Лабораторный практикум по прикладной химии, химической технологии и экологической безопасности

Министерство просвещения Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего образования
«Московский педагогический государственный университет»

Н. В. Кутяшева, Г. И. Курочкина, М. К. Грачев

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 
ПО ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ, 
ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 
И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Учебное пособие

МПГУ
Москва • 2023

УДК 66(076.5) 
DOI: 10.31862/9785426312395
ББК 35я73-5
 
К955  

Рецензенты:
М. П. Коротеев, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры 
органической химии Института биологии и химии ФГБОУ ВО «Московский 
педагогический государственный университет»
Е. Н. Офицеров, доктор химических наук, профессор РХТУ 
им. Д. И. Менделеева

 
Кутяшева, Наталья Владимировна. 
К955   
Лабораторный практикум по прикладной химии, химической 
технологии и экологической безопасности : учебное пособие / 
Н. В. Кутяшева, Г. И. Курочкина, М. К. Грачев. – Москва : МПГУ, 
2023. – 60 с. : ил.
 
 
ISBN 978-5-4263-1239-5

Практикум предназначен для методического обеспечения ла бораторных занятий 
по дисциплинам «Прикладная химия, химическая технология и экологическая безопасность» 
в соответствии с ФГОС ВО по специальностям 44.03.01 «Химия», 44.03.05 
«Химия и Экология» и 44.03.05 «Биология и Химия», направлен на повышение эффективности 
подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по основным 
вопросам прикладной химии, химической технологии и экологической безопасности 
и повышение качества усвоения знаний по данному блоку химии.
Издание включает в себя описание лабораторных работ, посвященных получению 
некоторых неорганических и органических веществ, переработке природного 
сырья, коррозии металлов и методам ее предотвращения, анализу пищевых продуктов 
и др. Описанию работ предшествуют вопросы для самоподготовки и краткое теоретическое 
введение. В конце работ приведены вопросы для контроля за качеством 
усвоения материала по теме проделанной работы.
Материалы практикума могут быть полезными для студентов, обучающихся 
по химическим специальностям, а также учителям и преподавателям внешкольных 
образовательных учреждений.
УДК 66(076.5)
ББК 35я73-5

ISBN 978-5-4263-1239-5
DOI: 10.31862/9785426312395
©
©
МПГУ, 2023
Кутяшева Н. В., 
Курочкина Г. И., 
Грачев М. К., текст, 2023

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Работа № 1. Сырье химической промышленности. 
Гранулометрический анализ и флотация твердого сырья  . . . . . . . 9

Работа № 2. Выделение хлорида калия из сильвинита . . . . . . . . . 17

Работа № 3. Получение нитрата аммония . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Работа № 4. Анализ и подготовка технической воды . . . . . . . . . . . 27

Работа № 5. Получение гидроксида натрия 
химическим способом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Работа № 6. Производство уксусной кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Работа № 7. Получение мыла  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Работа № 8. Получение неорганических пигментов . . . . . . . . . . . 40

Работа № 9. Определение коррозийной стойкости металлов  . . . 43

Работа № 10. Анализ пищевых продуктов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Работа № 11. Классификация пятен и их удаление . . . . . . . . . . . . 50

Работа № 12. Анализ удобрений  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Библиографический список  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Приложение. Приготовление некоторых растворов . . . . . . . . . . . 59

3

ВВЕДЕНИЕ

Преподавание прикладной химии должно обеспечить подготовку высококвалифицированных 
учителей химии, способных освещать в школьном 
курсе вопросы химического производства на уровне современного 
состояния науки и техники. Курс должен ознакомить студентов с основными 
областями применения химии в народном хозяйстве и с использованием 
продуктов конкретных химических производств. Получив такую 
подготовку, будущий учитель сможет ясно представить значение химизации 
народного хозяйства и ее основные направления.
В программах по прикладной химии, химической технологии и экологической 
безопасности для педагогических вузов предусмотрены 
лабораторные занятия по основным темам курса, включающие проведение 
лабораторных работ и контрольные вопросы по теме лабораторной 
работы.
В лабораторном практикуме студенты выполняют экспериментальные 
работы по изучению типовых химико-технологических процессов, 
проводят исследования на установках, моделирующих производственные 
аппараты. Цель лабораторного практикума – закрепить и углубить 
знания, полученные в лекционном курсе, развить практические умения 
в проведении исследования и количественной обработке результатов опыта, 
ознакомить студентов с современными методами анализа химического 
сырья и получаемого продукта. В связи с этим лабораторный практикум 
включает работы по всем основным разделам курса: подготовке и анализу 
сырья, осуществлению типовых процессов неорганической и органической 
технологии, элементов «бытовой химии».
В курс прикладной химии, химической технологии и экологической 
безопасности входят новые понятия – технологические и технико-экономические 
показатели химического производства: себестоимость продукции, 
расходные коэффициенты, материальный баланс, производительность 
работы аппаратов, интенсивность работы аппарата. Эти понятия 
оттачиваются и прорабатываются при решении расчетных задач на аудиторных 
занятиях и при выполнении лабораторных работ.
Данное пособие обеспечивает выполнение различных видов работ 
студентами химических специальностей педагогических университетов. 
Каждая работа сопровождается кратким теоретическим введением, 
облегчающим студенту понимание проводимого эксперимента. 
Для улучшения качества выполнения лабораторной работы включены 
вопросы для самоподготовки, что позволит студенту заранее ознако-

ВВЕДЕНИЕ

миться с изучаемой темой. В завершение работы приведены теоретические 
контрольные вопросы, которые позволят закрепить усвоение 
материала лабораторного занятия. Данные задачи могут быть использованы 
на индивидуальных собеседованиях при защите лабораторных 
работ и в самостоятельной работе студентов.
В пособии также изложены цели лабораторного практикума, порядок 
выполнения лабораторных работ и форма отчетности студентов, а также 
правила техники безопасности при выполнении эксперимента по прикладной 
химии.

Цели и содержание лабораторного практикума
Цель лабораторного практикума по прикладной химии и экологической 
безопасности – закрепление и углубление знаний, полученных в лекционном 
курсе, приобретение практических умений и навыков в проведении 
и количественной обработке результатов опыта, ознакомление 
студентов с различными методами анализа химического сырья и полученного 
продукта.

Основные задачи практикума:
1) исследование основных параметров и установление оптимальных 
условий протекания изучаемых процессов;
2) определение технико-экономических показателей химического 
производства и проведение их расчетов;
3) ознакомление на практике со свойствами сырья для химической 
промышленности и методами анализа сырья и полученной продукции;

4) изучение способов конструирования лабораторных установок, моделирующих 
промышленные системы.
По завершении практикума студент должен знать:
1) состав различных видов материалов, топлива, удобрений, средств 
бытовой химии, основных продуктов питания;
2) химическую сущность и особенности процессов получения продуктов 
химического производства;
3) научные, экологические и социальные проблемы использования 
различных продуктов производства.
Студент должен уметь:
1) составлять условия расчетных и экспериментальных задач;
2) проводить расчеты технико-экономических показателей, материального 
и теплового балансов химических процессов;

Н. В. КУТЯШЕВА, Г. И. КУРОЧКИНА, М. К. ГРАЧЕВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ, ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

3) ориентироваться в технологических схемах основных химических 
производств, уметь видеть основные звенья химического производства;

4) распознавать визуально или с помощью простых испытаний важнейшие 
виды природного сырья и важнейшие продукты химического 
производства;
5) конструировать лабораторные установки и приборы для иллюстрации 
отдельных стадий технологических процессов.
Каждой лабораторной работе предшествует краткое теоретическое 
введение, способствующее пониманию физико-химических основ изучаемого 
процесса.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Порядок выполнения лабораторных работ
Работа студентов в лабораторном практикуме включает:
1) ознакомление с методикой проведения работы;
2) предварительную беседу с преподавателем, которая должна выявить 
полноту понимания студентом выполняемой работы и ознакомить 
с ее особенностями;
3) выполнение лабораторной работы и проведение необходимых расчетов;

4) защиту выполненной работы, которая состоит из представления 
полученных результатов, ответов на теоретические вопросы и решения 
предложенных расчетных задач по теме работы.
Все запланированные работы выполняются студентами в постоянных 
на весь семестр группах из 2–3 человек, в соответствии с методическим 
пособием.
При подготовке к работе студенту необходимо:
1) изучить теоретический материал, относящийся к работе;
2) заполнить лабораторный журнал, занеся в него название работы, 
ее цели и задачи, схему лабораторной установки, ход работы и необходимые 
предварительные расчеты (журнал оформляется каждым 
членом группы индивидуально).
Выполнение работы начинается с подготовки необходимых реактивов, 
оборудования и сборки рабочего прибора из его различных узлов. 
Перед включением прибора студент должен показать собранную установку 
преподавателю и получить разрешение на выполнение работы.
При выполнении работ студент должен строго соблюдать инструкцию 
по проведению работы, не допуская собственных изменений и строго соблюдая 
правила техники безопасности. 
По окончании лабораторной работы необходимо выключить электроприборы, 
перекрыть газометры и восстановить порядок на рабочем месте.
Защита выполненной работы производится индивидуально каждым 
членом группы. К защите студенты представляют оформленный лабораторный 
журнал, заполненный по следующим пунктам:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Оборудование и реактивы.
4. Физико-химические основы процессов, протекающих в проведенной 
работе.

Н. В. КУТЯШЕВА, Г. И. КУРОЧКИНА, М. К. ГРАЧЕВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ, ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

5. Расчеты, необходимые для проведения работы.
6. Записать все необходимые уравнения реакции.
7. Рисунок прибора.
8. Основные этапы работы.
9. Полученные результаты.
10. Выводы по работе.

Техника безопасности при выполнении работ
Студенты допускаются к работе в лаборатории только после ознакомления 
с инструкциями по технике безопасности и подтверждающей 
подпи си в журнале. Кроме общих правил техники безопасности при работе 
в химической лаборатории, к студентам предъявляется ряд требований, 
специфичных для работы в лаборатории прикладной химии:
Выполнение работы начинается со сборки установки или присоединения 
в ней отдельных деталей, выяснения принципа работы ее узлов, 
получения навески веществ и приготовления рабочих растворов. В большинстве 
работ используется разнообразная нагревательная аппаратура 
и регулирующие температуру устройства различной конструкции. После 
сборки установки она должна быть включена в сеть и выведена на рабочий 
режим. Следует принять за правило, что все реагенты должны быть 
загружены в установку до ее включения. Перед включением электроприборов 
студент должен показать собранную установку преподавателю 
и получить разрешение на начало работы. 
Лабораторные работы, моделирующие химико-технологические процессы, 
достаточно длительны. Поэтому при их выполнении большое значение 
имеет правильное распределение времени. Каждая работа рассчитана 
на четыре академических часа, что вполне достаточно для проведения 
эксперимента и предварительных расчетов результатов работы. В отдельных 
случаях возможно выполнение за одно занятие и двух коротких работ. 
Следует рационально использовать время операций, не требующих присутствия 
экспериментатора (сушка, охлаждение, выдержка и т.п.), для выполнения 
других этапов работы, требующих его активного участия.
В процессе выполнения работы студенты должны четко представлять себе 
цель и содержание каждой операции и быть готовыми ответить на вопросы 
преподавателя по ходу работы. Все указания преподавателя и сотрудника лаборатории, 
обеспечивающего практикум по организации работ и методике 
их проведения, должны обязательно выполняться. По окончании лабораторной 
работы необходимо выключить электроприборы, вымыть и поставить 
в сушилку использованную посуду, навести порядок на рабочем месте.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Работа № 1. Сырье химической промышленности. 
Гранулометрический анализ и флотация твердого сырья

Цель работы: ознакомление с основными видами сырья, применяемыми 
в химической промышленности, моделирование процесса флотационного 
обогащения твердого сырья и определение его гранулометрического 
состава.

Вопросы для самоподготовки
1. Классификация и требования к химическому сырью.
2. Рациональное использование химического сырья.
3. Подготовка химического сырья к переработке.

Теоретическое введение
Перед химической переработкой сырье подвергают предварительной 
подготовке с целью придания ему состава и свойств, необходимых 
для осуществления химико-технологического процесса, повышения 
концентрации полезного компонента, понижения содержания 
влаги и вредных примесей, достижения определенной дисперсности. 
Важнейшими операциями подготовки твердого сырья являются 
измельчение, классификация и обогащение. Для оценки степени измельчения 
сырья определяют содержание в нем частиц различных размеров – 
гранулометрический состав. Наиболее распространенным методом 
обогащения твердого сырья является флотация. Флотационное 
обогащение представляет собой физико-химический процесс разделения 
компонентов сырья (полезного материала и пустой породы), основанного 
на их различной смачиваемости. Смачиваемость минералов 
характеризуется краевым углом смачивания Q вдоль границы раздела 
фаз «твердое тело – жидкость – воздух». В соответствии со значением 
угла смачивания минералы подразделяются на несмачиваемые (гидрофобные), 
для которых Q > 90º и смачиваемые (гидрофильные), для которых 
Q < 90º. Так как силы поверхностного натяжения стремятся выровнять 
уровень жидкости, то вследствие различия углов смачивания 
частицы гидрофобных материалов всплывают с пузырьками воздуха 
в виде пены и могут быть собраны, а частицы гидрофильных материалов 
погружаются в жидкость. Таким образом, в результате флотации 

Н. В. КУТЯШЕВА, Г. И. КУРОЧКИНА, М. К. ГРАЧЕВ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ, ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

получают один или несколько флотационных концентратов, содержащих 
полезные компоненты, извлеченные из сырья, и флотационные 
хвосты, состоящие главным образом из пустой породы. Эффективность 
флотации, полнота выделения полезного компонента из сырья зависят 
от ряда факторов, а именно: природы и состава флотируемого сырья, 
в том числе различия в смачиваемости полезного минерала и пустой 
породы; дисперсности сырья (достаточная скорость и избирательность 
процесса достигаются только при размере частиц сырья 0,1–0,3 мм); 
концентрации пульпы, т.е. соотношения твердой и жидкой фаз 
в ней (обычно колеблется в пределах от 1 : 5 до 1 : 3); состава воды, рН 
и природы содержащихся в ней примесей (эффективность флотации 
максимальна при рН = 7); ассортимента применяемых флотореаген-
тов. Флотореагентами называются вещества, способствующие более 
полному разделению полезного минерала и пустой породы, т.е. повышению 
эффективности флотации. Так как природные минералы, входящие 
в состав сырья, обычно не сильно различаются по смачиваемости, 
то для повышения гидрофобности полезного компонента в пульпу 
вводят коллекторы (собиратели) – поверхностно-активные вещества, 
адсорбирующиеся на его частицах и покрывающие их мономолекулярной 
гидрофобной пленкой. Коллекторы обладают избирательной способностью, 
поэтому выбор их зависит от типа флотируемого сырья. 
Для создания устойчивой пены в пульпу добавляют пенообразователи 
(вспениватели) – ПАВ, образующие на пузырьках воздуха адсорбционную 
пленку, препятствующую их слипанию. В качестве вспенивате-
ля применяют терпеновые спирты (сосновое масло), каменноугольную 
смолу, высокомолекулярные алифатические спирты, крезолы, алки-
ларилсульфонаты и другие вещества. При флотации полиметаллических 
руд для выделения в виде отдельных концентратов всех полезных 
компонентов в пульпу вводят регуляторы, повышающие гидрофобное 
действие собирателей (активаторы) или способствующие повышению 
гидрофильности (подавители) и предотвращающие адсорбцию собирателя 
на поверхности минерала. В некоторых случаях один и тот же 
флотореагент может играть различные роли: собиратель может быть 
и пенообразователем, пенообразователь может проявлять собирательные 
свойства и т.п. Так как флотореагенты обладают весьма высокой 
активностью, количество их, вводимое в пульпу, не превышает 
100–200 г на тонну флотируемого сырья. Только в отдельных случаях, 
например, при флотации углей, оно повышается до 400–3000 г на тонну. 
В качестве материала для изучения флотации в работе используют 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

сульфидные руды различных металлов (галенит, сфалерит, халькопирит), 
известняки (кальцит), флюорит, каменный уголь. При общей 
методике проведения процесса флотация этих материалов отличается 
природой применяемых флотореагентов и рН среды. Флотация сульфидных 
руд. Цель флотации – повышение содержания сульфидов соответствующих 
металлов и отделение в виде флотационных хвостов 
железного колчедана и пустой породы. Флотореагенты: ксантоге-
нат (10 г/т), а при флотации сфалерита – дополнительно пенообразователь 
Т-66 с рН = 8–9. Флотация известняков и флюорита. Цель флотации – 
отделение пустой породы, флотореагент – олеат натрия (100 г/т), 
рН = 9–9,5. Флотация каменного угля. Цель флотации – отделение примесей 
сульфида железа, оксида кремния и глины. Флотореагенты – керосин (
1500 г/т) и Т-66 (15 г/м3 пульпы).

Определение гранулометрического состава. Принцип метода
Гранулометрический (зерновой) состав, характеризующийся распределением 
частиц твердого материала в соответствии с их дисперсностью, 
определяют методом ситового анализа. Для этого навеску сырья 
просеивают через набор сит, различающихся размером отверстий. 
При этом часть материала (проход) проходит через сито, а другая часть 
(остаток) остается на сите. Сита при просеивании встряхиваются вручную 
или с помощью механических вибраторов с частотой колебаний 
150 в минуту в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Последний 
способ предпочтительнее, так как обеспечивает более однообразные 
и объективные результаты. При ситовом анализе сырье разделяется 
на классы (фракции). Число фракций, получаемых при просеивании 
через набор сит n, N = n + 1.
Точность ситового анализа зависит от допуска при изготовлении сит 
и степени отклонения просеиваемых частиц от шарообразной формы. 
Сита изготавливают из сеток с квадратными отверстиями с размерами 
от 0,04 до 2,5 мм. Размер просеиваемых частиц характеризуется так называемым 
эквивалентным диаметром (в предположении, что частица условно 
имеет форму шара с объемом, равным объему реальной частицы). 
Эквивалентный диаметр определяется по формуле:

DЭ = 1,24 × V = 1,24 × G (1),

где DЭ – эквивалентный диаметр частицы, см;
G – масса частицы, г;
ρ – плотность материала частицы, г/см3.