Metode de separare a amestecurilor eterogene. Substanțe pure și amestecuri. Metode de separare a amestecurilor Separarea amestecurilor eterogene

Tipul de lecție.Învățarea de materiale noi.

Obiectivele lecției. Educational– studiați conceptele de „substanță pură” și „amestec”, amestecuri omogene (omogene) și eterogene (eterogene), luați în considerare modalități de separare a amestecurilor, învățați elevii să separe amestecurile în componente.

De dezvoltare– dezvoltarea abilităților intelectuale și cognitive ale elevilor: identificarea trăsăturilor și proprietăților esențiale, stabilirea relațiilor cauză-efect, clasificarea, analizarea, tragerea concluziilor, efectuarea experimentelor, observarea, întocmirea observațiilor sub formă de tabele și diagrame.

Educational– să promoveze la elevi dezvoltarea organizării, acuratețea la desfășurarea experimentelor, capacitatea de organizare a asistenței reciproce la lucrul în perechi și spiritul de competiție la efectuarea exercițiilor.

Metode de predare. Metode de organizare a activităților educaționale și cognitive– verbal (conversație euristică), vizual (tabele, desene, demonstrații de experimente), practic ( lucrări de laborator, făcând exerciții).

Metode de stimulare a interesului pentru învățare– jocuri educative, discuții educative.

Metode de control– control oral, control scris, control experimental.

Echipamente și reactivi.Pe birourile elevilor- coli de hartie, linguri pentru substante, baghete de sticla, pahare cu apa, magneti, pulberi de sulf si fier.

Pe biroul profesorului– linguri, eprubete, suport pentru eprubete, lampă cu alcool, magnet, apă, pahare, suport cu inel, suport cu gheare, pâlnie, baghete de sticlă, filtre, cană de porțelan, pâlnie de separare, eprubetă cu tub de evacuare a gazului, eprubetă receptor , „sticlă” -frigider" cu apă, o panglică de hârtie de filtru (2x10 cm), cerneală roșie, un balon, o sită, fier și pulberi de sulf în raport de masă de 7: 4, nisip de râu, sare de masă, ulei vegetal , soluție de sulfat de cupru, gris, hrișcă.

ÎN CURILE CURĂRILOR

Organizarea timpului

Marcați-i pe cei absenți, explicați obiectivele lecției și prezentați elevilor planul lecției.

PLAN

1. Substanțe pure și amestecuri. Trăsături distinctive.

2. Amestecuri omogene şi eterogene.

3. Metode de separare a amestecurilor.

Conversație pe tema „Substanțe și proprietățile lor”

Profesor. Amintiți-vă ce studiază chimia.

Student. Substanțe, proprietăți ale substanțelor, modificări care apar cu substanțele, de ex. transformarea substantelor.

Profesor. Cum se numește o substanță?

Student. Substanța este din ce este făcut corpul fizic.

Profesor. Știți că substanțele pot fi simple și complexe. Ce substanțe se numesc simple și care sunt complexe?

Student. Substanțele simple sunt formate din atomi ai unuia element chimic, complex - din atomi de diferite elemente chimice.

Profesor. Ce proprietăți fizice au substanțele?

Student. Starea fizică, punctele de topire și de fierbere, conductivitatea electrică și termică, solubilitatea în apă etc..

Explicarea noului material

Substanțe pure și amestecuri.
Trăsături distinctive

Profesor. Numai substanțele pure au proprietăți fizice constante. Doar apa distilată pură are t pl = 0 °C, t fierbe = 100 °C și nu are gust. Apa de mare îngheață la o temperatură mai scăzută și fierbe la o temperatură mai mare; gustul ei este amar și sărat. Apa Mării Negre îngheață la o temperatură mai scăzută și fierbe la o temperatură mai mare decât apa Mării Baltice. De ce? Cert este că apa de mare conține și alte substanțe, de exemplu săruri dizolvate, adică. este un amestec de diverse substanțe, a căror compoziție variază foarte mult, dar proprietățile amestecului nu sunt constante. Definiția conceptului „amestec” a fost dată în secolul al XVII-lea. Omul de știință englez Robert Boyle: "Amestec - sistem complet, constând din componente eterogene.”

Să luăm în considerare trăsăturile distinctive ale amestecului și ale substanței pure. Pentru a face acest lucru, vom efectua următoarele experimente.

Experiența 1. Folosind instrucțiunile pentru experiment, studiați proprietățile fizice esențiale ale pulberilor de fier și sulf, pregătiți un amestec din aceste pulberi și stabiliți dacă aceste substanțe își păstrează proprietățile în amestec.

Discuție cu elevii asupra rezultatelor experimentului.

Profesor. Descrieți starea de agregare și culoarea sulfului.

Student. Sulful este un solid galben.

Profesor. Care este starea fizică și culoarea fierului sub formă de pulbere?

Student. Fierul este o materie cenușie tare.

Profesor. Cum se leagă aceste substanțe: a) cu un magnet; b) la apă?

Student. Fierul este atras de un magnet, dar sulful nu; Pulberea de fier se scufundă în apă, pentru că... fierul este mai greu decât apa, iar pulberea de sulf plutește la suprafața apei deoarece nu este umezită de apă.

Profesor. Ce puteți spune despre raportul dintre fier și sulf din amestec?

Student. Raportul dintre fier și sulf din amestec poate fi diferit, adică. nestatornic.

Profesor. Proprietățile fierului și sulfului se păstrează în amestec?

Student. Da, proprietățile fiecărei substanțe din amestec sunt păstrate.

Profesor. Cum poți separa un amestec de sulf și fier?

Student. Acest lucru se poate face prin metode fizice: un magnet sau apă.

Profesor . Experiența 2. Acum voi arăta reacția dintre sulf și fier. Sarcina dvs. este să observați cu atenție acest experiment și să determinați dacă fierul și sulful își păstrează proprietățile în sulfura de fier (II) obținută ca urmare a reacției și dacă fierul și sulful pot fi izolate de aceasta prin metode fizice.

Am amestecat bine fierul și pulberile de sulf într-un raport de masă de 7: 4:

m(Fe ): m( S ) = А r ( Fe ): А r ( S ) = 56: 32 = 7: 4,

Pun amestecul într-o eprubetă, îl încălzesc în flacăra unei lămpi cu alcool, îl încălzesc foarte fierbinte într-un singur loc și opresc încălzirea când începe o reacție exotermă violentă. După ce eprubeta s-a răcit, o rup cu grijă, după ce o învelesc într-un prosop, și scot conținutul. Aruncă o privire atentă la substanța rezultată – sulfură de fier (II). Pulberea de fier gri și pulberea galbenă de sulf sunt vizibile în ea separat?

Student. Nu, substanța rezultată este de culoare gri închis.

Profesor. Apoi testez substanța rezultată cu un magnet. Sunt fierul și sulful separabili?

Student. Nu, substanța rezultată nu este magnetizată.

Profesor. Pun sulfură de fier (II) în apă. Ce observati?

Student. Sulfura de fier (II) se scufundă în apă.

Profesor. Sulful și fierul își păstrează proprietățile atunci când fac parte din sulfura de fier(II)?

Student. Nu, noua substanță are proprietăți diferite de proprietățile substanțelor luate pentru reacție.

Profesor. Este posibilă separarea sulfurei de fier(II) prin metode fizice în substanțe simple?

Student. Nu, nici un magnet și nici apa nu pot separa sulfura de fier (II) în fier și sulf.

Profesor. Există o schimbare de energie atunci când se formează o substanță chimică?

Student. Da, de exemplu, atunci când fierul și sulful interacționează, se eliberează energie.

Profesor. Să introducem rezultatele discuției experimentelor în tabel.

Masa

Caracteristici comparative amestec și substanță pură

Pentru a consolida această parte a lecției, faceți exercițiul: stabiliți unde din imagine(vezi p. 34) descrie o substanță simplă, o substanță complexă sau un amestec.

Amestecuri omogene și eterogene

Profesor. Să aflăm dacă amestecurile diferă în aspect unul de altul.

Profesorul demonstrează exemple de suspensii (nisip de râu + apă), emulsii (ulei vegetal + apă) și soluții (aer într-un balon, sare de masă + apă, monedă: aluminiu + cupru sau nichel + cupru).

Profesor. În suspensii, particulele unei substanțe solide sunt vizibile, în emulsii - picături de lichid, astfel de amestecuri sunt numite eterogene (eterogene), iar în soluții componentele nu se disting, sunt amestecuri omogene (omogene). Luați în considerare schema de clasificare a amestecurilor(Schema 1).

Schema 1

Dați exemple pentru fiecare tip de amestec: suspensii, emulsii și soluții.

Metode de separare a amestecurilor

Profesor. În natură, substanțele există sub formă de amestecuri. Pentru cercetare de laborator, producția industrială, pentru nevoile de farmacologie și medicină sunt necesare substanțe pure.

Pentru purificarea substanțelor se folosesc diverse metode de separare a amestecurilor (Schema 2).

Schema 2

Aceste metode se bazează pe diferențe în proprietăți fizice componente ale amestecului.

Luați în considerare modalități de separare amestecuri eterogene.

Cum puteți separa o suspensie - un amestec de nisip de râu și apă, adică curățați apa de nisip?

Student. Decontare și apoi filtrare.

Profesor. Dreapta. Separare apărând bazate pe diferite densităţi de substanţe. Nisipul mai greu se depune pe fund. De asemenea, puteți separa emulsia: separați uleiul sau uleiul vegetal de apă. În laborator, acest lucru se poate face folosind o pâlnie de separare. Petrolul sau uleiul vegetal formează un strat superior, mai ușor. (Profesorul demonstrează experimentele corespunzătoare.)

Ca urmare a depunerii, roua cade din ceață, funinginea se depune din fum și smântâna se depune în lapte.

Care este baza pentru separarea amestecurilor eterogene folosind filtrare?

Student. Despre solubilitatea diferită a substanțelor în apă și pe diferite dimensiuni ale particulelor.

Profesor. Așa este, doar particulele de substanțe comparabile cu acestea trec prin porii filtrului, în timp ce particulele mai mari sunt reținute pe filtru. Acesta este modul în care puteți separa un amestec eterogen de sare de masă și nisip de râu.

Spectacole studențești experienţă: se toarnă apă într-un amestec de nisip și sare, se amestecă și apoi trece suspensia (suspensia) printr-un filtru - o soluție de sare în apă trece prin filtru, iar particule mari de nisip insolubil în apă rămân pe filtru.

Profesor. Ce substanțe pot fi folosite ca filtre?

Student. Ca filtre pot fi folosite diverse substanțe poroase: vată, cărbune, lut copt, sticlă presată și altele.

Profesor. Ce exemple de utilizare a filtrelor în viața umană puteți oferi?

Student. Metoda de filtrare este baza pentru funcționarea aparatelor electrocasnice, precum aspiratoarele. Este folosit de chirurgi - bandaje de tifon; foratori și lucrători ai lifturilor - măști respiratorii. Folosind o strecurătoare de ceai pentru a filtra frunzele de ceai, Ostap Bender, eroul lucrării lui Ilf și Petrov, a reușit să ia unul dintre scaunele de la Ellochka Ogresa („Doisprezece scaune”).

Profesor. Și acum, după ce ne-am familiarizat cu aceste metode de separare a amestecului, să o ajutăm pe eroina rusă poveste populara„Vasilisa cea frumoasă”.

Student. În această poveste, Baba Yaga i-a ordonat lui Vasilisa să separe secara de nigella și macul de pământ. Eroina basmului a fost ajutată de porumbei. Acum putem separa boabele prin filtrare printr-o sită, dacă boabele au dimensiuni diferite, sau prin agitare cu apă, dacă particulele au densități diferite sau umectare diferită cu apă. Să luăm ca exemplu un amestec format din boabe de diferite dimensiuni: un amestec de gris și hrișcă.(Elevul arată cum grisul cu particule mai mici trece printr-o sită, iar hrișca rămâne pe ea.)

Profesor. Dar astăzi ați făcut deja cunoștință cu un amestec de substanțe care au o umectabilitate diferită cu apa. Despre ce amestec vorbesc?

Student. Este un amestec de fier și pulberi de sulf. Am efectuat un experiment de laborator cu acest amestec..

Profesor. Amintește-ți cum ai separat un astfel de amestec.

Student. Cu ajutorul depunerii în apă și cu ajutorul unui magnet.

Profesor. Ce ați observat în timp ce separați cu apă un amestec de pulberi de fier și sulf?

Student. Pulbere de sulf neumezibilă a plutit la suprafața apei, iar pulberea grea de fier umectabilă s-a depus pe fund.

Profesor. Și cum a fost separarea acestui amestec cu un magnet?

Student. Pulberea de fier era atrasă de un magnet, dar pulberea de sulf nu..

Profesor. Deci, ne-am familiarizat cu trei metode de separare a amestecurilor eterogene: sedimentare, filtrare și acțiune magnetică. Acum să ne uităm la modalități de separare amestecuri omogene (omogene).. Amintiți-vă, după separarea nisipului prin filtrare, am obținut o soluție de sare în apă - un amestec omogen. Cum se izolează sarea pură dintr-o soluție?

Student. Evaporare sau cristalizare.

Profesorul demonstrează experimentul: apa se evaporă, iar cristalele de sare rămân în paharul de porțelan.

Profesor. Când apa este evaporată din lacurile Elton și Baskunchak, se obține sare de masă. Această metodă de separare se bazează pe diferența de puncte de fierbere a solventului și a solutului.

Dacă o substanță, de exemplu zahărul, se descompune atunci când este încălzită, atunci apa nu este complet evaporată - soluția este evaporată, iar apoi cristalele de zahăr sunt precipitate din soluția saturată.

Uneori este necesară îndepărtarea impurităților din solvenții cu un punct de fierbere mai scăzut, cum ar fi sarea din apă. În acest caz, vaporii substanței trebuie colectați și apoi condensați la răcire. Această metodă de separare a unui amestec omogen se numește distilare sau distilare.

Profesorul arată distilarea unei soluții de sulfat de cupru, apa se evaporă când t kip = 100 °C, apoi vaporii se condensează într-o eprubetă receptoare răcită cu apă într-un pahar.

Profesor. În dispozitivele speciale - distilatoare, se obține apă distilată, care este utilizată pentru nevoile de farmacologie, laboratoare și sisteme de răcire a mașinilor.

Elevul demonstrează un desen al unui „dispozitiv” pe care l-a proiectat pentru distilarea apei.

Profesor. Dacă separați un amestec de alcool și apă, atunci alcoolul cu punctul de fierbere = 78 °C va fi distilat mai întâi (colectat într-o eprubetă receptoare), iar apa va rămâne în eprubetă. Distilarea este folosită pentru a produce benzină, kerosen și motorină din petrol.

O metodă specială de separare a componentelor, bazată pe absorbția lor diferită de către o anumită substanță, este cromatografia.

Profesorul demonstrează experiență. El atârnă o fâșie de hârtie de filtru peste un recipient cu cerneală roșie, scufundând în ea doar capătul benzii. Soluția este absorbită de hârtie și se ridică de-a lungul acesteia. Dar limita de creștere a vopselei rămâne în urmă față de limita de creștere a apei. Așa se separă două substanțe: apa și materia colorantă din cerneală.

Profesor. Folosind cromatografia, botanistul rus M.S. Tsvet a fost primul care a izolat clorofila din părțile verzi ale plantelor. În industrie și laboratoare, amidonul, cărbunele, calcarul și oxidul de aluminiu sunt folosite în locul hârtiei de filtru pentru cromatografie. Sunt întotdeauna necesare substanțe cu același grad de purificare?

Student. Pentru diferite scopuri, sunt necesare substanțe cu grade diferite de purificare. Apa de gătit trebuie lăsată să stea suficient pentru a îndepărta impuritățile și clorul folosit pentru a o dezinfecta. Apa de băut trebuie mai întâi fiartă. Iar în laboratoarele chimice pentru prepararea soluțiilor și efectuarea experimentelor, în medicină este nevoie de apă distilată, purificată cât mai mult posibil din substanțele dizolvate în ea. Substanțele în special pure, cu conținutul de impurități în care nu depășește o milioneme dintr-o sută, sunt utilizate în electronice, semiconductori, tehnologie nucleară și alte industrii de precizie.

Profesor. Ascultă poezia lui L. Martynov „Apă distilată”:

Apă
Favorizat
A turna!
Ea
Strălucit
Atât de pur
Indiferent de ce să te îmbăți,
Fără spălare.
Și asta nu a fost fără motiv.
Ea a ratat
Salcii, tala
Și amărăciunea viței de vie înflorite,
Nu avea destule alge marine
Și pește, gras de la libelule.
Îi era dor să fie ondulată
Îi era dor să curgă peste tot.
Nu avea destulă viață
Curat -
Apa distilata!

Pentru a consolida și a verifica stăpânirea materialului, elevii răspund la următoarele întrebări.

1. Când minereul este zdrobit la uzinele miniere și de prelucrare, fragmente de unelte de fier cad în el. Cum pot fi extrase din minereu?

2. Înainte de a recicla deșeurile menajere, precum și deșeurile de hârtie, este necesar să scapi de obiectele de fier. Care este cel mai simplu mod de a face asta?

3. Aspiratorul aspiră aer care conține praf și eliberează aer curat. De ce?

4. Apa după spălarea mașinilor în garaje mari se dovedește a fi contaminată cu ulei de mașini. Ce trebuie făcut înainte de a-l scurge în canalizare?

5. Faina se curata de tarate prin cernere. De ce fac asta?

6. Cum se separă praful de dinți și sarea de masă? Benzină și apă? Alcool și apă?

Literatură

Alikberova L.Yu. Chimie distractivă. M.: AST-Press, 1999; Gabrielyan O.S., Voskoboynikova N.P., Yashukova A.V. Manualul profesorului. Chimie. clasa a 8-a. M.: Dropia, 2002; Gabrielyan O.S. Chimie.
clasa a 8-a. M.: Dropia, 2000; Guzey L.S., Sorokin V.V., Surovtseva R.P. Chimie. clasa a 8-a. M.: Butard, 1995; Ilf I.A., Petrov E.P. Cele douăsprezece Scaune. M.: Educaţie, 1987; Kuznetsova N.E., Titova I.M., Gara N.N., Zhegin A.Yu. Chimie. Manual pentru elevii clasei a VIII-a ai instituţiilor de învăţământ general. M.: Ventana-Graf, 1997; Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chimie. Manual pentru clasa a VIII-a instituţiilor de învăţământ general. M.: Educație, 2000; Tyldsepp A.A., Kork V.A.. Studiem chimia. M.: Educație, 1998.

2.6. Procese de separare a amestecurilor eterogene în producția alimentară

2.6.1. Clasificarea sistemelor eterogene și metode de separare a acestora eu

Sisteme eterogene sunt amestecuri de cel puţin două componente care sunt în diferite stări de fază și separate prin limite clare. În astfel de sisteme, se pot distinge două faze ale materiei: un continuum de faze distribuit continuu numit dispersiv mediu și particule zdrobite de diferite dimensiuni și forme conținute în acesta - dispersat fază. Particulele fazei dispersate au limite clare care le separă de mediul de dispersie. Se mai numesc și sisteme eterogene eterogen sau dispersat.Mediul dispersat al sistemelor eterogene poate fi în trei stări de agregare. Faza dispersivă poate fi și în aceste stări. Teoretic, existența a 9 sisteme eterogene este posibilă. Cu toate acestea, conform acestei clasificări, un sistem eterogen gaz-gaz (G-G) nu există, deoarece un amestec de gaze este un sistem omogen. În clasificarea de mai sus a sistemelor neomogene, este, de asemenea, necesar să se distingă sistemele cu solide fazele T-J, T-G, T-T, care nu pot fi separate și, prin urmare, nu pot fi considerate eterogene.

Astfel, praful, fumul, ceața, suspensiile, emulsiile și spumele trebuie clasificate ca sisteme eterogene.

Praf- un sistem neomogen format dintr-un gaz și particule solide distribuite în el cu o dimensiune de 5 - 50 microni. Se formează în principal în timpul zdrobirii și transportului materialelor solide.

Fum- un sistem neomogen format dintr-un gaz și particule solide distribuite în el cu o dimensiune de 0,3 - 5 microni. Se formează atunci când substanțele ard.

Ceaţă– un sistem eterogen format dintr-un gaz și picături lichide de dimensiunea 0,3 - 3 microni distribuite în el, formate ca urmare a condensului.

Praful, fumul, ceata au un nume comun aerosoli.

Suspensie– un sistem eterogen format dintr-un lichid și particule solide suspendate în el. În funcție de dimensiunea particulelor, suspensiile se disting: nepoliticos cu particule mai mari de 100 microni, subţire cu particule mai mari de 0,1 - 100 microni și soluții coloidale care conțin particule mai mici de 0,1 microni.

Emulsie- un sistem eterogen format dintr-un lichid și picături dintr-un alt lichid distribuite în el care nu se dizolvă în primul. Dimensiunea particulelor fazei dispersate variază în limite destul de largi.

Spumă– un sistem eterogen format dintr-un lichid și bule de gaz distribuite în el.

Când se modifică concentrația fazei dispersate, un sistem eterogen își poate schimba structura. Aceasta este însoțită de așa-numitul inversiune faze În timpul inversării, mediul de dispersie devine faza dispersată și invers. Astfel, odată cu creșterea concentrației fazei solide în suspensii, poate veni un moment în care faza solidă formează un continuum continuu (mediu continuu) în care sunt distribuite volume limitate ale fazei lichide dispersate. În acest caz, se poate argumenta că suspensia s-a transformat într-o masă de plastic din clasa T-Zh.

Schimbări similare apar în cazul spumei dacă conținutul său de lichid crește; se transformă într-un lichid carbogazos suprasaturat, în care se poate distinge faza dispersată a bulelor de gaz. Un astfel de sistem nu este suficient de stabil, deși poate rămâne în această stare o perioadă relativ lungă de timp.

Odată cu creșterea concentrației fazei solide dispersate, praful se transformă într-un produs vrac cu proprietăți specifice, de ex. atât medii solide cât și lichide. Un astfel de sistem are o anumită elasticitate și plasticitate (capacitatea de a-și păstra forma la sarcini relativ mici), dar ia forma recipientului în care este turnat; când este turnat pe un plan, formează un con cu un unghi de repaus.

Pentru separarea sistemelor neomogene se folosesc metode și echipamente caracterizate printr-o mare varietate de fenomene fizice. Alegerea echipamentului optim este determinată de alegerea caracteristicii prin care mediul de dispersie și faza dispersată diferă semnificativ în proprietățile lor și prin care ar trebui separate. Astfel de caracteristici sunt: ​​densitatea, puterea, proprietățile magnetice și electronice etc. Se bazează pe utilizarea uneia sau mai multor dintre aceste caracteristici că metodele de separare a acestor sisteme diferă.

Un semn constând în diferența de densități care alcătuiesc sistem eterogen, este utilizat în următoarele metode de separare: depunere datorita gravitatiei, decantare centrifugare (separare) si proces ciclonic.

În câmpurile de forțe conservatoare (forțe gravitaționale, forțe centrifuge, forțe inerțiale), particulele fazei dispersate dobândesc accelerație, care, conform celei de-a doua legi a lui Newton, este proporțională cu forța care acționează și invers proporțională cu masa particulelor. Într-o soluție, particulele încep să se miște într-un mediu de dispersie în direcția vectorului forță care acționează. Vitezele lor se stabilizează în cele din urmă la un nivel corespunzător echilibrului dintre forța motrice și forțele de rezistență ale mediului. La această viteză, toate particulele „grele” și mai dense decât mediul de dispersie se așează pe suprafețele dure ale echipamentului.

Caracteristica, care constă în diferența dintre proprietățile magnetice care alcătuiesc un sistem neomogen, este utilizată pentru a separa particulele de incluziuni metalomagnetice dintr-un mediu de dispersie. În acest caz, sub influența forțelor magnetice, particulele metalomagnetice sunt accelerate în direcția acțiunii lor, iar mediul rămâne nemișcat. Din acest motiv, separarea fazelor are loc în spațiu.

Un semn bazat pe diferența de proprietăți electrice care alcătuiesc un sistem eterogen este utilizat în precipitatoarele electrice. Sub influența tensiunii electrice înalte, particulele din faza dispersată pot fi ionizate și se pot deplasa în spațiu către electrozii de filtru.

Caracteristica de reținere a particulelor fazei dispersate pe partițiile solide este utilizată în procese filtrare(din cauza diferenței de presiune și a filtrării centrifuge).

Un semn asociat cu combinarea particulelor dispersate în complexe mai mari, utilizate în procesele de separare a sistemelor de gaze praf metoda umedă.

De asemenea, este posibilă combinarea metodelor de separare a sistemelor eterogene.

2.6.2. Bilanțele materiale ale proceselor de separare

Să considerăm un sistem eterogen, de exemplu, o suspensie care este supusă separării și constă dintr-o substanță (fază continuă) și particule de substanță (fază dispersată) distribuite în ea.

Să notăm: - masele amestecului inițial, lichidul limpezit și sedimentul rezultat; - continutul de substanta in amestecul initial, lichid limpezit si sediment (fractii de masa).

În absența pierderilor în procesul de separare, ecuațiile bilanțului material au forma:

după numărul total de substanţe

prin fază dispersată (substanță)

Soluția comună a ecuațiilor face posibilă determinarea cantității de lichid limpezit și a cantității de sedimente obținute la un conținut dat de substanță în sediment și lichid limpezit.

Metode de separare a amestecurilor

Amestecuri eterogene de tipuri gaz-lichid, lichid-solid, gaz-solid sunt instabile în timp sub acțiunea gravitației. În astfel de amestecuri, componentele cu o densitate mai mică se ridică treptat (plutesc), iar cu o densitate mai mare se scufundă (se așează). Acest proces de separare spontană a amestecurilor în timp se numește apărând. Deci, de exemplu, un amestec de nisip fin și apă destul de repede se împarte spontan în două părți:

Pentru a accelera procesul de depunere a substanțelor cu o densitate mai mare dintr-un lichid în condiții de laborator, ei recurg adesea la o versiune mai avansată a metodei de decantare - centrifugare. Rolul gravitației în centrifuge joacă forța centrifugă, care apare întotdeauna în timpul rotației. Deoarece forța centrifugă depinde direct de viteza de rotație, ea poate fi făcută de multe ori mai mare decât forța gravitațională prin simpla creștere a numărului de rotații ale centrifugei pe unitatea de timp. Datorită acestui fapt, se realizează o separare mult mai rapidă a amestecului în comparație cu decantarea.

După decantare sau centrifugare, supernatantul poate fi separat de sediment folosind metoda decantare— prin scurgerea cu grijă a lichidului din sediment.

Puteți separa un amestec de două lichide care sunt insolubile unul în celălalt (după decantare) folosind o pâlnie de separare, al cărei principiu de funcționare este clar din următoarea ilustrație:

Pentru a separa amestecurile de substanțe în diferite stări de agregare, pe lângă sedimentare și centrifugare, filtrarea este, de asemenea, utilizată pe scară largă. Metoda constă în faptul că filtrul are un debit diferit în raport cu componentele amestecului. Cel mai adesea acest lucru se datorează dimensiunilor diferitelor particule, dar se poate datora și faptului că componentele individuale ale amestecului interacționează mai puternic cu suprafața filtrului ( sunt adsorbite lor).

De exemplu, o suspensie de pulbere solidă insolubilă cu apă poate fi separată folosind un filtru de hârtie poroasă. Solidul rămâne pe filtru, iar apa trece prin el și este colectată într-un recipient situat sub el:

În unele cazuri, amestecurile eterogene pot fi separate datorită proprietăților magnetice diferite ale componentelor. Deci, de exemplu, un amestec de pulberi de sulf și fier metalic poate fi separat cu ajutorul unui magnet. Particulele de fier, spre deosebire de particulele de sulf, sunt atrase și ținute de un magnet:

Separarea componentelor amestecului folosind camp magnetic numit separare magnetică.

Dacă amestecul este o soluție dintr-un solid refractar într-un lichid, această substanță poate fi izolată din lichid prin evaporarea soluției:

Pentru a separa amestecurile omogene lichide, o metodă numită distilare, sau distilare. Această metodă are un principiu de funcționare similar cu evaporarea, dar vă permite să separați nu numai componentele volatile de cele nevolatile, ci și substanțele cu puncte de fierbere relativ similare. Una dintre cele mai simple opțiuni pentru aparatul de distilare este prezentată în figura de mai jos:

Semnificația procesului de distilare este că atunci când un amestec de lichide fierbe, vaporii componentului cu fierbere mai ușoară sunt primii care se evaporă. Vaporii acestei substanțe, după ce trec prin frigider, se condensează și se scurg în recipient. Metoda de distilare este utilizată pe scară largă în industria petrolului în prelucrarea primară a petrolului pentru a separa uleiul în fracțiuni (benzină, kerosen, motorină etc.).

Apa purificată din impurități (în primul rând săruri) se obține și prin distilare. Apa care a fost purificată prin distilare se numește apa distilata.

Fiecare substanță conține impurități. O substanță este considerată pură dacă aproape că nu conține impurități.

Amestecurile de substanțe sunt fie omogene, fie eterogene. Într-un amestec omogen, componentele nu pot fi detectate prin observație, dar într-un amestec eterogen acest lucru este posibil.

Unele proprietăți fizice ale unui amestec omogen diferă de proprietățile componentelor.

Într-un amestec eterogen, proprietățile componentelor sunt păstrate.

Amestecurile eterogene de substanțe sunt separate prin decantare, filtrare și uneori prin acțiunea unui magnet, iar amestecurile omogene sunt separate prin evaporare și distilare (distilare).

Substanțe pure și amestecuri

Trăim printre substanțe chimice. Inspirăm aer, iar acesta este un amestec de gaze (azot, oxigen și altele), expirăm dioxid de carbon. Ne spălăm cu apă - aceasta este o altă substanță, cea mai comună de pe Pământ. Bem lapte - un amestec de apă cu picături minuscule de grăsime din lapte, și nu numai: există și cazeina proteică din lapte, săruri minerale, vitamine și chiar zahăr, dar nu cea cu care bei ceai, ci o proteină specială din lapte. - lactoza. Mâncăm mere, care constau dintr-un set întreg de substanțe chimice - aici există zahăr, acid malic și vitamine... Când bucățile de mere mestecate intră în stomac, sucurile digestive umane încep să acționeze asupra lor, care ajută la absorbția tuturor gusturilor. și substanțe sănătoase nu numai merele, ci și orice alt aliment. Nu numai că trăim printre substanțe chimice, dar și noi înșine suntem făcuți din ele. Fiecare persoană - pielea, mușchii, sângele, dinții, oasele, părul lui este construit din substanțe chimice, ca o casă de cărămizi. Azotul, oxigenul, zahărul, vitaminele sunt substanțe de origine naturală. Sticla, cauciucul, oțelul sunt și ele substanțe, sau mai bine zis, materiale (amestecuri de substanțe). Atât sticla, cât și cauciucul sunt de origine artificială; nu au existat în natură. Substantele absolut pure nu se gasesc in natura sau se gasesc foarte rar.

Fiecare substanță conține întotdeauna o anumită cantitate de impurități. O substanță în care aproape nu există impurități se numește pură. Ei lucrează cu astfel de substanțe într-un laborator științific sau într-un laborator de chimie școlar. Rețineți că substanțele absolut pure nu există.

O substanță pură individuală are un anumit set de proprietăți caracteristice (proprietăți fizice constante). Doar apa distilată pură are punctul de topire = 0 °C, punctul de fierbere = 100 °C și nu are gust. Apa de mare îngheață la o temperatură mai scăzută și fierbe la o temperatură mai mare; gustul ei este amar și sărat. Apa Mării Negre îngheață la o temperatură mai scăzută și fierbe la o temperatură mai mare decât apa Mării Baltice. De ce? Cert este că apa de mare conține și alte substanțe, de exemplu săruri dizolvate, adică. este un amestec de diverse substanțe, a căror compoziție variază foarte mult, dar proprietățile amestecului nu sunt constante. Definiția conceptului „amestec” a fost dată în secolul al XVII-lea. Omul de știință englez Robert Boyle: „Un amestec este un sistem integral format din componente eterogene.”

Amestecuri includ aproape toate substanțele naturale, produsele alimentare (cu excepția sării, zahărului și a altora), multe medicamente și cosmetice, produse chimice de uz casnic și materiale de construcție.

Caracteristicile comparative ale amestecului și substanței pure

Fiecare substanță conținută într-un amestec se numește componentă.

Clasificarea amestecurilor

Există amestecuri omogene și eterogene.

Amestecuri omogene (omogene)

Adăugați o porție mică de zahăr într-un pahar cu apă și amestecați până se dizolvă tot zahărul. Lichidul va avea gust dulce. Astfel, zahărul nu a dispărut, ci a rămas în amestec. Dar nu îi vom vedea cristalele, chiar și atunci când examinăm o picătură de lichid printr-un microscop puternic. Amestecul preparat de zahăr și apă este omogen; cele mai mici particule din aceste substanțe sunt amestecate uniform.

Amestecuri în care componentele nu pot fi detectate prin observare se numesc omogene.

Majoritatea aliajelor metalice sunt, de asemenea, amestecuri omogene. De exemplu, într-un aliaj de aur și cupru (folosit pentru a face bijuterii), nu există particule de cupru roșu și particule de aur galben.

Multe articole pentru diverse scopuri sunt realizate din materiale care sunt amestecuri omogene de substanțe.

Amestecurile omogene includ toate amestecurile de gaze, inclusiv aerul. Există multe amestecuri omogene de lichide.

Amestecuri omogene se mai numesc si solutii, chiar daca sunt solide sau gazoase.

Să dăm exemple de soluții (aer într-un balon, sare de masă + apă, schimbare mică: aluminiu + cupru sau nichel + cupru).

Amestecuri eterogene (eterogene)

Știți că creta nu se dizolvă în apă. Dacă pulberea sa este turnată într-un pahar cu apă, atunci în amestecul rezultat puteți găsi întotdeauna particule de cretă care sunt vizibile cu ochiul liber sau printr-un microscop.

Amestecuri în care componentele pot fi detectate prin observare sunt numite eterogene.

Amestecurile eterogene includ majoritatea mineralelor, solul, materialele de construcție, țesuturile vii, apa noroioasă, laptele și alte produse alimentare, unele medicamente și produse cosmetice.

Într-un amestec eterogen, proprietățile fizice ale componentelor sunt păstrate. Astfel, pilitura de fier amestecată cu cupru sau aluminiu nu își pierd capacitatea de a fi atrase de un magnet.

Unele tipuri de amestecuri eterogene au denumiri speciale: spumă (de exemplu, spumă de polistiren, spumă de săpun), suspensie (un amestec de apă cu o cantitate mică de făină), emulsie (lapte, ulei vegetal bine agitat și apă), aerosol ( fum, ceață).

Metode de separare a amestecurilor

În natură, substanțele există sub formă de amestecuri. Pentru cercetarea de laborator, producția industrială și pentru nevoile de farmacologie și medicină sunt necesare substanțe pure.

Există multe metode de separare a amestecurilor. Acestea sunt selectate luând în considerare tipul de amestec, starea de agregare și diferențele în proprietățile fizice ale componentelor.

Metode de separare a amestecurilor

Aceste metode se bazează pe diferențele dintre proprietățile fizice ale componentelor amestecului.

Să luăm în considerare modalități de a separa amestecurile eterogene și omogene.

Cromatografia este o metodă specială de separare a componentelor pe baza absorbției diferite a acestora de către o anumită substanță.

Dacă atârnă o bandă de hârtie de filtru peste un recipient cu cerneală roșie, scufundând în ea doar capătul benzii. Soluția este absorbită de hârtie și se ridică de-a lungul acesteia. Dar limita de creștere a vopselei rămâne în urmă față de limita de creștere a apei. Așa se separă două substanțe: apa și materia colorantă din cerneală.

Folosind cromatografia, botanistul rus M. S. Tsvet a fost primul care a izolat clorofila din părțile verzi ale plantelor. În industrie și laboratoare, amidonul, cărbunele, calcarul și oxidul de aluminiu sunt folosite în locul hârtiei de filtru pentru cromatografie. Sunt întotdeauna necesare substanțe cu același grad de purificare?

Pentru diferite scopuri, sunt necesare substanțe cu grade diferite de purificare. Apa de gătit trebuie lăsată să stea suficient pentru a îndepărta impuritățile și clorul folosit pentru a o dezinfecta. Apa de băut trebuie mai întâi fiartă. Iar în laboratoarele chimice pentru prepararea soluțiilor și efectuarea experimentelor, în medicină este nevoie de apă distilată, purificată cât mai mult posibil din substanțele dizolvate în ea. Substanțele în special pure, cu conținutul de impurități în care nu depășește o milioneme dintr-un procent, sunt utilizate în industria electronică, semiconductoare, tehnologie nucleară și alte industrii de precizie.

Bloc teoretic.

Definiția conceptului „amestec” a fost dată în secolul al XVII-lea. Omul de știință englez Robert Boyle: „Un amestec este un sistem integral format din componente eterogene.”

Caracteristicile comparative ale amestecului și substanței pure

Amestecuri diferă unele de altele ca aspect.

Clasificarea amestecurilor este prezentată în tabel:

Să dăm exemple de suspensii (nisip de râu + apă), emulsii (ulei vegetal + apă) și soluții (aer într-un balon, sare de masă + apă, mică schimbare: aluminiu + cupru sau nichel + cupru).

Metode de separare a amestecurilor

În natură, substanțele există sub formă de amestecuri. Pentru cercetarea de laborator, producția industrială și pentru nevoile de farmacologie și medicină sunt necesare substanțe pure.

Folosit pentru purificarea substanțelor diferite căi separarea amestecurilor

Evaporarea este separarea solidelor dizolvate într-un lichid prin transformarea acestuia în abur.

Distilare- distilare, separarea substanţelor conţinute în amestecurile lichide în funcţie de punctele de fierbere, urmată de răcirea aburului.

În natură, apa nu apare în forma sa pură (fără săruri). Apa de ocean, mare, râu, fântână și izvor sunt tipuri de soluții de săruri în apă. Totuși, oamenii au adesea nevoie de apă curată, care nu conține săruri (folosită la motoarele auto; în producția chimică pentru a obține diverse soluții și substanțe; în realizarea de fotografii). O astfel de apă se numește distilată, iar metoda de obținere a acesteia se numește distilare.

Filtrare - strecurarea lichidelor (gazelor) printr-un filtru pentru a le curăța de impuritățile solide.

Aceste metode se bazează pe diferențele dintre proprietățile fizice ale componentelor amestecului.

Luați în considerare modalități de separare eterogenși amestecuri omogene.

O metodă specială de separare a componentelor, bazată pe absorbția lor diferită de către o anumită substanță, este cromatografia.

Folosind cromatografia, botanistul rus a izolat mai întâi clorofila din părțile verzi ale plantelor. În industrie și laboratoare, amidonul, cărbunele, calcarul și oxidul de aluminiu sunt folosite în locul hârtiei de filtru pentru cromatografie. Sunt întotdeauna necesare substanțe cu același grad de purificare?

Pentru diferite scopuri, sunt necesare substanțe cu grade diferite de purificare. Apa de gătit trebuie lăsată să stea suficient pentru a îndepărta impuritățile și clorul folosit pentru a o dezinfecta. Apa de băut trebuie mai întâi fiartă. Iar în laboratoarele chimice pentru prepararea soluțiilor și efectuarea experimentelor, în medicină este nevoie de apă distilată, purificată cât mai mult posibil din substanțele dizolvate în ea. Substanțele în special pure, cu conținutul de impurități în care nu depășește o milioneme dintr-un procent, sunt utilizate în industria electronică, semiconductoare, tehnologie nucleară și alte industrii de precizie.

Metode de exprimare a compoziției amestecurilor.

· Fracția de masă a componentului din amestec- raportul dintre masa componentului și masa întregului amestec. De obicei, fracția de masă este exprimată în %, dar nu neapărat.

ω ["omega"] = mcomponent / mmixture

· Fracția molară a unui component dintr-un amestec- raportul dintre numărul de moli (cantitatea de substanță) unui component și numărul total de moli ai tuturor substanțelor din amestec. De exemplu, dacă amestecul include substanțele A, B și C, atunci:

χ [„chi”] componenta A \u003d n componenta A / (n (A) + n (B) + n (C))

· Raportul molar al componentelor. Uneori, în sarcinile pentru un amestec, este indicat raportul molar al componentelor sale. De exemplu:

ncomponent A: ncomponent B = 2: 3

· Fracția de volum a componentului din amestec (doar pentru gaze)- raportul dintre volumul substanței A și volumul total al întregului amestec de gaze.

φ ["phi"] = Vcomponent / Vmixture

Bloc practic.

Luați în considerare trei exemple de probleme cu care reacționează amestecurile de metale sare acid:

Exemplul 1.Când un amestec de cupru și fier cu o greutate de 20 g a fost expus la exces de acid clorhidric, s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.e.). Defini fracții de masă metale din amestec.

În primul exemplu, cuprul nu reacționează cu acidul clorhidric, adică hidrogenul este eliberat atunci când acidul reacționează cu fierul. Astfel, cunoscând volumul hidrogenului, putem afla imediat cantitatea și masa fierului. Și, în consecință, fracțiunile de masă ale substanțelor din amestec.

Rezolvarea exemplului 1.

n = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol.

2. Conform ecuației reacției:

3. Cantitatea de fier este de asemenea de 0,25 mol. Puteți găsi masa acestuia:
mFe = 0,25 56 = 14 g.

Răspuns: 70% fier, 30% cupru.

Exemplul 2.Când un amestec de aluminiu și fier cu o greutate de 11 g a fost expus unui exces de acid clorhidric, s-au eliberat 8,96 litri de gaz (nr.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În al doilea exemplu, reacția este ambii metal Aici, hidrogenul este deja eliberat din acid în ambele reacții. Prin urmare, calculul direct nu poate fi utilizat aici. În astfel de cazuri, este convenabil să se rezolve folosind un sistem foarte simplu de ecuații, luând x ca fiind numărul de moli ai unuia dintre metale și y ca fiind cantitatea de substanță a celui de-al doilea.

Rezolvarea exemplului 2.

1. Aflați cantitatea de hidrogen:
n = V / Vm = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol.

2. Fie cantitatea de aluminiu x moli, iar cantitatea de fier x moli. Apoi putem exprima cantitatea de hidrogen eliberată în termeni de x și y:

4. Cunoaștem cantitatea totală de hidrogen: 0,4 mol. Mijloace,
1,5x + y = 0,4 (aceasta este prima ecuație din sistem).

5. Pentru un amestec de metale, trebuie să exprimi mase prin cantitatea de substante.
m = Mn
Deci, masa aluminiului
mAl = 27x,
masa de fier
mFe = 56y,
și masa întregului amestec
27x + 56y = 11 (aceasta este a doua ecuație din sistem).

6. Deci, avem un sistem de două ecuații:

7. Este mult mai convenabil să rezolvi astfel de sisteme folosind metoda scăderii, înmulțind prima ecuație cu 18:
27x + 18y = 7,2
și scăzând prima ecuație din a doua:

8. (56 − 18)y = 11 − 7.2
y = 3,8 / 38 = 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 mol (Al)

mFe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
mAl = 0,2 27 = 5,4 g
ωFe = mFe / mmixture = 5,6 / 11 = 0,50,91%),

respectiv,
ωAl = 100% − 50,91% = 49,09%

Răspuns: 50,91% fier, 49,09% aluminiu.

Exemplul 3.16 g dintr-un amestec de zinc, aluminiu și cupru au fost tratate cu un exces de soluție de acid clorhidric. În acest caz, s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.) și 5 g de substanță nu s-au dizolvat. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În al treilea exemplu, două metale reacționează, dar al treilea metal (cuprul) nu reacționează. Prin urmare, restul de 5 g este masa cuprului. Cantitățile celor două metale rămase - zinc și aluminiu (rețineți că masa lor totală este 16 − 5 = 11 g) pot fi găsite folosind un sistem de ecuații, ca în exemplul nr. 2.

Răspuns la Exemplul 3: 56,25% zinc, 12,5% aluminiu, 31,25% cupru.

Exemplul 4.Un amestec de fier, aluminiu și cupru a fost tratat cu un exces de acid sulfuric concentrat la rece. În acest caz, o parte din amestec s-a dizolvat și s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.). Amestecul rămas a fost tratat cu un exces de soluţie de hidroxid de sodiu. S-au eliberat 3,36 litri de gaz și au rămas 3 g de reziduu nedizolvat. Determinați masa și compoziția amestecului inițial de metale.

În acest exemplu, trebuie să ne amintim că concentrat la rece acid sulfuric nu reacționează cu fierul și aluminiul (pasivare), dar reacționează cu cuprul. Aceasta eliberează oxid de sulf (IV).
Cu alcali reactioneaza numai aluminiu- metal amfoter (pe lângă aluminiu, zincul și staniul se dizolvă și în alcalii, iar beriliul poate fi dizolvat și în alcalii concentrate la cald).

Rezolvarea exemplului 4.

1. Doar cuprul reacţionează cu acidul sulfuric concentrat, numărul de moli de gaz:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol

2. (nu uitați că astfel de reacții trebuie egalizate folosind o balanță electronică)

3. Deoarece raportul molar dintre cupru și dioxid de sulf este de 1:1, atunci cuprul este de asemenea 0,25 mol. Puteți găsi o masă de cupru:
mCu = n M = 0,25 64 = 16 g.

4. Aluminiul reacționează cu o soluție alcalină, rezultând formarea unui complex hidroxo de aluminiu și hidrogen:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

5. Numărul de moli de hidrogen:
nH2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
raportul molar dintre aluminiu și hidrogen este de 2:3 și, prin urmare,
nAl = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Greutate aluminiu:
mAl = n M = 0,1 27 = 2,7 g

6. Restul este fier, cântărind 3 g. Puteți găsi masa amestecului:
mmamestec = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 g.

7. Fracții de masă ale metalelor:

ωCu = mCu / mmixture = 16 / 21,7 = 0,7,73%)
ωAl = 2,7 / 21,7 = 0,1,44%)
ωFe = 13,83%

Răspuns: 73,73% cupru, 12,44% aluminiu, 13,83% fier.

Exemplul 5.21,1 g dintr-un amestec de zinc şi aluminiu au fost dizolvate în 565 ml de soluţie de acid azotic conţinând 20 gr. % НNO3 și având o densitate de 1,115 g/ml. Volumul de gaz eliberat, care este substanță simplă iar singurul produs al reducerii acidului azotic, a fost de 2.912 l (nr.). Determinați compoziția soluției rezultate în procente de masă. (RCTU)

Textul acestei probleme indică în mod clar produsul reducerii azotului - o „substanță simplă”. Deoarece acidul azotic cu metale nu produce hidrogen, este azot. Ambele metale dizolvate în acid.
Problema se referă nu la compoziția amestecului inițial de metale, ci la compoziția soluției rezultate după reacții. Acest lucru face sarcina mai dificilă.

Rezolvarea exemplului 5.

1. Determinați cantitatea de substanță gazoasă:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.

2. Determinați masa soluției de acid azotic, masa și cantitatea de HNO3 dizolvat:

msoluție = ρ V = 1,115 565 = 630,3 g
mHNO3 = ω msoluție = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 mol

Vă rugăm să rețineți că, deoarece metalele s-au dizolvat complet, înseamnă - cu siguranță era suficient acid(aceste metale nu reactioneaza cu apa). În consecință, va fi necesar să se verifice Există prea mult acid?, și cât de mult rămâne după reacție în soluția rezultată.

3. Compunem ecuații de reacție ( nu uita de soldul tău electronic) și, pentru comoditatea calculelor, considerăm că 5x este cantitatea de zinc și 10y este cantitatea de aluminiu. Apoi, în conformitate cu coeficienții din ecuații, azotul în prima reacție va fi x mol, iar în a doua - 3y mol:

5. Apoi, ținând cont de faptul că masa amestecului de metale este de 21,1 g, masele lor molare sunt de 65 g/mol pentru zinc și 27 g/mol pentru aluminiu, obținem următorul sistem de ecuații:

6. Este convenabil să rezolvi acest sistem înmulțind prima ecuație cu 90 și scăzând prima ecuație din a doua.

7. x = 0,04, ceea ce înseamnă nZn = 0,04 5 = 0,2 mol
y = 0,03, ceea ce înseamnă nAl = 0,03 10 = 0,3 mol

8. Verificați masa amestecului:
0,2 65 + 0,3 27 = 21,1 g.

9. Acum să trecem la compoziția soluției. Va fi convenabil să rescrieți din nou reacțiile și să scrieți deasupra reacțiilor cantitățile tuturor substanțelor reacționate și formate (cu excepția apei):

10. Următoarea întrebare: a mai rămas acid azotic în soluție și cât a mai rămas?
Conform ecuațiilor de reacție, cantitatea de acid care a reacționat:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
adică acidul a fost în exces și puteți calcula restul său în soluție:
nHNO3res. = 2 − 1,56 = 0,44 mol.

11. Deci, în Soluție finală contine:

azotat de zinc în cantitate de 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
azotat de aluminiu în cantitate de 0,3 mol:
mAl(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
acid azotic în exces în cantitate de 0,44 mol:
mHNO3restul. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

12. Care este masa soluției finale?
Să ne amintim că masa soluției finale este formată din acele componente pe care le-am amestecat (soluții și substanțe) minus acei produși de reacție care au părăsit soluția (precipitate și gaze):

13.
Apoi, pentru sarcina noastră:

14. mnew soluție = masa soluției acide + masa aliajului metalic - masa azotului
mN2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
mnew soluție = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 g

ωZn(NO3)2 = mv-va / mr-ra = 37,8 / 648,04 = 0,0583
ωAl(NO3)3 = mv-va / mr-ra = 63,9 / 648,04 = 0,0986
ωHNO3repaus. = mv-va / mr-ra = 27,72 / 648,04 = 0,0428

Răspuns: 5,83% azotat de zinc, 9,86% azotat de aluminiu, 4,28% acid azotic.

Exemplul 6.Când 17,4 g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu au fost tratate cu un exces de acid azotic concentrat, s-au eliberat 4,48 litri de gaz (n.e.), iar când acest amestec a fost expus la aceeași masă de acid clorhidric în exces, 8,96 litri de gaz (n.e.) au fost eliberate. y.). Determinați compoziția amestecului inițial. (RCTU)

Când rezolvăm această problemă, trebuie să ne amintim, în primul rând, că acidul azotic concentrat cu un metal inactiv (cuprul) produce NO2, dar fierul și aluminiul nu reacţionează cu el. Acidul clorhidric, dimpotrivă, nu reacționează cu cuprul.

Răspuns de exemplu 6: 36,8% cupru, 32,2% fier, 31% aluminiu.

Probleme pentru rezolvare independentă.

1. Probleme simple cu două componente ale amestecului.

1-1. Un amestec de cupru și aluminiu cântărind 20 g a fost tratat cu o soluție 96% de acid azotic și s-au eliberat 8,96 litri de gaz (n.e.). Determinați fracția de masă a aluminiului din amestec.

1-2. Un amestec de cupru și zinc cântărind 10 g a fost tratat cu o soluție alcalină concentrată. În acest caz, au fost eliberați 2,24 litri de gaz (n.y.). Calculați fracția de masă a zincului din amestecul inițial.

1-3. Un amestec de magneziu și oxid de magneziu cântărind 6,4 g a fost tratat cu o cantitate suficientă de acid sulfuric diluat. În acest caz, s-au eliberat 2,24 litri de gaz (n.o.). Găsiți fracția de masă a magneziului din amestec.

1-4. Un amestec de zinc și oxid de zinc cântărind 3,08 g a fost dizolvat în acid sulfuric diluat. Am obținut sulfat de zinc cu o greutate de 6,44 g. Calculați fracția de masă a zincului din amestecul inițial.

1-5. Când un amestec de fier și pulberi de zinc cu o greutate de 9,3 g a fost expus la o soluție în exces de clorură de cupru (II), s-au format 9,6 g de cupru. Determinați compoziția amestecului inițial.

1-6. Ce masă de soluție 20% de acid clorhidric va fi necesară pentru a dizolva complet 20 g dintr-un amestec de zinc și oxid de zinc, dacă se eliberează hidrogen cu un volum de 4,48 l (nr.)?

1-7. Când se dizolvă 3,04 g dintr-un amestec de fier și cupru în acid azotic diluat, se eliberează oxid de azot (II) cu un volum de 0,896 l (nr.). Determinați compoziția amestecului inițial.

1-8. Când s-au dizolvat 1,11 g dintr-un amestec de pilitură de fier și aluminiu într-o soluție de acid clorhidric 16% (ρ = 1,09 g/ml), s-au eliberat 0,672 litri de hidrogen (n.e.). Aflați fracțiunile de masă ale metalelor din amestec și determinați volumul de acid clorhidric consumat.

2. Sarcinile sunt mai complexe.

2-1. Un amestec de calciu și aluminiu cântărind 18,8 g a fost calcinat fără aer cu un exces de pulbere de grafit. Produsul de reacție a fost tratat cu acid clorhidric diluat și s-au eliberat 11,2 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

2-2. Pentru a dizolva 1,26 g de aliaj de magneziu-aluminiu, s-au folosit 35 ml de soluție de acid sulfuric 19,6% (ρ = 1,1 g/ml). Excesul de acid a reacţionat cu 28,6 ml soluţie de bicarbonat de potasiu cu o concentraţie de 1,4 mol/l. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din aliaj și volumul de gaz (nr.) eliberat în timpul dizolvării aliajului.