Цель: получить
практические навыки способов разделения смесей и очистки веществ.
Кристаллиза́ция — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния
в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов. Фазой называется однородная часть термодинамической
системы отделённая от других частей системы(других фаз) поверхностью раздела,
при переходе через которую химический состав, структура и свойства вещества
изменяются скачками. Кристаллизация —
это процесс выделения твёрдой фазы в виде кристаллов из растворов или
расплавов, в химической промышленности процесс кристаллизации используется для
получения веществ в чистом виде. Кристаллизация начинается при достижении
некоторого предельного условия, например, переохлаждения жидкости или
пересыщения пара, когда практически мгновенно возникает множество мелких
кристалликов — центров кристаллизации. Кристаллики растут, присоединяя атомы
или молекулы из жидкости или пара. Рост граней кристалла происходит послойно,
края незавершённых атомных слоев (ступени) при росте движутся вдоль грани.
Зависимость скорости роста от условий кристаллизации приводит к разнообразию
форм роста и структуры кристаллов (многогранные, пластинчатые, игольчатые,
скелетные, дендритные и другие формы, карандашные
структуры и т. д.).
Простая дистилляция — частичное испарение кипящей жидкой смеси
путём непрерывного отвода и конденсации образовавшихся паров в холодильнике. Полученный конденсат называется
дистиллятом, а неиспарившаяся жидкость — кубовым остатком.
Испаре́ние — процесс перехода вещества из жидкого состояния в
газообразное (пар). Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния
в жидкое. Испарение(парообразование), переход вещества из конденсированной
(твердой или жидкой) фазы в газообразную (пар); фазовый переход первого рода.
Экстра́кция (от лат. extraho — извлекаю) — метод
извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстраге́нта). Для извлечения из
раствора применяются растворители, не смешивающиеся с этим раствором, но в
которых вещество растворяется лучше, чем в первом растворителе. Экстракция
может быть разовой (однократной или многократной) или непрерывной
(перколя́ция). Простейший способ экстракции из раствора — однократная или
многократная промывка экстрагентом в делительной воронке. Делительная воронка
представляет собой сосуд с пробкой и краном для слива нижнего слоя жидкости.
Для непрерывной экстракции используются специальные аппараты —
экстракторы, или перколяторы.
Оборудование и
материалы: химические стаканы, шпатель, кусочки фарфора, колба-испаритель,
водяной холодильник, водяная баня, песчаная баня, весы, делительная воронка,
загрязненный раствор медного купороса, загрязненная вода, эмульсия масла,
чистый бензин, фарфоровая чашка.
Порядок выполнения работы:
Откройте
Виртуальную лабораторию химии. Выберите в меню раздел Свойства Неорганических
веществ 1)Разделение смесей и очистка веществ.
Опыт 1. Разделение смеси растворимых и
нерастворимых веществ (перекристаллизация медного купороса).
Используя
шпатель, поместите 20 г. загрязненного медного купороса CuSO4 в химический
стакан. Добавьте дистиллированную воду и включите электронагреватель.
Наблюдайте за происходящими изменениями.
Соберите
установку для горячего фильтрования как показано на схеме. Отфильтруйте горячий
раствор медного купороса в колбу-приемник.
Взвесьте
чашку, запишите массу пустой чашки в таблицу.
Перелейте
фильтрат в чашку и упарьте его на песчаной бане до появления кристаллов.
Взвесьте очищенный медный купорос. Рассчитайте массовую долю примесей в медном
купоросе.
Занесите
результаты в таблицу.
Масса пустой
чашки
|
Масса
очищенного медного купороса
|
Массовая
доля примесей
|
|
|
|
Опыт 2. Очистка жидкостей от неперегоняющихся
примесей (получение дистиллированной воды).
Зарисуйте
установку для перегонки. В колбу-испаритель прилейте загрязненную воду и
шпателем внесите несколько кусочков фарфора для равномерного кипения смеси.
Соберите
установку для перегонки жидкостей. Включите подачу холодной воды в водяной
холодильник. Нагрейте воду в колбе-испарителе до кипения и поддерживайте
равномерное кипение жидкости. Что вы наблюдаете?
Опыт 3. Разделение смесей экстрагированием,
отстаиванием и выпариванием.
Внимание:
работу проводить в вытяжном шкафу за защитным стеклом.
В
делительную воронку налейте эмульсию масла в воде. К эмульсии прилейте равный
объем чистого бензина. Хорошо взболтайте смесь, периодически открывая
делительную воронку. Дайте смеси отстояться. Что вы наблюдаете?
Открыв кран,
слейте в химический стакан нижний (водный) слой, верхний слой перелейте в
фарфоровую чашку так, чтобы в нее не попали капельки воды.
Опустив
защитное стекло, поставьте фарфоровую чашку на водяную баню, чтобы ускорить
испарение бензина – растворителя.
Вопросы итогового контроля:
1. Что
происходит при нагревании и кипении загрязненной воды в колбе испарителе? С
какой цель может применяться данный процесс на практике?
2. Что
происходит при отстаивании эмульсии масла и чистого бензина? С какой цель может
применяться данный процесс на практике?
3.
Распределите перечисленные вещества по группам:
Простые
вещества
|
Сложные
вещества
|
Смеси
|
|
|
|
Медь,
молоко, кислород, железо, минеральная вода, гранит, сахар, поваренная соль,
воздух.
4. Составьте план разделения смеси, состоящей из поваренной
соли и случайно попавших в нее частиц древесного угля.
Выпаривание,
прокаливание, фильтрование, перемешивание, растворение в воде, притягивание
магнитом, возгонка, экстракция.
По окончании
работы сформулируйте Вывод,
основываясь на результатах проделанных опытов. Оформите отчет о проделанной
работе.
© Copyright: Наталия Кириллова, 2016
Свидетельство о публикации №216012200696
Литература:
1.
Химия: учеб. для студ. сред.
проф. учеб. заведений / О.С.Габриэлян, И.Г. Остроумов. – М.: Издательский центр
«Академия», 2005.- 336с.
2. Гольдфарб Я.Л. Сборник задач и упражнений
по химии: Учеб. пособие. – М.: Просвещение, 1984.- 191 с.
3. В.М. Потапов, Г.П. Хомченко Химия.- М.:
Высшая школа,- 1985.
