Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии

 

 

Владивосток

Издательский дом Дальневосточного федерального университета

 

УДК 542. + 546

ББК 24.1

С25

Пособие напечатано при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (№14.А18.21.0828)

 

 

Коллектив авторов:

В.В. Васильева, И.В. Свистунова, В.И. Бессонова,

А.А. Капустина, С.Г. Красицкая

 

Свойства элементов главных подгрупп: учебное пособие /

С 25 В.В. Васильева, И.В. Свистунова,, В.И. Бессонова и др. – Владивосток: Издательский дом Дальневост. федерал. ун-та, 2012.- 44 с.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей: 020400–- биология; 021900 – почвоведение; 240100 – химическая технология; 241000 – энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии – для выполнения практикума по химии, предусмотренного Госстандартом этих специальностей. В учебное пособие включены: описание лабораторных работ, задачи для самостоятельного решения, тесты для самоконтроля, вопросы и задания для самостоятельной подготовки.

Учебное пособие подготовлено на кафедре общей, неорганической и элементо-органической химии ДВФУ.

УДК 542. +546

ББК 24.1

 

© Васильева В.В., Свистунова И.В.,

Бессонова В.И., Капустина А.А.,

Красицкая С.Г., 2012

© Дальневосточный федеральный университет, 2012

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Порядок работы в химической лаборатории. Правила техники безопасности. 3

ВОДОРОД.. 3

ГАЛОГЕНЫ.. 3

КИСЛОРОД.. 3

СЕРА.. 3

ГИДРИДЫ СЕРЫ.. 3

ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ СЕРЫ.. 3

АЗОТ. 3

ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ АЗОТА.. 3

СОЕДИНЕНИЯ ФОСФОРА.. 3

ОКСИДЫ, ГИДРОКСИДЫ УГЛЕРОДА.. 3

КРЕМНИЙ. ОКСИДЫ, ГИДРОКСИДЫ КРЕМНИЯ.. 3

СОЕДИНЕНИЯ ОЛОВА, СВИНЦА.. 3

СОЕДИНЕНИЯ БОРА.. 3

СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ.. 3

 

 

 

Порядок работы в химической лаборатории. Правила техники безопасности.

Порядок работы в лаборатории

1. Работать в лаборатории разрешается только после основательной подготовки. Студент должен просмотреть материал лекций, прочитать в учебнике раздел (параграф), относящийся к теме лабораторной работы; просмотреть по методическим указаниям, какие опыты он должен делать; произвести необходимые расчеты; написать уравнения реакций. Студенту должны быть ясны цель работы и план ее выполнения.

2. Студент должен знать и выполнять необходимые для каждого конкретного опыта правила техники безопасности. Работать в халате.

3. Студенту в лаборатории отводится постоянное место (рабочий стол), поддерживаемое им в полной чистоте и порядке. На рабочем столе должны находиться только те предметы, которые нужны в данное время для работы.

4. Необходимые для работы реактивы выставляются лаборантом на столы (или полки под ними). Исключение составляют концентрированные кислоты и щелочи, пахучие вещества, которые хранятся в вытяжных шкафах. Следует иметь в виду, что все работы с вредными и пахучими веществами следует проводить в вытяжном шкафу, чтобы исключить их попадание в атмосферу.

5. Сухие реактивы необходимо брать чистым шпателем или специальной ложечкой.

При наливании растворов из склянок держать последние необходимо таким образом, чтобы этикетка была повернута вверх (во избежание загрязнений).

Помните, что аккуратность в работе является необходимым условием безопасности!

6. Запрещается проведение опытов, не предусмотренных в плане занятия.

7. Если в руководстве не указано, какое количество вещества необходимо взять для проведения опыта, то берется сухое вещество в количестве, закрывающем дно пробирки (не больше), а раствор (жидкость) - не более ¹/₆ объема пробирки.

8. Неизрасходованные реактивы ни в коем случае нельзя высыпать (выливать) обратно в склянки, их надо сдавать лаборанту.

9. Крышки и пробки от емкостей с реактивами требуется класть на стол поверхностью, не соприкасавшейся с реактивами (внешней поверхностью).

Рабочий журнал

Все наблюдения и выводы по экспериментальной работе заносятся в рабочий журнал студента, который он предъявляет преподавателю при отчете о выполнении работы.

На обложке или первой странице журнала должны быть написаны фамилия и имя студента, номер группы.

Записи в журнале производятся аккуратно, непосредственно после проведения опыта. Здесь же, если необходимо, приводятся все расчеты.

Рекомендуется следующая форма записи:

1) дата,

2) наименование темы,

3) название опыта,

4) наблюдения и расчеты,

5) уравнения реакции,

6) выводы.

После каждого отчета должна стоять резолюция преподавателя о принятии отчета.

Меры предосторожности при работе в лаборатории

1. Все опыты с ядовитыми, неприятно пахнущими веществами, концентрированными кислотами и щелочами производятся в вытяжном шкафу.

2. Опыты с легко воспламеняющимися веществами необходимо проводить вдали от огня.

3. При работе с металлическим натрием и другими щелочными металлами избегать попадания воды. Обрезки щелочных металлов сдавать лаборанту, ни в коем случае не выбрасывать в урну или раковину (!).

4. При нагревании растворов в пробирке следует держать ее таким образом, чтобы отверстие было направлено в сторону отработающего или его соседей по рабочему столу.

5. Не наклонять лицо над нагреваемой жидкостью или выделяемыми веществами во избежание брызг в лицо.

6. Не следует вдыхать пахучие вещества, в том числе и выделяющиеся газы, близко наклоняясь к сосуду с этими веществами. Для определения запаха необходимо легким движением руки направить струю воздуха от отверстия сосуда к себе и осторожно понюхать.

7. При разбавлении концентрированных кислот, особенно серной, вливать кислоте в воду, а не наоборот.

8. Запрещается пробовать что-либо на вкус, а также принимать пищу в химической лаборатории.

9. Во избежание порезов рук при соединении стеклянных деталей резиновыми трубками, стеклянные части заворачивают полотенцем.

Оказание первой помощи в лаборатории

1. При попадании на кожу концентрированных кислот следует немедленно промыть этот участок кожи сильной струей воды в течение 3-5 минут, после чего, если есть ожог, наложить повязку из ваты, смоченной спиртовым раствором танина или 3%‑ным раствором перманганата калия.

При сильных ожогах после оказания первой помощи немедленно обратиться к врачу.

2. При ожоге кожи раствором щелочи промыть водой обожженный участок кожи до тех пор, пока она не перестанет быть скользкой на ощупь. Далее поступают, как указано в пункте 1.

3. При попадании брызг кислот или щелочей в глаза необходимо промыть глаза большим количеством воды комнатной температуры, после чего обратиться к врачу.

4. При отравлении хлором, сероводородом, угарным газом необходимо вывести пострадавшего на воздух.

ВОДОРОД

Домашнее задание

1. Объясните, почему водород в периодической системе элементов помещен как в первой, так и в седьмой группах.

2. Какое строение атома имеют изотопы водорода: протий, дейтерий, тритий? Как можно получить атомный водород? Чем его свойства отличаются от свойств обычного водорода?

3. Какие способы получения водорода имеют промышленное значение? Опишите их с помощью химических уравнений. Назовите наиболее важные применения водорода в промышленности.

4. Как называются соединения водорода с металлами и неметаллами? Приведите примеры соединений, в которых водород проявляет неполярный, полярный и ионный характер связи.

5. Напишите электронные уравнения реакций. Укажите окислитель, восстановитель:

CaH₂ + H₂O ® CuO + H₂®

H₂O + Na® Li + H₂®

6. Опишите строение молекул пероксида водорода.

7. Напишите уравнения реакций получения пероксида водорода. К какому классу соединений можно отнести пероксид водорода?

8. Что называется пергидролем? Бывает ли перекись водорода безводной?

9. Напишите уравнения реакций взаимодействия: а) цинка с соляной кислотой, б) кальция с водой, в) водорода с хлором, г) водорода с оксидом меди (II).Укажите окислитель, восстановитель.

10. Напишите уравнения реакций взаимодействия: а) магния с серной кислотой, б) натрия с водой, в) водорода с серой, г) водорода с оксидом молибдена (VI). Укажите окислитель, восстановитель.

11. Напишите уравнения реакций взаимодействия: а) железа с раствором серной кислоты, б) бария с водой, в) водорода с кислородом, г) водорода с оксидом железа (III). Укажите окислитель, восстановитель.

12. Рассчитайте объем водорода (н.у.), образующийся при взаимодействии 130 г цинка с соляной кислотой.

13. Рассчитайте, какой объем водорода (н.у.) должен вступить в реакцию с оксидом меди (II), чтобы образовалось 32 г меди.

14. Имеется смесь меди и оксида меди (II). На восстановление 10 г такой смеси затрачен водород массой 0.06 г. Определите массовую долю меди в исходной смеси.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Правила работы с водородом

Работа с водородом требует большой осторожности. Водород горюч и в смеси с кислородом или воздухом образует взрывчатую смесь. Если водород необходимо получить в приборе и поджечь при выходе из него, то следует из прибора до опыта вытеснить весь воздух, затем проверить водород на чистоту. Для этого приготовить две пробирки, надеть на газоотводную трубку сухую пробирку, через 5‑10 секунд снять ее, закрыв отверстие пробирки большим пальцем, и поставить на ее место вторую. Поднести заполненную водородом пробирку к пламени спиртовки. Отняв палец, поджечь содержимое пробирки. (Как нужно держать пробирку при зажигании в ней водорода?). Проверку чистоты выделяющегося водорода производить до тех пор, пока собранный газ не будет загораться почти без звука. Только убедившись в чистоте водорода, можно поджечь его горящей лучиной у отверстия прибора.

При работе с нагревательными приборами, через которые проходит водород, категорически запрещается прерывать ток водорода до достижения реакционным сосудом комнатной температуры.

Способы получения водорода

1. Действие металла на кислоту. Поместите в пробирку 3-5 кусочков зернистого (гранулированного) цинка, прилейте 5 мл соляной кислоты (1:1) и закройте отверстие пробирки пробкой с газоотводной трубкой. Проверьте водород на чистоту. Убедившись в чистоте выделяющегося водорода (в присутствии преподавателя), подожгите его горящей лучиной у отверстия газоотводной трубки. Опрокиньте над пламенем водорода холодную стеклянную воронку. Что наблюдается?

2. Действие металла на щелочь. Положите в пробирку не­сколь­ко кусочков стружки алюминия, прилейте к ним раствор едкого натра. Если реакция идет плохо, осторожно подогрейте. Определите, какой газ выделяется.

3. Действие металла на воду. Заполните пробирку до краев водой. Закрыв отверстие пальцем, опрокиньте пробирку в ванну с водой и в таком положении закрепите в лапке штатива. Заверните несколько кусочков металлического кальция в марлю и быстро при помощи щипцов подведите металл под пробирку. Определите, какой газ выделяется