Согласовано
Курс Зам. директора по УВР
Г 15.05.2020г
________ Татаринова
Урок 84
Тема урока: Практическая работа «Очистка веществ фильтрованием и дистилляцией»
Методические указания к практической работе по химии Тема: Очистка веществ фильтрованием и дистилляцией. Очистка веществ перекристаллизацией.
Цель работы: - познакомиться со способами разделения смесей: фильтрованием, дистилляцией, перекристаллизацией; - научиться разделять смеси с помощью фильтров, а также с помощью дистилляции и перекристаллизации; - отработать навыки экспериментальной работы, соблюдая правила техники безопасности при работе в кабинете химии; - научиться проводить наблюдения и делать выводы. Оборудование: химические стаканы, воронка, шпатель, стеклянная палочка, фильтровальная бумага, штатив лабораторный с кольцом и лапкой, асбестовая сетка, спиртовка, спички. Реактивы: вода, крахмал, хлорид натрия, медный купорос. Этапы проведения работы: 1.Инструктаж по технике безопасности При проведении опытов необходимо соблюдать общие меры безопасности, пожаробезопасности и правила поведения в лаборатории «Химия». Следует соблюдать правила обращения со стеклянной посудой. 2.Опорные понятия теоретического материала газов (азота, кислорода и других), выдыхаем углекислый газ. Мы живем среди химических веществ. Мы вдыхает воздух, а это смесь Умываемся водой это еще одно вещество, самое распространенное на Земле
. Пьём молоко смесь воды с мельчайшими капельками молочного жира, и не только: здесь еще есть молочный белок казеин, минеральные соли, витамины и даже сахар, но не тот, с которым пьют чай, а особый, молочный лактоза.
Едим яблоки, которые состоят из целого набора химических веществ здесь и сахар, и яблочная кислота, и витамины... Когда прожеванные кусочки яблока попадают в желудок, на них начинают действовать пищеварительные соки человека, которые помогают усваивать все вкусные и полезные вещества не только яблока, но и любой другой пищи. Мы не только живем среди химических веществ, но и сами из них состоим. Каждый человек его кожа, мышцы, кровь, зубы, кости, волосы построены из химических веществ, как дом из кирпичей. Азот, кислород, сахар, витамины – вещества природного, естественного происхождения. Стекло, резина, сталь – это тоже вещества, точнее, материалы (смеси веществ). И стекло, и резина искусственного происхождения, в природе их не было. Совершенно чистые вещества в природе не встречаются или встречаются очень редко. Чем же отличаются чистые вещества от смесей веществ? Индивидуальное чистое вещество обладает определённым набором характеристических свойств (постоянными физическими свойствами). Только чистая дистиллированная вода имеет tпл = 0 °С, tкип= 100 °С, не имеет вкуса. Морская вода замерзает при более низкой, а закипает при более высокой температуре, вкус у нее горькосоленый. Вода Черного моря замерзает при более низкой, а закипает при более высокой температуре, чем вода Балтийского моря. Почему? Дело в том, что в морской воде содержатся другие вещества, например растворенные соли, т.е. она представляет собой смесь различных веществ, состав которой меняется в широких пределах, свойства же смеси не являются постоянными. Определение понятия «смесь» было дано в XVII в. английским ученым Робертом Бойлем: «Смесь – целостная система, состоящая из разнородных компонентов». Сравнительная характеристика смеси и чистого вещества Признаки сравнения Чистое вещество Смесь Состав Вещества Постоянный Непостоянный Одно и то же Различные Физические свойства Постоянные Непостоянные Изменение энергии при образовании Разделение Происходит Не происходит С помощью химических реакций
Физическими методами Смеси отличаются друг от друга по внешнему виду. Классификация смесей показана в таблице:
Приведём примеры суспензий (речной песок + вода), эмульсий (растительное масло + вода) и растворов (воздух в колбе, поваренная соль + вода, разменная монета: алюминий + медь или никель + медь). В суспензиях видны частицы твердого вещества, в эмульсиях – капельки жидкости, такие смеси называются неоднородными (гетерогенными), а в растворах компоненты не различимы, они являются однородными (гомогенными) смесями.
Способы разделения смесей В природе вещества существуют в виде смесей. Для лабораторных исследований, промышленных производств, для нужд фармакологии и медицины нужны чистые вещества. Для очистки веществ применяются различные способы разделения смесей Эти способы основаны на различиях в физических свойствах компонентов смеси. Фильтрование На чем основано разделение гетерогенных смесей с помощью фильтрования? На различной растворимости веществ в воде и на различных размерах частиц. Через поры фильтра проходят лишь соизмеримые с ними частицы веществ, в то время как более крупные частицы задерживаются на фильтре. Так можно разделить гетерогенную смесь поваренной соли и речного песка. В качестве фильтров можно использовать различные пористые вещества: вату, уголь, обожженную глину, прессованное стекло и другие. Способ фильтрования – это основа работы бытовой техники, например пылесосов. Его используют хирурги – марлевые повязки; буровики и рабочие элеваторов – респираторные маски. С помощью чайного ситечка для фильтрования чаинок Остапу Бендеру – герою произведения Ильфа и Петрова – удалось забрать один из стульев у Эллочки Людоедки («Двенадцать стульев»). Выпаривание или кристаллизация Вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаются кристаллы соли. При выпаривании воды из озер Эльтон и Баскунчак получают поваренную соль. Этот способ разделения основан на различии в температурах кипения растворителя и растворенного вещества. Если вещество, например сахар, разлагается при нагревании, то воду испаряют неполностью – упаривают раствор, а затем из насыщенного раствора осаждают кристаллы сахара. Иногда требуется очистить от примесей растворители с меньшей температурой кипения, например воду от соли. В этом случае пары вещества необходимо собрать и затем сконденсировать при охлаждении. смеси называется дистилляцией, или перегонкой. способ разделения гомогенной Такой Перегонка (дистилляция) – это процесс, в ходе которого перегоняемое вещество нагревают до кипения, образовавшийся пар отводят и конденсируют в виде дистиллята. Разделение смеси путем перегонки основано на различии состава жидкости и пара. Этот метод применим при условии термической устойчивости перегоняемого вещества, т.е. вещество не должно разлагаться в процессе перегонки. С помощью перегонки можно: – разделить смесь жидкостей с различными температурами кипения, – отделить жидкое вещество от растворенных в нем твердых или смолообразных примесей, – отогнать летучий растворитель от очищаемого вещества. В зависимости от свойств разделяемых веществ перегонку проводят в различных условиях: – при атмосферном давлении, – в вакууме, – с водяным паром. Исходя из различий в температурах кипения компонентов смеси, при меняют простую (прямоточную) или фракционную (противоточную) пере гонку, как при атмосферном давлении, так и в вакууме. В специальных приборах – дистилляторах получают дистиллированную воду, которую используют для нужд фармакологии, лабораторий, систем охлаждения автомобилей. Если же разделять смесь спирта и воды, то первым будет отгоняться (собираться в пробиркеприемнике) спирт с tкип = 78 °С, а в пробирке останется вода. Перегонка используется для получения бензина, керосина, газойля из нефти. 3.Алгоритм работы (последовательность выполнения действий) Опыт 1. Разделение смеси крахмала и воды фильтрованием Крахмал не растворяется в воде. Приготовьте конус из фильтровальной бумаги. Вложите фильтр в стеклянную воронку. Важно, чтобы бумага плотно прилегала к стенкам воронки, для этого нужно смочить фильтр водой. Налейте в воронку смесь крахмала и воды. Что наблюдаете? 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. 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 изза 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. Очистка медного купороса перекристаллизацией Собирите штатив. Положите на кольцо асбестовую сетку. Налейте в химический стакан 20 мл воды. Поставьте его на асбестовую 1 2 сетку. Нагрейте воду почти до кипения. 3 4 Растворите в горячей воде выданный вам образец медного купороса. Для ускорения растворения перемешивайте раствор стеклянной палочкой. 5 Пока раствор остывает, сложите фильтр и выложите его в воронку. 6 Отфильтруйте остывший растворв фарфоровую чашку для выпаривания. 7 Упарьте фильтрат. Для этого: снимите с кольца асбестовую сетку; установите на кольце фарфоровую чашку с фильтратом; над фарфоровой чашкой закрепите стеклянную воронку так, чтобы ее стебель был направлен вверх, а между чашкой и воронкой был небольшой зазор; нагревайте жидкостьдо тех пор, пока на стенках чашки не появятся кристаллы медного купороса. Опыт 4. Очистка воды перегонкой 1. Соберите установку для перегонки воды 2. Нагрейте воду в пробирке до кипения. 3. Соберите 20 мл дистиллированной воды в коническую колбу. 4. Проведите выпаривание на стекле дистиллированной воды и обычной водопроводной воды. Что наблюдаете? 4.Вывод. По проделанной работе составьте отчет и сделайте выводы. 5.Контрольные вопросы. 1. Загляни в пустой чайник, в котором кипятят воду. Есть ли на стенках и дне белый налет (накипь) веществ, которые были растворены в воде? 2. С крышки чайника, в котором вскипятили воду, стекают капельки воды. В какой воде – на крышке или в самом чайнике – содержится больше солей? Поясни ответ. 3. Как называется процесс, показанный на рисунке? 6.Список рекомендованной литературы. Химия, О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, 2017 Органическая химия, 1011 класс, Цветков Л.А., 2012 Химия, сборник основных формул, Савинкина Е.В., Логинова Г.П.,2013 7.Домашнее задание. Повторение изученного материала