实验4 苯甲酸粗产品的精制
【实验目的】
1.了解重结晶法提纯有机化合物的原理和意义。
2.掌握重结晶及过滤的实验操作技术。
【实验原理】
见本章“重结晶及过滤”部分。
【实验装置】
减压热过滤装置（见2.2.1节）。
【实验用品】
仪器：烧杯，石棉网，玻璃棒，布氏漏斗，抽滤瓶，滤纸，真空循环水泵，表面皿等。
试剂：苯甲酸（工业级）。
【实验步骤】
称取3g工业级苯甲酸，置于250mL烧杯中，加水80mL，放在石棉网上加热并用玻璃棒搅拌，观察溶解情况。如至水沸腾仍有不溶性固体，可分批补加适当水，直至沸腾温度下可以全溶或基本溶，然后再补加15～20mL水，总用水量约110mL。与此同时，将布氏漏斗放在另一个大烧杯中并加水煮沸预热。暂停对溶液加热，稍冷后加入半匙活性炭，搅拌使之均匀分散。重新加热煮沸3min。取出预热的布氏漏斗，立即放入事先选定的略小于漏斗底面的圆形滤纸，迅速安装好减压过滤装置，以数滴沸水润湿滤纸，开泵抽气，使滤纸紧贴漏斗底。将热溶液倒入漏斗中，每次倒入漏斗的液体不要太满，也不要等溶液全部滤完再加。在热过滤过程中，应保持溶液的温度，为此，将未过滤的部分继续用小火加热，以防冷却。待所有的溶液过滤完毕，用少量热水洗涤漏斗和滤纸。滤毕，立即将滤液转入烧杯中，用表面皿盖住杯口，室温放置冷却结晶。如果减压过滤过程中晶体已在滤瓶中或漏斗尾部析出，可将晶体一起转入烧杯中，将烧杯放在石棉网上温热溶解后，再在室温放置结晶，或将烧杯放在热水浴中随热水一起缓缓冷却结晶。结晶完成后减压过滤，用玻璃钉将结晶压紧，使母液尽量除去。打开安全瓶上的放空阀，停止抽气，加少量冷水洗涤，然后重新抽干，如此重复1～2次。最后将结晶转移到表面皿上，摊开在红外灯下烘干，测定熔点，并与粗品的熔点作比较。称重，计算回收率。
产量约1.8～2.4g，收率约60%～70%，产品熔点121～122℃（文献值122.4℃）。
本实验约需3～4h。
【注意事项】
减压过滤结晶时，如果未设安全瓶每次洗涤前，应先拔除连接减压过滤瓶与水泵的橡皮管，再加入少许洗涤用溶剂，待全部晶体被润湿后，再接上橡皮管进行抽干。
【思考题】
1.简述重结晶过程及各步骤的目的。
2.加活性炭脱色应注意哪些问题？
3.重结晶时所用溶剂的量应如何考虑？
4.使用有毒或易燃溶剂重结晶时应注意哪些问题？
2.2.2 升华
固态物质加热时不经过液态而直接变为气态，蒸气受到冷却后又直接冷凝为固体，这个过程叫做升华。固态物质能够升华的原因是其在固态时具有较高的蒸气压，受热时蒸气压变大，达到熔点之前，蒸气压已相当高，可以直接气化。
升华是纯化固体化合物的方法之一。由于升华要求被提纯物在其熔点温度下具有较高的蒸气压，故仅适用于一部分固体物质，而不是纯化固体物质的通用方法。升华的操作比重结晶要简便，纯化后产品的纯度较高。但缺点是时间较长，产品损失较大，不适合大量产品的提纯。
1.基本原理
升华是利用固体化合物的蒸气压或挥发度不同，将固体混合物在熔点温度以下加热，利用被提纯物在不太高的温度下有足够大的蒸气压（>20mmHg），而杂质蒸气压低的特点，使被提纯物不经液体过程而直接气化，遇冷后固化，而杂质则不发生这个过程，达到分离固体混合物的目的。升华法的优点是不用溶剂，产品纯度高，操作简便。它的缺点是产品损失较大，一般用于少量（1～2g）化合物的提纯。
2.基本操作
（1）常压升华
实验室常用的常压升华装置如图2-18（a）所示。将被升华的固体化合物烘干，放入蒸发皿中，铺匀。取合适的锥形漏斗，将颈口处用少量棉花堵住，以免蒸气外逸，造成产品损失。选一张略大于漏斗口的滤纸，在滤纸上扎一些小孔后盖在蒸发皿上，用漏斗倒扣盖住。将蒸发皿放在沙浴上加热，在加热过程中应注意控制温度在熔点以下，慢慢升华。当蒸气开始通过滤纸上升至漏斗中时，可以看到滤纸和漏斗壁上有晶体出现。如晶体不能及时析出，可在漏斗外面用湿布冷却。当升华量较大时，可用图2-18（b）所示装置分批进行升华。
图2-18 常压升华装置
（2）减压升华
减压升华的装置如图2-19所示。将样品放入吸滤管（或瓶）中，在吸滤管中放入“指形冷疑器”，接通冷凝水，抽气口与水泵连接好，打开水泵，关闭安全瓶上的放空阀，进行抽气。将此装置放入电热套或水浴中加热，使固体在一定压力下升华。冷凝后的固体将凝聚在“指形冷凝器”的底部。
图2-19 减压升华装置
3.注意事项
①升华温度一定要控制在待提纯固体化合物的熔点以下。
②被升华的固体化合物一定要干燥，如有溶剂将会影响升华后固体的凝结。
③滤纸上的孔应尽量大一些，以便蒸气上升时顺利通过滤纸，在滤纸的上面和漏斗中结晶，否则将会影响晶体的析出。
④减压升华停止减压时，一定要先打开安全瓶上的放空阀，再关泵。否则循环泵内的水会倒吸进入吸滤管中，造成实验失败。