Методические указания к лабораторному практикуму по общей химии Москва 2007 Авторы: проф. М. Л. Медведева, доц. О. Г. Болдырева, доц. В. С. Рыбальченко, доц. М. Н. Карташева (стр. 2 из 2)
Для фильтрования горячих растворов (например, с целью перекристаллизации солей), применяют специальную воронку для горячего фильтрования (рис.39) с электрическим или водяным обогревом).
Часто применяют фильтрование под вакуумом. Фильтрование под вакуумом используют для ускорения фильтрования и более полного освобождения осадка от раствора. Для этой цели собирают прибор для фильтрования под вакуумом (рис.40). Он состоит из колбы Бунзена, фарфоровой воронки Бюхнера, предохранительной склянки и вакуум-насоса (обычно водоструйного).
В случае фильтрования суспензии малоорастворимой соли кристаллы последней могут быть промыты дистиллированной водой на воронке Бюхнера для удаления с их поверхности исходного раствора. Для этой цели используют промывалку ( рис.41).
Декантация. Жидкости могут быть отделены от нерастворимых твердых частиц декантацией (рис.42). Этот метод можно применять, если твердое вещество имеет большую плотность, чем жидкость. Например, если речной песок добавить в стакан с водой, то при отстаивании он осядет на дно стакана, потому что плотность песка больше, чем воды. Тогда вода может быть отделена от песка просто сливанием. Такой метод отстаивания и последующего сливания фильтрата и называется декантацией.
Центрифугирование. Для ускорения процесса отделения очень мелких частиц, образующих в жидкости устойчивые суспензии или эмульсии, используют метод центрифугирования. Этим методом можно разделить смеси жидких и твердых веществ, различающихся по плотности. Разделение проводится в ручных или электрических центрифугах ( рис.43).
Разделение двух несмешивающихся жидкостей, имеющих различную плотность и не образующих устойчивых эмульсий, можно осуществить с помощью делительной воронки (рис.44). Так можно разделить, например, смесь бензола и воды. Слой бензола (плотность r = 0,879 г/см3) располагается над слоем воды, которая имеет большую плотность (r = 1,0 г/см3). Открыв кран делительной воронки, можно аккуратно слить нижний слой и отделить одну жидкость от другой.
Выпаривание (рис.45) – этот метод предусматривает удаление растворителя, например, воды из раствора в процессе нагревания его в выпарительной фарфоровой чашке. При этом выпариваемая жидкость удаляется, а растворенное вещество остается в выпарительной чашке.
Кристаллизация – это процесс выделения кристаллов твердого вещества при охлаждении раствора, например, после его упаривания. Следует иметь в виду, что при медленном охлаждении раствора образуются крупные кристаллы. При быстром охлаждении (например, при охлаждении проточной водой) образуются мелкие кристаллы.
Перегонка - метод очистки вещества основанный на испарении жидкости при нагревании с последующей конденсацией образовавшихся паров. Очистка воды от растворенных в ней солей (или других веществ, например, красящих) перегонкой называется дистилляцией, а сама очищенная вода – дистиллированной.
Фракционная перегонка (рис.46) применяется для разделения смесей жидкостей с различными температурами кипения. Жидкость с меньшей температурой кипения закипает быстрее и раньше проходит через фракционную колонку (или дефлегматор). Когда эта жидкость достигает верха фракционной колонки, то попадает в холодильник, охлаждается водой и через алонж собирается в приемник (колбу или пробирку).
Фракционной перегонкой можно разделить, например, смесь этанола и воды. Температура кипения этанола 780С, а воды 1000С. Этанол испаряется легче и первым попадает через холодильник в приемник.
Возгонка – метод применяется для очистки веществ, способных при нагревании переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Далее пары очищаемого вещества конденсируются, а примеси, не способные возгоняться, отделяются.
II. Вопросы и упражнения.
1. Что такое вещество?
2. Дайте определение следующим понятиям: а) атом, б) молекула, в) химический элемент.
3. Что отличает один химический элемент от другого?
4. Что такое химический знак (символ элемента) и что он обозначает?
4. Что обозначает химическая формула?
5. Дайте определение следующим понятиям: а) простое вещество, б) сложное вещество.
6. Чем отличается чистое вещество от смеси веществ?
7. Что такое качественный состав вещества?
8. Что такое количественный состав вещества? Какими способами его можно выразить?
9. Как определить массовая доля элемента в сложном веществе?
10. В каком числе случаев упоминаются простые вещества:
олеум, вода, железо, мел, сера, сахар, графит?
11. Под каким номером приведена запись, изображающая 2 моль молекул воды?
1. Н2О 2. 2Н2О23. Н2О24. 2Н2О
12. Под каким номером приведено округленное значение относительной молекулярной массы хлора?
1. 17 2. 35,5 3. 71 г/моль 4. 71 г 5. 71.
13. В массе 1 грамм, какого из перечисленных ниже веществ, содержится наибольшее количество этого вещества (в молях)? В ответе укажите номер, под которым расположена формула этого вещества.
1. Н22. Н2Те 3. НF 4. СO2 5. NO2
14. Массовые доли меди и цинка в некотором сплаве соответственно равны ω(Cu) = 60% и ω(Zn) = 40%. Какое количество вещества (в молях) меди приходится на 1 моль цинка в этом сплаве? В ответе укажите номер, под которым расположено найденное значение.
1. 1,50 2. 3 3. 1,525 4. 63,5 5. 0,985
III. Экспериментальная часть.
Опыт 2. Выделение растворенного вещества выпариванием.
(на примере выделения хлорида натрия из его водного раствора).
Положите в химический стакан емкостью 100 мл шпателем небольшое количество кристаллического хлорида натрия (поваренной соли). Используя мерный цилиндр, отмерьте 50 мл дистиллированной воды, налейте в стаканчик и перемешайте смесь стеклянной палочкой до полного растворения соли. Из полученного раствора соль может быть выделена выпариванием воды (смотри п. 4 и рис. 45).
Поставьте фарфоровую чашку для выпаривания на металлическую асбестированную сетку, налейте в нее небольшое количество раствора соли и нагревайте до полного испарения воды.
ВНИМАНИЕ!
Следует избегать сильного нагревания, особенно под конец выпаривания, так как это может привести к потере вещества из-за разбрызгивания капель выпариваемого раствора.
Уберите горелку и дайте чашке остыть. Соберите шпателем поваренную соль со стенок выпарительной чашки.
Нарисуйте и назовите оборудование, использованное выпаривания водного раствора вещества.
Опыт 3. Приготовление и разделение смеси взаимно нерастворимых жидкостей.
С помощью отдельных мерных цилиндров отмерьте 25 мл воды и 5 мл декана. Перелейте отмеренные объемы жидкостей в делительную воронку (рис. 44). Закройте делительную воронку пробкой и энергично встряхните. Как называется дисперсная система, состоящая из двух несмешивающихся жидкостей?
Закрепите делительную воронку в лапках штатива, откройте пробку делительной воронки и, дождавшись расслоения, разделите полученную смесь, аккуратно слив нижний слой жидкости в химический стакан.
Рассчитайте значения объемной доли каждого компонента в смеси.
Нарисуйте и назовите оборудование, использованное для разделения смеси двух нерастворимых веществ.
Опыт 4. Очистка воды от растворенных в ней солей перегонкой.
(Демонстрационный опыт).
С помощью заранее собранной лаборантом установки для фракционной перегонки (дистилляции) (рис. 46) ознакомьтесь с процессом очистки воды от растворенной в ней соли (сульфата меди). Какой цвет имеет вода в круглодонной колбе? Что представляет собой дистиллят? Нарисуйте схему использованной установки и назовите использованное оборудование.
Опыт 5. Очистка кристаллического иода от примесей возгонкой.
(Демонстрационный опыт).
Поместите в термостойкий химический стакан несколько кристалликов иода. На треногу положите металлическую асбестированную сетку и установите на нее стакан с иодом. Закройте стакан круглодонной колбой с водой. Поместите под треногу газовую горелку и осуществите медленное нагревание иода в стакане. Какой цвет имеют пары иода? Как называется переход вещества из твердого состояния в газообразное состояние, минуя жидкое? Через некоторое время прекратите нагревание и дайте стакану остыть. Обратите внимание на образование на холодной стенке круглодонной колбы кристалликов иода. Нарисуйте схему установки и назовите использованное оборудование.
 |
IV. Вопросы для подготовке к защите лабораторной работы.
1. В каком числе нижеприведенных примеров кислород упоминается в качестве элемента, а не простого вещества?
- атом кислорода имеет заряд ядра, равный 8;
- кислород можно получить фракционированием воздуха;
- данная руда состоит из железа и кислорода;
- магний горит в кислороде.
2. В каком числе случаев речь идет о веществе, а не о физическом теле:
вода, сахар, гвоздь, бензол, железо, воронка?
3. Сколько веществ, из числа приведенных ниже, являются металлами:
магний, кальций, фосфор, олово, бром, аргон?
4. Какие из перчисленных веществ относятся к сложным:
вода, озон, кислород, фтороводород, гелий
5. Чему равно округленное значение относительной молекулярной массы сульфата бария (ВаSO4)?
6. Учитывая, что масса атома углерода maтома(С) = 1,95 · 10 -26 кг, рассчитайте значение атомной единицы массы в граммах.
7. Вещество состоит из атомов элементов углерода, водорода и кислорода. Количественный состав его выражается соотношением:
m (С) : m (Н) : m (O) = 18 : 3 : 8.
8. Каково отношение масс элементов m (H) : m (С) : m (O) в уксусной кислоте СН3СООН ? В ответе укажите номер, под которым расположено найденное значение.
1. 1 : 6 : 8 2. 2 : 24 : 10 3. 2 : 1 : 1 4. 4 : 2 : 2 5. 3 : 12 : 16
9. Чему равна масса в граммах 10 молекул серной кислоты (Н2SO4)? 10. Чему равно значение массовой доли элемента серы (в %) в сероводороде (Н2S)?