Onde métodos de separação de misturas são usados na prática. Para purificar substâncias, são utilizados vários métodos de separação de misturas. Evaporação ou cristalização
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Para estabelecer as propriedades de uma substância é necessário tê-la na sua forma pura, mas as substâncias não ocorrem na natureza na sua forma pura. Cada substância sempre contém uma certa quantidade de impurezas. Uma substância na qual quase não há impurezas é chamada de pura. Eles trabalham com essas substâncias em um laboratório científico ou no laboratório de química escolar. Observe que não existem substâncias absolutamente puras.
As misturas incluem quase todas as substâncias naturais, alimentos (exceto sal, açúcar e alguns outros), materiais de construção, produtos químicos domésticos e muitos medicamentos e cosméticos.
As substâncias naturais são misturas, por vezes constituídas por um grande número de substâncias diferentes. Por exemplo, a água natural sempre contém sais e gases dissolvidos nela. Às vezes, uma quantidade muito pequena de impureza pode levar a uma alteração muito forte em algumas propriedades da substância. Por exemplo, o conteúdo de apenas centésimos de ferro ou cobre no zinco acelera sua interação com o ácido clorídrico centenas de vezes. Quando uma das substâncias está em quantidade predominante em uma mistura, toda a mistura geralmente leva seu nome.
Um componente é cada substância contida em uma mistura.
Misturas homogêneas.
Adicione uma pequena porção de açúcar a um copo de água e mexa até que todo o açúcar se dissolva. O líquido terá um sabor doce. Assim, o açúcar não desapareceu, mas permaneceu na mistura. Mas não veremos seus cristais, mesmo examinando uma gota de líquido através de um poderoso microscópio.
Arroz. 3. Mistura homogênea (solução aquosa de açúcar)
A mistura preparada de açúcar e água é homogênea (Fig. 3); as menores partículas dessas substâncias são misturadas uniformemente nele.
As misturas nas quais os componentes não podem ser detectados a olho nu são chamadas de homogêneas.
Água misturada com areia, giz ou argila congela a uma temperatura de O 0 C e ferve a 100 0 C.
Alguns tipos de misturas heterogêneas têm nomes especiais: espuma (por exemplo, espuma de poliestireno, espuma de sabão), suspensão (uma mistura de água com uma pequena quantidade de farinha), emulsão (leite, óleo vegetal bem agitado e água), aerossol ( fumaça, neblina).
Arroz. 5. Misturas heterogêneas:
a - uma mistura de água e enxofre;
b - mistura de óleo vegetal e água;
c - uma mistura de ar e água
Existem diferentes maneiras de separar misturas. A escolha do método de separação de uma mistura é influenciada pelas propriedades das substâncias que a formam.
Vamos dar uma olhada em cada método:
Advocacia- um método comum de purificação de líquidos a partir de impurezas mecânicas insolúveis em água, ou substâncias líquidas que são insolúveis umas nas outras e possuem densidades diferentes.
A sedimentação é utilizada na preparação de água para necessidades tecnológicas e domésticas, tratamento de esgoto, desidratação e dessalinização de petróleo bruto e em diversos processos de tecnologia química. É uma etapa importante na autopurificação natural de reservatórios naturais e artificiais.
Filtração– separação de impurezas líquidas de sólidas insolúveis; As moléculas líquidas passam pelos poros do filtro e grandes partículas de impurezas são retidas.
Imagine que à sua frente está uma mistura de areia de rio e água. Determine o tipo de mistura. ( heterogêneo). Compare as propriedades físicas da areia do rio e da água. (São substâncias insolúveis entre si e com densidades diferentes). Sugira um método para separar esta mistura ( filtragem).
Ação por ímãé um método de separação de misturas heterogêneas quando uma das substâncias da mistura é capaz de ser atraída por um ímã
Evaporação – este é um método de separação de misturas homogêneas, em que uma substância sólida solúvel é liberada de uma solução quando aquecida, a água evapora e permanecem cristais da substância sólida;
Destilação (latim para "deixar cair") – Este é um método de separação de misturas homogêneas, no qual as misturas líquidas são separadas em frações que diferem em composição. É realizado por evaporação parcial de um líquido seguida de condensação de vapor. A fração destilada (destilado) é enriquecida com substâncias relativamente mais voláteis (baixo ponto de ebulição), e o líquido não destilado (fundos) é enriquecido com substâncias relativamente menos voláteis (alto ponto de ebulição).
No laboratório, a destilação é realizada por meio de uma instalação especial (Fig. 6). Quando uma mistura de líquidos é aquecida, a substância com menor ponto de ebulição ferve primeiro. Seu vapor sai do recipiente, esfria, condensa1 e o líquido resultante flui para o receptor. Quando essa substância não estiver mais na mistura, a temperatura começará a subir e, com o tempo, outro componente líquido irá ferver. Líquidos não voláteis permanecem no recipiente.
Arroz. 6. Instalação laboratorial para destilação: a - convencional; b - simplificado
1 - mistura de líquidos com diferentes pontos de ebulição;
2 - termômetro;
3 - refrigerador de água;
4 - receptor
Vejamos como alguns usam métodos separação de misturas.
O processo de filtração é a base do funcionamento de um respirador - um dispositivo que protege os pulmões de uma pessoa que trabalha em uma sala muito empoeirada. O respirador possui filtros que impedem a entrada de poeira nos pulmões (Fig. 7). O respirador mais simples é um curativo feito de várias camadas de gaze. O aspirador de pó também possui um filtro que remove a poeira do ar.
Arroz. 7. Trabalhador com respirador
Conclua por quais métodos você pode separar uma mistura de substâncias solúveis e insolúveis em água.
Substância puracontém apenas partículas um tipo. Exemplos incluem prata (contém apenas átomos de prata), ácido sulfúrico e monóxido de carbono ( 4 ) (contém apenas moléculas das substâncias correspondentes). Todas as substâncias puras têm propriedades físicas constantes, por exemplo, ponto de fusão (T pl) e ponto de ebulição ( ).
fardo TUma substância não é pura se contém qualquer quantidade de uma ou mais substâncias –.
impurezas
Os contaminantes diminuem o ponto de congelamento e aumentam o ponto de ebulição de um líquido puro. Por exemplo, se você adicionar sal à água, o ponto de congelamento da solução diminuirá. Misturas consistem em dois ou mais substâncias. Solo, água do mar e ar são exemplos de misturas diferentes. Muitas misturas podem ser separadas em seus componentes - Componentes
– com base na diferença em suas propriedades físicas. Tradicional
Os métodos usados na prática laboratorial para separar misturas em componentes individuais são:
filtragem,
sedimentação seguida de decantação,
separação usando um funil de separação,
centrifugação,
evaporação,
cristalização,
destilação (incluindo destilação fracionada),
cromatografia,
sublimação e outros. Filtração.A filtragem é usada para separar líquidos de pequenas partículas sólidas suspensas nele. (Fig. 37), ou seja filtrar líquido através de materiais finamente porosos – filtros , que permitem a passagem do líquido e retêm partículas sólidas em sua superfície. Um líquido que passou por um filtro e está livre de impurezas sólidas nele é chamado.
filtrarNa prática laboratorial é frequentemente usado , ou seja filtrar líquido através de materiais finamente porosos –papel liso e dobrado (Fig. 38)
feito de papel de filtro não colado.Para filtrar soluções quentes (por exemplo, para recristalização de sais), use um filtro especialfunil de filtro quente (Fig.39)
com aquecimento eléctrico ou de água).Usado frequentemente. A filtração sob vácuo é usada para acelerar a filtração e liberar mais completamente o precipitado da solução. Para isso, é montado um dispositivo de filtração a vácuo. (Fig.40) . Isso consiste deFrasco de Bunsen, funil de Buchner de porcelana, garrafa de segurança e bomba de vácuo(geralmente jato de água).
No caso de filtrar uma suspensão de um sal pouco solúvel, os cristais deste último podem ser lavados com água destilada em funil de Buchner para retirar a solução original de sua superfície. Para isso eles usam máquina de lavar(Fig.41) .
Decantação. Os líquidos podem ser separados dos sólidos insolúveispor decantação(Fig.42) . Este método pode ser usado se o sólido tiver uma densidade maior que o líquido. Por exemplo, se a areia do rio for adicionada a um copo de água, quando ela assentar, ela irá depositar-se no fundo do copo, porque a densidade da areia é maior que a da água. Então a água pode ser separada da areia simplesmente drenando. Este método de sedimentação e posterior drenagem do filtrado é denominado decantação.
Centrifugação.D Para acelerar o processo de separação de partículas muito pequenas que formam suspensões ou emulsões estáveis em um líquido, é utilizado o método centrifugação. Este método pode ser usado para separar misturas de substâncias líquidas e sólidas que diferem em densidade. A divisão é feita em centrífugas manuais ou elétricas(Fig.43) .
Separação de dois líquidos imiscíveis, tendo densidades diferentes e não formando emulsões estáveis,pode ser feito usando um funil de separação (Fig.44) . Desta forma você pode separar, por exemplo, uma mistura de benzeno e água. Camada de benzeno (densidade = 0,879g/cm 3 ) está localizado acima de uma camada de água de alta densidade ( = 1,0g/cm 3 ). Ao abrir a torneira do funil de separação, você pode drenar cuidadosamente a camada inferior e separar um líquido do outro.
Evaporação(Fig.45) – este método envolve a remoção de um solvente, por exemplo, água, de uma solução aquecendo-a num prato de porcelana em evaporação. Neste caso, o líquido evaporado é removido e a substância dissolvida permanece no copo de evaporação.
Cristalizaçãoé o processo de liberação de cristais de uma substância sólida quando uma solução é resfriada, por exemplo, após sua evaporação. Deve-se ter em mente que quando a solução é resfriada lentamente, formam-se grandes cristais. Quando resfriado rapidamente (por exemplo, por resfriamento com água corrente), formam-se pequenos cristais.
Destilação- um método de purificação de uma substância baseado na evaporação de um líquido quando aquecido, seguida da condensação dos vapores resultantes. A purificação da água a partir de sais (ou outras substâncias, como corantes) nela dissolvidos é chamada de destilação. destilação, e a própria água purificada é destilada.
Destilação fraccionada(Fig.46) usado para separar misturas de líquidos com diferentes pontos de ebulição. Um líquido com ponto de ebulição mais baixo ferve mais rápido e passa pelo coluna fracionária(oucondensador de refluxo). Quando este líquido atinge o topo da coluna de fracionamento, ele entrageladeira, resfriado com água e atravésjuntovoureceptor(frasco ou tubo de ensaio).
A destilação fracionada pode ser usada para separar, por exemplo, uma mistura de etanol e água. Ponto de ebulição do etanol 78 0 C, e a água é 100 0 C. O etanol evapora mais facilmente e é o primeiro a passar da geladeira até o receptor.
Sublimação – O método é utilizado para purificar substâncias que, quando aquecidas, podem passar do estado sólido para o estado gasoso, contornando o estado líquido. Em seguida, os vapores da substância a ser purificada condensam-se e as impurezas que não podem sublimar são separadas.
Tópico: “Métodos de separação de misturas” (8ª série)
Bloco teórico.
A definição do conceito “mistura” foi dada no século XVII. Cientista inglês Robert Boyle: “Uma mistura é um sistema integral que consiste em componentes heterogêneos.”
Características comparativas da mistura e substância pura
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Sinais de comparação |
Substância pura |
Mistura |
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Constante |
Inconstante |
|
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Substâncias |
Mesmo |
Vários |
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Propriedades físicas |
Permanente |
Inconstante |
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Mudança de energia durante a formação |
Acontecendo |
Não está acontecendo |
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Separação |
Através de reações químicas |
Por métodos físicos |
As misturas diferem umas das outras na aparência.
A classificação das misturas é apresentada na tabela:
Vejamos exemplos de suspensões (areia de rio + água), emulsões (óleo vegetal + água) e soluções (ar em frasco, sal de cozinha + água, troco: alumínio + cobre ou níquel + cobre).
Métodos para separar misturas
Na natureza, as substâncias existem na forma de misturas. Para pesquisas laboratoriais, produção industrial e para as necessidades da farmacologia e da medicina, são necessárias substâncias puras.
Vários métodos de separação de misturas são usados para purificar substâncias.
A evaporação é a separação de sólidos dissolvidos em um líquido, convertendo-o em vapor.
Destilação- destilação, separação das substâncias contidas nas misturas líquidas de acordo com os pontos de ebulição, seguida de resfriamento do vapor.
Na natureza, a água não ocorre na sua forma pura (sem sais). Águas oceânicas, marítimas, fluviais, de poço e de nascente são tipos de soluções de sais em água. No entanto, muitas vezes as pessoas necessitam de água limpa que não contenha sais (utilizada em motores de automóveis; na produção química para obter diversas soluções e substâncias; na realização de fotografias). Essa água é chamada de destilada e o método de obtenção é chamado de destilação.
Filtração - filtrar líquidos (gases) através de um filtro para limpá-los de impurezas sólidas.
Esses métodos baseiam-se nas diferenças nas propriedades físicas dos componentes da mistura.
Considere métodos de separação heterogêneo e misturas homogêneas.
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Exemplo de mistura |
Método de separação |
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Suspensão - uma mistura de areia de rio e água |
Advocacia Separação defendendo com base em diferentes densidades de substâncias. A areia mais pesada deposita-se no fundo. Você também pode separar a emulsão: separe o óleo ou óleo vegetal da água. No laboratório isso pode ser feito utilizando um funil de separação. Petróleo ou óleo vegetal formam a camada superior e mais leve. Como resultado da sedimentação, o orvalho sai da neblina, a fuligem sai da fumaça e a nata se deposita no leite. Separação de uma mistura de água e óleo vegetal por decantação |
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Uma mistura de areia e sal de cozinha em água |
Filtração Qual é a base para a separação de misturas heterogêneas usando filtragem?Sobre diferentes solubilidades de substâncias em água e diferentes tamanhos de partículas. Apenas partículas de substâncias comparáveis a elas passam pelos poros do filtro, enquanto partículas maiores são retidas no filtro. Desta forma, você pode separar uma mistura heterogênea de sal de cozinha e areia de rio. Diversas substâncias porosas podem ser utilizadas como filtros: algodão, carvão, argila cozida, vidro prensado e outros. O método de filtração é a base para o funcionamento de eletrodomésticos, como aspiradores de pó. É utilizado por cirurgiões - ataduras de gaze; perfuradores e trabalhadores de elevadores - máscaras respiratórias. Usando um coador de chá para filtrar as folhas de chá, Ostap Bender, o herói da obra de Ilf e Petrov, conseguiu pegar uma das cadeiras de Ellochka, a Ogressa (“Doze Cadeiras”). Separação de uma mistura de amido e água por filtração |
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Mistura de ferro e enxofre em pó |
Ação por ímã ou água O pó de ferro foi atraído por um ímã, mas o pó de enxofre não. Pó de enxofre não molhável flutuou até a superfície da água, e pó de ferro pesado e molhável assentou no fundo. Separando uma mistura de enxofre e ferro usando um ímã e água
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Uma solução de sal em água é uma mistura homogênea |
Evaporação ou cristalização A água evapora, deixando cristais de sal na xícara de porcelana. Quando a água dos lagos Elton e Baskunchak evapora, o sal de cozinha é obtido. Este método de separação é baseado na diferença nos pontos de ebulição do solvente e do soluto. Se uma substância, por exemplo o açúcar, se decompõe quando aquecida, a água não evapora completamente - a solução evapora e, em seguida, os cristais de açúcar são precipitados. a solução saturada Às vezes é necessário remover impurezas de solventes com temperatura de ebulição mais baixa, por exemplo, água do sal. Neste caso, os vapores da substância devem ser coletados e depois condensados quando resfriados. Este método de separação de uma mistura homogênea é chamado destilação ou destilação. Em dispositivos especiais - destiladores, obtém-se água destilada, que é utilizada para necessidades de farmacologia, laboratórios e sistemas de refrigeração de automóveis. Em casa, você pode construir um destilador assim: Se você separar uma mistura de álcool e água, então o álcool com ponto de ebulição = 78 °C será destilado primeiro (coletado em um tubo de ensaio receptor) e a água permanecerá no tubo de ensaio. A destilação é usada para produzir gasolina, querosene e gasóleo a partir do petróleo. Separação de misturas homogêneas |
Um método especial para separar componentes, baseado em suas diferentes absorções por uma determinada substância, é cromatografia.
Usando a cromatografia, o botânico russo M. S. Tsvet foi o primeiro a isolar a clorofila das partes verdes das plantas. Na indústria e nos laboratórios, amido, carvão, calcário e óxido de alumínio são usados em vez de papel de filtro para cromatografia. São sempre necessárias substâncias com o mesmo grau de purificação?
Para diferentes fins, são necessárias substâncias com vários graus de purificação. A água do cozimento deve ser deixada repousar o suficiente para remover as impurezas e o cloro usado para desinfetá-la. A água para beber deve primeiro ser fervida. E nos laboratórios químicos, para preparar soluções e realizar experimentos, na medicina, é necessária água destilada, purificada tanto quanto possível das substâncias nela dissolvidas. Substâncias particularmente puras, cujo teor de impurezas não excede um milionésimo de um por cento, são utilizadas em eletrônica, semicondutores, tecnologia nuclear e outras indústrias de precisão.
Métodos de expressão da composição de misturas.
Fração de massa do componente na mistura- a relação entre a massa do componente e a massa de toda a mistura. Normalmente a fração mássica é expressa em%, mas não necessariamente.
ω ["ômega"] = m componente / m mistura
Fração molar do componente na mistura- a razão entre o número de moles (quantidade de substância) de um componente e o número total de moles de todas as substâncias na mistura. Por exemplo, se a mistura contém as substâncias A, B e C, então:
χ ["chi"] componente A = n componente A / (n(A) + n(B) + n(C))
Razão molar dos componentes.Às vezes, os problemas de uma mistura indicam a proporção molar de seus componentes. Por exemplo:
n componente A: n componente B = 2: 3
Fração volumétrica do componente na mistura (somente para gases)- a relação entre o volume da substância A e o volume total de toda a mistura gasosa.
φ ["phi"] = componente V / mistura V
Bloco prático.
Vejamos três exemplos de problemas em que misturas de metais reagem com salácido:
Exemplo 1.Quando uma mistura de cobre e ferro pesando 20 g foi exposta ao excesso de ácido clorídrico, foram liberados 5,6 litros de gás (nº). Determine as frações de massa dos metais na mistura.
No primeiro exemplo, o cobre não reage com o ácido clorídrico, ou seja, o hidrogênio é liberado quando o ácido reage com o ferro. Assim, conhecendo o volume do hidrogênio, podemos encontrar imediatamente a quantidade e a massa do ferro. E, consequentemente, as frações de massa das substâncias na mistura.
Solução para o exemplo 1.
Encontrando a quantidade de hidrogênio:
n = V / V m = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol.
De acordo com a equação da reação:
A quantidade de ferro também é de 0,25 mol. Você pode encontrar sua massa:
m Fe = 0,25 56 = 14 g.
Resposta: 70% ferro, 30% cobre.
Exemplo 2.Quando uma mistura de alumínio e ferro pesando 11 g foi exposta ao excesso de ácido clorídrico, foram liberados 8,96 litros de gás (n.s.). Determine as frações de massa dos metais na mistura.
No segundo exemplo, eles reagem ambos metal Aqui, o hidrogênio já é liberado do ácido em ambas as reações. Portanto, o cálculo direto não pode ser usado aqui. Nesses casos, é conveniente resolver usando um sistema de equações muito simples, tomando x como o número de moles de um dos metais e y como a quantidade de substância do segundo.
Solução para o exemplo 2.
2HCl = FeCl2 +
É muito mais conveniente resolver tais sistemas pelo método de subtração, multiplicando a primeira equação por 18:
27x + 18y = 7,2
e subtraindo a primeira equação da segunda:(56 − 18)y = 11 − 7,2
y = 3,8/38 = 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 mol (Al)
Encontrando a quantidade de hidrogênio:
n = V / V m = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol.
Seja a quantidade de alumínio x mols e a quantidade de ferro x mols. Então podemos expressar a quantidade de hidrogênio liberada em termos de x e y:
Conhecemos a quantidade total de hidrogênio: 0,4 mol. Significa,
1,5x + y = 0,4 (esta é a primeira equação do sistema).
Para uma mistura de metais precisamos expressar massas através da quantidade de substâncias.
m = Mn
Então, a massa de alumínio
m Al = 27x,
massa de ferro
m Fe = 56у,
e a massa de toda a mistura
27x + 56y = 11 (esta é a segunda equação do sistema).
Portanto, temos um sistema de duas equações:
m Fe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
m Al = 0,2 27 = 5,4 g
ω Fe = m mistura Fe / m = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),
respectivamente,
ω Al = 100% − 50,91% = 49,09%
Resposta: 50,91% de ferro, 49,09% de alumínio.
Exemplo 3.16 g de uma mistura de zinco, alumínio e cobre foram tratados com excesso de solução de ácido clorídrico. Nesse caso, foram liberados 5,6 litros de gás (n.s.) e 5 g da substância não se dissolveram. Determine as frações de massa dos metais na mistura.
No terceiro exemplo, dois metais reagem, mas o terceiro metal (cobre) não reage. Portanto, o restante de 5 g é a massa de cobre. As quantidades dos dois metais restantes - zinco e alumínio (observe que sua massa total é 16 - 5 = 11 g) podem ser encontradas usando um sistema de equações, como no exemplo nº 2.
Resposta ao Exemplo 3: 56,25% de zinco, 12,5% de alumínio, 31,25% de cobre.
Exemplo 4.Uma mistura de ferro, alumínio e cobre foi tratada com excesso de ácido sulfúrico concentrado a frio. Nesse caso, parte da mistura se dissolveu e foram liberados 5,6 litros de gás (n.s.). A mistura restante foi tratada com excesso de solução de hidróxido de sódio. Foram liberados 3,36 litros de gás e restaram 3 g de resíduo não dissolvido. Determine a massa e a composição da mistura inicial de metais.
Neste exemplo, devemos lembrar que frio concentrado o ácido sulfúrico não reage com o ferro e o alumínio (passivação), mas reage com o cobre. Isso libera óxido de enxofre (IV).
Com álcali reage apenas alumínio- metal anfotérico (além do alumínio, o zinco e o estanho também se dissolvem em álcalis, e o berílio também pode ser dissolvido em álcalis concentrados a quente).
Solução para o exemplo 4.
(não se esqueça que tais reações devem ser equalizadas usando uma balança eletrônica)
Como a proporção molar de cobre e dióxido de enxofre é 1:1, o cobre também é 0,25 mol. Você pode encontrar uma massa de cobre:
m Cu = n M = 0,25 64 = 16 g.O alumínio reage com uma solução alcalina, resultando na formação de um hidroxocomplexo de alumínio e hidrogênio:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2Al 0 − 3e = Al 3+
2H + + 2e = H 2
Número de moles de hidrogênio:
nH3 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
a proporção molar de alumínio e hidrogênio é 2:3 e, portanto,
nAl = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Peso de alumínio:
m Al = n M = 0,1 27 = 2,7 gO restante é ferro, pesando 3 g. Você pode encontrar a massa da mistura:
m mistura = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 g.Frações de massa de metais:
Apenas o cobre reage com o ácido sulfúrico concentrado, o número de moles do gás é:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol
|
2H 2 SO 4 (conc.) = CuSO 4 + |
ω Cu = m Cu / m mistura = 16 / 21,7 = 0,7373 (73,73%)
ω Al = 2,7 / 21,7 = 0,1244 (12,44%)
ω Fe = 13,83%
Resposta: 73,73% de cobre, 12,44% de alumínio, 13,83% de ferro.
Exemplo 5.21,1 g de uma mistura de zinco e alumínio foram dissolvidos em 565 ml de solução de ácido nítrico contendo 20% em peso. %HNO 3 e tendo uma densidade de 1,115 g/ml. O volume do gás liberado, que é uma substância simples e único produto da redução do ácido nítrico, foi de 2,912 l (n.s.). Determine a composição da solução resultante em porcentagem em massa. (RHTU)
O texto deste problema indica claramente o produto da redução do nitrogênio - uma “substância simples”. Como o ácido nítrico com metais não produz hidrogênio, é nitrogênio. Ambos os metais se dissolveram no ácido.
O problema não se refere à composição da mistura inicial de metais, mas à composição da solução resultante após as reações. Isso torna a tarefa mais difícil.
Solução para o exemplo 5.
Determine a quantidade de substância gasosa:
n N2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.
Determine a massa da solução de ácido nítrico, a massa e a quantidade de HNO3 dissolvido:
m solução = ρ V = 1,115 565 = 630,3 g
m HNO3 = ω m solução = 0,2 630,3 = 126,06 g
n HNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 mol
Observe que, como os metais estão completamente dissolvidos, isso significa - definitivamente havia ácido suficiente(estes metais não reagem com a água). Dessa forma, será necessário verificar Há muito ácido?, e quanto resta após a reação na solução resultante.
Compomos equações de reação ( não se esqueça do seu saldo eletrônico) e, para comodidade dos cálculos, consideramos 5x a quantidade de zinco e 10y a quantidade de alumínio. Então, de acordo com os coeficientes nas equações, o nitrogênio na primeira reação será x mol, e na segunda - 3y mol:
|
12HNO 3 = 5Zn(NÃO 3) 2 + |
|
Zn 0 − 2e = Zn 2+ |
||
|
2N +5 + 10e = N2 |
|
36HNO3 = 10Al(NO3)3 + |
É conveniente resolver este sistema multiplicando a primeira equação por 90 e subtraindo a primeira equação da segunda.
x = 0,04, o que significa n Zn = 0,04 5 = 0,2 mol
y = 0,03, o que significa n Al = 0,03 10 = 0,3 mol
Vamos verificar a massa da mistura:
0,2 65 + 0,3 27 = 21,1g.
Agora vamos passar para a composição da solução. Será conveniente reescrever as reações novamente e anotar acima das reações as quantidades de todas as substâncias reagidas e formadas (exceto água):
A próxima pergunta é: sobrou algum ácido nítrico na solução e quanto sobrou?
De acordo com as equações de reação, a quantidade de ácido que reagiu:
n HNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
aqueles. o ácido estava em excesso e você pode calcular seu restante na solução:
n HNO3 em repouso. = 2 − 1,56 = 0,44 mol.
Então, em solução final contém:
nitrato de zinco numa quantidade de 0,2 mol:
mZn(NO3)2 = nM = 0,2 189 = 37,8 g
nitrato de alumínio numa quantidade de 0,3 mol:
mAl(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
excesso de ácido nítrico em uma quantidade de 0,44 mol:
m HNO3 em repouso. = n M = 0,44 63 = 27,72g
Qual é a massa da solução final?
Lembremos que a massa da solução final consiste nos componentes que misturamos (soluções e substâncias) menos os produtos da reação que saíram da solução (precipitados e gases):
Então, para nossa tarefa:
sou novo solução = massa de solução ácida + massa de liga metálica - massa de nitrogênio
m N2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
sou novo solução = 630,3 + 21,1 - 3,36 = 648,04 g
ωZn(NO 3) 2 = m quantidade / m solução = 37,8 / 648,04 = 0,0583
ωAl(NO 3) 3 = m volume / m solução = 63,9 / 648,04 = 0,0986
ω HNO3 repouso. = m água / m solução = 27,72 / 648,04 = 0,0428
Resposta: 5,83% de nitrato de zinco, 9,86% de nitrato de alumínio, 4,28% de ácido nítrico.
Exemplo 6.Quando 17,4 g de uma mistura de cobre, ferro e alumínio foram tratados com excesso de ácido nítrico concentrado, foram liberados 4,48 litros de gás (n.o.), e quando essa mistura foi exposta à mesma massa de excesso de ácido clorídrico, 8,96 litros de gás (n.o.) foi liberado. Determine a composição da mistura inicial. (RHTU)
Ao resolver este problema, devemos lembrar, em primeiro lugar, que o ácido nítrico concentrado com um metal inativo (cobre) produz NO 2, e o ferro e o alumínio não reagem com ele. O ácido clorídrico, pelo contrário, não reage com o cobre.
Responda, por exemplo, 6: 36,8% de cobre, 32,2% de ferro, 31% de alumínio.
Nota explicativaSubstâncias puras e misturas. Métodos separação misturas. Desenvolver uma compreensão de substâncias puras e misturas. Métodos purificação de substâncias: ... substâncias para vários Aulas compostos orgânicos. Caracterizar: básico Aulas compostos orgânicos...
Ordem de 2013 Não. Plano de trabalho da disciplina “Química”, 8º ano (nível básico 2 horas)
Programa de trabalhoAvaliar o conhecimento dos alunos sobre oportunidades e caminhos separação misturas substâncias; formação de habilidades experimentais apropriadas... classificação e propriedades químicas de substâncias básicas Aulas compostos inorgânicos, a formação de ideias sobre...
... misturas, caminhos separação misturas. Objetivos: Dar o conceito de substâncias puras e misturas; Considere a classificação misturas; Apresentar aos alunos caminhos separação misturas... aluno e levanta na frente aula cartão com a fórmula de uma substância inorgânica...
Aqui estão os nomes de vários sistemas químicos. Divida-os em: misturas; substâncias puras e soluções verdadeiras.
Água destilada
Água do mar
Oxigênio
Prata
Solução injetável de cloreto de sódio
Hidrogênio
Ferro fundido
Dióxido de carbono
Ar
Basalto
Vidro
Emulsão óleo em água
Liderar
Sugira maneiras de separar misturas: a) água e areia; b) madeira e limalha de ferro; c) água e tinta; d) água e óleo.
Substâncias puras e misturas.
No dia a dia, cada um de nós se depara com muitas misturas de substâncias, tratando-se não só de substâncias puras, mas também de substâncias contaminadas. É importante saber distinguir entre estes conceitos e determinar, por características específicas, com o que se está a lidar: uma substância pura ou contaminada, uma substância individual ou uma mistura de substâncias. Afinal, uma pessoa quer beber apenas água que não contenha impurezas nocivas. Queremos respirar um ar que não esteja poluído por gases nocivos à saúde. Na medicina e na produção de medicamentos, o problema da obtenção e utilização de substâncias puras é especialmente relevante.
Vamos nos familiarizar com os termos básicos da lição.
Mistura- é o que se forma quando duas ou mais substâncias com propriedades diferentes são misturadas.
As substâncias que compõem a mistura são chamadas componentes. Por exemplo, o ar é uma mistura de gases: nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e outros.
Se a massa de um componente for dezenas de vezes menor que a massa de outro componente da mistura, então é chamado mistura. Diz-se que a substância está contaminada. Por exemplo, o ar pode estar poluído com monóxido de carbono, produto da combustão incompleta de compostos orgânicos, em particular gasolina. Aliás, a gasolina é uma mistura de substâncias orgânicas - hidrocarbonetos.
CLASSIFICAÇÃO DE MISTURAS
As misturas diferem umas das outras na aparência. Por exemplo, água salgada (uma mistura de sal de cozinha e água) e uma mistura de areia de rio e água. No primeiro caso, é impossível ver a interface sólido-líquido. Tal mistura é chamada de homogênea (ou homogênea). Outros exemplos de misturas homogêneas são vinagre (uma mistura de ácido acético e água), ar e xarope de açúcar.
Uma mistura de areia de rio e água é classificada como mistura heterogênea (ou heterogênea), porque a composição dessa mistura não é a mesma em diferentes pontos do volume. As misturas de argila e água, gasolina e água são heterogêneas.
Basicamente, tudo o que nos rodeia é uma mistura de substâncias. Além disso, não existem substâncias absolutamente isentas de impurezas.
Mas é costume falar sobre a pureza relativa de uma substância, ou seja, as substâncias têm diferentes graus de pureza.
Pureza da substância
Se não forem detectadas impurezas quando uma substância é utilizada para fins técnicos, a substância é denominada tecnicamente limpo. Por exemplo, a substância da qual é feita a tinta roxa pode conter impurezas. Mas se essas impurezas não afetarem de forma alguma a qualidade da tinta, então ela é tecnicamente pura.
Se as impurezas não forem detectadas por reações químicas, a substância é classificada como quimicamente puro. Por exemplo, esta é água destilada.
Sinais da individualidade de uma substância
Uma substância pura às vezes é chamada de substância individual porque. tem propriedades estritamente definidas. Por exemplo, apenas a água destilada tem ponto de fusão de 0 C, ponto de ebulição de 100 C e é insípida e inodora.
As propriedades das substâncias em uma mistura mudam? Para responder a esta pergunta, vamos realizar um experimento simples. Misture pós de enxofre e ferro. Sabemos que o ferro é atraído por um ímã, mas o enxofre não. O ferro manteve suas propriedades após ser misturado com enxofre?
CONCLUSÃO: As propriedades das substâncias na mistura não mudam. O conhecimento sobre as propriedades dos componentes de uma mistura é utilizado para separar misturas e purificar substâncias.
Métodos para separar misturas e purificar substâncias
Vamos definir a diferença entre “métodos de separação de misturas” e “métodos de purificação de substâncias”. No primeiro caso, é importante obter todos os componentes que compõem a mistura na forma pura. Ao purificar uma substância, a obtenção de impurezas na forma pura geralmente é negligenciada.
POVOADO
Como separar uma mistura de areia e argila? Esta é uma das etapas da produção cerâmica (por exemplo, na produção de tijolos). Para separar tal mistura, é utilizado o método de sedimentação. A mistura é colocada em água e agitada. Argila e areia depositam-se na água em taxas diferentes. Portanto, a areia assentará muito mais rápido que a argila (Fig. 1).
Arroz. 1. Separação de uma mistura de argila e areia por decantação
O método de sedimentação também é usado para separar misturas de sólidos insolúveis em água com diferentes densidades. Por exemplo, é assim que você pode separar uma mistura de limalha de ferro e madeira (as limalhas de madeira flutuarão na água, enquanto as limalhas de ferro irão assentar).
Uma mistura de óleo vegetal e água também pode ser separada por decantação, pois o óleo não se dissolve na água e tem menor densidade (Fig. 2). Assim, por decantação é possível separar misturas de líquidos insolúveis entre si e com densidades diferentes.
Arroz. 2. Separação de uma mistura de óleo vegetal e água por decantação
Filtração
Para separar uma mistura de sal de cozinha e areia de rio, você pode usar o método de sedimentação (quando misturado com água, o sal se dissolverá e a areia assentará), mas será mais confiável separar a areia da solução salina usando outro método - o método de filtração.
A filtragem dessa mistura pode ser feita com filtro de papel e funil colocado em um copo. Grãos de areia permanecem no papel de filtro e uma solução límpida de sal de cozinha passa pelo filtro. Neste caso, a areia do rio é o sedimento e a solução salina é o filtrado (Fig. 3).
Arroz. 3. Usando o método de filtração para separar a areia do rio da solução salina
A filtração pode ser realizada não apenas com papel de filtro, mas também com outros materiais porosos ou a granel. Por exemplo, os materiais a granel incluem areia de quartzo e os materiais porosos incluem lã de vidro e argila cozida.
Algumas misturas podem ser separadas pelo método de "filtração a quente". Por exemplo, uma mistura de pós de enxofre e ferro. O ferro derrete em temperaturas acima de 1.500 C e o enxofre em cerca de 120 C. O enxofre fundido pode ser separado do pó de ferro usando lã de vidro aquecida.
1. Preencha as lacunas do texto utilizando as palavras “componentes”, “diferenças”, “dois”, “físico”.
Uma mistura pode ser preparada misturando pelo menos duas substâncias. As misturas podem ser separadas em seus componentes individuais usando métodos físicos baseados nas diferenças nas propriedades físicas dos componentes.
2. Complete as frases.
a) O método de liquidação é baseado em O fato é que as partículas da substância sólida são bastante grandes, depositam-se rapidamente no fundo e o líquido pode ser cuidadosamente drenado do sedimento.
b) O método de centrifugação é baseado em a ação da força centrífuga - as partículas mais pesadas se acomodam e as leves vão para cima.
c) O método de filtragem é baseado em passar uma solução de um sólido através de um filtro onde as partículas sólidas são retidas no filtro.
3. Preencha a palavra que falta:
a) farinha e açúcar granulado - peneira; enxofre e limalha de ferro - ímã.
b) água e óleo de girassol – funil separador; água e areia de rio - filtro.
c) ar e poeira – respirador; ar e gás venenoso - absorvente.
4. Faça uma lista dos equipamentos de filtragem necessários.
a) filtro de papel
b) um copo com uma solução
c) funil de vidro
d) vidro limpo
d) bastão de vidro
e) tripé com pé
5. Experiência laboratorial. Confecção de filtros regulares e plissados com papel filtro ou guardanapo de papel.
Por qual filtro você acha que a solução passará mais rápido - um normal ou um dobrado? Por que?
Através dobrado - a área de contato da filtração é maior que a de um filtro convencional.
6. Sugira formas de separar as misturas mostradas na Tabela 16.
Métodos para separar algumas misturas
7. Experiência doméstica. Adsorção de corantes Pepsi-Cola por carvão ativado.
Reagentes e equipamentos: bebida carbonatada, carvão ativado; panela, funil, papel filtro, fogão elétrico (a gás).
Progresso. Despeje meia xícara (100 ml) de bebida gaseificada na panela. Adicione 5 comprimidos de carvão ativado. Aqueça a panela por 10 minutos no fogão. Filtre o carbono. Explique os resultados do experimento.
A solução ficou descolorida devido à absorção de corantes pelo carvão ativado.
8. Experiência doméstica. Adsorção de vapores odoríferos por palitos de milho.
Reagentes e equipamentos: palitos de milho, perfume ou colônia; 2 potes de vidro idênticos com tampa.
Progresso. Coloque uma gota de perfume em dois potes de vidro. Coloque 4-5 palitos de milho em um dos potes. Cubra os dois frascos com tampas. Agite um pouco o pote que contém os palitos de milho. Para que?
Para aumentar a taxa de adsorção.
Abra os dois frascos. Explique os resultados do experimento.
Não há cheiro no pote onde estavam os palitos de milho, pois absorveu o cheiro do perfume.