Tách các chất lỏng bằng phương pháp chưng cất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HỐ HỌC & THỰC PHẨM

*******************

MẪU BÁO CÁO
THÍ NGHIỆM HỐ HỮU CƠ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2023


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA CN HOÁ HỌC-THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HỐ HỌC

THÍ NGHIỆM
HỐ HỮU CƠ

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
BÀI 3

TÁCH CÁC CHẤT LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT

ĐIỂM

Ngày thí nghiệm:
Lớp:

Nhóm:

Tên:

MSSV:

Tên:

MSSV:

Tên:

MSSV:

Chữ ký GVHD

A.CHUẨN BỊ BÀI THÍ NGHIỆM

(Sinh viên phải hoàn thành trước khi trước khi vào PTN làm thí nghiệm)
1. Mục tiêu thí nghiệm
-

Trình bày được ngun tắc kỹ thuật chưng cất, và phân biệt được chưng
cất đơn và chưng cất phân đoạn.

-

Áp được kỹ thuật chưng cất đơn và chưng cất phân đoạn nhằm tách hỗn
hợp các chất lỏng.

-

Xây dựng được đồ thị nhiệt độ theo thể tích của q trình chưng cất.

-

Đánh giá được kết quả khi chưng cất cùng một hỗn hợp chất lỏng sử dụng
hai phương pháp chưng cất khác nhau.


2. Tính chất vật lý và tính an tồn của các hố chất

Tên
hợp chất

Cấu trúc

Ethanol
Nước

H2O

MW

mp (oC)

bp
(oC)

Tỷ trọng

Tính

an tồn

46,07g/mol

-114.3oC

78.4
o
C

0.789g/cm3

An tồn

18.01528g/
mol

0 oC

100 oC

997kg/m3

An tồn

3. Quy trình tiến hành thí nghiệm
(Sinh viên trình bày bằng hình vẽ hoặc sơ đồ mơ tả lại các bước tiến hành thí
nghiệm)
a) Chưng cất đơn
Vẽ hình hệ thống chưng cất đơn kèm chú thích.

b) Chưng cất phân đoạn

o hỗn hợp gôm ethanol và nước cất vào bình cầu. Thêm 2 viên đá bọt vào bình cầu
Lập hệ thống chưng cất đơn, mở hệ thống nước hoàn lưu.

ọt chất lỏng đầu tiên hứng được trong ống đong, lúc này điều chỉnh bếp đạt tốc độ chưng cất 20 giọt/phút.
Tiến hành gia nhiệt từ từ để chất lỏng sơi

Chứng cất đến cịn khoảng 20ml chất lỏng trong bình, tắt bếp, ngưng chưng cất. Sau khi hệ thống nguội hẳn thì t
ưng cất như một hàm theo thể tích chất lỏng thu được. Mỗi 5ml chất lỏng thu được, ghi nhiệt độ lại 1 lần

Vẽ hình hệ thống chưng cất phân đoạn kèm chú thích.
B. BÁO CÁO Q TRÌNH THÍ NGHIỆM
(Sinh viên hồn thành phần này theo từng nhóm thí nghiệm)
1. Mơ tả hiện tượng xảy ra trong quá trình chưng cất
a) Chưng cất đơn
- Khi gia nhiệt từ từ hỗn hợp chất lỏng gồm ethanol và nước thì hỗn hợp bắt đầu
sơi.
- Trong q trình gia nhiệt khi hơi nước đạt đến độ cao của bầu nhiệt kế thì
nhiệt dộ bắt đầu tăng và đồng thời xuất hiện giọt chất lỏng đầu tiền, lúc đó nhiệt
độ trên nhiệt kế khoảng 79 độ C.
- Khi gia nhiệt hỗn hợp chất lỏng bay hơi, hơi bám vào ống sinh hàn, có những
giọt nước ngưng tụ trong ống. Vì nhiệt độ sơi của chất lỏng lớn hơn nhiệt độ
trong ống sinh hàn nên đã làm cho hỗn hợp ngưng tụ lại.
- Giọt đầu tiên hứng được trong ống đông khi nhiệt độ trên nhiệt kế là 79 độ C.


- 10 giọt chất lỏng đầu tiên hứng được nên được loại bỏ vì những giọt chất lỏng

đầu tiên hứng được có thể cịn lẫn một số tạp chất .
Số lần 5ml nhỏ vào bình
Nhiệt độ (oC)
Tốc độ nhỏ giọt
(giọt/phút)
1
78
23
2
80
22
3
79.5
20
4
80.5
19
5
81
20
6
80
21
7
79.5
19
8
79
18
9

80
19
10
81
23

b) Chưng cất phân đoạn
- Khi gia nhiệt từ từ hỗn hợp chất lỏng gồm ethanol và nước thì hỗn hợp bắt đầu
sơi.
- Trong q trình gia nhiệt hơi bay khỏi bình cầu và ngưng tụ dưới cùng của cột
phân đoạn. Quá trình này sẽ được lặp lại vài lần cho đến khi đạt đến đỉnh của
cột phân đoạn.
- Khi gia nhiệt hỗn hợp chất lỏng bay hơi, hơi bám vào ống sinh hàn, có những
giọt nước ngưng tụ trong ống. Vì nhiệt độ sơi của chất lỏng lớn hơn nhiệt độ
trong ống sinh hàn nên đã làm cho hỗn hợp ngưng tụ lại.
- Giọt đầu tiên hứng được trong ống đông khi nhiệt độ trên nhiệt kế là 77 độ C.
Số lần mỗi 5ml nhỏ vào
bình
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Nhiệt độ (oC)

Tốc độ nhỏ giọt (giọt/phút

80
81.5
82
82
81
81
81.5
79
80
81

28
27
29
30
31
29
27
28
26
25


- 10 giọt chất lỏng đầu tiên hứng được nên được loại bỏ vì những giọt chất lỏng
đầu tiên hứng được có thể cịn lẫn một số tạp chất .

2. Kết quả thí nghiệm

a) Vẽ đồ thị nhiệt độ theo thể tích trong kỹ thuật chưng cất đơn
Nhận xét và giải thích kết quả:
b) Vẽ đồ thị nhiệt độ theo thể tích trong kỹ thuật chưng cất đơn phân đoạn
Nhận xét và giải thích kết quả:

c) Bàn luận về kết quả chưng cất bằng hai phương pháp chưng cất đơn và
chưng cất phân đoạn
(So sánh và giải thích sự khác biệt về kết quả chưng cất khi sử dụng hai phương
pháp chưng cất khác nhau)
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI
Câu 1: Hãy trình bày nguyên tắc kỹ thuật chưng cất, và phân biệt chưng cất
đơn và chưng cất phân đoạn.
Nguyên tắc của kỹ thuật chưng cất:
-

Đun nóng chất lỏng đến khi áp suất hơi cao hơn áp suất bên ngoài.

-

Chất lỏng được đun sôi đến khi bay hơi, khi bay hơi qua ống sinh hàn thì
ngưng tụ, chất lỏng thu được trong bình hứng. Khi chưng cất một chất
lỏng nguyên chất nhiệt độ khơng đổi trong suốt q trình.

-

Chưng cất hỗn hợp 2 chất lỏng nhiệt độ sôi không quá xa nhau thì nhiệt
độ tăng theo thời gian.

-

Chưng cất hỗn hợp 2 chất lỏng nhiệt độ sôi cách xa nhau, tăng nhiệt
lượng từ từ để thu được chất A đến chất B.



Phân biệt chưng cất đơn và chưng cất phân đoạn:
Chưng cất đơn
Tiêu chí

Dụng cụ

Chưng cất phân đoạn

-

Các chất trộn lẫn vào nhau

-

Các chất trộn lẫn vào nhau

-

Nhiệt độ sôi của chất lỏng
<150oC ở 1 atm

-

Nhiệt độ sôi của chất lỏng
<150oC ở 1 atm

-

Nhiệt độ chênh lệch giữa các
chất >25oC

-

Nhiệt độ chênh lệch giữa
các chất <25oC

Không sử dụng cột chưng cất phân Có sử dụng cột chưng cất phân
đoạn
đoạn. Diện tích bề mặt lớn, hoạt
động bằng cách thúc đẩy rất
nhiều chưng cất nhỏ trên bề mặt.

Câu 2: Nêu một vài ứng dụng kỹ thuật chưng cất trong thực tế.
Một vài ứng dụng kỹ thuật chưng cất trong thực tế:
-

Dùng để tách nước ra khỏi hỗn hợp phản ứng, làm thúc đẩy cân bằng về
chiều tạo sản phẩm mong muốn.

-

Ở cơ sở lọc dầu, sử dụng chưng cất để lọc dầu.

-

Sản xuất rượu hoặc chưng cất tinh dầu.

-

Tái chế các dung môi đã sử dụng thông qua các tinh chế.

-

Làm sạch các tạp chất như các chất keo, nhựa bẩn.

-

Khử muối trong nước biển.

-

…


Câu 3: Tính phần mol của từng cấu tử trong hỗn hợp sử dụng trong kỹ thuật
chưng cất đơn và chưng cất phân đoạn ở bài thí nghiệm.

Câu 4: Tại sao trong bài thí nghiệm chỉ thu hồi 45ml ethanol mà khơng thu
hồi tồn bộ 50ml như lượng ban đầu.
-

Nhiệt độ sơi của nước và ethanol khi hịa vào nhau là khoảng 78℃ thấp
hơn nhiệt độ sôi 78,4℃ của ethanol. Khi hỗn hợp đồng sơi thì một lượng
ethanol sẽ bị thốt ra nên thí nghiệm chỉ thu hồi 45ml mà khơng thu hồi
tồn bộ 50ml như lượng ban đầu.

Câu 5: Đề xuất tối thiểu một phương pháp để kiểm tra độ tinh khiết của chất
lỏng sau khi chưng cất từ những kiến thức đã từng được học.
-

Thử bằng phương pháp hố học: nhận biết các đặc tính hố học của các
chất từ đó sử dụng các phản ứng hoá học để xác định chất tinh khiết.

-

Đánh giá dựa vào kết quả của quá trình chưng cất, dựa vào nhiệt độ sôi
của chất lỏng: chất tinh khiết là chất có điểm sơi ở 1 nhiệt độ nhất định.

Câu 6: Tại sao trong bài thí nghiệm này, chất thải được đổ bỏ trực tiếp vào
bồn rửa mà không bỏ vào bình đựng chất thải hữu cơ.
-

Vì chất thải trong thí nghiệm này là nước cất, không gây cháy nổ nguy
hiểm nên có thể xử lý trực tiếp bằng bồn rửa mà khơng cần bỏ vào bình
đưng chất thải hữu cơ.

Câu 7: Một sinh viên thực hiện thí nghiệm chưng cất tương tự như bài thí
nghiệm trên nhưng sử dụng acetone thay vì ethanol. Dự đốn kết quả thu
được trong hai trường hợp sử dụng chưng cất đơn và chưng cất phân đoạn.
Có xảy ra sự khác biệt lớn hơng? Hãy giải thích.
-

Acetone có nhiệt độ sơi là 56,9oC. Nước có nhiệt độ sôi là 100oC.

-

Độ chênh lệch nhiệt độ là 43,1 oC (>25oC) phù hợp với kỹ thuật chưng cất
đơn.

-

Nên độ tinh khiết của acetone thu được ở kỹ thuật chưng cất đơn sẽ cao
hơn khi áp dụng kỹ thuật chưng cất phân đoạn.

Câu 8: Để tách một hỗn hợp gồm hexane và nước, một sinh viên đề nghị sử
dụng kỹ thuật chưng cất cất phân đoạn. Đề xuất này có phù hợp hay khơng?
Hãy giải thích tại sao?
-

Hexane có nhiệt độ sơi là 68oC, nước có nhiệt độ sơi là 100 oC. Độ chênh
lệch nhiệt độ sôi là 32oC (>25oC) nên sử dụng kỹ thuật chưng cất phân
đoạn không phù hợp.

-

Sinh viên nên sử dụng kỹ thuật chưng cất đơn.

Câu 9: Có thể sử dụng kỹ thuật chưng cất để tách một hỗn hợp nhiều hơn
hai chất lỏng được khơng? Hãy giải thích.
-

Có thể sử dụng kỹ thuật chưng cất để tách hỗn hợp nhiều hơn 2 chất lỏng.
Vì phương pháp chưng cất là một phương pháp tách: dùng nhiệt độ để

tách các dung dịch và các chất khác nhau với điều kiện chúng có nhiệt độ
sơi khác nhau.
Câu 10: Trong quá trình chưng cất phân đoạn, nhiệt độ khác biệt như thế
nào trong cột chưng cất phân đoạn theo chiều từ dưới lên trên. Giải thích.

-

Nhiệt độ trong chưng cất phân đoạn theo chiều từ dưới lên trên là tăng
dần.

Cấu 11: Trong q trình thực hiện thí nghiệm chưng cất, sinh viên vừa thu
được giọt chât lỏng đầu tiên thì phát hiện chưa bỏ đá bọt vào bình cầu chưng
cất. Trong trường hợp đó bạn sinh viên nên làm gì? Vai trị của đá bọt là gì?
-

Trong trường hợp đó bạn sinh viên nên:
+ Nếu hỗn hợp đồng sơi có nhiệt độ sơi khơng q cao, có thể tiếp tục
tiến hành thí nghiệm.
+ Nếu hỗn hợp đồng sơi có nhiệt độ cao thì cần làm nóng đá bọt trước khi
bỏ vào bình chưng cất.

-

Vai trị của đá bọt: giúp q trình sơi diễn ra dễ dàng, tránh sơi cục bộ và
quá sôi làm trào dung dịch ra bàn.

Câu 12: Một sinh viên thực hiện thí nghiệm chưng cất thì nhận thấy kết quả
trên thang nhiệt kế không ổn định. Hãy đưa ra một vài lí do và đề nghị biện
pháp khắc phục.

-

Lý do kết quả trên thang nhiệt kế không ổn định:
+ Do hoạt động của ống sinh hàn không ổn định (do quá trình lắp ráp hệ
thống)
+ Nút giữ nhiệt đưa vào bình khơng được giữ chặt.
+ Đầu chứa thuỷ ngân của nhiệt kế khơng đặt đúng vị trí (đầu thuỷ ngân
vừa chạm đến nhánh 3)

-

Biện pháp khắc phục: kiểm tra kĩ dụng cụ, hoá chất trước khi làm thí
nghiệm. Đảm bảo lắp ráp hệ thống thí nghiệm đúng theo yêu cầu của giáo
viên.


Câu 13: Tại sao không ghi nhận nhiệt độ sôi của chất lỏng đến khi chưng cất
hết chất lỏng trong bình mà dừng lại khi bình cịn khoảng 20ml chất lỏng?
-

Vì đun hết lượng chất lỏng thì ethanol sẽ bay hơi hết, lượng chất cịn lại
trong bình cầu là nước cất nên kết quả nhiệt độ đồng sơi khơng được
chính xác.