Інформація для викладачів
Опис
Експериментальна установка
У хімії термін "спирти" охоплює не лише питний алкоголь, що міститься в пиві чи вині, але й цілу групу речовин. Спирти - це органічні хімічні сполуки, які мають гідроксильні групи на одному або декількох різних аліфатичних атомах Карбону. Метанол часто виробляють промисловим способом з вугілля або природного газу.
У цьому експерименті метанол переганяють з деревини. Метанол в основному утворюється з метоксигруп лігніну.
Додаткова інформація для викладачів (1/5)
Попередні знання
Учні вже повинні знати групи спиртів і принцип дистиляції.
Крім того, учні повинні бути знайомі з правилами безпечного поводження з хімічними речовинами, а також з бутановим пальником або пальником Бунзена.
Принцип
Метанол отримують з деревини за допомогою сухої перегонки. Оскільки під час цього процесу в деревину майже не потрапляє повітря, вона не горить, а утворює водень, окис вуглецю та етен, який збирається у вигляді рідкої фази. З неї шляхом багаторазової дистиляції можна отримати метанол.
Додаткова інформація для викладачів (2/5)
Мета навчання
Учні повинні дізнатися, що при сухій перегонці деревини також утворюється метанол, який є легкозаймистим спиртом з низькою температурою кипіння.
Завдання
Отримайте метанол з деревини.
Додаткова інформація для викладачів (3/5)
Зауваження щодо підготовки
Для сухої дистиляції особливо підходять висушені тирса або стружка, а також інші сухі шматки деревини. Звичайно, замість бутанового пальника можна використовувати пальник Бунзена.
Зауваження щодо проведення учнівського експерименту
Переконайтеся, що експериментальна установка не зазнає навантажень і є герметичною. Якщо немає достатньої кількості витяжних отворів, гази, що виділяються, необхідно постійно спалювати за допомогою деревної тріски. Якщо забезпечити постійне спалювання газів, неприємний запах і небезпека від метанолу, що виділяється, майже повністю усувається.
Додайте дистиляти декількох груп разом, якщо отриманих кількостей недостатньо для дослідження.
Додаткова інформація для викладачів (4/5)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Методичні рекомендації
З експерименту не одразу зрозуміло, що утворився спирт (метанол). Цей факт має бути опрацьований у відповідному обговоренні в класі. Профіль речовини метанолу можна підготувати вже тут (не входить до цієї інструкції), якщо гомологічний ряд і структурна формула спиртів вже встановлені. Профілі речовини метанолу та етанолу включені в оцінку в експерименті "Проба з йодоформом" (P7172000).
Вироблений метанол в основному утворюється з метоксигруп лігніну. Крім метанолу (приблизно 2%), водна фаза містить переважно оцтову кислоту (приблизно 6%) і ацетон (приблизно 0,2%). Горючий газ, що виділяється, складається з метану, водню і невеликої кількості неконденсованого метанолу.
Додаткова інформація для викладачів (5/5)
Зауваження щодо підготовки та проведення експерименту
Утилізація
- Пробірку Duran можна або повторно використовувати для подібних експериментів, або звільнити від продуктів органічного розкладу тривалим прожарюванням після механічного очищення.
- Учні не повинні чистити пробірки, оскільки продукти розкладання містять канцерогенні речовини.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
Увага небезпека! Ризики, пов'язані з використанням
- Під час експерименту виділяються шкідливі речовини з сильним запахом. Проводьте тест під витяжною шафою!
- Одягніть захисні окуляри!
- Зробіть гумово-скляні з'єднання слизькими за допомогою гліцерину. Не застосовуйте силу!
Інформація для учнів
Мотивація
Промислове виробництво метанолу
Хоча в розмовній мові слово "алкоголь" асоціюється з такими напоями, як пиво, вино або коктейлі, в хімії це термін, що позначає цілу групу речовин. Найвідомішим представником цієї групи є етанол, але метанол також дуже важливий. З одного боку, метанол служить вихідним матеріалом для синтезу таких хімічних речовин, як аграрний альдегід або оцтова кислота, з іншого боку, метанол використовується як паливо для двигунів внутрішнього згоряння або як постачальник енергії для паливних елементів.
У цьому експерименті метанол виробляється з деревини.
Завдання
Експериментальна установка
Отримайте метанол з деревини.
Матеріал
Додаткові матеріали
| Додатково потрібно | |
|---|---|
| Морозиво Тирса, суха | |
Підготовка (1/5)
Рисунок 1
1.Зберіть штатив як показано на рис. 1 за допомогою двох подвійнх муфт та універсальних затискачів.
2. Прикріпіть два універсальні затискачі до штативного стрижня, зміщені по висоті і під прямим кутом один до одного.
Підготовка (2/5)
Рисунок 2
Надалі змастіть всі з'єднання гуми зі склом гліцерином, не застосовуйте силу. Небезпека травмування!
3. Вставте короткий кінець великої прямокутної трубки в пробку, яка підходить для пробірки Duran (рис. 2).
4. Закрийте пробірку з насадкою відповідною пробкою, вставте довгу ніжку прямокутної трубки так, щоб вона закінчувалася приблизно на 3 см вище дна (рис. 3).
Рисунок 3
Підготовка (3/5)
Рисунок 4
6. Наповніть пробірку Duran на дві третини тирсою, закріпіть її на штативному стрижні горизонтально у верхньому затискачі (рис. 4.).
7.З'єднайте обидві пробірки між собою за допомогою прямокутної трубки, потім затисніть пробірку з бічним кріпленням вертикально у другому універсальному затискачі (рис. 5).
8.Переконайтеся, що обидві пробірки з'єднані одна з одною без натягу, але добре закриті.
Рисунок 5
Підготовка (4/5)
Рисунок 6
8.Наповніть мензурку льодом приблизно наполовину, покладіть зверху кілька ложок кухонної солі (рис. 6) і перемішайте суміш.
9.Підставте мензурку під пробірку з насадкою і перемістіть пристрій так, щоб пробірка була наполовину занурена в холодну суміш (рис. 7).
Рисунок 7
Підготовка (5/5)
Рисунок 8
10.За допомогою шматка гумової трубки з'єднайте насадку (рис. 8), оснащену запірним клапаном із залізної вати, з насадкою таким чином, щоб отвір насадки був спрямований догори (рис. 9).
Рисунок 9
Виконання роботи (1/2)
Рисунок 10
1.Нагрійте пробірку Duran по всій довжині, а потім сильно нагрійте деревину в передній частині.
2. Поступово переміщуйте точку нагрівання до кінця пробірки.
3.Видаліть газ, що виходить з сопла, і проведіть тест на вміст кисню (рис. 10).
4. Після негативного результату підпаліть газ у насадці.
Виконання роботи (2/2)
Рисунок 11
5.Припиніть нагрівання деревини, як тільки в дистиляторі перестане утворюватися дистилят.
6. Дайте охолонути і зніміть насадку, а потім вийміть мензурку.
7. Візьміть піпеткою світлу фазу дистиляту (рис. 11), нанесіть її на годинникове скло і спробуйте підпалити дерев'яною тріскою.
Утилізація
Помістіть пробірки в штатив для пробірок для подальшого очищення. Не мийте їх самостійно!
Протокол
Завдання 1
Запишіть свої спостереження.
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Питання
Завдання 4
Вставте слова в тексті! Група речовин ____ відрізняється від інших груп речовин тим, що в спиртах атом Карбону, зв'язаний з ____ групою, утворює зв'язки лише з атомами ____ та ____.