Экспериментальная часть
Целью работы является освоение простейших способов очистки веществ: декантации, фильтрования, возгонки и перекристаллизации.
Опыт 1. Очистка воды декантацией
Ход опыта. В двух химических стаканах загрязнить водопроводную воду песком в одном стакане и глиной или мелкоизмельченным мелом – в другом. Наблюдать отстаивание твердых частиц.
В отчете описать опыт, отметить скорость процесса, объяснить, почему песок отстаивается быстрее глины или мела. В выводе сформулировать сущность, область применения, преимущества и недостатки метода декантации.
2. 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. При быстром вращении ротора центрифуги (рис. 25) взвешенные в жидкости твердые частицы под действием центробежной силы отбрасываются от центра и таким путем отделяются от жидкости. После этого жидкость можно просто слить (декантировать) с осадка.
В гнезда центрифуги поместить жидкость с осадком в специальных конических пробирках. При этом пробирки устанавливают пáрами в диаметрально противоположные гнезда. Если необходимо отцентрифугировать смесь только в одной пробирке, напротив нее устанавливается пробирка с примерно равным объемом воды.
В отчете описать опыт, отметить скорость процесса, объяснить, почему песок отстаивается быстрее глины или мела. В выводе сформулировать сущность, область применения, преимущества и недостатки методов декантации и центрифугирования.
Опыт 2. Очистка воды фильтрованием
Ход опыта. 1. По рисунку собрать установку для фильтрования. Для увеличения площади фильтрования рекомендуется использовать складчатый фильтр, который можно изготовить самостоятельно.
Круглый фильтр сложить пополам, после чего складывать по радиусу с центром в середине линии перегиба круга то в одну, то в другую сторону. Полученную конусообразную гармонику обрезать по размерам воронки, развернуть и опустить в воронку.
2. В химический стакан налить около 200 мл водопроводной воды и внести 2–3 г измельченного мела (глины, песка). Воду осторожно, по стеклянной палочке сливать в воронку, следя за тем, чтобы уровень жидкости в воронке был ниже краев фильтра. Наблюдать поступление отфильтрованной воды в стакан. Отфильтровать примерно 1 / 3 часть приготовленной воды.
В отчете зарисовать установки, описать опыт. В выводе сформулировать сущность, область применения и недостатки метода фильтрования.
Опыт 3. Очистка соли выпариванием
Ход опыта. 1. Положить в химический стакан емкостью 100 мл шпателем небольшое количество кристаллического хлорида натрия (поваренной соли). Используя мерный цилиндр, отмерить 50 мл дистиллированной воды, налить в стаканчик и перемешать смесь стеклянной палочкой до полного растворения соли. Из полученного раствора соль может быть выделена выпариванием воды.
По рисунку собрать установку для выпаривания.
В фарфоровую чашку вылить раствор соли. Установить фарфоровую чашку с фильтратом на кольцо штатива. Зажечь спиртовку и провести выпаривание раствора. Опишите внешний вид полученной чистой соли.
В отчете зарисовать установки, описать опыт. В выводе сформулировать сущность, область применения и недостатки метода выпаривания.
Опыт 4. Очистка йода возгонкой
Ход опыта. 1. По рисунку собрать установку для очистки йода.
2. Поместить на дне стакана слоем 4–5 мм смесь йода с песком, нагреть стакан на песчаной бане или на электроплитке.
3. Наблюдать процесс возгонки йода (фиолетовые пары) и его кристаллизации из парообразного состояния на холодной поверхности колбы.
В отчете зарисовать установку и описать опыт, описать форму кристаллов йода. В выводе сформулировать сущность, область применения, преимущества и недостатки метода возгонки.
Опыт 5. Очистка дихромата калия перекристаллизацией
С увеличением температуры растворимость дихромата калия
К2Сr2О7 возрастает
Ход опыта.1. Взвесить на технохимических весах 20 г К2Сr2О7.
2. По таблице растворимости вычислить объём воды, необходимый для получения насыщенного раствора дихромата калия при 60 °С. Отмерить вычисленный объем воды мерным цилиндром и вылить в химический стакан.
3. Растворить соль при нагревании и отфильтровать раствор на воронке с ватным фильтром.
4. Фильтрат охладить проточной водой (в зимнее время – снегом) до возможно более низкой температуры (температуру записать) и отделить выпавшие в осадок кристаллы дихромата калия от воды фильтрованием.
5. Дихромат калия высушить в сушильном шкафу и взвесить. Рассчитать по таблице 5 массу К2Сr2О7 , оставшегося в растворе после перекристаллизации, и определить потери вещества в ходе опыта.
В отчете описать опыт, привести результаты расчетов, объяснить причины потерь дихромата калия в процессе перекристаллизации. В выводе сформулировать сущность, область применения, достоинства и недостатки метода перекристаллизации.
Опыт 3. Приготовление и разделение смеси взаимно нерастворимых жидкостей.
С помощью отдельных мерных цилиндров отмерить 25 мл воды и 5 мл бензола. В воду добавить несколько кристаллов йода. Перелить отмеренные объемы жидкостей в делительную воронку. Закрыть делительную воронку пробкой и энергично встряхнуть Как называется дисперсная система, состоящая из двух несмешивающихся жидкостей?
Закрепить делительную воронку в лапках штатива, открыть пробку делительной воронки и, дождавшись расслоения, разделить полученную смесь, аккуратно слив нижний слой жидкости в химический стакан.
Нарисуйте и назовите оборудование, использованное для разделения смеси двух нерастворимых веществ.