题目内容
【题目】咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5℃,100℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%~10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。
索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:
(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是___。圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒___。
(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是___。与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是___。
(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是___。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有___(填标号)。
A.直形冷凝管 B.球形冷凝管 C.接收瓶 D.烧杯
(4)浓缩液加生石灰的作用是中和___和吸收___。
(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是___。
【答案】增加固液接触面积,提取充分 沸石 乙醇易挥发,易燃 使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高) 乙醇沸点低,易浓缩 AC 单宁酸 水 升华
【解析】
实验室从茶叶中提取咖啡因的流程为:将茶叶末先进行索氏提取得到茶叶残渣和提取液,对提取液蒸馏浓缩得到浓溶液,然后向浓溶液中加入生石灰除去单宁酸和水,得到粉状物;由于咖啡因100℃以上开始升华,可通过加热升华的方法分离出咖啡因。
(1)将茶叶研细是为了增加固液接触面积,使提取充分;为了防止暴沸,需要加入沸石;故答案为:增加固液接触面积,提取充分;沸石;
(2)该实验中的萃取剂为乙醇,乙醇易挥发,易燃,为了避免暴沸,提取过程不可选用明火直接加热;根据图示装置及题干描述可知,与常规的萃取相比,索氏提取器使用溶剂少,可连续萃取,故答案为:乙醇易挥发,易燃;使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高);
(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。乙醇易挥发,则与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是乙醇沸点低,易浓缩;结合蒸馏操作方法可知,“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有冷凝管和接收器,其中蒸馏操作用直形冷凝管,回流时用球形冷凝管,所以应选用直形冷凝管,即选AC,故答案为:乙醇沸点低,易浓缩;AC;
(4)生石灰为CaO,CaO为碱性氧化物,提取液中混有单宁酸,CaO能够中和单宁酸,还能够吸收水分,故答案为:单宁酸;水;
(5)根据咖啡因“100℃以上开始升华”可知,该分离提纯方法为升华,故答案为:升华。