§4. Физические явления - основа разделения смесей в химии

Вопрос в начале параграфа

✓ Каждое вещество характеризуется индивидуальными свойствами. Сохраняются ли эти свойства в смесях?

Ответ:

В смесях каждое вещество сохраняет свои индивидуальные свойства.

Лабораторный опыт 3

1. Рассмотрите под лупой кусочек гранита. Вы увидите основные компоненты этого минерала: кварц, слюду и полевой шпат. Опишите их.

Ответ:

Основные компоненты гранита:
Кварц: твердый, белый, обладает стеклянным блеском.
Слюда: полупрозрачная, белая (может быть красной, черной, зеленой), пластинчатая.
Полевой шпат: твердый, белый (может быть синеватым, красноватым), обладает стеклянным блеском.

Лабораторный опыт 4

1. На лист бумаги поместите шпателем порошок серы железные опилки (в соотношении примерно 1 : 2) и тщательно перемешайте стеклянной палочкой. Рассмотрите полученную смесь невооруженным глазом и под лупой. Какой вывод о свойствах компонентов смеси вы можете сделать?
Половину полученной смеси высыпьте в стакан с водой. Вторую половину накройте листом бумаги и поднесите к нему магнит. Что наблюдаете?

Ответ:

При расмотрении смеси невооруженным глазом смесь имеет серо−зеленый цвет, а при рассмотрении под лупой сера имеет желтый цвет, а железные опилки − серый.
При поднесении магнита к смеси железные опилки притягиваются к магниту, а сера − нет. Таким образом, для разделения смеси серы и железных опилок используют магнит.

Вопрос (стр.26)

? В сахарный песок попали частицы почвы (глины и речного песка). Как получить из этой смеси чистый сахар?

Ответ:

Чтобы разделить данную смесь, необходимо растворить ее в воде. Сахарный песок растворяется в воде, а почва − нет. Далее следует профильтровать раствор, чтобы на стенках фильтра остались частицы почвы (глины и речного песка). Получится раствор сахара. Для получения чистого сахарного песка надо выпарить воду из раствора.

Проверьте свои знания

1. Какие типы смесей различают по агрегатному состоянию образующих их веществ?

Ответ:

По агрегатному состоянию смеси делятся на:
1) жидкие (например, водный раствор сахара или соли);
2) твердые (например, сплав железа и меди);
3) газообразные (например, воздух).

2. Перечислите способы разделения смесей. Какие свойства компонентов лежат в основе каждого способа?

Ответ:

Способы разделения смесей:
1) фильтрование − основано на различной растворимости веществ;
2) выпаривание − основано на различной температуре кипения;
3) отстаивание − основано на действии силы тяжести и применяется для разделения смеси веществ с различной плотностью;
4) действие магнитом − основано на притягивании частиц к магниту;
5) хроматография − основана на различной поглощаемости компонентов смеси веществом.

Примените свои знания

3. Предложите способы разделения следующих смесей: а) железные и медные стружки, б) песок и древесные опилки, в) бензин и вода, г) раствор этилового спирта в воде.

Ответ:

Способы разделения смесей:
а) Смесь железных и медных опилок можно разделить с помощью магнита, так как железо притягивается к магниту, а медь − нет, то есть вещества обладают различными магнитными свойствами.
б) Смесь песка и древесных опилок можно разделить с помощью воды, так как древесные опилки легкие, они останутся на поверхности воды, а песок осядет на дно.
в) Смесь бензина и воды можно разделить отстаиванием и с помощью делительной воронки, так как бензин и вода имеют различные плотности.
г) Раствор этилового спирта в воде можно разделить с помощью дистилляции, так как спирт и вода имеют разные температуры кипения.

4. Старатели отделяют золото от пустой породы, взбалтывая грунт в воде и сливая мутную жидкость с осадка. Так появилось выражение "мыть золото". На каком свойстве золотого песка основано его отделение от пустой породы?

Ответ:

Отделение золотого песка от пустой горной породы основано на большой плотности золота. При взбалтывании и отстаивании золото оседает на дно, а пустая порода остается на поверхности воды. Пустая порода имеет меньшую плотность.

Используйте дополнительную информацию

5. В период эпидемии гриппа врачи рекомендуют носить медицинские повязки. Аргументируйте, с какой целью это делается. Какие правила необходима соблюдать при использовании таких повязок?

Ответ:

В период эпидемии гриппа врачи рекомендуют носить медицинские повязки, так как повязки выступают в роли фильтра. Повязка фильтрует воздух, на ее поверхности оседают микроскопические частицы. Но чтобы маска выполняла свою функцию, ее необходимо регулярно менять.

6. Подготовьте сообщение по одной из тем: а) "Краски в руках художника", б) "Знаменитые парфюмеры".

Ответ:

а) Краски в руках художника
Краски известны человеку с первобытных времен. Ведь человек еще тогда хотел создать чистые и сочные оттенки.
Сначала люди рисовали самыми простыми красками на скалах пещер. Для создания черного цвета в смесь добавляли черный древесный уголь, также использовали желтую охру.
В Древнем Египте появился минерал, который придавал краске красный цвет − киноварь.
А позже в Древнем Китае изобрели бумагу и акварельные краски. Хорошо, что бумагу изобрели раньше, так как акварель не ложится на камни и дерево.
Революцией в производстве красок можно считать изобретение "берлинской лазури". Ее изобрел химик по фамилии Дисбах, когда получал краску красного цвета.
Позже во Франции произвели "кобальтовую синьку" – краску, которая получилась более чистой и яркой, чем краска Дисбаха.
Но, к сожалению, в таких красках были вещества, которые отрицательно влияли на человека.
б) Знаменитые парфюмеры
Первым парфюмером считается Таппути−Белатекаллим. Она жила в 1200 г. до нашей эры. Таппути была знакома с процессом дистилляции. В записях об этой женщине содержится первое документальное упоминание о данной процедуре. Для изготовления парфюмерии она использовала растения и жировую основу.
Иоганн Мария Фарина − парфюмер родом из Италии. Там он открыл компанию Farina, которая занималась продажей чулок и носовых платков. Но позже Иоганн Мария изобрел одеколон. Парфюмер говорил своему брату, что этот аромат напоминает весеннее итальянское утро. Компания парфюмера существует и сейчас, руководит ей уже 8 поколение.

Практическая работа 3

Вопрос в начале работы

✓ Из курса физической географии вы знаете, от чего зависит плодородие почвы. Почва является индивидуальным веществом или смесью веществ?
Предложите свои варианты исследования почвы с помощью изученных способов разделения смесей. Сделайте общий вывод.

Ответ:

Почва является смесью веществ.
1) На огне прокаливают комочек почвы; над почвой держат предметное стекло. На стекле появляются капельки воды, следовательно, в почве содержится вода.
2) Прокаливание почвы продолжают до появления характерного запаха и дыма, следовательно, в почве есть перегной (гумус).
3) Сухой комочек почвы бросают в стакан с водой, появляются пузырьки, следовательно, в почве есть воздух.
4) После прокаливания почву помещают в стакан с водой и размешивают, дают отстояться. На дно стакана оседает песок, а сверху оказываются частицы глины.
5) Несколько капель воды помещают на предметное стекло и выпаривают над огнем, на стекле появляется беловатый налет − это минеральные вещества.
В состав почвы входят: песок, глина, минеральные вещества, перегной, воздух и вода.

Опыт 1. Механический анализ почвы

1. Рассмотрите с помощью увеличительного стекла или лупы образец почвы. Сделайте вывод: почва является индивидуальным веществом или смесью веществ? Если вы решили, что почва − это смесь веществ, определите, к какому типу смесей она относится − гомогенным или гетерогенным.
Поместите в пробирку или колбу почву на высоту 1−2 см и добавьте 4−5 мл дистиллированной воды. Закройте пробирку пробкой и тщательно встряхивайте в течение 1−2 мин. С помощью лупы наблюдайте за осаждением частиц почвы и структурой осадка. Опишите и объясните свои наблюдения.

Ответ:

Вывод: почва является гетерогенной смесью веществ.
При встряхивании пробирки со смесью на дно будут оседать более крупные частицы, а более легкие останутся на поверхности воды.

Опыт 2. Получение почвенного раствора и опыты с ним

1. Соберите прибор для фильтрования (рис. 27): вложите бумажный фильтр в воронку, закреплённую в кольце штатива, и смочите его водой.
В химический стакан профильтруйте полученную в первом опыте смесь почвы и воды. Твёрдые нерастворимые компоненты почвы останутся на фильтре, а в стакане соберётся фильтрат − прозрачный почвенный раствор. Исследуйте его.
1. С помощью пипетки поместите несколько капель почвенного раствора на стеклянную пластинку и, используя тигельные щипцы, подержите её над пламенем спиртовки до полного испарения воды. Что наблюдаете? Объясните.
2. Испытайте среду почвенного раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги. С этой целью на неё пипеткой нанесите каплю почвенного раствора и, используя шкалу на упаковке, определите среду раствора. Сделайте вывод: какую − кислую, щелочную или нейтральную − среду имеет полученный вами почвенный раствор?
3. В одну пробирку прилейте 2−3 мл дистиллированной воды, а в другую − такой же объём почвенного раствора. В каждую пробирку добавьте по одной капле 5 %−ного раствора перманганата калия. Что наблюдаете? В пробирке с дистиллированной водой окраска раствора перманганата калия сохранилась. Что наблюдалось в почвенном растворе? Сделайте вывод о наличии перегноя (органических веществ) в почвенном растворе, если известно, что исчезновение окраски указывает фильтрования на его присутствие.

Рис. 27. Прибор для фильтрования

Ответ:

Вывод:
1) После испарения воды на стеклянной платине останется белый налет − минеральные соли, то есть можно сделать вывод, что почва содержит минеральные соли.
2) Полученный мною почвенный раствор может иметь как кислую, так и щелочную среду, так как это зависит от вида солей, которые содержит почва.
3) При добавлении перманганата калия почвенный раствор обесцветился, так как содержит перегной (органические вещества). Органические соединения реагируют с перманганатом калия с обесцвечиванием раствора.

Дополнительное задание.

Проконсультируйтесь у специалиста, какая почва характерна для вашего региона. Предложите способ улучшения её плодородия.

Ответ:

Для моего региона характера черноземная почва.
Для того чтобы улучшить плодородие почвы, надо улучшить газообмен почвы, вносить минеральные и органические удобрения.