Question

使15%的乙酸浓缩成70%的乙酸，设计实验方案，用分馏的方法？

Answer 1

                                   

将15%的乙酸浓缩成70%的乙酸，可以通过分馏方法实现。下面是具体的实验方案：

1. 准备设备和材料：

- 分馏柱：用于在其中进行化学反应和分离物质的仪器。

- 冷凝管：用于冷却蒸汽使其转变为液体状态。

- 热水浴或其他加热设备：用于提供加热源便于产生蒸汽。

- 乙酸：使用现有的15%的乙酸溶液。

- 水：纯净水，用于调整乙酸浓度。

2. 调制不同浓度的乙酸溶液

首先需要准确地计算出每种浓度的乙酸需要多少升。以1升为例，如果要制备90%的乙酸，那么需要多少毫升15%的乙酸溶液呢？

我们假设需要制备X升90%的乙酸，则根据乙酸的摩尔浓度公式（M1V1=M2V2），我们可以列出如下等式来解出所需15%乙酸溶液的体积：

0.15*(X*1000) = 0.7*(1*(1000-X))

X = 0.1875

3. 实验流程

制备不同浓度的乙酸溶液后，将其加入分馏柱中。接下来，在分馏柱底部加热水浴并在顶部插入冷凝管。

开始升温，当化合物开始沸腾时（其中包括70%乙酸和水），产生的汽气进入冷凝管，被冷凝成液体，并流回到分馏柱里面。

这样，富含乙酸的汽相便可以通过冷凝转变为液态，并慢慢滴回到分馏柱下面。

也就是说，该实验的关键过程即为多次重复“汽-液”状态之间的迁移，以达到增大目标物质浓度的效果。

经过多轮反复操作后，富含70%乙酸的溶液会在分馏柱内产生，并从顶部的口子处缓缓滴落至采集器中。

此时，我们即可通过定量收集各自部分所得的纯乙酸液体，进行最后调整、串联带估算等处理步骤，使结果尽可能接近设计预期——15%的基础乙酸液浓缩至目标值的70%浓度水平。

还需要注意一下，在进行实验过程时，不应该让开始沸腾后溶液剧烈混合。因为如果这样做，有可能会使分离趋势降低，从而影响最终结果。

Answer 2

将15%的乙酸浓缩成70%的乙酸可以通过分馏方法来实现。下面是可能的实验方案：

• 实验器材和仪器：分馏装置（可以是球形烧瓶或蒸馏塔）、加热源、温度计、冷却器、真空泵等。

• 实验步骤：

(1) 准备一个分馏装置，并保证其干净无杂质。

(2) 将15%的乙酸溶液倒入分馏装置中。

(3) 用加热源将分馏装置中的液体加热至沸腾状态。此时，水分会蒸发出来，而乙酸会留在容器内。

(4) 将下部分接口处设为冷却器进行冷却，乙酸蒸汽在冷却器中被冷凝成液体。

(5) 收集分馏过程中得到的乙酸液体并检测其浓度，如果仍未达到所需的70%，可以再次进行分馏，直至浓度满足要求。

• 实验注意事项：

(1) 实验过程中需要严格控制加热温度和时间，以防止产生不必要的副反应或者乙酸的分解。

(2) 实验中也需要控制冷却速度，以保证蒸汽尽可能地被冷却并原位凝结，从而提高分馏效率。

(3) 由于乙酸易挥发，因此需要在实验过程中保持装置密闭，并使用真空泵以降低气压，从而减少乙酸的挥发损失。