Страница 18 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. При чтении текста о разделении смесей в тетради составьте схему «Основные способы разделения неоднородных и однородных смесей». Для каждого способа приведите примеры.

Схема «Основные способы разделения неоднородных и однородных смесей»

Способы разделения НЕОДНОРОДНЫХ (гетерогенных) смесей

Отстаивание — это способ разделения смесей, состоящих из веществ с разной плотностью, под действием силы тяжести. Более плотное вещество оседает на дно, а менее плотное всплывает или остается в верхнем слое. Метод подходит для разделения нерастворимого твердого вещества и жидкости (например, песок и вода) или двух несмешивающихся жидкостей (например, растительное масло и вода).
Пример: если оставить смесь речного песка и воды в стакане, через некоторое время песок осядет на дно, и чистую воду можно будет аккуратно слить. Для разделения несмешивающихся жидкостей, таких как масло и вода, используют делительную воронку.
Ответ: Метод разделения компонентов с разной плотностью.

Фильтрование — это процесс разделения смесей, состоящих из твердого вещества и жидкости (или газа), путем пропускания их через фильтр. Поры фильтра задерживают частицы твердого вещества (осадок), а жидкость или газ (фильтрат) проходят сквозь него.
Пример: отделение мела от воды с помощью бумажного фильтра; очистка воздуха от пыли в бытовом пылесосе, где фильтр задерживает пыль.
Ответ: Метод разделения нерастворимого твердого вещества от жидкости или газа с помощью пористого материала.

Действие магнитом (магнитная сепарация) — это способ разделения смесей, в которых один из компонентов обладает способностью притягиваться к магниту (обладает ферромагнитными свойствами).
Пример: разделение смеси железных опилок и порошка серы. При поднесении магнита железные опилки притянутся к нему, а не обладающая магнитными свойствами сера останется.
Ответ: Метод выделения из смеси веществ, обладающих магнитными свойствами.

Способы разделения ОДНОРОДНЫХ (гомогенных) смесей

Выпаривание и кристаллизация — это способ выделения растворенного нелетучего твердого вещества из раствора путем удаления (испарения) летучего растворителя при нагревании. Если охлаждать насыщенный раствор или медленно выпаривать растворитель, то растворенное вещество выделяется в виде кристаллов (этот процесс называется кристаллизацией).
Пример: получение поваренной соли из ее водного раствора. Воду выпаривают, а на дне сосуда остаются кристаллы соли.
Ответ: Метод выделения твердого растворенного вещества из раствора путем удаления растворителя.

Дистилляция (перегонка) — это способ разделения жидких однородных смесей, основанный на различии в температурах кипения их компонентов. При нагревании смеси сначала испаряется более летучий компонент (с более низкой температурой кипения). Его пары затем охлаждают, они конденсируются и собираются в отдельный приемник.
Пример: разделение смеси воды ($t_{кип} = 100°C$) и этилового спирта ($t_{кип} \approx 78°C$). При нагревании такой смеси сначала испаряется спирт, который после конденсации можно собрать в чистом виде.
Ответ: Метод разделения жидкостей с разными температурами кипения.

Хроматография — это метод разделения и анализа смесей, основанный на разной скорости движения компонентов смеси вдоль неподвижной фазы (например, бумаги или специального сорбента) под действием потока подвижной фазы (растворителя). Компоненты разделяются из-за различной степени их поглощения неподвижной фазой и растворимости в подвижной.
Пример: разделение красителей в чернилах фломастера. Если нанести точку на полоску фильтровальной бумаги и опустить ее край в растворитель (воду или спирт), то по мере подъема растворителя по бумаге он будет увлекать за собой красители с разной скоростью, разделяя их на отдельные цветные полосы.
Ответ: Метод разделения, основанный на разной скорости движения компонентов смеси через сорбент.

2. Даны смеси:

а) спирта и воды;

б) речного песка и сахара;

в) медных и железных опилок,

г) воды и бензина.

Как разделить эти смеси? Поясните, на каких свойствах компонентов смеси основано их разделение.

Для разделения смесей необходимо использовать методы, основанные на различиях в физических свойствах их компонентов.

Смесь спирта и воды является гомогенной (однородной), так как этиловый спирт и вода неограниченно растворяются друг в друге. Разделение такой смеси основано на различии в температурах кипения ее компонентов. Температура кипения воды составляет $100^{\circ} \text{C}$, а этилового спирта — около $78.3^{\circ} \text{C}$. Метод, который используется для разделения, называется дистилляцией (перегонкой). При нагревании смеси первым начинает испаряться компонент с более низкой температурой кипения — спирт. Его пары отводятся, охлаждаются в холодильнике и конденсируются, превращаясь обратно в жидкий спирт, который собирается в отдельную емкость (приемник).

Ответ: Смесь разделяют методом дистилляции (перегонки), который основан на различии в температурах кипения спирта и воды.

Смесь речного песка и сахара является гетерогенной (неоднородной). Разделение этой смеси основано на различном отношении ее компонентов к воде. Сахар растворим в воде, а речной песок — нет. Чтобы разделить смесь, нужно выполнить следующие действия:
1. Добавить к смеси воду и перемешать. Сахар растворится, а песок осядет на дно.
2. Отфильтровать полученную смесь. Песок, как нерастворимое вещество, останется на фильтре. Раствор сахара (фильтрат) пройдет через фильтр.
3. Выпарить воду из фильтрата. Вода испарится, а на дне сосуда останутся кристаллы сахара.

Ответ: Смесь разделяют путем добавления воды, последующего фильтрования и выпаривания. Метод основан на различной растворимости сахара и песка в воде.

Смесь медных и железных опилок является гетерогенной. Разделение этой смеси основано на различии в их магнитных свойствах. Железо является ферромагнетиком, то есть оно сильно притягивается к магниту, в то время как медь такими свойствами не обладает. Для разделения смеси достаточно поднести к ней магнит. Железные опилки притянутся к магниту, а медные останутся на месте. Этот метод называется магнитной сепарацией.

Ответ: Смесь разделяют с помощью магнита (магнитной сепарацией). Метод основан на способности железа притягиваться к магниту, в отличие от меди.

Смесь воды и бензина является гетерогенной. Эти две жидкости не смешиваются друг с другом и имеют разную плотность. Бензин легче воды (его плотность меньше), поэтому он образует верхний слой, а вода — нижний. Для разделения такой несмешивающейся смеси используется метод отстаивания с применением делительной воронки. Смесь наливают в делительную воронку и дают ей отстояться до образования четкой границы между слоями. Затем открывают кран воронки и аккуратно сливают нижний слой (воду). Когда граница раздела приблизится к крану, его закрывают, отделяя таким образом воду от бензина.

Ответ: Смесь разделяют методом отстаивания с использованием делительной воронки. Метод основан на несмешиваемости воды и бензина и различии в их плотностях.

3. Можно ли фильтрованием выделить из раствора поваренную соль? Почему?

Нет, с помощью фильтрования невозможно выделить поваренную соль из ее водного раствора.

Метод фильтрования предназначен для разделения гетерогенных (неоднородных) смесей, состоящих из нерастворимых твердых частиц и жидкости. Например, таким способом можно отделить песок от воды. Фильтр имеет поры определенного размера, которые задерживают крупные частицы твердого вещества, но пропускают молекулы жидкости.

Раствор поваренной соли (хлорида натрия $NaCl$) является гомогенной (однородной) смесью. При растворении в воде соль диссоциирует (распадается) на отдельные ионы: катионы натрия ($Na^+$) и анионы хлора ($Cl^-$). Размеры этих ионов чрезвычайно малы, они намного меньше размера пор любого, даже самого тонкого, фильтра. Поэтому ионы соли вместе с молекулами воды будут свободно проходить через фильтровальную бумагу, и разделения смеси не произойдет. После фильтрования получится тот же соленый раствор.

Для выделения соли из раствора применяют другие методы, такие как выпаривание или кристаллизация. При выпаривании воду нагревают до кипения, она испаряется, а соль остается на дне сосуда в виде кристаллов.

Ответ: Нет, выделить поваренную соль из раствора методом фильтрования нельзя, так как соль растворена в воде на ионном уровне, и эти частицы слишком малы, чтобы их мог задержать фильтр.

4. Предложите способ:

1) выделения глины из её смеси с водой;

2) разделения смеси растительного масла с водой.

1) выделения глины из её смеси с водой

Смесь глины с водой представляет собой неоднородную смесь (суспензию), в которой твердые нерастворимые частицы глины распределены в жидкости (воде). Для разделения таких смесей используют методы, основанные на различии физических свойств компонентов, в данном случае — агрегатного состояния (твердое и жидкое) и плотности.

Способ 1: Отстаивание с последующей декантацией.
Этот метод основан на разнице в плотности. Частицы глины плотнее и тяжелее воды, поэтому, если оставить смесь в покое, они под действием силы тяжести осядут на дно сосуда. Этот процесс называется отстаиванием. После того как глина осела, а верхний слой воды стал прозрачным, его можно аккуратно слить, стараясь не взболтать осадок. Процесс сливания жидкости с осадка называется декантацией.

Способ 2: Фильтрование.
Это более эффективный способ, особенно если частицы глины очень мелкие и оседают медленно. Смесь пропускают через фильтр (например, фильтровальную бумагу в воронке). Поры фильтра задерживают твердые частицы глины, в то время как вода свободно проходит через них. В результате на фильтре остается глина, а в сосуде под воронкой собирается чистая вода (фильтрат). Чтобы получить сухую глину, ее затем высушивают.

Ответ: Для выделения глины из смеси с водой можно применить метод отстаивания с последующим сливанием воды (декантацией) или метод фильтрования.

2) разделения смеси растительного масла с водой

Смесь растительного масла и воды является неоднородной смесью, так как эти две жидкости не растворяются друг в друге (несмешивающиеся). Кроме того, они имеют разную плотность. Разделение такой смеси основано именно на этих двух свойствах.

Способ: Отстаивание с помощью делительной воронки.
Плотность растительного масла меньше плотности воды, поэтому, если дать смеси отстояться, масло соберется в виде верхнего слоя, а вода окажется внизу. Для удобного и точного разделения таких слоев в лаборатории используют специальный прибор — делительную воронку.
Процесс разделения включает следующие шаги:
1. Смесь масла и воды заливают в делительную воронку и дают ей отстояться до образования четкой границы между слоями.
2. Под сливной носик воронки ставят пустой стакан или колбу.
3. Осторожно открывают кран воронки и сливают нижний слой — воду.
4. Когда граница раздела жидкостей приблизится к крану, его перекрывают, отделяя таким образом воду от масла.
5. Масло, оставшееся в воронке, можно слить в другую емкость.

Ответ: Смесь растительного масла и воды разделяют методом отстаивания, используя делительную воронку, что позволяет аккуратно слить нижний слой (воду) и отделить его от верхнего слоя (масла).

5. Как, не используя каких-либо приспособлений, можно отделить сливки от молока? Найдите в Интернете определение термина «центрифугирование».

Как, не используя каких-либо приспособлений, можно отделить сливки от молока?

Отделить сливки от молока без использования каких-либо сложных приспособлений можно методом, который называется отстаивание. Этот способ основан на физических свойствах молока.

Молоко является эмульсией, то есть в жидкой основе (обрате) распределены мельчайшие капельки молочного жира. Плотность жира значительно ниже плотности водной части молока. Под действием силы тяжести более легкие частицы (жир) со временем всплывают на поверхность. Чтобы этот процесс произошел, необходимо свежее (не гомогенизированное) молоко налить в емкость и оставить в покое в прохладном месте на несколько часов (обычно на 12-24 часа). В результате на поверхности молока образуется густой слой сливок. После завершения процесса отстаивания этот слой можно аккуратно собрать.

Ответ: Чтобы отделить сливки от молока без приспособлений, нужно дать молоку отстояться. Так как сливки (молочный жир) легче остальной части молока, они поднимутся наверх под действием силы тяжести, после чего их можно будет собрать с поверхности.

Найдите в Интернете определение термина «центрифугирование».

Центрифугирование — это метод разделения смесей, состоящих из компонентов с разной плотностью, формой или размером, путем воздействия на них центробежной силой. Процесс осуществляется в специальном приборе — центрифуге, которая вращает образец с высокой скоростью. В результате вращения создается поле инерционных сил, которое во много раз превышает силу тяжести. Под действием этих сил более плотные компоненты смеси смещаются к периферии (дальше от оси вращения), а менее плотные — к центру. Этот метод позволяет значительно ускорить разделение. В молочной промышленности центрифугирование используется для быстрого отделения сливок от молока в аппаратах-сепараторах.

Ответ: Центрифугирование — это процесс разделения смесей на составные части под действием центробежной силы в специальном аппарате (центрифуге), основанный на различии в плотности, размере или форме компонентов смеси.