Методические указания к выполнению лабораторных работ
Скачать 397.76 Kb.
|
Ход работыОпыт №1. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.
(по 2мл.) разных концентраций, поочерёдно добавляют в каждую пробирку такое же количество серной кислоты. 2. Отсчитывают время от момента сливания веществ до выделения серы в каждой пробирке. Тиосульфат натрия разлагается в растворе серной кислоты по уравнению Na2S2O3 + H2SО4 = S + Nа2 SО4 + SО2 + H2О
4.Изобразить в виде графика (по оси ординат -условную скорость реакции Uусл по оси абцисс-концентрацию Na2S2O3) зависимость скорости реакции разложения тиосульфата от его концентрации в растворе. 5.На основании проведённых опытов сделать вывод о влиянии концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций. Опыт №2. Влияние поверхности соприкосновения реагирующих веществ на скорость гетерогенной реакции. 1. На технохимических весах взвешивают две навески по 0,5 г карбоната кальция ( можно взять кусочки мела ).
Контрольные вопросы1. Как называется раздел химии, изучающий скорость и механизм химических реакций?
Лабораторная работа № 4 Тема: Тепловые явления при растворении. Цель: Определить энтальпию растворения /знак теплового эффекта/ выданных веществ. Должны знать: механизм растворения, гидратную теорию растворов Д.И. Менделеева; приемы безопасной работы в химической лаборатории. Должны уметь: определять энтальпию растворения опытным путем и объяснять ее результаты; соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории; использовать лабораторную посуду и оборудование. Реактивы и оборудование: химические стаканы (или колбы) на 50-100 мл, термометр, мерные цилиндры, весы, стеклянные трубочки, Na CL, NaNO3, C12H22O11, CuSO4 (безводный), H2SO4 (раствор). Литература: Физическая и коллоидная химия (в общественном питании): учебное пособие /С.В. Горбунцова – М.: Альфа-М; 2006/ гл.2, п 2.1 – 2.4 Теоретическое пояснение Растворение различных веществ всегда сопровождается тепловыми эффектами. Под теплотой (энтальпией) растворения понимают количество тепла, которое выделяется или поглощается при растворении 1 моля вещества в таком объеме растворителя, дальнейшее прибавление которого не вызывает изменения теплового эффекта. Тепловой эффект растворения твердых веществ состоит в основном из двух слагаемых: ∆ H раств.= ∆H1 + (-∆H2) где ∆H1 – теплота, затрачиваемая на разрушение кристаллической решётки; ∆H2 – теплота гидратации, т. е. теплота, которая выделяется при химическом взаимодействии растворяемого вещества с растворителем. Следовательно, в зависимости от величины этих слагаемых тепловой эффект растворения может быть положительным и отрицательным. ∆ H раств. < 0 – растворение сопровождается повышением температуры раствора. ∆ H раств. > 0 – растворение сопровождается охлаждением системы. Ход работы.
3. Навески веществ энергично размешайте в воде и отметьте температуру полученных растворов. 4. Результаты измерений запишите в таблицу. Температура растворов будет изменяться по- разному. Объясните наблюдаемые явления.
5. Уберите рабочее место, растворы слейте в специальные емкости – приемники. Контрольные вопросы.
5. Гидратная теория растворов Д.И. Менделеева. Лабораторная работа № 5. Тема: Определение pH среды. Цель: Ознакомление с колориметрическим методом определения pH среды. Должны знать: диссоциация воды; нейтральная, кислая, щелочная среда; водородный показатель; способы определения pH среды; приемы безопасной работы в химической лаборатории. Должны уметь: определять кислотно-щелочные свойства растворов опытным путем; соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории; использовать лабораторную посуду и оборудование. Реактивы и оборудование: набор индикаторов: метиловый фиолетовый, метиловый оранжевый, метиловый красный, бромкрезоловый пурпуровый, феноловый красный, фенолфталеин, тимолфталеин, трепеолин 0, универсальная индикаторная бумага, исследуемые растворы, пробирки. Литература: Физическая и коллоидная химия (в общественном питании): учебное пособие /С.В. Горбунцова – М.: Альфа-М; 2006/ гл.3, п 3.1. Теоретическое пояснение Водородные ионы занимают особое положение среди других ионов вследствие их влияния на ход многих реакций, протекающих в растворе. Для характеристики среды пользуются водородным показателем (pH), который вычисляют по формуле pH = - lg (H+) Для нейтральной среды (Н+) = (ОН-) = 10-7 моль/л, pH = 7 В кислых средах (Н+) (ОН-) pH 7 В щелочных средах (Н+) (ОН-) pH 7 Один из способов определения pH основан на использовании веществ-индикаторов, изменяющих свою окраску в зависимости от степени активной кислотности или щелочности. Метод определения концентрации ионов водорода, основанный на изменении цвета индикаторов, называется колориметрическим. Ход работы Опыт № 1. Определение pH прозрачных бесцветных жидкостей. Получите у преподавателя 30 мл исследуемого раствора и определите его pH. Пользуясь набором индикаторов, приведенным в табл. 1, можно определить pH раствора с точностью до 1. Изменение цвета индикатора при различных значениях pH (табл. 1)
Для работы используйте тщательно вымытые пробирки. Налейте в пробирку 1 мл исследуемого раствора и добавьте 1-2 капли фенолового красного. Если раствор окрасился в желтый цвет, то pH 6,8. Если же раствор красный, то pH 8. Появление красной окраски раствора свидетельствует о том, что среда щелочная. Для более точного определения возьмите новую порцию раствора добавьте фенолфталеина. Если раствор слабо-розовый, то pH = 9, при красном цвете pH 10. Чтобы определить его точное значение в последнем случае, налейте опять 1 мл раствора и добавьте тимолфталеина. При синей окраске раствора pH больше 10,5. Для уточнения величины pH к новой порции исследуемого раствора добавьте ализарин. При желтом цвете раствора pH = 10, при оранжевом 11, при лиловом pH 12. Если pH раствора больше 12, то новую порцию исследуемого раствора проверьте индикатором тропеолином 0. Аналогично проводят определение pH раствора, если после добавления фенолового красного раствор окрасился в желтый цвет. При этом индикаторы берут в иной последовательности. После фенолового красного к новой порции исследуемого раствора добавьте бромкрезоловый пурпуровый. Если раствор окрасился в желтый цвет, то pH 5.2. Затем испытайте раствор метиловым красным, который при pH 4,4 меняет свой цвет на красный. Новое определение pH можно провести метиловым оранжевым, который при pH = 5 окрашивает раствор в желтый цвет, при pH = 4 - в оранжевый, а при pH 3 – в красный. В последнем случае к исследуемому раствору добавьте метиловый фиолетовый; фиолетовый цвет соответствует pH = 3, голубой – pH = 2, зеленый - pH = 1 и желтый pH = 0,5. Опыт № 2. Определение pH раствора с помощью универсального индикатора. На универсальную индикаторную бумажку наносят 2 -3 капли исследуемого раствора. Сравнивают окраску индикатора с цветной шкалой на бумаге универсального индикатора. Этот метод грубый (точность 0,5 pH), но довольно быстрый. Контрольные вопросы 1. Что характеризует водородный показатель? 2. Для чего нужны индикаторы? 3. Какой метод определения pH называют колометрическим? 4. Какие растворы называются буферными? 5. Почему необходимо учитывать значение pH в кулинарных процессах Лабораторная работа № 6. Тема: Определение величины адсорбции на поверхности активированного угля. Цель: Определить зависимость адсорбции от различных факторов. Должны знать: определение и виды сорбции; зависимость адсорбции от величины площади поверхности адсорбента, от температуры, его природы и природы растворителя; гидрофильные и гидрофобные поверхности; приемы безопасной работы в химической лаборатории. Должны уметь: проводить эксперименты по исследованию зависимости адсорбции от различных факторов; соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории; использовать лабораторную посуду и оборудование. Реактивы и оборудование: растворы CH3COOH, NaOH, активированный уголь, фенолфталеин, бюретка, пипетка, колбы, воронка, фильтры, мерный цилиндр, водяная баня. Литература: Физическая и коллоидная химия (в общественном питании): учебное пособие /С.В. Горбунцова – М.: Альфа-М; 2006/ гл.6, п 6.1 – 6.6 Теоретическое пояснение. Явление самопроизвольного поглощения вещества на поверхности раздела называется адсорбцией. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а вещество, которое поглощается, адсорбируется – адсорбтивом. В процессе адсорбции на границе твердое тело – раствор участвуют не только внешняя, но и внутренняя поверхность адсорбентов. Адсорбцию обозначают буквой Г, а ее величину принято выражать количеством вещества (x) на единицу массы (m) адсорбента. Г = х/m (моль/кг) Ход работы Опыт №1. Определение концентрации уксусной кислоты до начала опыта. Для этого в колбу отбирают 10 мл. раствора уксусной кислоты, прибавляют 2 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н раствором NaOH до изменения окраски. Вычисляют концентрацию уксусной кислоты по формуле: СCH3 COOH = C NaOH · V NaOH /VCH3СООH Опыт №2. Затем в колбу помещают 30 мл. раствора уксусной кислоты, одну таблетку активированного угля и нагревают при температуре не выше 50º 5 минут. После нагревания раствор отфильтровывают, отбирают 10 мл. раствора пипеткой ( или мерным цилиндром) и определяют его концентрацию как описано выше. Количество адсорбированного вещества вычисляют по формуле: Х = (Со-С) · V (моль / г) m 1000 Со – концентрация уксусной кислоты до начала опыта С – концентрация уксусной кислоты после опыта V - объём уксусной кислоты, взятой для адсорбции Х m –количество адсорбированного вещества. Опыт №3. В колбу помещают 40 мл. уксусной кислоты, одну таблетку угля и кипятят содержимое колбы 10 мин. Затем отфильтровывают, определяют концентрацию раствора как описано выше. Вычисляют количество адсорбированного вещества. Опыт №4. В колбу отбирают 40 мл. уксусной кислоты, одну таблетку угля и кипятят содержимое колбы 20 мин. Затем отфильтровывают, отбирают 10 мл. раствора и определяют концентрацию раствора. Вычисляют количество адсорбированного вещества. На основе данных составляют таблицу
Анализируя опытные данные, делают вывод о влиянии времени и температуры на количество адсорбированного вещества. Контрольные вопросы
3. Какие вещества можно использовать в качестве адсорбентов? 4. Почему в ходе опыта изменяется концентрация уксусной кислоты? 5. Какими свойствами обладает актированный уголь? 6. Что изменится, если вместо угля взять каолин? 7. Как зависит количество адсорбированного вещества от температуры, времени? 8. Почему при тушении пожара нельзя пользоваться обычным противогазом ( с активированным углем)? Лабораторная работа №7 Тема: Получение коллоидных растворов различными методами. Цель: Ознакомление с методами конденсации и пептизации. Должны знать: методы получения коллоидных растворов: диспергирование, конденсация, пептизация; приемы безопасной работы в химической лаборатории. Должны уметь: получать коллоидные растворы различными методами; составлять схемы строения и формулы мицелл; соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории; использовать лабораторную посуду и оборудование. Реактивы и оборудование: 0,1 н р-р HCI, 2% р-р FeCL3, 0,1 % р-р K4 (Fe(CN)6 ), 1% р-р CuSO4, 1 % р-р KMnO4 , 1 % р-р Na2S2O3, р-р NН4ОН, 0,002 и 0,01 н р-ры AgNO3 0,01 и 0,002 н р-ры KI, 5% cnupm. р-р канифоли или парафина, спиртовка, мерный цилиндр, фильтры бум., колбы на 50мл, пробирки, держатель. Литература: Физическая и коллоидная химия (в общественном питании): учебное пособие /С.В. Горбунцова – М.: Альфа-М; 2006/ гл.7, п 7.2, гл. 8, п.8.1 – 8.9 Теоретическое пояснение. Коллоидные растворы (золи) можно получить как из неорганических веществ, так и органических веществ, если эти вещества практически нерастворимы в жидкости, служащей дисперсионной средой. Все методы получения коллоидных растворов делят на две основные группы: 1) диспергирование - дробление крупных частиц до коллоидной дисперсности; 2) конденсация - соединение атомов, ионов или молекул в более крупные частицы коллоидных размеров. В коллоидном растворе частицы имеют размеры от 107 до 105 см. Условно к методам диспергирования относят метод пептизации. Он заключается в том, что к рыхлому свежеприготовленному осадку прибавляют раствор электролита (стабилизатора), под действием которого частицы осадка отделяются друг от друга и переходят во взвешенное состояние, образуя золь. Пептизировать можно далеко не все осадки; плотные, тяжелые осадки не поддаются пентизации, наоборот, рыхлые, студенистые осадки, особенно свежеприготовленные, легко пептизируются. К группе методов конденсации относят получения золей: а) конденсацией паров, б) заменой растворителя, в) с помощью различных химических реакций. Метод замены растворителя состоит в том, что к истинному раствору какого-либо вещества добавляют в большом объеме другую жидкость, которая является для этого вещества плохим растворителем, но хорошо смешивается с исходным растворителем. Золи можно получить в результате химических реакций почти всех типов: обмена, окислительно-восстановительных, гидролиза и других. Например, золь хлорида серебра можно получить в ходе реакции обмена, смешивая очень разбавленные растворы хлорида натрия и нитрата серебра: NaCl + AgNO3 = AgCL + NaNO3 При этом одно из исходных веществ должно быть взято в избытке, чтобы служить стабилизатором получаемого гидрозоля. Если вещества будут взяты в эквивалентных количествах, то золь не получится и хлорид серебра выпадет в виде осадка. Ход работы. Опыт №1. Получение золя гидроксида железа (III) методом пептизации. Возьмите 25мл 2%-него раствора хлорида железа (III) и прибавьте раствор аммиака по каплям до полного выпадения осадка гидроксида железа. Полученный осадок промойте декантацией дистиллированной водой, для чего осадок взболтайте с большим количеством воды, а после отстаивания прозрачную жидкость над осадком осторожно слейте. О конце отмывания судят по отсутствию запаха аммиака. Промытый осадок разделите поровну в три колбы. В первую прибавьте в качестве пептизатора 1-2 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты, во вторую 2 мл 2% раствора FeCL3, третью оставьте для сравнения. Содержимое первой и второй колб нагревают на водяной бане при 40-50 0 С 15-20 мин, периодически взбалтывая. При наступлении пептизации получается красно-коричневый золь гидроксида железа (III) . Напишите уравнение происходящей реакции и формулу мицеллы (стабилизатор FeCL3) Опыт №2. Получение золя канифоли или парафина. Налейте в пробирку 10мл дистиллированной воды и добавьте в нее несколько капель (не более 0,5 мл) 5% спиртового раствора канифоли или парафина. Полученный раствор энергично перемешивают. Образуется белый опалесцирующий золь канифоли. Укажите, каким способом получен золь канифоли. Почему в спирте канифоль образует истинный раствор, а в воде - коллоидный? Опыт №3. Получение золя гидроксида железа (III) реакцией гидролиза. Приготовьте 50мл кипящей дистиллированной воды и влейте в неё 3-5мл 2% раствора хлорида железа(III). Получается коллоидный раствор красно-коричневого цвета, стабилизированный хлоридом железа. Сравните цвет золя с цветом исходного раствора хлорида железа. Напишите уравнение реакции гидролиза хлорида железа и формулу мицеллы. Опыт №4. Получение золя железисто-синеродной меди – гексацианоферрат (II) меди (реакция обмена). К 20 мл 0,1 % раствора K4 (Fe(CN)6 ) приливают 1 мл 1% раствора CuSO4. Полученный золь имеет коричнево-красный цвет. Напишите формулы мицелл, если в избытке CuSO4 и K4 (Fe(CN)6 ) Опыт №5. Получение золя диоксида марганца (реакция восстановления) Перманганат калия восстанавливается тиосульфатом натрия до диоксида марганца: 8 KMnO4 + 3 Na2S2O3 + H2O = 8 MnO2 + 3 K2SO4 + 2 KOH + 3 Na2SO4 В коническую колбу вносят 5 мл 1 % раствора перманганата калия и разбавляют дистиллированной водой до 50 мл. Затем в колбу добавляют по каплям 2 мл 1 % раствора тиосульфата натрия. Получается вишнево-красный золь диоксида марганца. Напишите формулу мицеллы (стабилизатор KMnO4) Опыт №6. Изменение знака заряда коллоида в зависимости от способа получении. Возьмите 10 мл 0,002 н. раствора нитрата серебра и добавьте из бюретки по каплям 1мл 0,01н. раствора иодида калия. Образуется золь иодида серебра с положительно заряженными частицами. В другую пробирку возьмите 10 мл 0,002 н. раствора иодида калия и добавьте по каплям из бюретки 1мл 0,01н. раствора нитрата серебра. Образуется золь с отрицательно заряженными частицами. Напишите уравнение реакции получения иодида серебра и строение мицелл в обоих случаях. Контрольные вопросы 1. Какими методами можно получить золи? 2. Что такое пептизация? 3. Строение мицеллы гидрозоля. 4. Общие условия получения коллоидных растворов. 5. В ходе каких (типы) химических реакций можно получить коллоидные растворы? 6. Какие пищевые продукты получают методом механического диспергирования? 7. Чем объясняется помутнение одеколона /духов/ при введении в них воды? Лабораторная работа № 8 Тема: Свойства коллоидных растворов. Задачи работы: провести опыт по коагуляции золя под действием электролита; определить порог коагуляции для золя Fe(OH)3; получить положительно и отрицательно заряженные золи йодида серебра и наблюдать их взаимную коагуляцию; очистить воду коагуляцией. Должны знать: устойчивость и коагуляция золей; факторы, вызывающие коагуляцию; приемы безопасной работы в химической лаборатории. Должны уметь: получать коллоидные растворы и исследовать их свойства; соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории; использовать лабораторную посуду и оборудование. Реактивы и оборудование: Fe(ОН)3 — золь, Na2SO4 — 0,002 М р-р, Na3PO4 — 0,002 М р-р, золи AgJ, взвесь глины, пробирки, бюретка, мерный цилиндр. Литература: Физическая и коллоидная химия (в общественном питании): учебное пособие /С.В. Горбунцова – М.: Альфа-М; 2006/ гл.8, п 8.5 – 8.9 Теоретическое пояснение По самой своей природе коллоидные системы агрегативно неустойчивы. Потеря агрегативой устойчивости выражается в укрупнении частиц путем коагуляции, т. е. слипания их между собой с образованием крупных агрегатов. Далеко зашедшая коагуляция приводит к потери кинетической устойчивости, т. е. неспособности укрупнившихся коллоидных частиц равномерно распределяться по всему объему; эти частицы либо будут всплывать, либо оседать (седиментация). Факторы, вызывающие коагуляцию, могут быть самыми разнообразными: изменение температуры, механическое воздействие, облучение, добавление различных электролитов. При коагуляции электролитов существует ряд общих правил.
Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+ Различие в действии этих ионов объясняется их гидратационной способностью.
Внешне явление коагуляции выражается в том, что гидрозоль мутнеет, появляются видимые невооруженным глазом хлопья, постепенно система начинает расслаиваться на два слоя: жидкость и рыхлый осадок. Коагуляцию можно наблюдать и в том случае, если к одному золю добавить другой золь с противоположным зарядом (взаимная коагуляция). В этом случае каждый золь по отношению к другому выполняет роль электролита-коагулятора. При взаимной коагуляции в осадок выпадают частицы обоих золей. Ход работы. Опыт №1. Очистка воды коагуляцией. Возьмите шесть пробирок. В пять пробирок налейте по 10 мл мутной воды, содержащей взвешенные частицы глины, а в шестую — 5 мл, затем прибавьте различные количества золя гидроксида железа; в первую — 1 мл, во вторую — 2 мл, в третью — 4 мл, в четвертую — 6 мл и в шестую — 8 мл. Мутная вода без золя гидроксида железа в пятой пробирке служит контрольным образцом. Содержимое пробирок перемешайте и оставьте стоять некоторое время. Наблюдайте, в какой пробирке быстрее происходит очистка воды. Результаты опыта запишите в таблицу через 20; 40; 60; и 80 минут.
Объясните, почему происходит очистка воды? Опыт №2. Коагуляция золей электролитами и определение порога коагуляции. Налейте в пробирку 5 мл и золя гидроксида железа, а в бюретку — 0,002 М раствор сульфата натрия. Из бюретки следует медленно приливать раствор сульфата натрия в пробирку с золем гидроксида железа при тщательном перемешивании. Признаком начала коагуляции считается помутнение золя по всему объему раствора. Запишите объем израсходованного раствора сульфата натрия и вычислите порог коагуляции (ПК) по формуле: ПК = cv/5*1000, где с — концентрация электролита, моль/л; v — объем израсходованного электролита, мл; ПК — порог коагуляции, ммоль/л. Налейте в пробирку 5 мл золя гидроксида железа и повторите опыт, взяв в качестве коагулирующего электролита 0,002 М раствора Na3PO4. Определив порог коагуляции, данные обоих опытов запишите в таблицу.
Относительная коагулирующая способность вычисляется делением более высокого порога коагуляции на более низкий. При обсуждении результатов опыта отметьте, почему коагулирующая способность одного иона выше, чем другого. Опыт №3. Взаимная коагуляция золей иодида серебра. Получите положительно и отрицательно заряженные золи йодистого серебра (можно использовать золи, полученные на предыдущей лаб. работе) Налейте в пробирку 5 мл отрицательно заряженного золя иодида серебра. Добавьте к нему 5 мл положительно заряженного золя иодида серебра. Что при этом наблюдается? Объясните происходящее явление. Контрольные вопросы. 1. Что такое коагуляция и какие факторы её вызывают? 2. Какой ион электролита обладает коагулирующим действием и как коагулирующая способность связана с зарядом ионов? 3. Что понимают под порогом коагуляции? 4. Каково практическое значение коагуляционных процессов в пищевой промышленности? Лабораторная работа № 9. Тема: Получение устойчивых эмульсий и пен, выявление роли стабилизатора. Цель: Получить эмульсии, пены и выявить роль стабилизатора в получении устойчивых эмульсий и пен. Должны знать: строение, свойства грубодисперсных систем, методы получения и стабилизации; приемы безопасной работы в химической лаборатории. Должны уметь: получать устойчивые эмульсии и пены; соблюдать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории; использовать лабораторную посуду и оборудование. Реактивы и оборудование: раствор мыла, раствор белка, растительное масло, изоамиловый спирт, штатив с пробирками, мерный цилиндр, капиллярная трубка. Литература: Физическая и коллоидная химия (в общественном питании): учебное пособие /С.В. Горбунцова – М.: Альфа-М; 2006/ гл.11, п 11.2 – 11.7. |
Похожие:
 | Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине информатика для студентов I курса специальности 080507 IV курса... |  | Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит... |
| Информационные технологии на транспорте: Методические указания по изучению раздела «субд ms access» и выполнению лабораторных работ.... | | Методические указания предназначены для студентов экономического факультета, изучающих курсы «Документирование управленческой деятельности»... |
| Методические указания к выполнению практических работ обучающимися по дисциплине оп. 05 | | ... |
| Методические указания по проведению лабораторных работ предназначены для студентов гоапоу «Липецкий металлургический колледж» технических... | | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий | | Программа курса и методические указания по изучению дисциплины, выполнению лабораторных и самостоятельных работ |