Страница 102 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

✓ Какие смеси разделяют выпариванием?

Какие смеси разделяют выпариванием?

Выпаривание — это физический метод разделения смесей, который применяется для выделения нелетучего растворенного вещества из летучего растворителя. Таким образом, с помощью выпаривания разделяют гомогенные смеси (растворы), состоящие из твердого вещества и жидкости.

Принцип метода основан на значительной разнице в температурах кипения компонентов смеси. При нагревании такого раствора летучий компонент (растворитель, например, вода) переходит в газообразное состояние (испаряется), а нелетучий компонент (растворенное вещество, например, соль) остается в емкости в виде твердого остатка или концентрированного раствора.

Ключевые характеристики смесей, для которых подходит выпаривание:

• Смесь является однородной (гомогенной), то есть представляет собой истинный раствор.
• Один из компонентов — нелетучее твердое вещество (например, соль, сахар, медный купорос).
• Второй компонент — летучая жидкость-растворитель (например, вода, спирт).
• Цель процесса — получить растворенное вещество. Растворитель при этом улетучивается в окружающую среду и не сохраняется. Этим выпаривание отличается от дистилляции (перегонки), где пары растворителя собирают и конденсируют.

Примеры:

• Получение поваренной соли из соленой воды. При выпаривании морской или озерной воды она испаряется, оставляя после себя кристаллы соли.
• Получение сахара из сахарного сиропа. Путем выпаривания воды из раствора сахарозы получают кристаллический сахар.
• Выделение медного купороса ($CuSO_4$) из его водного раствора. После испарения воды на дне сосуда остаются синие кристаллы этого вещества.

Ответ: Выпариванием разделяют гомогенные смеси (растворы), состоящие из нелетучего твердого вещества и летучей жидкости, когда необходимо выделить твердое вещество, а растворитель сохранять не требуется.

✓ Когда из раствора выделяются кристаллы?

Кристаллы выделяются из раствора, когда он становится пересыщенным. Раствор является пересыщенным, если концентрация растворенного вещества в нем превышает его растворимость при данных условиях (температуре и давлении). Это термодинамически нестабильное состояние, и система стремится перейти в более стабильное состояние насыщенного раствора, выделяя избыток вещества в виде твердых кристаллов.

Существует несколько основных способов создания пересыщенного раствора, которые приводят к кристаллизации:

• Охлаждение насыщенного раствора. Растворимость большинства твердых веществ в жидкостях увеличивается с ростом температуры. Если приготовить насыщенный раствор при высокой температуре, а затем медленно его охладить, то растворимость вещества упадет. В определенный момент концентрация вещества окажется выше предела растворимости для новой, более низкой температуры. Раствор станет пересыщенным, и избыток вещества начнет выделяться в виде кристаллов. Пример: получение кристаллов сахара при остывании горячего сиропа.
• Испарение растворителя. При удалении (испарении) части растворителя из ненасыщенного или насыщенного раствора концентрация растворенного вещества возрастает. Когда концентрация превысит предел растворимости, раствор станет пересыщенным, и начнется процесс кристаллизации. Пример: образование кристаллов поваренной соли при испарении воды из соленого озера или морской воды.
• Изменение состава растворителя (высаливание). Растворимость вещества может быть снижена путем добавления в раствор другого вещества, которое хорошо растворимо в данном растворителе. Это приводит к уменьшению эффективного количества «свободного» растворителя для исходного вещества. Например, при добавлении этанола к водному раствору хлорида натрия растворимость соли резко падает, и она выпадает в осадок в виде кристаллов.
• Проведение химической реакции. Кристаллы могут образовываться как продукт химической реакции, если это вещество является малорастворимым в условиях реакции. Например, при смешивании раствора нитрата серебра ($AgNO_3$) и соляной кислоты ($HCl$) образуется белый кристаллический осадок хлорида серебра ($AgCl$), который практически нерастворим в воде: $AgNO_3 (р-р) + HCl (р-р) \rightarrow AgCl(\downarrow) + HNO_3 (р-р)$

Для начала процесса кристаллизации в пересыщенном растворе часто необходимы так называемые «центры кристаллизации». Ими могут служить мельчайшие пылинки, неровности на стенках сосуда или специально внесенные в раствор маленькие кристаллики того же вещества (затравка).

Ответ:

Кристаллы выделяются из раствора, когда он становится пересыщенным, то есть когда концентрация растворенного вещества превышает предел растворимости при данных условиях. Этого можно достичь путем охлаждения насыщенного раствора, испарения растворителя, изменения состава растворителя (высаливание) или в результате химической реакции с образованием малорастворимого продукта.