Лабораторная практика и химическое производство
Чем фильтруют, что выпаривают и почему кислоту льют в воду, а не наоборот. Разберём способы разделения смесей на живых схемах установок.
1Способы разделения смесей
Метод выбирают по тому, чем компоненты отличаются: растворимостью, плотностью, температурой кипения или магнитными свойствами.
| Метод | На чём основан | Пример |
|---|---|---|
| Отстаивание | разная плотность | песок и вода, масло и вода |
| Фильтрование | растворимость | мел и вода |
| Выпаривание | летучесть растворителя | получение соли из рассола |
| Перегонка (дистилляция) | разные температуры кипения | спирт и вода, перегонка нефти |
| Действие магнитом | ферромагнетизм | железные опилки и сера |
| Делительная воронка | несмешивающиеся жидкости | бензин и вода |
| Кристаллизация | разная растворимость при разных температурах | очистка солей |
2Соберите установку
Выберите смесь и метод — увидите схему установки и разбор
Как разделить смесь поваренной соли и речного песка?
Нужны три действия. Вода растворяет соль, но не песок. Фильтрование отделяет песок, а выпаривание фильтрата возвращает соль в твёрдом виде. Одним фильтрованием сухую смесь не разделить.
3Лабораторная посуда
| Предмет | Для чего |
|---|---|
| Пробирка | проведение реакций с малыми количествами веществ |
| Химический стакан | приготовление растворов, осаждение |
| Колба круглодонная | нагревание, перегонка |
| Мерный цилиндр | измерение объёма жидкости |
| Воронка с фильтром | отделение осадка от раствора |
| Фарфоровая чашка | выпаривание растворов |
| Делительная воронка | разделение несмешивающихся жидкостей |
| Спиртовка | нагревание |
4Правила безопасности
Ситуация 1 из 4
Нужно приготовить раствор серной кислоты. Что во что наливать?
5Основы химического производства
| Производство | Принцип | Условия |
|---|---|---|
| Аммиак | прямой синтез из N₂ и H₂ | 450 °C, 20–30 МПа, катализатор Fe |
| Серная кислота | S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ | контактный аппарат, катализатор V₂O₅ |
| Чугун | восстановление руды коксом | доменная печь, около 1500 °C |
| Сталь | выжигание избытка углерода | кислородный конвертер |
| Алюминий | электролиз расплава Al₂O₃ | в криолите, около 950 °C |
| Метанол | CO + 2H₂ | 250 °C, давление, катализатор |
- Противоток: реагенты движутся навстречу, полнее используя друг друга.
- Теплообмен: тепло экзотермической стадии идёт на подогрев сырья.
- Циркуляция: непрореагировавшие вещества возвращают в процесс.
- Увеличение поверхности контакта: обжиг в кипящем слое, распыление.
- Непрерывность: аппарат работает без остановок, это дешевле.
Почему при приготовлении раствора серную кислоту приливают к воде, а не наоборот?
Гидратация серной кислоты — сильно экзотермический процесс. Капля воды, попавшая в кислоту, мгновенно вскипает и выбрасывает брызги кислоты. При обратном порядке большой объём воды поглощает теплоту, и нагрев остаётся безопасным.
Коротко
- Метод разделения выбирают по тому, чем компоненты различаются
- Растворённое вещество фильтром не отделить
- Перегонка нужна для смешивающихся жидкостей
- Кислоту приливают в воду, а не наоборот
- При ожоге реактивом первым делом промывают водой
- В производстве работают противоток, теплообмен и циркуляция