Получение угля термическим разложением древесины

 

При нагревании древесины без доступа воздуха получаются: древесный уголь, уксусная кислота, метиловый (древесный) спирт, ацетон, деготь, вода, метан и оксид углерода (IV).

Жидкие продукты перегонки образуют два слоя – смолу и водный кон­денсат. Продукты перегонки лиственных пород дают тяжелую смолу и над-смольную воду. Хвойные – более легкую смолу, в состав которой входят терпены, фенолы, различные алифатические углеводороды. Водный конден­сат скапливается над смолой и называется надсмольной водой.

Характер выделяющихся продуктов определяется температурой нагре­ва древесины. Практически сухую перегонку дерева проводят при 450-500 °С, т.к. дальнейшее увеличение температуры почти не увеличивает выход жид­ких продуктов. Продукты перегонки дерева – ценное химическое сырье.

Цель работы: получить уголь термическим разложением древесины и исследовать жидкие продукты полукоксования.

Реактивы: древесные опилки, бромная вода, раствор KМnO₄,раствор FeCl₃, лакмус.

Оборудование: сосуд Ландольта, пробка с газотводной трубкой.

Порядок выполнения работы: собирают установку, представленную на рисунке 8.

 

 

Рис. 8. Схема установки для полукоксования древесины.

 

 

Одно колено сосуда Ландольта наполнить на три четверти сухими опилками и закрепить в штативе. Отверстие сосуда закрыть пробкой с газоотводной трубкой, в которую положен кусочек ваты. Второе колено сосуда Ландольта опустить в стакан с холодной водой. Древесные опилки нагревают на спиртовке. Дерево постепенно обугливается, при 280-290 ºС разложение идет с выделением тепла. На дне второго колена собираются жидкие продукты сухой перегонки дерева: нижний слой – древесный деготь или смола, верхний слой – подсмольная вода (водный раствор, содержащий ≈ 10% уксусной кислоты, 1,5-3% метилового спирта и 0,5% ацетона). После вытеснения из прибора всего воздуха (проба на отсутствие гремучей смеси!) выходящий газ из газоотводной трубки поджигают. Он горит слабо светящимся пламенем. В первом колене сосуда Ландольта остается древесный уголь, во втором – жидкие продукты полукоксования.

По окончании опыта необходимо выдержать некоторое время для выравнивания температуры сосуда Ландольта, т.к. в стекле возникает напряжение из-за нагрева одного колена и охлаждения другого. Жидкие продукты из второго колена разливают в три пробирки и исследуются на содержание кислоты, непредельных, ароматических углеводородов и фенолов. В первую пробирку добавляем бромную воду, во вторую – раствор перманганата калия, в третью – раствор хлорида железа (III).