- •О.Б. Рудаков, е.А. Хорохордина, л.Г. Барсукова лабораторный практикум по химии
- •Рецензенты:
- •Введение
- •Техника безопасности и правила работы в химической лаборатории
- •Работа 1. Основные классы неорганических соединений
- •1.1. Цель работы
- •1.2. Подготовка к работе
- •1.2.1. Теоретические сведения
- •Номенклатура и химические свойства сложных неорганических веществ
- •Формулы и названия бескислородных кислот
- •Формулы и названия кислородсодержащих кислот
- •1.3. Рабочее задание
- •1.3.1. Свойства основных оксидов
- •1.3.2. Получение и свойства кислотных оксидов
- •1.3.3. Получение и свойства гидроксидов
- •Получение солей и их свойства
- •Варианты заданий
- •1.4. Выполните упражнения
- •2.2.3. Теоретические сведения
- •Расчет объема воздуха, необходимого для горения
- •Расчет объема продуктов сгорания
- •Типовая задача 1
- •Типовая задача 2
- •Типовая задача 3
- •2.3. Рабочее задание
- •Состав горючего вещества и условия его горения
- •Объём воздуха для горения и объём продуктов сгорания веществ
- •2.4. Выполните упражнения
- •3.2.1. Теоретические сведения
- •3.3. Рабочее задание
- •3.3.1. Определение теплоты реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием
- •Варианты задания
- •3.3.2. Термодинамический расчет изменения стандартной энтальпии реакции нейтрализации и оценка возможности самопроизвольного протекания процесса
- •3.4. Выполните упражнения
- •3.5. Выводы
- •Работа 4. Скорость химических реакций. Химическое равновесие
- •4.1. Цель работы
- •4.2. Подготовка к работе
- •4.3. Рабочее задание
- •4.3.1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
- •Значения термодинамических функций
- •Зависимость скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия
- •4.3.2. Зависимость скорости реакции от температуры
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •4.3.3. Определение состояния термодинамического равновесия в системе и направленности химического процесса
- •Термодинамические функции
- •4.3.4. Влияние температуры на смещение химического равновесия
- •Влияние концентрации веществ на химическое равновесие
- •Влияние концентрации веществ на химическое равновесие
- •Влияние давления на химическое равновесие
- •4.4. Выполните упражнения
- •Пример 1
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Пример 4
- •5.3. Рабочее задание
- •6.2. Подготовка к работе
- •6.2.1. Теоретические сведения
- •Ионно-молекулярные равновесия в растворах электролитов
- •Кислотно-основные равновесия
- •Измеряя рН раствора известной концентрации, можно вычислить степень диссоциации вещества или электролита. Пример 1
- •Пример 2
- •Равновесия в растворах гидролизующихся солей
- •6.3. Рабочее задание
- •6.3.1. Проведение практически необратимых реакций двойного обмена
- •Перечень реактивов к рабочему заданию
- •6.3.2. Колориметрические методы определения рН
- •Окраска индикаторов в разных средах
- •6.3.3. Измерение рН раствора электролита электрометрическим методом и вычисление степени его диссоциации
- •Варианты рабочего задания
- •6.3.4. Гидролиз солей
- •6.4. Выполните упражнения
- •6.5. Выводы
- •Работа 7. Гетерогенные дисперсные системы
- •7.1. Цель работы
- •7.2. Подготовка к работе
- •7.2.3. Теоретические сведения
- •Решение. Запишем реакцию взаимодействия указанных веществ в молекулярной и ионно - молекулярном форме:
- •Избыток
- •Избыток
- •7.3. Рабочее задание
- •7.3.1. Получение и стабилизация суспензии мела в воде
- •7.3.2. Получение и стабилизация эмульсии масла в воде
- •7.3.3. Получение золей иодида серебра
- •7.3.4. Получение золя гидроксида железа (III)
- •7.3.5. Коагуляция коллоидного раствора Fe(oh)3
- •7.4. Выполните упражнения
- •8.2.1. Теоретические сведения
- •8.3. Рабочее задание
- •8.3.1. Окислительно-восстановительные процессы с участием простого вещества
- •8.3.2. Окислительные свойства азотной кислоты
- •8.3.3. Окислительные свойства бихромата калия
- •Влияние среды на окислительные свойства перманганата калия
- •8.4. Выполните упражнения
- •9.2.1. Теоретические сведения
- •9.3. Рабочее задание
- •9.3.1. Измерение электродных потенциалов металлов
- •Зависимость электродного потенциала от природы металла и концентрации его соли
- •9.3.2. Взаимодействие металлов с водой
- •9.3.3. Взаимодействие металлов с кислотами
- •9.3.4. Взаимодействие металлов с растворами солей
- •9.3.5. Измерение эдс гальванического элемента
- •Зависимость эдс гальванического элемента от природы металлов и концентрации растворов солей
- •9.4. Выполните упражнения
- •10.2.1. Теоретические сведения
- •10.3. Рабочее задание
- •10.3.1. Коррозия меди при контакте с йодом
- •10.3.2. Коррозия при контакте двух металлов
- •10.3.3. Факторы, влияющие на скорость коррозии
- •10.3.4. Защита металлов от коррозии
- •10.4. Выполните упражнения
- •Для процессов на катоде к(-)
- •11.3.2. Электролиз с активным анодом Электролиз сульфата меди с медным анодом
- •11.4. Выполните упражнения
- •11.5. Выводы
- •Работа 12. Теория строения органическисоединений. Номенклатура органических соединений
- •12.1. Цель работы
- •12.3.3. Номенклатура органических соединений (углеводородов)
- •12.4. Выполните упражнения
- •13.2. Подготовка к работе
- •13.2.4. Теоретические сведения
- •13.3. Рабочее задание
- •13.3.1. Получение углеводородов простой перегонкой нефти
- •13.3.2. Химические свойства насыщенных углеводородов
- •13.3.2.1. Получение и свойства метана
- •13.3.2.2. Бромирование насыщенных углеводородов
- •14.2.2. Теоретические сведения
- •14.3. Рабочее задание
- •14.3.1. Химические свойства этиленовых углеводородов
- •14.3.2. Получение и свойства ацетилена
- •15.2.2. Теоретические сведения
- •15.3. Рабочее задание
- •15.3.1. Бромирование ароматических углеводородов:
- •15.3.2. Нитрование толуола
- •15.3.3. Окисление толуола
- •15.5. Выполните упражнения
- •15.4. Выводы
- •Работа 16. Определение теплоты сгорания парафина
- •Цель работы
- •Подготовка к работе
- •16.2.2. Теоретические сведения
- •16.3. Рабочее задание
- •16.4. Выполните упражнения
- •17.2.3. Теоретические сведения
- •17.3. Рабочее задание
- •17.3.1. Отношение спиртов и фенолов к активным металлам, гидроксидам и солям
- •17.3.2. Образование сложных эфиров (реакция этерификации)
- •17.3.3. Дегидрация спиртов
- •17.3.4. Окисление спиртов и фенолов
- •17.3.5.Бромирование фенола
- •17.4. Выполните упражнения
- •18.2.3. Теоретические сведения
- •18.3. Рабочее задание
- •18.3.1. Полимеризация формальдегида (демонстрационно)
- •18.3.2. Окисление альдегидов
- •18.3.3. Конденсация альдегидов и кетонов
- •18.3.4. Кислотные свойства карбоновых кислот
- •18.3.5. Образование и гидролиз сложных эфиров
- •18.3.6. Окисляемость органических кислот
- •18.4. Выполните упражнения
- •19.2.2. Теоретические сведения
- •19.3. Рабочее задание
- •19.3.1. Акролеиновая проба
- •Состав жиров и масел
- •19.3.2. Определение йодного числа
- •Пример расчета йодного числа
- •19.4. Выполните упражнения
- •20.2.1. Теоретические сведения
- •20.3. Рабочее задание
- •20.3.1. Омыление жиров щелочью (получение мыла)
- •20.3.2. Растворимость и обменные реакции мыла
- •20.3.3. Эмульгирующие и моющие свойства мыла
- •20. 3.4. Определение пенообразующей способности пав и устойчивости пен
- •Характеристика пены
- •21.2.1. Теоретические сведения
- •21.3. Рабочее задание а. Синтез полимеров
- •21.3.1. Полимеризация стирола (или метилметакрилата)
- •21.3.2. Получение фенолформальдегидного полимера (резола)
- •21.3.3. Конденсация карбамида с формальдегидом (опыт проводить в вытяжном шкафу)
- •21.3.4. Получение глифталевой смолы
- •21.3.5. Термическая деструкция полиметилметакрилата
- •21.3.6. Выделение хлористого водорода при термическом разложении поливинилхлорида
- •21.3.7. Особенности горения полимерных материалов
- •Особенности горения различных полимерных материалов
- •21.4. Выполните упражнения
- •21.5. Выводы
- •22.2.3. Теоретические сведения
- •22.3. Рабочее задание
- •22.3.1. Гидролиз крахмала кислотами
- •22.3.2. Растворение и гидролиз целлюлозы кислотами
- •22.3.3. Получение азотнокислых эфиров (нитратов) целлюлозы
- •Б. Белки
- •22.3.4. Отношение белков к кислотам и щелочам
- •22.3.5. Биуретовая реакции белков
- •22.3.6. Ксантопротеиновая реакции белков
- •23.4. Выполните упражнения
- •23.5. Выводы
- •Библиографический список
- •Термодинамические характеристики некоторых веществ
- •Равновесие в растворах электролитов
- •Стандартные электродные потенциалы в водных растворах при 298 к
- •Оглавление
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Типовая задача 3
Определите объём воздуха для горения и объём продуктов сгорания 1 м3 доменного газа, состоящего из 10,5 % СО2, 28 % СО, 0,3 % СН4, 2,7 % Н2 и 58,5% N2. Горение протекает в теоретически необходимом количестве воздуха при нормальных условиях.
Расчет объёма воздуха для горения
Решение. Т.к. горючим веществом является смесь газов, для расчета объёма воздуха для горения воспользуемся формулой (2.4).
Для нахождения коэффициентов β составим уравнения реакций горения компонентов смеси. В горении принимают участие СО, СН4, Н2.
СО + 0,5(О2 + 3,76N2) СО2 + 0,5·3,76N2 (β = 0,5),
СН4 + 2(О2 + 3,76N2) СО2 + 2Н2О +2·3,76N2 (β = 2),
Н2 + 0,5(О2 + 3,76N2) Н2О + 0,5·3,76N2 (β = 0,5).
Подставим данные в формулу (2.4), учитывая, что (О2) = 1:
= 0,76 м3.
Расчет объёма продуктов сгорания
Определим содержание горючих газов в 1 м3 газовой смеси (доменного газа).
V(CО2) = (СО2) VДОМ. ГАЗА = 0,105 1 м3 = 0,105 м3,
V(СО) = 0,28 1 = 0,28 м3,
V(СН4) = 0,003 1 = 0,003 м3,
V(Н2) = 0,027 1 = 0,027 м3,
V(N2)=0,5851=0,585 м3.
Расчет объёма продуктов сгорания доменного газа проведем по уравнениям реакций горения отдельных компонентов.
0,28м3 V01
СО + 0,5(О2 + 3,76 N2) СО2 + 0,5·3,76 N2
1 м3 1м3 0,53,76 м3
Составим и решим пропорцию:
- при сгорании 1м3 СО – (1 + 0,53,76) м3 СО2 и N2
0,28 м3 СО – V01.
= 0,81 м3.
0,003м3 V0 2.
СН4 + 2(О2 + 3,76N2) СО2 + 2Н2О +2·3,76N2;
1 м3 1 м3 2 м3 23,76 м3;
- при сгорании 1 м3 СН4 – (1 + 2 + 23,76) м3 СО2, Н2О и N2
0,003 м3 СН4 - V02
= 0,03 м3.
0,027м3 V03
Н2 + 0,5(О2 + 3,76N2) Н2О + 0,5·3,76 N2;
1 м3 1 м3 0,53,76 м3
- при сгорании 1 м3 Н2 – (1 + 0,53,76) м3 Н2О и N2
0,027 м3 Н2 - V03
= 0,08 м3.
В продукты сгорания перейдут также азот и углекислый газ, входящие в состав доменного газа, но не участвующие в горении.
V0П.С. = V01 + V02 + V03 + V(CO2) + V(N2) = 0,81 + 0,03 + 0,08 + 0,105 + 0,585 = 1,604 м3.
Литература: [4 - Ч.1, гл. 1, § I.3, I.4].
2.3. Рабочее задание
Получите у преподавателя вариант задания из табл. 4. Рассчитайте объём воздуха для горения горючего вещества, указанного в вашем варианте, а также объём продуктов его сгорания в заданных условиях.
Таблица 4
Состав горючего вещества и условия его горения
№ ва-рианта |
Горючее вещество (Г.В.) |
mГ.В. (VГ.В.), кг (м3) |
С остав ГВ |
Условия горения |
||||
|
|
α |
t0, C |
Р, кПа |
||||
1
|
Ацетилен
|
4 м3
|
С2Н2
|
1,2
|
н.у.
|
н.у.
|
||
2 |
Торф
|
5 кг
|
ω(С) =40%, ω(Н) = 4%, ω(О) = 13%, ω(N) =20%, ω(А) =10%, ω(W) =13% |
1,0
|
н.у.
|
н.у.
|
||
3 |
Природный газ
|
1 м3
|
(СН4)=86,5%, (С2Н2)=3%, (С3Н8)=1%, (СО2)=7,3%, (N2)=2,2%. |
1,0
|
15
|
101,3
|
||
4 |
Бензол
|
1 кг
|
С6Н6 |
1,3
|
20
|
99,5
|
||
5 |
Хлопок
|
200 кг
|
ω(СО)=65%, ω(Н)=30%, ω(W) =5% |
1,0
|
н.у.
|
н.у.
|
||
6 |
Водяной газ
|
1 м3
|
(СО)=40%, (СО2)=4,5%, (Н)=50%, (N)=5%, (СН4)=0,5% |
1,0
|
н.у.
|
н.у.
|
||
7 |
Этиловый спирт
|
32 кг
|
С2Н5ОН |
1,2
|
20
|
99,3
|
||
8 |
Бензин
|
10 м3 =730кг/м3
|
ω(С)=86%, ω(Н)=14%
|
1,0
|
15
|
101,3
|
||
Окончание табл. 4 |
||||||||
№ варианта |
Горючее вещество (Г.В.) |
mГ.В. (VГ.В.), кг (м3) |
Состав ГВ |
Условия горения |
||||
|
|
α |
t0, C |
Р, кПа |
||||
9 |
Ацетон
|
20 кг
|
С3Н6О |
1,4
|
н.у.
|
н.у.
|
||
10 |
Керосин
|
100 л =860кг/м3
|
ω(С)=85%, ω(Н)=14%, ω(О)=0,6%, ω(S)=0,4% |
1,0
|
25
|
90,0 |
||
11 |
Природный газ
|
200 м3
|
(СН4)=86%, (Н)=4%, (С2Н6)=2%, (С3Н8)=4%, (С4Н10)=4% |
1,0
|
н.у. |
н.у. |
||
12 |
Пропан
|
100 м3
|
С3Н8 |
1,3
|
20
|
99,9
|
||
13 |
Древесина
|
300 кг =600кг/м3
|
ω(С)=49%, ω(Н)=5%, ω(О)=40%, ω(N)=2%, ω(W)=4% |
1,0
|
н.у. |
н.у. |
||
14 |
Каменный уголь
|
1 кг
|
ω(С)=69,8%, ω(Н)=4,6%, ω(О)=8,2%, ω(s)=1,2%, ω(w)=10%, ω(А)=6,2% |
1,0
|
25
|
98,5
|
||
15 |
Метан |
100 м3
|
СН4 |
1,5
|
10
|
101,3
|
||
16 |
Сероводород |
200 м3
|
Н2S |
1,3
|
20
|
99,0
|
||
17 |
Диэтиловый эфир
|
20 кг
|
(С2Н5)2О
|
1,4
|
15
|
101,3
|
||
18 |
Каменный уголь
|
100 кг
|
ω(С)=75,8%, ω(Н)=3,8%, ω(О)=2,8%, ω(N)=1,1%, ω(s)=2,5%, ω(w)=3%, ω(А)=11%
|
1,0
|
20 |
99,0 |
Приведите полученные данные к 1 кг (1 м3) горючего вещества и результаты расчетов оформите в виде табл 5.
Таблица 5