实  验  一

甲基丙烯酸甲酯的减压蒸馏

甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯等单体十分活泼，在受热或光照作用下容易发生自聚。因此，在作为商品或中间原料的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯等单体中常常加入阻聚剂，如对苯二酚等，以防止其自聚。而在单体的使用时阻聚剂必须除去，以保证聚合反应正常进行。除去阻聚剂的常用的方法是碱洗和蒸馏等。

一、目的要求

1.      掌握甲基丙烯酸甲酯纯化的方法；熟悉减压蒸馏的装置和基本操作技术。

2.      熟悉阿贝折射仪的使用方法，掌握检定物质纯度的方法之一。

二、实验原理

1.      碱洗

阻聚剂对苯二酚可与氢氧化钠反应，生成溶于水的对苯二酚钠盐。因此通过碱洗可以出去大部分的阻聚剂。

2.      减压蒸馏

某些物质进行蒸馏时会因为强烈的加热发生分解或聚合，或因为被蒸馏物的沸点过高而不易蒸馏。在这些情况下都可以用减压蒸馏。

由于液体表面分子逸出体系所需的能量随外界压力的降低而降低，因此降低外界的压力就可以降低液体的沸点。沸点和真空度之间的关系可以近似用下式表示：

式中，P是真空度，T是液体沸点(K)，A和B都是常数，可以通过两个不同外界压力时的沸点求出。

甲基丙烯酸甲酯由于在受热时很容易发生自聚，故可用减压蒸馏的方法，使其在较低的温度下得到提纯而防止自聚。

三、仪器与药品

1、  仪器

标准磨口单颈瓶（250ml/24mm）一只；具活塞接头（24mm）一只；75°蒸馏头（14mm;24mm*2）一只；温度计套管一只；直形冷凝器一只；105°真空输管一只转式真空分配器一只；茄形烧瓶四只；温度计一只；水银减压计一只；冷阱一只；保温杯一只；真空抽滤瓶一只；气体干燥塔一只；真空三通活塞一只；真空二通活塞一只；煤气灯头（真空微调）一只；分液漏斗一只；三角漏斗一只；烧杯一只；广口磨口试剂瓶一只；滴管一只；T形管一只；水浴锅一只；真空泵一台；电炉一只；超级恒温槽一台；阿贝折射仪一台。

2、药品

甲基丙烯酸甲酯120ml，聚合级；氢氧化钠溶液300ml,10％；无水硫酸钠15g,化学纯；氯化亚铜0.1g,化学纯；制冷剂（冰+氯化钠）若干；水银若干；凡士林若干；真空密封胶一只；石蕊试纸若干。

四、实验步骤

1.按图装好减压蒸馏装置，标准口部须搽凡士林薄层，其余口部用真空密封胶密封。在温度计套管中加入少量水银并用少量的水覆盖。水银减压计和温度计尽量安得靠近一些以方便观察。

2.将真空抽滤瓶通大气，打开真空泵约1min，然后关闭真空抽滤瓶的活塞。检查减压装置是否漏气。调节真空度至10800Pa（81mmHg），使其稳定。一切正常以后，打开真空抽滤瓶活塞放气，然后关闭真空泵。

3.在安装减压蒸馏装置的同时，进行洗涤单体的操作。在分液漏斗中加入甲基丙烯酸甲酯120ml，并加入等体积10％的氢氧化钠溶液。剧烈摇荡，静置至分层，弃去下边红色的洗涤液。重复操作数次，直到洗涤液无色为止。然后用离子水洗涤至中性。加入无水硫酸钠5～10g，静置0.5h。用三角漏斗过滤。洗净的单体置于单颈瓶中，加入氯化亚铜0.1g。将单颈瓶装入蒸馏装置之中。

4.开真空泵抽真空，调稳真空度至10800Pa。水浴加热至40℃。然后缓慢升温至60℃～65℃，使馏出物的馏出速度为1～2滴/s，同时仔细观察体系压力和温度的变化情况。当压力稳定在10800Pa，温度稳定在40℃～41℃时，开始收集馏分。低于40℃或高于42℃的馏分另外收集，不要混入所需的馏分中。

5.当蒸馏温度明显上升时，表明蒸馏可以结束。先撤去热源，关闭水银减压计。真空泵通大气约1min，然后切断电源。慢慢打开水银减压计活塞，使水银面缓慢回升。

6.将阿贝折射仪与超级恒温槽连接，调节稳定至20℃。用滴管吸取少量所需的馏分，置1～2滴于阿贝折射仪的镜面上，测定折光指数。若折光指数为1.4147，表明单体已经纯净。清洗阿贝折射仪，搽干后放入烘箱中。

7.拆除蒸馏装置，清洗仪器。冷阱内若有液体应倒出。

8.已提纯的甲基丙烯酸甲酯置于广口磨口试剂瓶中，表明折光指数。若暂时不用，应置于冰箱中。

五、注意事项

1.      甲基丙烯酸甲酯易挥发，并具有一定的毒性，操作时注意不要撒出。

2.      牢记真空泵在开关前都必须先通大气1min

3.      测定试样折光指数时滴管口不要碰折射仪的镜面，清洗折射仪镜面时，用擦镜纸单方面擦洗。

4.      水银减压计复原时，应小心缓慢，防止水银冲破减压计尾端。水银一旦撤出应用硫磺处理。

六、思考题

1.      熟记减压蒸馏装置中各部件的名称，弄清其作用。

2.      根据实验体会，指出减压蒸馏的操作要点。

3.      单体蒸馏提纯后若不马上使用，应如何处理？

4.      减压蒸馏中氯化亚铜的作用是什么？

第二篇：实验一 蒸馏

实验一  蒸馏

一、实验目的

1．掌握蒸馏和分馏的基本原理

2．掌握蒸馏操作技术

3．明确蒸馏在实际应用上的意义

二、实验原理

1．饱和蒸气压

液体的分子由于分子热运动，有从表面逸出的倾向，这种倾向随着温度的升高而增大。如果把液体置于密闭的真空体系中，液体分子连续不断地逸出而在液面上形成蒸气。同时，蒸气中分子又可回到液面，最后分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体中的速度相等，亦即使蒸汽保持一定的压力，此时液面上的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气，它对液面所施的压力称为饱和蒸气压。实验证明，液体的蒸气压只与温度有关，即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。

2．沸腾

将液体加热时，它的蒸气压随着温度升高而增大，当液体的蒸气压增大到与外界施与液免的宗压力（通常是指大气压）相等时（P=P_外），就有大量气泡从液体内部逸出，此时液体呈沸腾状态。

3．沸点(b.p.)

在一定压力下，液体达到沸腾状态时，温度不再上升，此时的温度即为该液体的沸点（即一定压力下，达到气-液平衡时的温度）。显然，沸点与所受外界压力的大小有关，通常所说的沸点是在0.1Mpa压力下液体的沸腾温度。在一定压力下，纯净的液体有机化合物具有一定的沸点（且沸程也很短，0.5～1℃左右），所以，也可以通过沸点的测定，来定性的检验液体有机化合物的纯度，因为一般来说，液体内含有非挥发性杂质，则蒸气压降低，沸点升高。液体内含有易挥发性杂质，则蒸气压升高，沸点降低。

4．蒸馏

将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后将蒸气冷却再凝结为液体，收集于另一容器中，便可再获得这一液体。这个过程称为蒸馏。它是两个过程（汽化和冷凝）的联合操作。

蒸馏是分离和提纯液态有机化合物最常用的重要方法之一，应用这一方法可将易挥发与不挥发的物质分离开来，也可将沸点不同的液体混合物分离开来。但液体混合物各组分的沸点必须相差很大（至少30℃以上）才能得到较好的分离效果。

对于沸点相差不大的液体混合物（≤30℃），需用分馏的方法来分离。

5．分馏

应用分馏柱，将几种沸点相近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，实际上分馏就是多次的蒸馏。

利用分馏柱进行分馏，就是在分馏柱内使混合物进行多次气化和冷凝。当上升的蒸气与下降的冷凝液互相接触时，上升的蒸气部分冷凝放出热量，使下降的冷凝液部分汽化，两者之间发生了热量交换。其结果，上升蒸气中易挥发组分增加，而下降的冷凝液中高沸点组分增加。如果继续多次，就等于进行了多次气液平衡，即达到了多次蒸馏的效果。这样，靠近分馏柱顶部易挥发物质的组份的比率高，而在烧瓶中高沸点的组份的比率高，当分馏柱的效率足够高时，开始从分馏柱顶部出来的几乎是纯净的易挥发组份，而最后的烧瓶里残留的几乎是纯净的高沸点组份。

6．共沸混合物

纯粹的液体有机化合物在一定的压力下具有一定的沸点，但是具有固定沸点的液体有机化合物不一定都是纯粹的化合物，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物，它们也有固定的沸点。由于两种或多种物质组成了共沸混合物，在蒸馏的过程中温度可保持不变，停留在某一范围内。因此，沸点的恒定并不一定意味着它是纯粹的化合物。

三、实验药品

工业乙醇

四、实验仪器

蒸馏瓶、温度计、蒸馏头、直型冷凝管、接引管、锥形瓶、量筒。

1．圆底烧瓶（蒸馏瓶）：蒸馏瓶的选用与被蒸液体量的多少有关，通常装入液体的体积应为蒸馏瓶容积1/3～2/3。液体量过多或过少都不宜。（如果装入的液体量过多，当加热到沸腾时，液体可能冲出，或者液体飞沫被蒸气带出，混入馏出液中；如果装入的液体量太少，在蒸馏结束时，相对地会有较多的液体残留在瓶内蒸不出来。）在蒸馏低沸点液体时，选用长颈蒸馏瓶；而蒸馏高沸点液体时，选用短颈蒸馏瓶。

2．蒸馏头：其作用是将蒸气导入冷凝管中呈液体状。

3．温度计：用来测蒸气的温度或液体的沸点。温度计应根据被蒸馏液体的沸点来选择。

温度计的位置：温度计水银球上限应与蒸馏头侧管的下限在同一水平线上，以保证在蒸馏时水银球完全被蒸气所包围，使测得的沸点准确。（若温度计水银球位于蒸馏头侧管口之上，蒸气还未达到温度计水银球就已从支管流出，测定沸点时，将使数值偏低。若按规定的温度范围集取馏份，则按此温度计位置集取的馏份比规定的温度偏高，并且将有一定量的该收集的馏份误作为前馏份而损失，使收集量偏少。

若温度计的水银球位于蒸馏头侧管口之下或液面之上，测定沸点时，数值将偏高。但若按规定的温度范围集取馏份时，则按此温度计位置集取的馏份比要求的温度偏低，并且将有一定量的该收集的馏份误认为后馏份而损失）。

4．直形冷凝管：作用是使蒸气冷凝为液体。一般分为两种

（1）水冷（有里外两层。里层是蒸气，外夹层中通入冷凝水，冷凝水应从下口进

入，上口流出，且上端的出水口应朝上，以保证冷凝管套中充满水，使蒸气在冷凝管中完全冷凝成为液体。适于b.p.< 140℃的液体混合物）。

（2）空气冷（是一个空的玻璃管，靠外界空气来冷却。适于b.p.> 140℃的液体混

合物。因沸点高，蒸气的温度高，如用水冷，则管内外的温差较大，玻璃管易爆裂）。

5．接引管（牛角管、尾接管）：其作用是将冷凝液导入到接收瓶中。

6．接收器：常压蒸馏选用锥形瓶（三角瓶）为接收瓶，减压蒸馏选用圆底烧瓶为接收。

若接引管不带支管，则两者之间不可塞紧，否则构成密闭体系，将导致爆炸事故。如果被蒸馏物易挥发、易燃或有毒，可在接收器上接一根长橡皮管，通入水槽的下水管或引入室外。

五、仪器的安装

安装仪器的顺序一般都是自下而上，从前到后。铁架台应整齐地置于仪器地背面，无论从正面或侧面观察，全套装置的轴线都要在同一平面内。

1．固定热源。

2．固定圆底烧瓶：用铁架台、双顶丝、夹子、螺丝固定。

调节圆底烧瓶的高度：圆底烧瓶不要直接接触电热套的底部，要有一定的空隙，避免局部过热（易炭化的化合物，局部过热就会炭化，烧瓶底部变黑，不易清洗）。

3．安装蒸馏头、温度计。温度计的位置：温度计水银球上限应与蒸馏头侧管的下限在同一水平线上，以保证在蒸馏时水银球完全被蒸气所包围，使测得的沸点准确。

4．冷凝管：用另一个铁架台固定。

先调节冷凝管的角度，通过调节夹子的位置，使冷凝管与克氏蒸馏头的支管平行。再调节冷凝管的高度，使之与蒸馏头的侧管同轴。松开铁夹，将冷凝管与蒸馏头连接，铁夹不要把冷凝管夹得太紧或太松，以夹住后，稍用力能轻轻转动为宜。

5．连接尾接管、接受器。接收主馏分的接受瓶应事先称重并做记录。

蒸馏装置如右图所示。

六、实验步骤

1．加料：将待蒸工业乙醇50mL小心倒入蒸馏瓶中，不要使液体从支管流出。加入几粒沸石，塞好带温度计的塞子，注意温度计的位置。再检查一次装置是否稳妥与严密。

2．加热：用水冷凝管时，先打开冷凝水龙头，缓缓通入冷水，自上口流出引入水槽中，然后开始加热。注意冷水自下而上，蒸汽自上而下，两者逆流冷却效果好。当液体沸腾，蒸气到达水银球部位时，温度计读数急剧上升，调节热源，使蒸馏速度以每秒1～2滴为宜。整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上始终有被冷凝的液滴。此时的温度即为液体与蒸气平衡时的温度，温度计读数就是馏出液的沸点。

蒸馏时若热源温度太高，使蒸气成为过热蒸气，造成温度计所显示的沸点偏高；若热源温度太低，馏出物蒸气不能充分浸润温度计水银球，造成温度计读得的沸点偏低或不规则。

3．收集馏液：进行蒸馏前至少要准备两个接受瓶，一个接受前馏分或称馏头（先蒸出的沸点较低的液体），另一个（需称重）接受所需馏分，并记下该馏分的沸程（即该馏分的第一滴和最后一滴时温度计的读数）。

在所需馏分蒸出后，若继续升高加热温度，温度计的读数会显著升高，若维持原来的温度就不会再有馏液蒸出，温度计读数会突然下降。此时应停止蒸馏。即使杂质很少，也不要蒸干，以免蒸馏瓶破裂及发生其它意外事故。

4．拆除蒸馏装置：蒸馏完毕，先应撤出热源，然后停止通水，最后拆除蒸馏装置（与安装顺序相反）

七、注意事项

1．仪器安装顺序为：先下后上，先左后右（从下向上，从头到尾）。卸仪器与其顺序相反。

2．热源位置要靠近调压器；接收器位置要远离调压器。

3．在同一实验桌上装置几套蒸馏装置，且相互间的距离较近时，每两套装置的相对位置必须头对头或尾对尾，避免使一套装置的蒸馏烧瓶与另一套装置的接受器紧密相邻，这样有着火的危险。

思考题

1. 什么叫沸点？液体的沸点和大气压有什么关系？

2. 蒸馏时加入沸石的作用是什么？如果蒸馏前忘记加沸石，能否立即将沸石加至将近沸腾的液体中？当重新蒸馏时，用过的沸石能否继续使用？

3. 为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1～2滴／sec为宜？

4. 如果液体具有恒定的沸点，那么能否认为它是单纯物质？