Методическая разработка урока по химии на тему: "Чистые вещества и смеси"

Лабораторная работа

Тема: «Разделение смесей».

Цель: уметь определять тип смеси и практически осуществлять разделение однородной и неоднородной смеси.

Оборудование: фильтровальная бумага, спиртовка, фарфоровая чашечка, магнит, стакан, стеклянная палочка, штатив, воронка.

Вещества: песок, железные опилки, соль, вода, древесные опилки.

Ход работы:

Часть 1. Отстаивание. (разделение гетерогенных смесей).

1. Растворите смесь песка и древесных опилок в воде, для этого, песок и древесные опилки перенесите в стакан с водой и размешайте стеклянной палочкой.

2. Разделите получившуюся смесь. Метод отстаивания основан на различной плотности веществ или различной степени смачиваемости. Отстаивание происходит под действием силы тяжести: наиболее тяжелые частицы оседают на дно за определенный период времени. Не требует сложной аппаратуры и дополнительных энергозатрат.

3. Аккуратно снимите с поверхности воды, всплывшие опилки.

4. Проанализируйте опыт. Сделайте вывод.

Часть 2. Фильтрование. (разделение гетерогенных смесей)

1. Растворите песок в воде. Для этого песок перенесите в стакан с водой и размешайте стеклянной палочкой.

2. Разделите получившуюся смесь фильтрованием. Для этого:

А) приготовьте бумажный фильтр, вложите его в воронку и смочите водой, используя стеклянную палочку.

Б) Проведите фильтрование. Помните, что жидкости надо наливать в воронку столько, чтобы она не доходила до краев 0,5 см, иначе смесь может протекать между фильтром и стенками воронки, не очищаясь от примесей.

3. Проанализируйте опыт. Сделайте вывод.

Часть 3. Действие магнитом. (разделение гетерогенных смесей).

1. На один листочек бумаги насыпьте приблизительно 1 см3 порошкообразной серы, а на другой – столько же порошкообразного железа.

2. Отметьте цвет этих веществ. Половину порошка серы и железа насыпьте в отдельные пробирки с водой и наблюдаете за тем, что происходит.

3. Возьмите вторую половину серы и железа. Проверьте на этих порошках действие магнита.

4. Приготовьте смесь из порошков железа и серы. Затем оставшуюся смесь, всыпьте в стакан с водой. Что наблюдаете?

5. Проанализируйте опыт и сделайте вывод.

Оформите общий вывод.

УРОК

Тема: Чистые вещества и смеси.

Разработала: Терюкова Елена Александровна

учитель биологии и химии

с. Архангельское Воронежской области

Цели урока:

• - образовательные: ознакомить учащихся с понятиями о чистом веществе и смесях, о сходстве и различиях между ними. Раскрыть значение смесей в природе и жизни человека.

• - развивающие: Формировать умение распознавать чистые вещества и смеси, составлять пан действий разделения смесей, совершенствовать учебные умения школьников при выполнении практических действий, опытов;

• формировать умение извлекать информацию из устного сообщения, видео-фрагментов, презентации, наблюдаемых процессов; описывать наблюдения, изображать схематически приборы;

• формировать умение анализировать данные, выявлять сущность наблюдаемых процессов, обобщать и делать выводы;

• развивать умение формулировать и аргументировать собственное мнение, развивать самостоятельность;

• продолжать формирование химической речи учащихся, творческого мышления, правил научного общения, умения прогнозировать результат деятельности;

• организовывать самостоятельную деятельность, совершенствовать навыки самооценки знаний

• - воспитывающие: воспитывать культуру интеллектуального труда; чувство ответственности, уверенности в себе, требовательности к себе; умение работать в парах.

Планируемые результаты:

Предметные: овладение понятийным аппаратом урока;

приобретение опыта использования различных методов изучения химических явлений: наблюдения за их превращениями при проведении несложных химических экспериментов с использованием лабораторного оборудования и приборов;

умение проводить и описывать самостоятельно выполненные химические эксперименты, используя родной язык и язык химии;

умение делать выводы и умозаключения из наблюдений, изученных химических закономерностей.

Метапредметные:

Регулятивные УУД

• умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией, оценивать результаты решения поставленных задач и др.

Познавательные УУД

Четкое представление о «чистом веществе», «смесях»; знать способы разделения смесей и применять их на практике.

• умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

• использование основных интеллектуальных операций: анализ и синтез, сравнение, обобщение, выявление причинно-следственных связей, поиск аналогов;

• формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ-компетенций);

• использование различных источников для получения химической информации;

• постановка и формулирование цели и задач урока; формулирование и аргументация личного мнения

Коммуникативные УУД

• осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной форме; аргументировано отвечать на вопросы, обосновывать свою точку зрения; слушать и понимать речь других; вступать в учебное сотрудничество с учителем и одноклассниками, осуществлять совместную деятельность в парах, группах и др.

Оборудование:

• ПК;

• мультимедийный проектор;

• мультимедийная презентация к уроку;

• лабораторное оборудование ;

Структура урока:

1. Организационный этап.

2. Актуализация знаний.

3. Постановка учебной задачи.

4. Усвоение новых знаний и первичное закрепление.

5. Физкультминутка.

6. Закрепление изученного материала. Лабораторная работа № 2 на тему: «Разделение смесей».

7. Домашнее задание.

Ход урока:

Этапы урока

Формируемые умения

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

1.Организационный момент.

Цель:

Создание рабочего настроя учащихся на урок, мотивация на учебу. Выявить уровень подготовки учащихся к уроку

Личностные:

определять общие для всех и индивидуальные правила работы

Метапредметные:

Регулятивные УУД

умение осуществлять контроль своей деятельности, определять способы действий и корректировать их

Коммуникативные УУД

слушать и понимать речь других

Приветствие. Проверка готовности класса и кабинета к уроку. Отсутствующие. Сообщаю, что урок у нас комбинированный: часть урока будет отведена под теоретическую часть; вторая половина урока -практическую: выполнение лабораторной работы № 2 на тему: «Разделение смесей».

Проверка домашнего задания:

Задание 1.

Заполните таблицу:

Свойства

Мел

Поварен.соль.

Сходства

Агрегатное сост.

Цвет

Запах

Растворим. в воде

Различия

Агрегатн.сост.

Цвет

Запах

Растворим. в воде

Задание 2.

В 2-х пронумерованных пробирках белые порошки – сахарная пудр и мел. Как различить эти вещества? Опишите эксперимент.

Задание 3.

Подчеркните названия веществ –одной чертой, физических тел – двумя чертами:

Капля, вода, гвоздь, железо, ложка, алюминий. Сахар, снежинка таблетка аспирин, лед, гранитная глыба, зерно, крахмал, белок.

Задание 4.

А) Свойства вещества – это…..

Б) Перечислите физические свойства вещества.

В) Для чего нужны знания о физических свойствах веществ?

Задание 5.

Сравните следующие свойства алюминия и пластмассы:

агрегатное состояние, цвет, запах, твердость, пластичность, электропроводность.

Какие изделия можно из них изготовить? Приведите примеры.

Приветствие учителя. Проверка рабочего места: расположение учебных принадлежностей, наличие раздаточного материала, лабораторного оборудования.

Подготавливаются к заданиям.

Выполняют задания в индивидуальном порядке.

2.Актуализация знаний.

Цель: подведение учащихся к вопросу: «Зачем нужно знать о чистых веществах и смесях?»

«Как нам это пригодится в жизни?»

«Значение чистых веществ и смесей в нашей жизни».

Личностные: Умение соблюдать дисциплину на уроке, уважительно относиться к учителю и одноклассникам. Формирование мысли о необходимости изучения предмета химии, о необходимости получения знаний о чистых веществах и смесях, о значении чистых веществ и смесей в нашей жизни Применение знаний на практике.

Регулятивные УУД:

Умение организовать выполнение заданий учителя.

Коммуникативные УУД: умение воспринимать информацию на слух, отвечать на вопросы учителя

На предыдущих уроках мы с Вами дали четкий ответ на вопрос: «Что такое свойство вещества?» Так вот, для изучения свойств вещества, необходимо, чтобы это вещество было абсолютно чистым.

В природе не существует абсолютно чистых веществ, они встречаются в виде смесей. Например, особо чистый алюминий содержит 0,001% примесей. Даже когда мы считаем воду абсолютно чистой, то должны понимать, что там есть примеси. Также дистиллированная вода не может считаться абсолютно чистым веществом – это тоже смесь, только примесей в ней намного меньше, чем в обычной воде; фильтрованная вода – тоже не чистое вещество, а смесь растворимых компонентов и воды, а уж водопроводная – тем более!!

У чистого металла олова, которое знакомо каждому, кто хотя бы раз в жизни имел дело с паяльником, температура плавления 232 градуса Цельсия. Но если в олове есть хотя бы небольшая примесь другого металла, то температура плавления становится на несколько градусов ниже. Это значит, мы имеем дело не с чистым веществом, а смесью.

Для того, чтобы разобраться во всем этом, мы и приложим усилия при изучении нашей темы, выполним для закрепления лаб. раб.

Учащиеся слушают учителя, воспринимают информацию.

Делают выводы.

3.Постановка учебной задачи.

Цель: Мотивировать учащихся на усвоение новых знаний.
Определение целей и задач урока

Личностные:

формирование готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию

Метапредметные:
Коммуникативные УУД

осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной форме; аргументировано отвечать на вопросы, обосновывать свою точку зрения; слушать и понимать речь других

Регулятивные УУД:

принимать учебно-познавательную задачу и сохранять её до конца учебных действий;

корректировать собственные ответы и ответы одноклассников

Познавательные УУД:

постановка и формулирование цели и задач урока; формулирование и аргументация личного мнения;

осознание учебно-познавательной задачи

Попытайтесь выполнить задание:

- В одном сосуде в воде, смешали соль, мел и песок.

Предложите способы разделения этих веществ.

-Составьте план разделения смеси из 3-х веществ: поваренной соли, песка, древесного угля.

Вопрос:

- «Сможете ли вы это сделать, не имея необходимых знаний о чистых веществах и смесях, о способах разделения смесей?»

- Сформулируйте, пожалуйста, цель нашего урока.

_ Какие задачи вы перед собой поставите?

Вывод: в ходе сегодняшнего урока и выполнения лаб.раб., мы изучим, что такое «Чистое вещество и смесь». Научимся опытным путем выделять чистое вещество из смеси.

Учащиеся слушают учителя, воспринимают информацию.

Пытаются выполнить задания.

Отвечают на вопросы.

Формулируют цель, дополняют друг друга, ставят, обсуждают задачи, корректируют ответы одноклассников.

Делают выводы.

4. Изучение нового материала.

Цель:

Изучить понятие «чистое вещество», «смесь»; уметь устанавливать сходство и различия между ними; научиться раскрывать значение смеси в жизни человека.

Личностные:

умение управлять своей познавательной деятельностью; определять общие и индивидуальные правила поведения;

формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования;

формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, взрослыми в процессе образовательной, учебно-исследовательской деятельности

Метапредметные:

Регулятивные УУД

умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией, оценивать результаты решения поставленных задач

Познавательные УУД

умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

использование основных интеллектуальных операций: анализ и синтез, сравнение, обобщение, выявление причинно-следственных связей, поиск аналогов;

формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ– компетенций)

Коммуникативные УУД

осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной форме; аргументировано отвечать на вопросы, обосновывать свою точку зрения; вступать в учебное сотрудничество с учителем и одноклассниками, осуществлять совместную деятельность в парах, группах

Предметные:

овладение понятийным аппаратом урока;

Рассказ учителя:

Воздух – смесь газов (азота, кислорода, водорода и др.). Молоко-смесь воды с каплями молочного жира, белка казеина, минеральных солей и минералов.

Сплавы металлов: латунь.

Растворы: лимонад, сок.

Дым, туман.

Цемент: песок и гипс.

Все это - смеси.

Смесь – это целостная система, состоящая из разнородных компонентов. Это определение впервые ввел Роберт Бойль в 17 веке.

Как мы уже сказали, в природе не существует абсолютно чистых веществ. но химики должны стремиться к тому, чтобы получить как можно более чистое вещество.

Вы уже знаете, что одной из задач химии является получение чистых веществ.

Так для приготовления охлаждающих смесей целесообразно использовать технический хлорид натрия, тогда как для изучения химических свойств, следует взять химически чистый реактив.

Чистыми веществами –называют вещества, которые обладают постоянными физическими свойствами.

Пример: дистиллированная вода

Заполним таблицу: «Сравнительная характеристика чистого вещества и смеси»

Признаки сравнения

Чистое вещество

Смесь

Состав вещества

постоян

непостоян

Вещество

Одно и тоже

различн

Физические свойства

постоян

непостоян

Изменение энергии при образовании

происходит

Не происходит

Разделение

С помощью химич. реакций

Физическими методами

Температура кипения и плавления

Четкие температуры плавления и кипения

Плавление и кипение в интервале температур

Составление кластера: «Чистые вещества и смеси»

Вещества

Чистые Смеси

Эле- Соеди- Одно- Неод-

менты нения родные нородн.

Составление кластера: «Классификация смесей»

Смеси

Неоднородные Однородные

(гетерогенные) (гомогенные)

Это такие смеси, Это такие смеси

состав которых, в в любой точке

различных точках объема которых

объема неодинаков. состав одина-

ков.

Взвеси Растворы

(г,тв,ж)

Суспензии Аэрозоли

(тв.+ж.) (г.+ж.)

Эмульсии

(ж.+ж.)

Взвеси- мутные смеси.

Суспензии – это смесь веществ, где твердое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (неосевшем) состоянии.

Существует только в смешанном виде. Если такую смесь оставить на время, то под действием силы тяжести твердые частички осядут.

Примеры: зубная паста, гуашь, эмалиевые краски, цементные растворы. Широко используется в производстве керамики.

Эмульсии –дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости, распределенных в другой жидкости.

Пример: жидкость для снятия макияжа, молоко, сливочное масло, маргарин, масло в воде.

Используется:

- в мыловарении;

- в с/х –пестициды;

- производство косметических и лекарственных средств;

- живопись.

Аэрозоли – это смесь газа и жидкости.

Пример: туман, смог, лак для волос, освежитель воздуха, дезодоранты.

Химический анализ –это установление состава смесей.

Составление кластера: «Способы разделения смесей»

1. Гетерогенных.

А)Отстаивание –основано на различной плотности в-в или различном смачивании. Прим: вода+мел; глина+вода.

Б)Фильтрование – различные растворимости в-в; различные размеры частиц. Прим: очистка питьевой воды; вода+песок.

В)Действие магнитом – различные магнитные свойства. Прим: отделение железа от других веществ.

2. Гомогенных.

А)Выпаривание (кристаллизация)- основано на различных температурах кипения. Прим: соль+вода; сахар +вода.

Б)Дистилляция (перегонка)- основано на различных температурах кипения. Прим: дистиллированная вода; вода+соль.

В)Хроматография – различная поглощаемость компонентов смеси вещества. Прим: разделение и очистка различных лекарств.

Г)Центрифугирование – основано на различном поведении частиц в центробежном поле. Прим: вода+мел.

Учащиеся слушают учителя, воспринимают информацию.

Пытаются выполнить задания.

Записывают определение в тетрадь.

Записывают определение в тетрадь.

Заполняют таблицу, анализ, ситнез.

Составляют кластер.

Составляют кластер.

Записывают определение в тетрадь.

Записывают определение в тетрадь.

Составляют кластер.

5.Физкультминутка.

Сесть ближе к краю стула, опереться на спинку, руки свободно положить на колени, ноги слегка расставить. Формула общего покоя произносится медленно, тихим голосом, с длительными паузами.

Все умеют танцевать,

Прыгать, бегать, рисовать,

Но пока не все умеют

Расслабляться, отдыхать.

Есть у нас игра такая –

Очень легкая, простая,

Замедляется движенье

Исчезает напряжение..

И становится понятно –

Расслабление приятно…

Выполняют упражнения.

6.Закрепление материала.

Цель: обобщение и систематизация полученных знаний. На практике, при выполнении лаб.раб. №2 закрепить изученный материал; закрепить понятия о смесях и чистых веществах и о способах разделения смесей. Работать над умением находить и осуществлять рациональные способы выделения веществ из смесей на основе знаний о физических свойствах вещества.

7.Домашнее задание.

Личностные:

Умение управлять своей познавательной деятельностью;

формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования;

формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, взрослыми в процессе образовательной, учебно-исследовательской деятельности

Метапредметные:

Регулятивные УУД:

умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией, оценивать результаты решения поставленных задач.

Осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата.

Познавательные УУД

умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

использование основных интеллектуальных операций: анализ и синтез, сравнение, обобщение, выявление причинно-следственных связей, поиск аналогов;

формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ– компетенций)

Коммуникативные УУД

осознанно и произвольно строить речевое высказывание в устной форме; аргументировано отвечать на вопросы, обосновывать свою точку зрения; вступать в учебное сотрудничество с учителем и одноклассниками, осуществлять совместную деятельность в парах, группах

Выполнение лабораторной работы №2 на тему : «Разделение смесей».

Инструктивная карта к лабораторной работе (Приложение 1)

Повторить правила ТБ в кабинете химии.

Сделайте вывод о проделанной работе, исходя из цели лабораторной работы.

Изучают инструктивную карту к лабораторной работе.

Повторяют правила ТБ в кабинете химии.

Выполняют лабораторную работу.

Участвуют в обсуждении, дополняют друг друга, исправляют ошибки.

Формируют общий вывод по работе, исходя из цели.

Приводят в порядок рабочее место.

Часть I

1. Чистые вещества представлены одним веществом, имеющим одну химическую формулу.
Смеси состоят из нескольких веществ, каждое из которых имеет свою химическую формулу → если свойства компонентов смеси разные, то их можно разделить на основании этих свойств.

2. Классификация смесей (примеры).

3. Синонимы:
однородные смеси – гомогенные;
неоднородные смеси – гетерогенные.

4. Химический анализ – это установление состава смесей.

Часть II

1. Распределите по двум столбцам следующие вещества:
дистиллированная вода, бронза, алюминий, воздух, гранит, кефир, сера.

2. Напишите, какие минералы входят в состав горной породы – гранита.
Кремнезем, полевой шпат, кварц, плагиоклаз.

3. Приведите состав двух используемых на кухне смесей, изучив сведения на их упаковках.
1) поваренная соль
2) сахар

4. Дополните таблицу, записав в неё по два примера смесей.

5. Дополните таблицу «Смеси и их применение». Для выполнения задания используйте возможности Интернета.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. ГУБКИНА

Методические указания

к лабораторному практикуму по общей химии

Москва 2007

Авторы: проф. М.Л. Медведева, доц.О.Г. Болдырева, доц. В.С. Рыбальченко, доц. М.Н. Карташева

Под ред.зав. кафедрой проф. А.Г. Дедова

Лабораторная работа №1

Техника лабораторных работ.

Лабораторное оборудование.

2007

Химия – это увлекательная наука, в которой эксперимент играет важнейшую роль. Многие накопленные к настоящему времени химические знания получены исследователями в результате экспериментов и анализов. Однако, химические эксперименты могут быть достаточно опасными и, поэтому, должны выполняться очень осторожно и внимательно. Выполняя лабораторные работы в химическом практикуме, следует строго придерживаться установленного порядка работы в лаборатории и соблюдать приведенные ниже меры предосторожности.

1. Порядок работы в химической лаборатории.

1.1. К выполнению лабораторного практикума допускаются студенты, изучившие раздел 1 «Порядок работы в химической лаборатории» и раздел 2 «Меры предосторожности при выполнении лабораторных работ», прослушавшие инструктаж по технике безопасности и расписавшиеся в специальном журнале (листе инструктажа по технике безопасности).

1.2. Подготовка к каждой лабораторной работе является одним из видов самостоятельной работы студентов и осуществляется заранее. Для этого необходимо:

• предварительно проработать соответствующие разделы теоретического курса по учебнику и конспекту лекций,

• письменно в тетради для лабораторных работ дать ответы на вопросы и решить задачи, предлагаемые для подготовки к данной лабораторной работе данной работе,

• внимательно ознакомиться с содержанием предстоящей лабораторной работы и, по возможности, заранее оформить экспериментальную часть, оставив место для записей соответствующих наблюдений и выводов, которые будут сделаны во время проведения лабораторных работ.

1.3. Все лабораторные работы выполняются каждым студентом самостоятельно на своем рабочем месте, которое закрепляется за ним на все время практикума. Студенты факультета химической технологии и экологии все опыты в лаборатории проводят в рабочих халатах.

1.4. При выполнении работ необходимо соблюдать все меры предосторожности, последовательность операций и количественные соотношения веществ, указанные в руководстве. Запрещается проводить эксперименты, не предусмотренные данной лабораторной работой.

1.5. Для записи результатов опытов необходимо иметь отдельную тетрадь, на которой должны быть указаны наименование практикума, фамилия и инициалы студента, а так же его группа.

1.6. Записи в тетради для лабораторных работ должны быть краткими, четкими и заноситься сразу же после окончания каждого опыта. Отчет о выполненной лабораторной работе должен быть аккуратно оформлен. Он должен содержать следующие сведения:

• дату выполнению лабораторной работы,

• номер и название работы,

• ответы на вопросы и упражнения к данной лабораторной работе,

• номера параграфов и названия опытов в экспериментальной части,

• рисунки приборов или схемы установок,

• уравнения всех проделанных реакций,

• необходимые расчеты,

• результаты наблюдений,

• подробные выводы.

1.7. После окончания лабораторной работы следует привести в порядок свое рабочее место, вымыть посуду, убрать реактивы, вытереть стол, поставить стул на его постоянное место.

2. Меры предосторожности при выполнении

лабораторных работ.

2.1. Все реактивы индивидуального пользования, представляющие собой разбавленные водные растворы кислот, солей и оснований, находятся на рабочих столах в специальных штативах в склянках с пипетками. Необходимые для проведения лабораторных работ реактивы общего пользования находятся в вытяжном шкафу. Там же, в специальных поддонах, расположены концентрированные растворы кислот и щелочей. Все растворы отбираются из склянок с помощью пипеток, при этом склянку из штатива доставать не следует. После использования реактива пипетку следует сразу же вернуть в соответствующую склянку.

2.2. При работе с сухими веществами их следует брать специальной ложечкой или шпателем. Если в руководстве нет указаний о количествах веществ, необходимых для опыта, то брать их следует в минимальном количестве.

2.3. Если реактив взят в избытке, то его нельзя выливать (высыпать) из пробирки обратно в склянку.

2.5. Все работы, связанные с применением или получением ядовитых или неприятно пахнущих веществ, а также с использованием концентрированных растворов кислот и щелочей, проводятся в вытяжном шкафу при включенной вытяжной вентиляции.

2.6. Запрещается выносить из лаборатории реактивы, посуду и оборудование и проводить эксперименты, не предусмотренные в методических указаниях к данной лабораторной работе.

2.7. При нагревании растворов в пробирке необходимо пользоваться специальным держателем для пробирок. Отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от себя и соседей.

2.8. Запах вещества следует определять осторожно, направляя воздух над склянкой или пробиркой легким движением руки к себе.

2.9. При разбавлении серной кислоты следует строго соблюдать правило - добавлять кислоту в воду, а не наоборот!

2.10. Попавшую на лицо или руки кислоту необходимо тотчас же смыть сильной струей воды и на обожженное место наложить повязку из ваты, смоченной разбавленным раствором питьевой соды.

2.11. Попавшую на лицо или руки щелочь следует тотчас же смыть сильной струей воды и положить повязку из ваты, смоченной разбавленным раствором борной кислоты.

2.12. Обожженную горячими предметами кожу следует сразу смочить раствором пермаганата калия.

2.13. Необходимо остерегаться отравления газообразным хлором, бромом, сероводородом, оксидом углерода (II). В случае отравления следует вынести пострадавшего на воздух и обратиться к врачу.

ВНИМАНИЕ!

Во всех случаях, указанных в пунктах 2.11 – 2.14 необходимо поставить в известность преподавателя или дежурного лаборанта.

3. Экспериментальная часть

3.1. Химическая посуда и лабораторное оборудование.

Среди представленной в лаборатории посуды и оборудования ознакомьтесь ( и приведите в тетради для лабораторных работ названия):

со стеклянной посудой общего назначения(Рис.1-13) – пробирками, химическими стаканами, воронками, плоскодонными и круглодонными колбами, коническими колбами (Эрленмейера), часовыми стеклами, кристаллизаторами и др.

с фарфоровой посудой (Рис.14-20) – выпарительными чашками, стаканами, кружками, тиглями, воронками Бюхнера, ступками с пестиками, ложечками-шпателями и др.

с мерной посудой(Рис 21-25) – цилиндрами и мензурками, мерными колбами, пикнометрами, пипетками Мора и пипетками с делениями, бюретками.

с металлическим оборудованием(26-31) - штативами с набором муфт, лапок и колец, асбестированными сетками, треногами, тигельными щипцами, зажимами Мора и Гофмана, пинцетами, держателями для пробирок и др.

с лабораторными нагревательными приборами(Рис.32-36) - газовыми горелками Бунзена и Теклю, водяными и, песчаными банями, электрическими плитками, колбонагревателями, электрическими муфельными печами, сушильными шкафами .

Методы разделения и очистки веществ.

I. Разделы курса, необходимые для подготовки к лабораторной работе.

Чистое вещество содержит частицы только одного вида. Примерами могут служить серебро (содержит только атомы серебра), серная кислота и оксид углерода (IV) (содержат только молекулы соответствующих веществ). Все чистые вещества имеют постоянные физические свойства, например, температуру плавления (Т_пл) и температуру кипения (Т_кип).

Вещество не является чистым, если содержит какое-либо количество одного или нескольких других веществ – примесей.

Загрязнения понижают температуру замерзания и повышают температуру кипения чистой жидкости. Например, если в воду добавить соль, температура замерзания раствора понизится.

Смеси состоят из двух или более веществ. Почва, морская вода, воздух – все это примеры различных смесей. Многие смеси могут быть разделены на составные части – компоненты – на основании различия их физических свойств.

Традиционными методами, которые используются в лабораторной практике с целью разделения смесей на отдельные компоненты, являются:

• фильтрование,

• отстаивание с последующей декантацией,

• разделение с помощью делительной воронки,

• центрифугирование,

• выпаривание,

• кристаллизация,

• перегонка (в том числе фракционная перегонка),

• хроматография,

• возгонка и другие.

Фильтрование. Для отделения жидкостей от взвешенных в ней мелких твердых частиц применяют фильтрование ( рис.37), т.е. процеживание жидкости через мелкопористые материалы – фильтры, которые пропускают жидкость и задерживают на своей поверхности твердые частицы. Жидкость, прошедшая через фильтр и освобожденная от находившихся в ней твердых примесей, называется фильтратом.

В лабораторной практике часто применяют гладкие и складчатые бумажные фильтры (рис.38), сделанные из непроклеенной фильтровальной бумаги.

Для фильтрования горячих растворов (например, с целью перекристаллизации солей), применяют специальную воронку для горячего фильтрования (рис.39) с электрическим или водяным обогревом).

Часто применяют фильтрование под вакуумом. Фильтрование под вакуумом используют для ускорения фильтрования и более полного освобождения осадка от раствора. Для этой цели собирают прибор для фильтрования под вакуумом (рис.40). Он состоит из колбы Бунзена, фарфоровой воронки Бюхнера, предохранительной склянки и вакуум-насоса (обычно водоструйного).

В случае фильтрования суспензии малоорастворимой соли кристаллы последней могут быть промыты дистиллированной водой на воронке Бюхнера для удаления с их поверхности исходного раствора. Для этой цели используют промывалку ( рис.41).

Декантация. Жидкости могут быть отделены от нерастворимых твердых частиц декантацией (рис.42). Этот метод можно применять, если твердое вещество имеет большую плотность, чем жидкость. Например, если речной песок добавить в стакан с водой, то при отстаивании он осядет на дно стакана, потому что плотность песка больше, чем воды. Тогда вода может быть отделена от песка просто сливанием. Такой метод отстаивания и последующего сливания фильтрата и называется декантацией.

Центрифугирование. Для ускорения процесса отделения очень мелких частиц, образующих в жидкости устойчивые суспензии или эмульсии, используют метод центрифугирования. Этим методом можно разделить смеси жидких и твердых веществ, различающихся по плотности. Разделение проводится в ручных или электрических центрифугах ( рис.43).

Разделение двух несмешивающихся жидкостей, имеющих различную плотность и не образующих устойчивых эмульсий, можно осуществить с помощью делительной воронки (рис.44). Так можно разделить, например, смесь бензола и воды. Слой бензола (плотность  = 0,879 г/см³) располагается над слоем воды, которая имеет большую плотность ( = 1,0 г/см³). Открыв кран делительной воронки, можно аккуратно слить нижний слой и отделить одну жидкость от другой.

Выпаривание (рис.45) – этот метод предусматривает удаление растворителя, например, воды из раствора в процессе нагревания его в выпарительной фарфоровой чашке. При этом выпариваемая жидкость удаляется, а растворенное вещество остается в выпарительной чашке.

Кристаллизация – это процесс выделения кристаллов твердого вещества при охлаждении раствора, например, после его упаривания. Следует иметь в виду, что при медленном охлаждении раствора образуются крупные кристаллы. При быстром охлаждении (например, при охлаждении проточной водой) образуются мелкие кристаллы.

Перегонка - метод очистки вещества основанный на испарении жидкости при нагревании с последующей конденсацией образовавшихся паров. Очистка воды от растворенных в ней солей (или других веществ, например, красящих) перегонкой называется дистилляцией, а сама очищенная вода – дистиллированной.

Фракционная перегонка (рис.46) применяется для разделения смесей жидкостей с различными температурами кипения. Жидкость с меньшей температурой кипения закипает быстрее и раньше проходит через фракционную колонку (или дефлегматор). Когда эта жидкость достигает верха фракционной колонки, то попадает в холодильник, охлаждается водой и через алонж собирается в приемник (колбу или пробирку).

Фракционной перегонкой можно разделить, например, смесь этанола и воды. Температура кипения этанола 78⁰С, а воды 100⁰С. Этанол испаряется легче и первым попадает через холодильник в приемник.

Возгонка – метод применяется для очистки веществ, способных при нагревании переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Далее пары очищаемого вещества конденсируются, а примеси, не способные возгоняться, отделяются.

II. Вопросы и упражнения.

1. Что такое вещество?

2. Дайте определение следующим понятиям: а) атом, б) молекула, в) химический элемент.

3. Что отличает один химический элемент от другого?

4. Что такое химический знак (символ элемента) и что он обозначает?

4. Что обозначает химическая формула?

5. Дайте определение следующим понятиям: а) простое вещество, б) сложное вещество.

6. Чем отличается чистое вещество от смеси веществ?

7. Что такое качественный состав вещества?

8. Что такое количественный состав вещества? Какими способами его можно выразить?

9. Как определить массовая доля элемента в сложном веществе?

10. В каком числе случаев упоминаются простые вещества:

олеум, вода, железо, мел, сера, сахар, графит?

11. Под каким номером приведена запись, изображающая 2 моль молекул воды?

1. Н₂О 2. 2Н₂О₂3. Н₂О₂4. 2Н₂О

12. Под каким номером приведено округленное значение относительной молекулярной массы хлора?

1. 17 2. 35,5 3. 71 г/моль 4. 71 г 5. 71.

13. В массе 1 грамм, какого из перечисленных ниже веществ, содержится наибольшее количество этого вещества (в молях)? В ответе укажите номер, под которым расположена формула этого вещества.

1. Н₂2. Н₂Те 3. НF 4. СO₂5. NO₂

14. Массовые доли меди и цинка в некотором сплаве соответственно равны ω(Cu) = 60% и ω(Zn) = 40%. Какое количество вещества (в молях) меди приходится на 1 моль цинка в этом сплаве? В ответе укажите номер, под которым расположено найденное значение.

1. 1,50 2. 3 3. 1,525 4. 63,5 5. 0,985

III. Экспериментальная часть.

Опыт 2. Выделение растворенного вещества выпариванием.

(на примере выделения хлорида натрия из его водного раствора).

Положите в химический стакан емкостью 100 мл шпателем небольшое количество кристаллического хлорида натрия (поваренной соли). Используя мерный цилиндр, отмерьте 50 мл дистиллированной воды, налейте в стаканчик и перемешайте смесь стеклянной палочкой до полного растворения соли. Из полученного раствора соль может быть выделена выпариванием воды (смотри п. 4 и рис. 45).

Поставьте фарфоровую чашку для выпаривания на металлическую асбестированную сетку, налейте в нее небольшое количество раствора соли и нагревайте до полного испарения воды.

ВНИМАНИЕ!

Следует избегать сильного нагревания, особенно под конец выпаривания, так как это может привести к потере вещества из-за разбрызгивания капель выпариваемого раствора.

Уберите горелку и дайте чашке остыть. Соберите шпателем поваренную соль со стенок выпарительной чашки.

Нарисуйте и назовите оборудование, использованное выпаривания водного раствора вещества.

Опыт 3. Приготовление и разделение смеси взаимно нерастворимых жидкостей.

С помощью отдельных мерных цилиндров отмерьте 25 мл воды и 5 мл декана. Перелейте отмеренные объемы жидкостей в делительную воронку (рис. 44). Закройте делительную воронку пробкой и энергично встряхните. Как называется дисперсная система, состоящая из двух несмешивающихся жидкостей?

Закрепите делительную воронку в лапках штатива, откройте пробку делительной воронки и, дождавшись расслоения, разделите полученную смесь, аккуратно слив нижний слой жидкости в химический стакан.

Рассчитайте значения объемной доли каждого компонента в смеси.

Нарисуйте и назовите оборудование, использованное для разделения смеси двух нерастворимых веществ.

Опыт 4. Очистка воды от растворенных в ней солей перегонкой.

(Демонстрационный опыт).

С помощью заранее собранной лаборантом установки для фракционной перегонки (дистилляции) (рис. 46) ознакомьтесь с процессом очистки воды от растворенной в ней соли (сульфата меди). Какой цвет имеет вода в круглодонной колбе? Что представляет собой дистиллят? Нарисуйте схему использованной установки и назовите использованное оборудование.

Опыт 5. Очистка кристаллического иода от примесей возгонкой.

(Демонстрационный опыт).

Поместите в термостойкий химический стакан несколько кристалликов иода. На треногу положите металлическую асбестированную сетку и установите на нее стакан с иодом. Закройте стакан круглодонной колбой с водой. Поместите под треногу газовую горелку и осуществите медленное нагревание иода в стакане. Какой цвет имеют пары иода? Как называется переход вещества из твердого состояния в газообразное состояние, минуя жидкое? Через некоторое время прекратите нагревание и дайте стакану остыть. Обратите внимание на образование на холодной стенке круглодонной колбы кристалликов иода. Нарисуйте схему установки и назовите использованное оборудование.

IV. Вопросы для подготовке к защите лабораторной работы.

1. В каком числе нижеприведенных примеров кислород упоминается в качестве элемента, а не простого вещества?

- атом кислорода имеет заряд ядра, равный 8;

- кислород можно получить фракционированием воздуха;

- данная руда состоит из железа и кислорода;

- магний горит в кислороде.

2. В каком числе случаев речь идет о веществе, а не о физическом теле:

вода, сахар, гвоздь, бензол, железо, воронка?

3. Сколько веществ, из числа приведенных ниже, являются металлами:

магний, кальций, фосфор, олово, бром, аргон?

4. Какие из перчисленных веществ относятся к сложным:

вода, озон, кислород, фтороводород, гелий

5. Чему равно округленное значение относительной молекулярной массы сульфата бария (ВаSO₄)?

6. Учитывая, что масса атома углерода m_aтома(С) = 1,95 · 10 ^-26 кг, рассчитайте значение атомной единицы массы в граммах.

7. Вещество состоит из атомов элементов углерода, водорода и кислорода. Количественный состав его выражается соотношением:

m (С) : m (Н) : m (O) = 18 : 3 : 8.

8. Каково отношение масс элементов m (H) : m (С) : m (O) в уксусной кислоте СН₃СООН ? В ответе укажите номер, под которым расположено найденное значение.

1. 1 : 6 : 8 2. 2 : 24 : 10 3. 2 : 1 : 1 4. 4 : 2 : 2 5. 3 : 12 : 16

9. Чему равна масса в граммах 10 молекул серной кислоты (Н₂SO₄)? 10. Чему равно значение массовой доли элемента серы (в %) в сероводороде (Н₂S)?

19

Практическая работа

Тема: Очистка загрязненной поваренной соли.

Цели: уметь определять тип смеси и практически осуществлять разделение однородной смеси. Закрепить знания правил ТБ на уроках химии.

Оборудование: Фарфоровая чашка, фильтровальная бумага, воронка, химический стакан 2 шт, спиртовка., стеклянная палочка

Вещества: загрязненная поваренная соль, дистиллированная вода, песок.

Ход работы

1. В химический стакан поместите выданную учителем загрязненную соль и налейте 50–70 мл дистиллированной воды.

2. Перемешивая содержимое стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения соли в воде.

3. Раствор соли от песка можно отделить фильтрованием.

4. Изготовьте фильтр из фильтровальной бумаги, вставьте в воронку и смочите его.

5. Мутный раствор налейте на фильтр по стеклянной палочке. В стакан стечет прозрачный фильтрат, нерастворимые компоненты исходной смеси останутся на фильтре.

6. Жидкость в стакане – это водный раствор поваренной соли. Выделить из него чистую соль можно выпариванием. Для этого 5–7 мл фильтрата налейте в фарфоровую чашку, закрепите тигельные щипцы  и осторожно нагревайте на пламени спиртовки, постоянно перемешивая содержимое стеклянной палочкой.

7. Сравните кристаллы соли, полученные после выпаривания раствора, с исходной загрязненной солью. Перечислите, какие приемы и операции вы использовали для очистки загрязненной соли. 

8. Сделайте вывод.

• 1 слайд

  Чистые вещества и смеси. Выполнила: Терюкова Елена Александровна учитель биологии и химии с. Архангельское Воронежской области

• 2 слайд

  Воздух Во́здух — естественная смесь газов (главным образом азота и  кислорода — 98-99 % в сумме, а также аргона, углекислого газа, воды, водорода).

• 3 слайд

  Молоко-смесь воды с каплями молочного жира, белка казеина, минеральных солей и минералов.

• 4 слайд

  Сплавы металлов: латунь, сплавы драгоценных металлов.

• 5 слайд

  Растворы: лимонад, сок.

• 6 слайд

  Растворы: лимонад, сок.

• 7 слайд

  Дым, туман.

• 8 слайд

  Смесь это целостная система, состоящая из разнородных компонентов. Это определение впервые ввел Роберт Бойль в 17 веке.

• 9 слайд

  Чистыми веществами –называют вещества, которые обладают постоянными физическими свойствами.

• 10 слайд

  Признаки сравнения Чистое вещество Смесь Состав вещества постоянный непостоянный Вещество Одно и тоже различное Физические свойства постоянные непостоянные Изменение энергии при образовании происходит Не происходит Разделение С помощью химическихреакций Физическими методами Температура кипения и плавления Четкие температуры плавления и кипения Плавление и кипение в интервале температур

• 11 слайд

• 12 слайд

  Смеси Неоднородные Однородные (гетерогенные) (гомогенные) Это такие смеси, Это такие смеси состав которых, в в любой точке различных точках объема которых объема неодинаков. состав одина- ков. Взвеси Растворы (г,тв,ж) Суспензии Аэрозоли (тв.+ж.) (г.+ж.) Эмульсии (ж.+ж.)

• 13 слайд

  Взвеси- мутные смеси. Суспензии – это смесь веществ, где твердое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (неосевшем) состоянии. Существует только в смешанном виде. Если такую смесь оставить на время, то под действием силы тяжести твердые частички осядут. Примеры: зубная паста, гуашь, эмалиевые краски, цементные растворы.

• 14 слайд

  Эмульсии –дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости, распределенных в другой жидкости. Пример: жидкость для снятия макияжа, молоко, сливочное масло, маргарин, масло в воде.

• 15 слайд

  Аэрозоли – это смесь газа и жидкости. Пример: туман, смог, лак для волос, освежитель воздуха, дезодоранты.

• 16 слайд

  «Способы разделения смесей» 1. Гетерогенных. А). Отстаивание основано на различной плотности в-в или различном смачивании. Прим: вода+мел; глина+вода.

• 17 слайд

  Б)Фильтрование – различные растворимости в-в; различные размеры частиц. Прим: очистка питьевой воды; вода+песок.

• 18 слайд

  В)Действие магнитом – различные магнитные свойства. Прим: отделение железа от других веществ

• 19 слайд

  2. Гомогенных. А)Выпаривание (кристаллизация)- основано на различных температурах кипения. Прим: соль+вода; сахар +вода.

• 20 слайд

  Кристаллизация.

• 21 слайд

  Б)Дистилляция (перегонка)- основано на различных температурах кипения. Прим: дистиллированная вода; вода+соль.

• 22 слайд

  В)Хроматография – различная поглощаемость компонентов смеси вещества. Прим: разделение и очистка различных лекарств.

• 23 слайд

  Г)Центрифугирование – основано на различном поведении частиц в центробежном поле. Прим: вода+мел.

• 24 слайд

  Физкультминутка.

• 25 слайд

  Все умеют танцевать, Прыгать, бегать, рисовать, Но пока не все умеют Расслабляться, отдыхать. Есть у нас игра такая – Очень легкая, простая, Замедляется движенье Исчезает напряжение.. И становится понятно – Расслабление приятно…

• 26 слайд

  Лабораторная работа на тему: «Разделение смесей»

• 27 слайд

  Домашнее задание.

Рассмотрим подробно способы разделения неоднородных смесей. Какое свойство используется при разделении смесей способом отстаивания?	Способ основан на различной плотности веществ. Частицы более плотного вещества опускаются на дно , а легкие оказываются на поверхности.
Где в  домашних условиях может быть использован этот способ?	В домашних условиях используется отстаивание воды перед кипячением, получение сливок из деревенского молока.
Так же этот способ лежит в основе первого этапа промышленной очистки водопроводной воды(Можно рассказать и показать схему промышленной очистки водопроводной воды.)
Какое свойство используется при разделении смесей способом фильтрования?	Способ основан на разнице в размерах частиц вещества и фильтра.
Где в  домашних условиях может быть использован этот способ?	В быту - дуршлаг, шумовка, ситечко для чая, в бытовых пылесосах.
Этот способ используется на втором этапе  промышленной очистки воды.
Какое свойство используется при разделении смесей способом действия магнитом?	Способ основан на различных магнитных свойствах веществ.
Рассмотрим подробно способы разделения однородных смесей. Какое свойство используется при разделении смесей способом выпаривания?	Различие в температурах кипения веществ. Например, сушка белья.
Какое свойство используется при разделении смесей способом кристаллизации?	Различие в температурах кристаллизации веществ. Например, кристаллизация сахара в варенье, кристаллизация меда.
Какое свойство используется при разделении смесей способом дистилляции?	Различие в температурах кипения веществ.  Стерилизация банок в домашних условиях.
Также этим способом перегоняют нефть  и получают бензин, керосин, мазут и другие продукты. (Можно рассказать и показать схему промышленной перегонки нефти.)
Какое свойство используется при разделении смесей способом хроматографии?	Способ основан на различной поглотительной способности веществ.
Способ используется для определения веществ, содержащихся в малых количествах. Например, при определении содержания наркотиков в крови, моче.

 «Химия в произведениях литературы».

1.   Случай в Заполярье. «Экипаж снегохода  должен был спасать маленькую полярную экспедицию, но злоумышленники насыпали сахар в бочки с бензином. Экипаж машины попытался очистить бензин перегонкой, но способ оказался малопроизводительным. И тут судьба улыбнулась полярникам. Химик нефтяной компании предложил простой и эффективный способ очистки бензина от сахара».  А. Маклин «Ночь без конца».

Как вы думаете, что предложил химик?

Ответ: Сначала можно воспользоваться различной растворимостью сахара и бензина в воде. Получить две несмешивающихся жидкости: раствор сахара в воде и бензин. Затем воспользоваться способом разделения -  отстаивание.

 2. Роман И.Стаднюка «Москва: 41-й» посвящен трудному периоду Великой Отечественной войны. Но «на войне как на войне»: рядом с трагическим было и смешное. Приведем разговор военоначальников между собой:

-Михаил Алексеевич, ты извини нас, недообразованных. Мы иностранными языками не владеем, специальных институтов не заканчивали. Поясни нам, пожалуйста, как можно из смеси керосина и спирта (топливо, используемое для заправки грузовиков) получить раствор спирта?                             - Это у химиков надо спросить, - озадаченно ответил полковник Шалин.                                                   – Гвоздь нужен! – весело воскликнул генерал Прохоров. – И четырехклассное образование!... Впрочем, и оно ни к чему! Его молоток заменяет!.

Как с помощью молотка и гвоздя решить эту проблему в полевых условиях?

Ответ: Поскольку спирт растворяется в воде, а керосин нет, то можно воспользоваться способом, предложенном в первом задании. Гвоздь и молоток помогут сделать в бочке отверстие для сливания жидкости.

3. К катастрофическим последствиям приводит попадание нефтепродуктов в водоемы. Страдают не только реки и озера, но и целые области Мирового океана. В подтверждение приведем выдержку из дневника Тура Хейердала «Путешествие на Кон-Тики»:                                                                 

«Под вечер гладкое море было сплошь покрыто коричневыми и черными комками асфальта, окруженными чем-то вроде мыльной пены, а местами поверхность воды отливала всеми цветами радуги, как от бензина».

Подумайте, какими способами можно очистить от нефти уже сильно загрязненные области Мирового океана.

Ответ: Если бы нужно было отделить нефть от воды в лабораторных условиях, то мы бы воспользовались тем, что эти жидкости не смешиваются. В природных условиях сделать это значительно труднее, так как нефть тонким слоем растекается по поверхности воды на очень большой площади. Эту проблему пытаются решить ученые всего мира, предлагая много более или менее удачных способов.

3. Вспомните сказку «Василиса Прекрасная». В ней тоже есть проблемы, имеющие отношение к сегодняшнему уроку. Баба Яга потребовала  от Василисы, чтобы та отделила рожь от фасоли и мак от земли.

Василиса справилась при помощи волшебства. Предложите свои варианты решения, основанные на химических знаниях.

Ответ: Рожь и фасоль отличаются размерами, поэтому следует подобрать сито с соответствующими дырочками и просеять. При этом фасоль останется на сите. Способ фильтрование.

Мак и земля по-разному смачиваются водой. Кроме того, маковые зернышки легкие и будут плавать по поверхности воды, тогда как частички земли упадут на дно. Способ отстаивание.

Чистые вещества и смеси. Методы разделения и очистки веществ.

Чистое вещество содержит частицы только одного вида. Примерами могут служить серебро (содержит только атомы серебра), серная кислота и оксид углерода (IV) (содержат только молекулы соответствующих веществ). Все чистые вещества имеют постоянные физические свойства, например, температуру плавления (Т_пл) и температуру кипения (Т_кип).

Вещество не является чистым, если содержит какое-либо количество одного или нескольких других веществ – примесей. Загрязнения понижают температуру замерзания и повышают температуру кипения чистой жидкости. Например, если в воду добавить соль, температура замерзания раствора понизится.

Смеси состоят из двух или более веществ. Почва, морская вода, воздух – все это примеры различных смесей. Многие смеси могут быть разделены на составные части – компоненты – на основании различия их физических свойств.

Традиционными методами, которые используются в лабораторной практике с целью разделения смесей на отдельные компоненты, являются:

• фильтрование,

• отстаивание с последующей декантацией,

• разделение с помощью делительной воронки,

• центрифугирование,

• выпаривание,

• кристаллизация,

• перегонка (в том числе фракционная перегонка),

• хроматография,

• возгонка и другие.

Фильтрование. Для отделения жидкостей от взвешенных в ней мелких твердых частиц применяют фильтрование (рис.37), т.е. процеживание жидкости через мелкопористые материалы – фильтры, которые пропускают жидкость и задерживают на своей поверхности твердые частицы. Жидкость, прошедшая через фильтр и освобожденная от находившихся в ней твердых примесей, называется фильтратом. Фильтрующими материалами могут быть бумага, вата, стекловата, ткань и др.

Для фильтрования горячих растворов (например, с целью перекристаллизации солей), применяют специальную воронку для горячего фильтрования (рис.39) с электрическим или водяным обогревом).

Часто применяют фильтрование под вакуумом. Фильтрование под вакуумом используют для ускорения фильтрования и более полного освобождения осадка от раствора. Для этой цели собирают прибор для фильтрования под вакуумом (рис.40). Он состоит из колбы Бунзена, фарфоровой воронки Бюхнера, предохранительной склянки и вакуум-насоса (обычно водоструйного).

В случае фильтрования суспензии малорастворимой соли кристаллы последней могут быть промыты дистиллированной водой на воронке Бюхнера для удаления с их поверхности исходного раствора. Для этой цели используют промывалку (рис.41).

Декантация. Жидкости могут быть отделены от нерастворимых твердых частиц декантацией (рис.42). Этот метод можно применять, если твердое вещество имеет большую плотность, чем жидкость. Например, если речной песок добавить в стакан с водой, то при отстаивании он осядет на дно стакана, потому что плотность песка больше, чем воды. Тогда вода может быть отделена от песка просто сливанием. Такой метод отстаивания и последующего сливания фильтрата и называется декантацией.

Центрифугирование. Для ускорения процесса отделения очень мелких частиц, образующих в жидкости устойчивые суспензии или эмульсии, используют метод центрифугирования. Этим методом можно разделить смеси жидких и твердых веществ, различающихся по плотности. Разделение проводится в ручных или электрических центрифугах (рис.43).

Разделение двух несмешивающихся жидкостей, имеющих различную плотность и не образующих устойчивых эмульсий, можно осуществить с помощью делительной воронки (рис.44). Так можно разделить, например, смесь бензола и воды. Слой бензола (плотность  = 0,879 г/см³) располагается над слоем воды, которая имеет большую плотность ( = 1,0 г/см³). Открыв кран делительной воронки, можно аккуратно слить нижний слой и отделить одну жидкость от другой.

Выпаривание (рис.45) – этот метод предусматривает удаление растворителя, например, воды из раствора в процессе нагревания его в выпарительной фарфоровой чашке. При этом выпариваемая жидкость удаляется, а растворенное вещество остается в выпарительной чашке.

Кристаллизация – это процесс выделения кристаллов твердого вещества при охлаждении раствора, например, после его упаривания. Следует иметь в виду, что при медленном охлаждении раствора образуются крупные кристаллы. При быстром охлаждении (например, при охлаждении проточной водой) образуются мелкие кристаллы.

Перегонка - метод очистки вещества основанный на испарении жидкости при нагревании с последующей конденсацией образовавшихся паров. Очистка воды от растворенных в ней солей (или других веществ, например, красящих) перегонкой называется дистилляцией, а сама очищенная вода – дистиллированной.

Фракционная перегонка (рис.46) применяется для разделения смесей жидкостей с различными температурами кипения. Жидкость с меньшей температурой кипения закипает быстрее и раньше проходит через фракционную колонку (или дефлегматор). Когда эта жидкость достигает верха фракционной колонки, то попадает в холодильник, охлаждается водой и через алонж собирается в приемник(колбу или пробирку). Фракционной перегонкой можно разделить, например, смесь этанола и воды. Температура кипения этанола 78⁰С, а воды 100⁰С. Этанол испаряется легче и первым попадает через холодильник в приемник.

Хроматогра́фия. Метод разделения и анализа смесей веществ, основанный на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (сорбент) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент), вследствие различной адсорбционной способности компонентов смеси.

Возгонка – метод применяемый для очистки веществ, способных при нагревании переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние. Далее пары очищаемого вещества конденсируются, а примеси, не способные возгоняться, отделяются.

Приготовление и разделение смесей веществ.

3.1. Приготовление и разделение смеси жидкого и нерастворимого твердого вещества.

Разотрите в фарфоровой ступке несколько кусочков мела. Полученный порошок поместите в химический стакан на 100 мл. Прилейте к порошку 50 мл воды (можно водопроводной). Для измерения объема воды используйте мерный цилиндр. Стеклянной палочкой с резиновым наконечником размешайте приготовленную водную суспензию порошка мела в стакане и сразу же приступите к разделению смеси. Для разделения суспензии мела в воде используйте следующие методы:

а) фильтрование через бумажный фильтр,

б) фильтрование под вакуумом,

в) центрифугирование.

а) Фильтрование через бумажный фильтр (гладкий или складчатый).

Для проведения фильтрования стеклянную воронку укрепляют на кольце штатива (рис.37). В воронку помещают бумажный фильтр и смачивают его водой. Фильтруемую жидкость (часть приготовленной суспензии) аккуратно вливают по стеклянной палочке в воронку с фильтром. Воронку следует устанавливать таким образом, чтобы конец ее касался стенки сосуда для сборки фильтрата.

Нарисуйте схему и назовите оборудование, использованное для фильтрования через бумажный фильтр.

б) Фильтрование под вакуумом.

Для проведения фильтрования с использованием данного метода собирают прибор для вакуумного фильтрования (рис.40), состоящий из воронки Бюхнера, колбы Бунзена для вакуумного фильтрования и вакуумного насоса (например, водоструйного). Размер фарфоровой воронки Бюхнера выбирают, сообразуясь с предполагаемым количеством осадка. Чем больше осадка, тем крупнее должна быть воронка. Между водоструйным насосом и колбой Бунзена желательно поставить предохранительную склянку, для предупреждения возможности переброса воды из водоструйного насоса в колбу. Внутрь воронки на ее сетчатое дно кладут один - два кружка фильтровальной бумаги, смачивают их дистиллированной водой и включают водоструйный насос. Фильтруемую жидкость (часть приготовленной суспензии) переносят на фильтр, наливая ее по стеклянной палочке. Фильтрование заканчивают, когда из воронки перестанут стекать капли раствора.

Нарисуйте схему установки и назовите оборудование, использованное для фильтрования под вакуумом.

в) Центрифугирование (демонстрационный опыт).

Для разделения дисперсных систем, содержащих частицы, отличающихся по плотности удобно использовать методы центрифугирования. Используя центрифугирование в ручной или электрической центрифуге, разделите оставшуюся часть приготовленной суспензии мела. Для сохранения равновесия и исключения вибрации в противоположную гильзу ротора центрифуги помещают такую же пробирку с водой.Центрифугат от осадка отделяют пипеткой или декантацией (сливанием жидкости с осадка).

3.2. Выделение растворенного вещества выпариванием.

Положите в химический стакан шпателем небольшое количество кристаллического хлорида натрия (поваренной соли), налейте в стаканчик дистиллированной воды и перемешайте смесь стеклянной палочкой до полного растворения соли. Из полученного раствора соль может быть выделена выпариванием воды (смотри п. 2 и рис. 45).

Поставьте фарфоровую чашку для выпаривания на металлическую асбестированную сетку, налейте в нее небольшое количество раствора соли и нагревайте с помощью газовой горелки до полного испарения воды.

ВНИМАНИЕ!

Следует избегать сильного нагревания, особенно под конец выпаривания, так как это может привести к потере вещества из-за разбрызгивания капель выпариваемого раствора.

После выпаривания всей жидкости уберите горелку и дайте чашке остыть. Поваренную соль со стенок выпарительной чашки можно собрать с помощью шпателя.

Нарисуйте и назовите оборудование, использованное для выпаривания водного раствора вещества.

3.3. Приготовление и разделение смеси взаимно

нерастворимых жидкостей.

С помощью отдельных мерных цилиндров отмерьте 25 мл воды и 5 мл декана. Перелейте отмеренные объемы жидкостей в делительную воронку (рис. 44). Закройте делительную воронку пробкой и энергично встряхните. Как называется дисперсная система, состоящая из двух несмешивающихся жидкостей?

Закрепите делительную воронку в лапках штатива, откройте пробку делительной воронки и, дождавшись расслоения, разделите полученную смесь, аккуратно слив нижний слой жидкости в химический стакан.

Рассчитайте значения объемной доли каждого компонента в смеси.

Нарисуйте и назовите оборудование, использованное для разделения смеси двух нерастворимых веществ.

3. 4. Очистка воды от растворенных в ней солей перегонкой.

(Демонстрационный опыт).

С помощью заранее собранной лаборантом установки для перегонки (дистилляции) (рис. 46) осуществите процесс очистки воды от растворенной в ней соли (сульфата меди). Какой цвет имеет вода в круглодонной колбе? Что представляет собой дистиллят? Нарисуйте схему использованной установки и назовите использованное оборудование.

3. 5. Очистка кристаллического иода от примесей возгонкой.

(Демонстрационный опыт).

Поместите в термостойкий химический стакан небольшое количество кристаллического иода. На треногу положите металлическую асбестированную сетку и установите на нее стакан с иодом. Закройте стакан круглодонной колбой с холодной водой. Поместите под треногу газовую горелку и осуществите медленное нагревание иода в стакане. Какой цвет имеют пары иода? Как называется переход вещества из твердого состояния в газообразное состояние, минуя жидкое? Через некоторое время прекратите нагревание и дайте стакану остыть. Обратите внимание на образование на холодной стенке круглодонной колбы кристалликов иода. Нарисуйте схему установки и назовите использованное оборудование.