Лабораторные работы по общей химической технологии (стр. 1 )

Республика Казахстан

Семипалатинский государственный университет

имени Шакарима

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

ПО ОБЩЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Учебное пособие

Семей 2011

УДК УДК 60.0 (075.8)

ББК  35я73

Рецензенты:

, заведующая кафедрой химии Семипалатинского государственного педагогического института, кандидат химических наук; , доцент кафедры химии Семипалатинского государственного университета имени Шакарима, кандидат химических наук.

, ,

Лабораторные работы по Общей химической технологии: учебное пособие. -  Семей, 2011. - 112 с.

ISBN 978-601-7332-29-7

В данном учебном пособии рассмотрены теоретические закономерности, основные показатели и особенности технологических процессов, приведены подробные описания лабораторных работ. Представленные работы знакомят студентов с основными параметрами химико-технологических процессов и систем, знакомят с основными этапами исследования и прививают навыки экспериментального исследования. Лабораторные работы, входящие в курс «Общая химическая технология» соответствуют основным разделам курса: химико-технологические процессы,  производство химических продуктов, подготовка сырья и свойства материалов в химическом производстве.

Для студентов, обучающихся по химическим специальностям.

       

УДК 60.0 (075.8)

ББК 35я73

               © , ,

ISBN 978-601-7332-29-7                        © СГУ имени Шакарима

СОДЕРЖАНИЕ

стр.
Предисловие......................................................................................	4
Лабораторная работа № 1 Определение показателей качества воды....	5
Лабораторная работа № 2 Анализ воды и ее умягчение методом ионного обмена или известково-содовым методом............................	9
Лабораторная работа № 3 Выделение хлорида калия из сильвинита и его анализ ……………………………………………………………........	17
Лабораторная работа № 4 Получение суперфосфата и его анализ........	22
Лабораторная работа № 5 Приготовление легкоплавких стекол...........	30
Лабораторная работа № 6 Определение скорости коррозии металлов..	36
Лабораторная работа № 7 Получение минеральных красок................	45
Лабораторная работа № 8 Получение мыла........................................	51
Лабораторная работа № 9 Синтез уксусной кислоты..........................	57
Лабораторная работа № 10. Получение медно-аммиачного шелка......	62
Лабораторная работа № 11 Синтез фенолформальдегидных смол......	69
Лабораторная работа №12 Технический анализ твердого топлива......	77
Лабораторная работа №13 Технический анализ нефтепродуктов........	83
Лабораторная работа №14 Крекинг нефтепродуктов ……………….....	92
Лабораторная работа № 15 Коксование каменного угля  ....................	103

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данное учебное пособие знакомит студентов на лабораторных установках с химическими процессами, происходящими в промышленности. 

Выполняя лабораторные работы на этих установках, студенты приобретают навыки работы с основными приборами и оборудованием, которые используются в производственных химических лабораториях, вырабатывается умение производить основные технологические расчеты.

К каждой работе кратко описано теоретическое введение к теме, подробно изложен порядок выполнения лабораторной работы. Ход эксперимента записывает в рабочую тетрадь, вычерчивает схему установки и таблицу для записи результатов опытов. Результаты выполнения эксперимента должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к каждой работе с точки зрения количества и качества полученных веществ или данных. Только в этом случае работа может быть зачтена как выполненная и подписана преподавателем. Работа включает следующие этапы: сдача теоретической части темы лабораторного занятия, выполнение работы, расчет результатов эксперимента, оформление и защиту работы. 

Работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ

1. Цель работы

1.Определение показателей качества воды: общей кислотности и общей щелочности, рН

2. Теоретическая часть

       

Вода в промышленности используется в качестве универсального растворителя и теплоносителя, сырья в производстве многих продуктов (водорода и кислорода, серной и азотной кислот, щелочей и др), а также для бытовых нужд. В настоящее время в мире расходуется до 170 км3 воды в год. Требования к качеству промышленных вод устанавливаются стандартами в зависимости от цели ее потребления. Соответсвенно, необходим контроль качества воды. Важнейшими показателями качества воды являются такие ее физические и химические характеристики, как запах, вкус, прозрачность, цвет, температура, содержание взвешенных веществ, сухой остаток, общая щелочность и ее составляющие, окисляемость и реакция воды.

Содержание взвешенных веществ характеризует загрязненность воды твердыми нерастворимыми примесями в виде суспензий песка, глины, частиц почвы. Количество их выражают в миллиграммах на литр.

Сухой остаток характеризует суммарное количество минеральных и органических примесей, содержащихся в воде в истинно-растворенном и коллоидном состояниях. Числовое значение его определяется взвешиванием остатка после выпаривания определенного объема предварительно профильтрованной воды и выражается в миллиграммах на литр (мг/л). Часть сухого остатка, которая удаляется при последующем прокаливании его, дает представление о содержании в воде органических веществ.

Общей щелочностью воды (Що) называется суммарная концентрация содержащихся в воде анионов ОН–, НСО3–, CO32–, PO43–, HSiO3-, SiO32– (силикат) и солей слабых органических кислот (гуматов), выраженная в миллимоль на литр (ммоль/л). Общая щелочность воды определяется количеством кислоты, затраченной на титрование с индикатором метиловым оранжевым. В зависимости от типа анионов, обусловливающих щелочность, различают гидрокарбонатную щелочность Щгк (НСО3–), карбонатную Щк (СО32–), силикатную Щс (HSiO3–), гидратную Щг (ОН–), фосфатную Щф (Н2РО4–, НРО42–, РО43–). Общая щелочность Що = Щгк + Щк + Щс + Щг + Щф.

Окисляемость воды (мг/л) – масса кислорода, необходимая для окисления веществ, присутствующих в ней. Обусловливается наличием органических веществ и содержанием в незначительной степени быстроокисляющихся соединений железа, сероводорода, нитритов. Ее величина используется для косвенной количественной характеристики концентрации органических загрязнений.

Степень кислотности и щелочности определяет соотношение концентрации водородных и гидроксильных ионов. Химически чистая вода диссоциирует:

Н2О ↔ Н+ + ОН-

При 250 С концентрация ионов водорода (и гидроксильных ионов) равна 10-7 грамм-ионов. Обычно используют водородный показатель – рН, числовое выражение которого равно отрицательному показателю степени при числе 10, указывающему концентрацию водородного иона

pH = - lg[H+]

       Растворы с рН 7 имеют нейтральную реакцию, при рН >7 – щелочную, а при рН < 7 – кислую. В природной воде рН обычно зависит от соотношения концентрации различных форм углекислоты, от присутствия органических кислот и солей, подвергающихся гидролизу.

       Для определения рН используют потенциометрический метод, в основе которого лежит измерение электродвижущей силы цепи, состоящей из двух электродов.

       В качестве электрода с нулевым потенциалом применяют водородный электрод (платиновая пластина, покрытая слоем губчатой платины и насыщенная водородом при 200 С и 760 мм рт. ст.).

       На практике водородный электрод сравнения часто заменяют более простым в обращении – каломельным, имеющим устойчивый потенциал.

3. Экспериментальная часть

Химические реактивы, посуда, приборы

0,1 н. раствор NaOH Фенолфталеин (1%-й раствор в 60%-м спиртовом растворе) 0,1 н. раствор HCl Метиловый оранжевый (0,03%-й раствор) рН-метр

Порядок проведения работы

Определение общей кислотности воды

В коническую колбу емкостью 250 мл отмеряют пипеткой 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2-3 капли фенолфталеина. Пробу титруют растворм щелочи до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1-2 минут.

Определение общей щелочности воды

В коническую колбу емкостью 250 мл отмеряют пипеткой 100 мл исследуемой воды. Прибавляют 2-3 капли метилоранжа и титруют раствором кислоты до перехода желтой окраски в оранжевую.

Определение рН воды с помощью рН-метра

Промыть электроды и стакан для пробы дистиллированной водой Налить в стакан для пробы исследуемый раствор Включить прибор рН На приборе установить температуру раствора Переключатель mV/pH установить в положение «рН» При помощи держателя погрузить электроды в стакан с исследуемым раствором Записать установившееся значение рН По окончании измерений промыть электроды дистиллированной водой

4. Обработка результатов эксперимента

1. Определение общей кислотности воды. Общую кислотность воды рассчитывают по формуле

где н1 – объем щелочи, израсходованной на титрование пробы, мл; Н – нормальная концентрация рабочего раствора щелочи; н2 – объем воды, взятой для исследования, мл.

2. Определение общей щелочности воды. Общую щелочность воды рассчитывают по уравнению