Лабораторный опыт № 6, страница 18 - гдз по химии 7 класс тетрадь для лабораторных и практических работ Габриелян, Аксенова

Разделение смеси железа с серой. Лабораторные опыты - страница 18.

Условие.

Лабораторный опыт № 6. Разделение смеси железа с серой

Цель: закрепление понятий «чистые вещества» и «смеси», способов разделения неоднородных смесей, экспериментальное установление сохранения свойств веществ в смеси.

Оборудование и реактивы: пробирки, химический стакан, магнит, лист бумаги, стеклянная палочка, шпатель, порошок серы, порошок железа, вода.

Задание. Исследовать физические свойства серы и железа, составить неоднородную смесь из этих компонентов и исследовать её свойства, разделив эту неоднородную смесь различными способами.

Инструкция

1. Исследуйте физические свойства серы и железа:

а) На лист бумаги насыпьте шпателем небольшое количество порошков железа и серы на некотором расстоянии друг от друга. Обратите внимание на цвет этих веществ.

б) Поместите немного порошка серы в стакан с водой и размешайте стеклянной палочкой. Повторите то же с порошком железа. Что наблюдаете?

в) Проверьте действие магнита на серу и железо. (Для того чтобы железные опилки не отделялись от магнита, положите на порошок железа лист бумаги и поднесите к нему сверху магнит. Железо притянется к бумаге.)

Заполните таблицу.

Признак Вещество

Сера Железо

Цвет

Растворимость в воде

Плотность

Смачиваемость

Продолжение

Признак Вещество

Сера Железо

Действие магнита

2. Составьте неоднородную смесь: на листе бумаги смешайте шпателем порошки железа и серы. Обратите внимание на цвет и неоднородность смеси.

3. Разделите приготовленную смесь:

а) Половину приготовленной смеси из железа и серы поместите в стакан с водой и размешайте стеклянной палочкой. Что наблюдаете?

б) Другую половину смеси разделите магнитом.

4. Сделайте рисунки с пояснениями, отражающие этапы работы.

5. Ответьте на вопросы.

Почему порошок серы не тонет в воде, хотя плотность серы $2\ г/мл$, а воды $1\ г/мл$?

Какие способы разделения неоднородных смесей вы использовали в своей работе?

Сохраняют ли свои свойства железо и сера в смеси?

♦ На каких свойствах железа и серы основано разделение их смеси?

6. Подчеркните верный ответ в утверждениях:

а) чистые вещества в смеси (не сохраняют/сохраняют) свои свойства;

б) смеси (можно/нельзя) разделить на составные вещества с помощью физических методов.

Дополнительные задания

1. Предложите последовательность действий, необходимых для очистки кристаллического сахара от примеси песка от морского: выпаривание, растворение, фильтрование.

2. Предложите способы разделения смеси веществ (сделайте рисунки и подпишите их):

а) уголь и железные стружки;

б) мел и вода;

в) речной песок и поваренная соль.

Решение.

Решение 2.

1. Исследуйте физические свойства серы и железа

Ниже представлены результаты исследования физических свойств серы и железа в виде заполненной таблицы.

Цвет
Сера: Порошок лимонно-желтого цвета.
Железо: Порошок темно-серого цвета со стальным блеском.

Растворимость в воде
Сера: Нерастворима в воде.
Железо: Нерастворимо в воде.

Плотность
Сера: Плотность больше плотности воды ($ \rho_{серы} \approx 2,07 \text{ г/см}^3 $).
Железо: Плотность значительно больше плотности воды ($ \rho_{железа} \approx 7,87 \text{ г/см}^3 $).

Смачиваемость
Сера: Не смачивается водой (гидрофобна).
Железо: Смачивается водой (гидрофильно).

Действие магнита
Сера: Не притягивается магнитом (является диамагнетиком).
Железо: Притягивается магнитом (является ферромагнетиком).

Ответ: Физические свойства серы и железа исследованы. Сера — желтый, нерастворимый, несмачиваемый водой порошок, не реагирующий на магнит. Железо — серый, нерастворимый, смачиваемый водой порошок, притягивающийся к магниту.

2. Составьте неоднородную смесь

При смешивании на листе бумаги желтого порошка серы и серого порошка железа образуется неоднородная (гетерогенная) смесь серо-желтого цвета. В ней можно визуально, даже без увеличительных приборов, различить отдельные частицы исходных веществ. Это свидетельствует о том, что вещества не вступили в химическую реакцию, а образовали механическую смесь.

Ответ: Получена неоднородная смесь порошков железа и серы, в которой компоненты сохранили свой внешний вид и различимы.

3. Разделите приготовленную смесь

а) Помещаем половину смеси в стакан с водой и перемешиваем. Наблюдаем, что частицы железа, как более плотные и хорошо смачиваемые, опускаются на дно стакана. Частицы серы, будучи несмачиваемыми (гидрофобными), остаются плавать на поверхности воды под действием сил поверхностного натяжения. Этот метод разделения называется отстаиванием с использованием флотации.

б) Вторую половину смеси, рассыпанную на листе бумаги, разделяем с помощью магнита. Для чистоты эксперимента магнит можно обернуть листом бумаги или поместить в полиэтиленовый пакет. При поднесении магнита к смеси частицы железа (ферромагнетика) притягиваются к нему, в то время как частицы серы остаются на бумаге. Этот метод называется магнитной сепарацией.

Ответ: Смесь железа и серы была успешно разделена двумя способами: отстаиванием (флотацией) в воде и магнитной сепарацией.

4. Сделайте рисунки с пояснениями, отражающие этапы работы

Пояснение к рисунку 1: Разделение смеси отстаиванием.
На рисунке следует изобразить химический стакан с водой. На дне стакана виден слой серого порошка железа. На поверхности воды плавает слой желтого порошка серы. Рисунок демонстрирует разделение смеси на основе различий в плотности и смачиваемости ее компонентов водой.

Пояснение к рисунку 2: Разделение смеси магнитом.
На рисунке следует изобразить лист бумаги, на котором рассыпан желтый порошок серы. Над этим листом находится подковообразный или стержневой магнит (может быть обернут бумагой), к полюсам которого прилипли частицы железа серого цвета, отделенные от серы. Рисунок демонстрирует разделение смеси на основе различия в магнитных свойствах ее компонентов.

Ответ: Представлены словесные описания рисунков, иллюстрирующих процессы разделения смеси железа и серы методами отстаивания и магнитной сепарации.

5. Ответьте на вопросы

◆ Почему порошок серы не тонет в воде, хотя плотность серы 2 г/мл, а воды 1 г/мл?

Дано:

Плотность серы, $ \rho_{серы} = 2 \text{ г/мл} $
Плотность воды, $ \rho_{воды} = 1 \text{ г/мл} $

Перевод в систему СИ:
$ \rho_{серы} = 2 \text{ г/см}^3 = 2000 \text{ кг/м}^3 $
$ \rho_{воды} = 1 \text{ г/см}^3 = 1000 \text{ кг/м}^3 $

Найти:
Объяснить, почему порошок серы не тонет в воде.

Решение:
Хотя плотность серы в два раза больше плотности воды, ее порошок не тонет. Это явление объясняется плохой смачиваемостью серы водой (гидрофобностью) и силой поверхностного натяжения воды. Молекулы на поверхности воды образуют упругую пленку за счет сил межмолекулярного притяжения. Частицы гидрофобного порошка серы не могут преодолеть эту пленку, так как вода их не смачивает. В результате сила поверхностного натяжения удерживает частицы серы на поверхности, не позволяя им утонуть под действием силы тяжести.

Ответ: Порошок серы не тонет в воде из-за того, что сера является гидрофобным (несмачиваемым) веществом, и ее частицы удерживаются на поверхности силами поверхностного натяжения воды.

◆ Какие способы разделения неоднородных смесей вы использовали в своей работе?

Решение:
В данной лабораторной работе для разделения неоднородной смеси порошков железа и серы были применены два физических способа:
1. Отстаивание (с использованием флотации) — метод, основанный на различии в плотностях и смачиваемости компонентов смеси. В воде тяжелое и смачиваемое железо тонет, а легкая (за счет несмачиваемости) сера всплывает.
2. Магнитная сепарация (действие магнитом) — метод, основанный на различии в магнитных свойствах компонентов. Железо (ферромагнетик) притягивается к магниту, а сера (диамагнетик) — нет.

Ответ: В работе были использованы способы разделения: отстаивание (флотация) и магнитная сепарация.

◆ Сохраняют ли свои свойства железо и сера в смеси?

Решение:
Да, в составе приготовленной неоднородной смеси и железо, и сера полностью сохраняют свои индивидуальные физические и химические свойства. Смешивание является физическим процессом, при котором не происходит химической реакции между компонентами. Железо по-прежнему остается серым и притягивается к магниту. Сера остается желтой, не смачивается водой и не реагирует на магнит. Именно сохранение этих уникальных свойств и позволило разделить смесь на составляющие ее вещества физическими методами.

Ответ: Да, железо и сера в смеси полностью сохраняют свои индивидуальные свойства, так как образование смеси является физическим процессом, а не химической реакцией.