的环境污染2.2.1 萃取平衡（1）平衡常数Nernst在1891年提出的溶剂萃取分配定律是：在一定温度下，当某一溶质在互不相溶的两相溶剂(水相/有机相）中达到分配平衡时，该溶质在两相中的浓度比为一个常数，该常数称为平衡常数（KD)。aqorgDAAK][][=实验发现，KD是一个常数的条件是，温度不变，溶质A在溶液的浓度极低，且存在形式不变。溶质浓度高时，KD存在偏离。应使用活度代替浓度计算。（存在溶质分子间的相互作用）20102010--1111--23

2)(303.2lglg211212TTTTRHKK-D=-研究萃取平衡反应，根据热力学基本公式，可从一个温度(T1)的萃取平衡常数, 求算另一个温度(T2)的萃取平衡常数:

-D»DHH此式中：（2）分配比当溶质在某一相或两相中发生解离、缔合、配位或离子聚集现象时，溶质在同一相中存在多种状态，此时用分配比表示溶质在两相中的分配状况。分配定律不再适用。[]åå==aqiorgiAAD][溶质水相中各形态浓度溶质在有机相中的浓度分配比不一定是常数，它随实验条件（pH值、萃取剂种类、溶剂种类和盐析剂等）而变化，通常由实验直接测定，在评价方法时，分配比是一个比分配系数更有实用价值的参数。对于简单的体系，溶质只有一个形态，溶质在两相中的浓度都很低，则分配比与分配系数相等。