Технология подготовки сырья для неорганического производства. Лабораторный практикум. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

С.И. НИФТАЛИЕВ, Ю.С. ПЕРЕГУДОВ, О.А. КОЗАДЕРОВА, Ю.М. МАЛЯВИНА

ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ СЫРЬЯ ДЛЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

ВОРОНЕЖ

2015

1

УДК 542.002.3

ББК Г1я7

Т38

Научный редактор профессор С.И. НИФТАЛИЕВ

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра химии Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова;

д-р хим. наук О.Б. РУДАКОВ (Воронежский государственный архитектурно-строительный университет)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

пособие / С. И. Нифталиев, Ю.С. Перегудов, О. А. Козадерова, Ю.М. Малявина; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. – Воронеж :

ВГУИТ, 2015. – 67 с. ISBN 978-5-00032-154-6

Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ФГОС ВО подготовки выпускников по направлению подготовки бакалавров18.03.01 – «Химическая технология». Оно предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплины «Неорганическая химия» блока 1.

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.

2

ОТ АВТОРОВ

Пособие «Технология подготовки сырья для неорганиче-

ского производства» предназначено для бакалавров направления

18.03.01 – «Химическая технология».

Учебное пособие позволяет сформировать у студентов сле-

дующие компетенции:

- способность использовать знания о строении вещества,

природе химической связи в различных классах химических со-

единений для понимания свойств материалов и механизма хими-

ческих процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3); - способность и готовность осуществлять технологический

процесс в соответствии с регламентом и использовать техниче-

ские средства для измерения основных параметров технологиче-

ского процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7); - способность планировать и проводить физические и хи-

мические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать физиче-

ские и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения (ПК-21);

- способность использовать знание свойств химических элементов, соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ПК-23).

3

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Для проведения лабораторных работ каждый студент занимает определенное место на лабораторном столе. Нагревательными приборами являются электроплитки, которые размещаются в специально отведенном для этого месте. Рабочее место должно быть свободным и чистым. На столе должна находиться только необходимая химическая посуда и реактивы. Студент обязан иметь при себе рабочую одежду – хлопчатобумажный халат.

Вхимических лабораториях обычно используют стеклянную посуду: стаканы, колбы, воронки, термометры. Они изготавливаются, как правило, из специального стекла, которое устойчиво к кислотам, щелочам и большинству химических реагентов,

обладает сравнительно небольшим коэффициентом линейного расширения. Посуда из стекла очень удобна – она прозрачна, хорошо моется и сушится. Основным ее недостатком является довольно высокая хрупкость.

Вработе следует использовать только чистую и целую(без трещин) химическую посуду. Иногда необходимо иметь сухую посуду. Использованную во время работы посуду необходимо сразу же вымыть и сдать лаборанту. Грязную посуду обычно моют теплой водой с применением моющих средств. При этом используют различные щетки и ерши. Стеклянная посуда может считаться чистой, если на ее стенках вода образует равномерную пленку.

Перед тем как приступить к выполнению лабораторной работы, необходимо изучить методику проведения опыта, свойства вещества и исходных соединений.

Техника безопасности при работе с неорганическими веществами.

1. Студенты приступают к работе в лаборатории только в присутствии преподавателя или лаборанта. Работать одному в лаборатории запрещается.

4

2.Во время работы в лаборатории соблюдайте тишину, чистоту и порядок на своем рабочем месте. Нельзя оставлять действующую установку без присмотра.

3.Прежде чем взять необходимое количество вещества, внимательно прочитайте надпись на этикетке ёмкости, в которой содержится вещество.

4.Нельзя брать химические реактивы руками. Сыпучие реактивы отбирают сухим чистым шпателем или ложкой, жидкости - отмеряют цилиндром.

5.В лаборатории нельзя, пить воду и принимать пищу.

6.Запрещается выливать в раковины ненужные реактивы, концентрированные кислоты и щёлочи. Для слива этих веществ в вытяжном шкафу находятся отдельные ёмкости.

7.Не разрешается бросать в раковину бумагу, вату, разбитое стекло. Эти материалы выбрасывают в мусорное ведро.

8.Работать с ядовитыми, раздражающими органы дыхания

исильно пахнущими веществами необходимо только в вытяжном шкафу при хорошо действующей вентиляции.

9.Легко воспламеняющиеся жидкости(ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ) нельзя нагревать на плитке в открытом сосуде.

10.При нагревании реакционной смеси нельзя наглухо закрывать прибор. Приборы для синтеза и перегонки должны сообщаться с атмосферой. Несоблюдение этого правила может привести к взрыву.

11.Работать с концентрированными кислотами и щелочами следует осторожно и аккуратно. При разбавлении кислоты необходимо при перемешивании небольшими порциями кислоту прибавлять к воде, а не наоборот. Глаза при этом должна быть защищены очками или маской из органического отекла.

12.При попадании кислот на кожу нужно быстро промыть обожжённое место струёй воды, а затем 2-3 %-ным раствором соды. При ожоге едкими щелочами необходимо также хорошо промыть обожжённое место водой, а затем 2-3 %-ным раствором уксусной кислоты. При случайном попадании кислоты или щёлочи в глаза тотчас промыть их большим количеством воды, а затем

5

обработать тампоном, смоченным в растворе соды или борной кислоты, и вновь промыть водой.

13.Приступая к работе в лаборатории, надо хорошо познакомиться со средствами пожаротушения(ящик с песком, асбестовое одеяло, огнетушитель) и аптечкой с набором необходимых средств оказания первой помощи, а также с их местонахождением.

14.При возникновении пожара нужно сразу отключить в лаборатории вентиляцию и подачу электроэнергии, принять меры по ликвидации загорания. В случае воспламенения одежды необходимо немедленно набросить на пострадавшего халат, одеяло, куртку.

15.Закончив работу в лаборатории, необходимо выключить электроплитку, вымыть лабораторную посуду, остатки химических веществ сдать лаборанту на слив, поставить на место штативы, протереть стол, сдать преподавателю свое рабочее место. После работы тщательно вымыть руки.

ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА И ТЕХНИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Химическая посуда

На рис. 1 показана химическая посуда общего назначения. Это пробирки – сосуды цилиндрической формы, имеющие полукруглое, коническое или плоское дно. Они используются для проведения химических реакций в малых объемах, изготавливаются из стекла и полиэтилена. Воронки используются для переливания жидкостей и фильтрования. Химические стаканы различного объема предназначены для приготовления растворов и проведения химических реакций как при комнатной температуре, так и при нагревании. Колбы конические применяются для приготовления и хранения растворов, для титрования. Колбы плоскодонные применяются в качестве приемников при перегонке, для различных синтезов и аналитических работ. Колбы круглодонные – для проведения синтезов.

6

Рис. 1. Посуда общего назначения: а - пробирки; б - воронки; в - химические стаканы; г – коническая колба (Эрленмейера);

д – плоскодонные колбы; е - круглодонные колбы

Мерная посуда приведена на рис. 2. К неточной мерной посуде относятся мерные цилиндры, мензурки, которые используется для грубого отмеривания жидкостей. Точная мерная посуда – мерные колбы, пипетки, бюретки - применяется для приготовления растворов для аналитических определений, при титровании.

На лабораторных занятиях пользуются фарфоровой посудой. Это ступка с пестиком, которая предназначена для измельчения твердых веществ, перемешивания смесей; тигель – он используется для прокаливания веществ, для проведения различных синтезов при высоких температурах; выпарительная чашка, которая применяется для упаривания растворов на водяной или песчаной бане.

7

Рис. 2. Мерная посуда: а - мерные цилиндры; б - мензурки; в - мерные колбы; г - пипетки; д - бюретки

Фильтрование

Для фильтрования используют воронку (рис. 3, б) и фильтровальную бумагу или специальные фильтры, которые имеют разную пористость. Кружок фильтровальной бумаги вырезают так, чтобы его радиус был несколько меньше, высота воронки, складывают фильтр вчетверо по двум взаимно перпендикуляр-

8

ным диаметрам. Фильтр должен плотно прилегать к стенкам воронки, что достигается пропусканием через фильтр до начала фильтрования небольшого количества воды. Перед фильтрованием фильтруемую жидкость необходимо взболтать. Сливают взболтанный раствор по стеклянной палочке(рис. 3, а). Для ускорения фильтрования вместо обычного фильтра можно использовать складчатый (рис. 3, б). В этом случае работает вся поверхность бумаги, и фильтрование идет быстрее.

Еще один способ ускорить фильтрование и лучше отделить осадок от жидкости– проводить фильтрование с отсасыванием (под вакуумом). Отсасывание, или создание вакуума в приемном сосуде, часто применяют как для сбора осадка, так и для получения чистого фильтрата. Вакуум способствует более полному от-

делению осадка от жидкости и облегчает процесс промывки твердого продукта. Фильтрование с отсасыванием проводится на установке, состоящей из воронки Бюхнера, колбы Бунзена (рис. 4) и насоса (часто водоструйного). Воронка Бюхнера – это фарфоровая воронка с перфорированной(дырчатой) перегородкой. Перед началом фильтрования в воронку помещают круглый фильтр из бумаги. Необходимо чтобы диаметр фильтра был равен диаметру перегородки. Фильтр должен ложиться без складок и закрывать все отверстия. Воронку вставляют в колбу Бунзена на резиновой пробке или при помощи кольца из мягкой резины с гладкой поверхностью.

Вместо воронки Бюхнера для фильтрования с отсасыванием может использоваться стеклянный фильтр с вплавленой -по ристой пластинкой, изготовленной из спеченной стеклянной крошки (фильтр Шотта). Фильтр изготовлен из термостойкого стекла, химически инертного по отношению к кислотам и щелочам, а поэтому может использоваться для фильтрации очень -го рячих жидкостей и агрессивных веществ.

Выбор бумажного фильтра для фильтрования определяется размером частиц осадка, который планируется отделить (табл. 1).

9

а б

Рис. 3. Фильтрование: а - техника выполненеия; б - воронка со складчатым фильтром

Рис. 4. Химическая посуда для фильтрования с отсасыванием

10