Sujet: "Méthodes de séparation des mélanges" (grade 8). Séparation des mélanges. Purification des substances. Filtration 2 façons de séparer un mélange hétérogène

Si des particules dispersées sont libérées lentement du milieu ou s'il est nécessaire de pré-clarifier un système hétérogène, des méthodes telles que la floculation, la flottation, la classification, la coagulation, etc. sont utilisées.

La coagulation est le processus d'adhésion de particules dans des systèmes colloïdaux (émulsions ou suspensions) avec formation d'agrégats. Le collage se produit en raison de la collision de particules dans le mouvement brownien. La coagulation fait référence à un processus spontané qui a tendance à passer à un état qui a une énergie libre inférieure. Le seuil de coagulation est la concentration minimale d'une substance injectée qui provoque la coagulation. La coagulation artificielle peut être accélérée en ajoutant des substances spéciales - des coagulateurs au système colloïdal, ainsi qu'en appliquant un champ électrique au système (électrocoagulation), une action mécanique (vibration, agitation), etc.

Lors de la coagulation, des substances chimiques-coagulantes sont souvent ajoutées au mélange hétérogène séparé, qui détruisent les coques solvatées, tout en réduisant la partie diffusion de la double couche électrique située à la surface des particules. Cela facilite l'agglomération des particules et la formation d'agrégats. Ainsi, en raison de la formation de plus grandes fractions de la phase dispersée, la précipitation des particules est accélérée. Le fer, l'aluminium ou d'autres sels métalliques polyvalents sont utilisés comme coagulants.

La peptisation est le processus de coagulation inverse, qui est la décomposition des agrégats en particules primaires. La peptisation est réalisée en ajoutant des substances peptisantes au milieu de dispersion. Ce processus contribue à la désagrégation des substances en particules primaires. Les substances-agents peptisants peuvent être des substances tensioactives (tensioactifs) ou des électrolytes, par exemple des acides humiques ou du chlorure ferrique. Le procédé de peptisation est utilisé pour obtenir des systèmes dispersés liquides à partir de pâtes ou de poudres.

À son tour, la floculation est un type de coagulation. Dans ce processus, de petites particules en suspension dans des milieux gazeux ou liquides forment des agrégats floculants appelés flocules. Les polymères solubles tels que les polyélectrolytes sont utilisés comme floculants. Les floculants de floculation peuvent être facilement éliminés par filtration ou décantation. La floculation est utilisée pour le traitement de l'eau et la séparation des substances précieuses des eaux usées, ainsi que pour la valorisation des minéraux. Dans le cas du traitement de l'eau, les floculants sont utilisés à de faibles concentrations (de 0,1 à 5 mg / l).

Afin de détruire les agrégats dans les systèmes liquides, des additifs sont utilisés qui induisent des charges sur les particules, ce qui les empêche de se rassembler. Cet effet peut être obtenu en modifiant le pH du milieu. Cette méthode est appelée défloculation.

La flottation est le processus de séparation des particules solides hydrophobes d'une phase liquide continue en les fixant sélectivement à l'interface entre les phases liquide et gazeuse (la surface de contact du liquide et du gaz ou la surface des bulles en phase liquide) Le système résultant de solides les particules et les inclusions de gaz sont éliminées de la surface de la phase liquide. Ce processus est utilisé non seulement pour éliminer les particules de la phase dispersée, mais également pour séparer différentes particules en raison de la différence de leur mouillabilité. Dans ce processus, les particules hydrophobes sont fixées à l'interface et séparées des particules hydrophiles qui se déposent au fond. Les meilleurs résultats de flottation sont obtenus lorsque la granulométrie est comprise entre 0,1 et 0,04 mm.

Il existe plusieurs types de flottation: mousse, huile, film, etc. La flottation par mousse est la plus courante. Ce processus permet aux particules traitées avec des réactifs d'être transportées à la surface de l'eau à l'aide de bulles d'air. Cela permet la formation d'une couche de mousse dont la stabilité est contrôlée par l'agent moussant.

La classification est utilisée dans les appareils à section variable. Avec son aide, il est possible de séparer une certaine quantité de petites particules du produit principal, constitué de grosses particules. La classification est effectuée à l'aide de centrifugeuses et d'hydrocyclones sous l'effet de la force centrifuge.

La séparation des suspensions par traitement magnétique du système est une méthode très prometteuse. L'eau traitée dans un champ magnétique conserve des propriétés modifiées pendant longtemps, par exemple, une capacité de mouillage réduite. Ce procédé permet d'intensifier la séparation des suspensions.

Sujet: "Méthodes de séparation des mélanges" (grade 8)

Bloc théorique.

La définition du concept de «mélange» a été donnée au 17ème siècle. le scientifique anglais Robert Boyle: "Un mélange est un système complet composé de composants différents."

Caractéristiques comparatives du mélange et de la substance pure

Critères de comparaison	Substance pure	Mélange
Composition	Constant	Inconstant
Les substances	Même	Divers
Propriétés physiques	Permanent	Inconstant
Changement d'énergie pendant l'éducation	Est passe	N'arrive pas
Séparation	Par des réactions chimiques	Méthodes physiques

Les mélanges diffèrent les uns des autres en apparence.

La classification des mélanges est indiquée dans le tableau:

Nous donnerons des exemples de suspensions (sable de rivière + eau), d'émulsions (huile végétale + eau) et de solutions (air dans un ballon, sel de table + eau, changement en vrac: aluminium + cuivre ou nickel + cuivre).

Méthodes de séparation des mélanges

Dans la nature, les substances existent sous forme de mélanges. Pour la recherche en laboratoire, la production industrielle, pour les besoins de la pharmacologie et de la médecine, des substances pures sont nécessaires.

Diverses méthodes de séparation des mélanges sont utilisées pour purifier les substances.

Évaporation - la séparation des solides dissous dans un liquide au moyen de sa transformation en vapeur.

Distillation - distillation, séparation des substances contenues dans les mélanges liquides par points d'ébullition avec refroidissement ultérieur de la vapeur.

Dans la nature, on ne trouve pas d'eau pure (sans sels). Les eaux océaniques, de mer, de rivière, de puits et de source sont des variétés de solutions salines dans l'eau. Cependant, les gens ont souvent besoin d'une eau propre qui ne contient pas de sels (elle est utilisée dans les moteurs de voitures; dans la production chimique pour obtenir diverses solutions et substances; dans la production de photographies). Cette eau est appelée distillée, et la façon dont elle est obtenue est la distillation.

Filtration - filtrer les liquides (gaz) à travers un filtre afin de les nettoyer des impuretés solides.

Ces méthodes sont basées sur des différences dans les propriétés physiques des composants du mélange.

Envisagez des moyens de diviser hétérogène et mélanges homogènes.

Exemple de mélange	Méthode de séparation
Suspension - un mélange de sable de rivière avec de l'eau	Maintien Séparation maintenir basé sur différentes densités de substances. Le sable plus lourd se dépose au fond. Il est également possible de séparer l'émulsion: pour séparer l'huile ou l'huile végétale de l'eau. En laboratoire, cela peut être fait à l'aide d'un entonnoir de séparation. L'huile ou l'huile végétale forme la couche supérieure plus légère. À la suite de la décantation, la rosée tombe du brouillard, la suie se dépose de la fumée, la crème se dépose dans le lait. Séparation d'un mélange d'eau et d'huile végétale par décantation
Un mélange de sable et de sel de table dans l'eau	Filtration Quelle est la base de la séparation de mélanges hétérogènes en utilisant filtration• Sur différentes solubilités de substances dans l'eau et sur différentes tailles de particules. Seules des particules de substances comparables à celles-ci passent à travers les pores du filtre, tandis que des particules plus grosses sont retenues sur le filtre. Vous pouvez ainsi séparer un mélange hétérogène de sel de table et de sable de rivière. Diverses substances poreuses peuvent être utilisées comme filtres: coton, charbon, argile cuite, verre pressé et autres. La méthode de filtrage est à la base du fonctionnement des appareils électroménagers, tels que les aspirateurs. Il est utilisé par les chirurgiens - bandages de gaze; foreurs et ouvriers d'ascenseurs - masques respiratoires. À l'aide d'une passoire à thé pour filtrer les feuilles de thé, Ostap Bender, le héros de l'œuvre d'Ilf et Petrov, a réussi à prendre l'une des chaises d'Ellochka le Cannibale ("Les Douze Chaises"). Séparation d'un mélange d'amidon et d'eau par filtration
Un mélange de poudre de fer et de soufre	Aimant ou action de l'eau La poudre de fer était attirée par un aimant, mais pas la poudre de soufre. De la poudre de soufre non mouillable a flotté à la surface de l'eau et de la poudre de fer mouillable lourde s'est déposée au fond. Séparation d'un mélange de soufre et de fer à l'aide d'un aimant et d'eau
Sel dans l'eau - mélange homogène	Évaporation ou cristallisation L'eau s'évapore et des cristaux de sel restent dans la tasse en porcelaine. Par évaporation de l'eau des lacs Elton et Baskunchak, le sel de table est obtenu. Cette méthode de séparation est basée sur la différence des points d'ébullition du solvant et du soluté. Si une substance, par exemple le sucre, se décompose lorsqu'elle est chauffée, l'eau n'est pas complètement évaporée - la solution s'évapore, puis des cristaux de sucre sont précipités Parfois, il est nécessaire de purifier les solvants à une température plus basse des impuretés bouillantes, telles que l'eau du sel. Dans ce cas, les vapeurs de substance doivent être collectées, puis condensées une fois refroidies. Cette méthode de séparation d'un mélange homogène est appelée distillation ou distillation... L'eau distillée est obtenue dans des dispositifs spéciaux - des distillateurs, qui sont utilisés pour les besoins de la pharmacologie, des laboratoires et des systèmes de refroidissement automobiles. À la maison, vous pouvez concevoir un tel distillateur: Si vous séparez le mélange d'alcool et d'eau, le premier sera distillé (recueilli dans le tube récepteur) d'alcool avec t bip \u003d 78 ° C, et l'eau restera dans le tube à essai. La distillation est utilisée pour obtenir de l'essence, du kérosène, du gazole à partir du pétrole. Séparation de mélanges homogènes

Une méthode spéciale pour séparer les composants, basée sur leur absorption différente par une certaine substance, est chromatographie.

En utilisant la chromatographie, le botaniste russe MS Tsvet a été le premier à isoler la chlorophylle des parties vertes des plantes. Dans l'industrie et les laboratoires, l'amidon, le charbon, le calcaire et l'oxyde d'aluminium sont utilisés à la place du papier filtre pour la chromatographie. Des substances avec le même degré de purification sont-elles toujours nécessaires?

À des fins différentes, des substances avec différents degrés de purification sont nécessaires. Il suffit de décanter de l'eau pour la cuisson pour éliminer les impuretés et le chlore utilisés pour sa désinfection. L'eau à boire doit d'abord être bouillie. Et dans les laboratoires de chimie pour la préparation de solutions et la conduite d'expériences, en médecine, de l'eau distillée est nécessaire, aussi purifiée que possible des substances dissoutes. Des substances très pures, dont la teneur en impuretés ne dépasse pas un millionième pour cent, sont utilisées dans l'électronique, les semi-conducteurs, la technologie nucléaire et d'autres industries de précision.

Manières d'exprimer la composition des mélanges.

Fraction massique du composant dans le mélange - le rapport de la masse du composant à la masse de l'ensemble du mélange. Habituellement, la fraction massique est exprimée en%, mais pas nécessairement.

ω ["oméga"] \u003d m composant / m mélange

Fraction molaire d'un composant dans un mélange - le rapport entre le nombre de moles (quantité de substance) du composant et le nombre total de moles de toutes les substances dans le mélange. Par exemple, si le mélange comprend les substances A, B et C, alors:

χ ["chi"] composante A \u003d n composante A / (n (A) + n (B) + n (C))

Le rapport molaire des composants. Parfois, en cas de problèmes pour un mélange, le rapport molaire de ses composants est indiqué. Par exemple:

n composant A: n composant B \u003d 2: 3

Fraction volumique d'un composant dans un mélange (pour les gaz uniquement) - le rapport du volume de la substance A au volume total de l'ensemble du mélange gazeux.

φ ["phi"] \u003d V composant / V mélange

Bloc pratique.

Prenons trois exemples de problèmes dans lesquels des mélanges de métaux réagissent avec saline acide:

Exemple 1.Lorsqu'un mélange de cuivre et de fer pesant 20 g était exposé à un excès d'acide chlorhydrique, 5,6 litres de gaz (NU) étaient libérés. Déterminez la fraction massique de métaux dans le mélange.

Dans le premier exemple, le cuivre ne réagit pas avec l'acide chlorhydrique, c'est-à-dire que de l'hydrogène est libéré lorsque l'acide réagit avec le fer. Ainsi, connaissant le volume d'hydrogène, nous pouvons trouver immédiatement la quantité et la masse de fer. Et, en conséquence, les fractions massiques de substances dans le mélange.

Solution de l'exemple 1.

Trouvez la quantité d'hydrogène:
n \u003d V / V m \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.
Selon l'équation de réaction:
La quantité de fer est également de 0,25 mole. Vous pouvez trouver sa masse:
m Fe \u003d 0,25 56 \u003d 14 g.
Vous pouvez maintenant calculer les fractions massiques de métaux dans le mélange:
ω Fe \u003d m Fe / m du mélange entier \u003d 14/20 \u003d 0,7 \u003d 70%

Réponse: 70% de fer, 30% de cuivre.

Exemple 2.Lorsqu'un mélange d'aluminium et de fer pesant 11 g a été exposé à un excès d'acide chlorhydrique, 8,96 litres de gaz (NU) ont été libérés. Déterminez la fraction massique de métaux dans le mélange.

Dans le deuxième exemple, tous les deux métal. Ici, l'hydrogène est déjà libéré de l'acide dans les deux réactions. Par conséquent, le calcul direct ne peut pas être utilisé ici. Dans de tels cas, il est pratique de résoudre en utilisant un système d'équations très simple, en prenant pour x - le nombre de moles d'un des métaux, et pour y - la quantité de substance du second.

Solution de l'exemple 2.

Trouvez la quantité d'hydrogène:
n \u003d V / V m \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.
Soit la quantité d'aluminium - x mol et de fer - par mol. Ensuite, vous pouvez exprimer la quantité d'hydrogène libéré en termes de x et y:
Il est beaucoup plus pratique de résoudre de tels systèmes par la méthode de soustraction, en multipliant la première équation par 18:
27x + 18 ans \u003d 7,2
et soustraire la première équation de la seconde:
(56 - 18) y \u003d 11 - 7,2
y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
x \u003d 0,2 mol (Al)
Ensuite, nous trouvons les masses de métaux et leurs fractions massiques dans le mélange:

m Fe \u003d n M \u003d 0,1 56 \u003d 5,6 g
m Al \u003d 0,2 27 \u003d 5,4 g
ω Fe \u003d m Fe / m mélange \u003d 5,6 / 11 \u003d 0,50909 (50,91%),

respectivement,

ω Al \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%

Réponse: 50,91% de fer, 49,09% d'aluminium.

Exemple 3.16 g d'un mélange de zinc, d'aluminium et de cuivre ont été traités avec un excès de solution d'acide chlorhydrique. Dans ce cas, 5,6 litres de gaz (n.u.) ont été libérés et 5 g de la substance ne se sont pas dissous. Déterminez la fraction massique de métaux dans le mélange.

Dans le troisième exemple, deux métaux réagissent et le troisième métal (cuivre) ne réagit pas. Par conséquent, le reste de 5 g est la masse de cuivre. Les quantités des deux autres métaux - zinc et aluminium (notez que leur masse totale est de 16 - 5 \u003d 11 g) peuvent être trouvées en utilisant le système d'équations, comme dans l'exemple # 2.

Réponse à l'exemple 3: 56,25% de zinc, 12,5% d'aluminium, 31,25% de cuivre.

Exemple 4.Le mélange de fer, d'aluminium et de cuivre a été traité avec un excès d'acide sulfurique concentré froid. Dans ce cas, une partie du mélange a été dissoute et 5,6 litres de gaz (NU) ont été libérés. Le mélange restant a été traité avec un excès de solution d'hydroxyde de sodium. Libéré 3,36 litres de gaz et resté 3 g de résidu non dissous. Déterminez la masse et la composition du mélange initial de métaux.

Avec alcali réagit seulement en aluminium - métal amphotère (en plus de l'aluminium, le zinc et l'étain se dissolvent également dans les alcalis, dans l'alcali concentré chaud - le béryllium peut encore être dissous).

Exemple de solution 4.

Seul le cuivre réagit avec l'acide sulfurique concentré, le nombre de moles de gaz:
n SO2 \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol

0,25

0,25

Cu +

2H 2 SO 4 (conc.) \u003d CuSO 4 +

SO 2 + 2H 2 O
(n'oubliez pas que ces réactions doivent être équilibrées à l'aide d'une balance électronique)
Puisque le rapport molaire du cuivre et du dioxyde de soufre est de 1: 1, le cuivre est également de 0,25 mole. Vous pouvez trouver la masse de cuivre:
m Cu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.
L'aluminium réagit avec une solution alcaline, formant ainsi un complexe hydroxo d'aluminium et de l'hydrogène:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2

Al 0 - 3e \u003d Al 3+

2

2H + + 2e \u003d H 2

3
Le nombre de moles d'hydrogène:
n H2 \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 mol,
le rapport molaire de l'aluminium et de l'hydrogène est de 2: 3 et, par conséquent,
n Al \u003d 0,15 / 1,5 \u003d 0,1 mol.
Poids en aluminium:
m Al \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g
Le reste est du fer, pesant 3 g. Vous pouvez trouver la masse du mélange:
m mélange \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.
Fractions massiques de métaux:

ω Cu \u003d m Cu / m mélange \u003d 16 / 21,7 \u003d 0,7373 (73,73%)
ω Al \u003d 2,7 / 21,7 \u003d 0,1244 (12,44%)
ω Fe \u003d 13,83%

Réponse: 73,73% de cuivre, 12,44% d'aluminium, 13,83% de fer.

Exemple 5.21,1 g d'un mélange de zinc et d'aluminium ont été dissous dans 565 ml d'une solution d'acide nitrique contenant 20% en poids. % НNО 3 et ayant une densité de 1,115 g / ml. Le volume du gaz dégagé, qui est une substance simple et le seul produit de la réduction de l'acide nitrique, était de 2,912 L (NU). Déterminez la composition de la solution résultante en pourcentage massique. (RCTU)

Le problème ne demande pas la composition du mélange initial de métaux, mais la composition de la solution obtenue après les réactions. Cela rend la tâche plus difficile.

Solution de l'exemple 5.

Déterminez la quantité de substance gazeuse:
n N2 \u003d V / Vm \u003d 2,912 / 22,4 \u003d 0,13 mol.
Déterminer la masse de la solution d'acide nitrique, la masse et la quantité de la substance du HNO3 dissous:

m solution \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
m HNO3 \u003d ω m solution \u003d 0,2 630,3 \u003d 126,06 g
n HNO3 \u003d m / M \u003d 126,06 / 63 \u003d 2 mol

Veuillez noter que puisque les métaux se sont complètement dissous, cela signifie - l'acide est certainement suffisant (ces métaux ne réagissent pas avec l'eau). En conséquence, il sera nécessaire de vérifier y avait-il un excès d'acide, et combien il en restait après la réaction dans la solution résultante.

Nous composons les équations de réaction ( n'oubliez pas la balance électronique) et, pour faciliter les calculs, nous prenons pour 5x - la quantité de zinc, et pour 10y - la quantité d'aluminium. Ensuite, conformément aux coefficients des équations, l'azote dans la première réaction sera x mol, et dans la seconde - 3y mol:

5x		x
5Zn	+ 12HNO 3 \u003d 5Zn (NO 3) 2 +	N 2	+ 6H 2 O

Zn 0 - 2e \u003d Zn 2+		5
2N +5 + 10e \u003d N 2		1

10 ans		3 ans
10Al	+ 36HNO 3 \u003d 10Al (NO 3) 3 +	3N 2	+ 18H 2 O

Il est pratique de résoudre ce système en multipliant la première équation par 90 et en soustrayant la première équation de la seconde.

x \u003d 0,04, donc n Zn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, ce qui signifie n Al \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol

Vérifions la masse du mélange:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.

Passons maintenant à la composition de la solution. Il sera pratique de réécrire les réactions et d'écrire les quantités de toutes les substances ayant réagi et formées (à l'exception de l'eau) au cours des réactions:

0,2	0,48	0,2	0,03
5Zn	+ 12HNO 3 \u003d	5Zn (NO 3) 2	+ N 2 +	6H 2 O

0,3	1,08	0,3	0,09
10Al	+ 36HNO 3 \u003d	10Al (NON 3) 3	+ 3N 2 +	18H 2 O

La question suivante est: l'acide nitrique est-il resté dans la solution et combien en reste-t-il?
Selon les équations de réaction, la quantité d'acide qui a réagi est:
n HNO3 \u003d 0,48 + 1,08 \u003d 1,56 mol,
celles. l'acide était en excès et vous pouvez calculer son reste en solution:
n HNO3 reste. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.
Donc dans solution finale contient:

nitrate de zinc en une quantité de 0,2 mole:
m Zn (NO3) 2 \u003d n M \u003d 0,2 189 \u003d 37,8 g
nitrate d'aluminium en une quantité de 0,3 mole:
m Al (NO3) 3 \u003d n M \u003d 0,3 213 \u003d 63,9 g
excès d'acide nitrique à raison de 0,44 mole:
m HNO3 reste. \u003d n M \u003d 0,44 63 \u003d 27,72 g

Quelle est la masse de la solution finale?
Rappelons que la masse de la solution finale est constituée des composants que nous avons mélangés (solutions et substances) moins les produits de réaction qui ont quitté la solution (précipités et gaz):

Alors pour notre tâche:

m nouveau solution \u003d masse de solution acide + masse d'alliage métallique - masse d'azote
m N2 \u003d n M \u003d 28 (0,03 + 0,09) \u003d 3,36 g
m nouveau solution \u003d 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g
Vous pouvez maintenant calculer les fractions massiques des substances dans la solution résultante:

ωZn (NO 3) 2 \u003d m en-va / m p-ra \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl (NO 3) 3 \u003d m en-va / m p-ra \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ω Reste HNO3. \u003d m en-va / m p-ra \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428

Réponse: 5,83% de nitrate de zinc, 9,86% de nitrate d'aluminium, 4,28% d'acide nitrique.

Exemple 6.Lorsque 17,4 g d'un mélange de cuivre, de fer et d'aluminium ont été traités avec un excès d'acide nitrique concentré, 4,48 litres de gaz (nu) ont été libérés, et lorsque ce mélange a été exposé à la même masse d'acide chlorhydrique en excès, 8,96 litres de gaz (non) a été libéré. \u200b\u200by.). Déterminez la composition du mélange d'origine. (RCTU)

Lors de la résolution de ce problème, il faut se rappeler, tout d'abord, que l'acide nitrique concentré avec un métal inactif (cuivre) donne du NO 2 et que le fer et l'aluminium ne réagissent pas avec lui. En revanche, l'acide chlorhydrique ne réagit pas avec le cuivre.

La réponse par exemple 6: 36,8% de cuivre, 32,2% de fer, 31% d'aluminium.

Tâches pour une solution indépendante.

1. Problèmes simples avec deux composants du mélange.

1-1. Un mélange de cuivre et d'aluminium pesant 20 g a été traité avec une solution à 96% d'acide nitrique, tandis que 8,96 litres de gaz (n.u.) ont été libérés. Déterminez la fraction massique d'aluminium dans le mélange.

1-2. Un mélange de cuivre et de zinc pesant 10 g a été traité avec une solution alcaline concentrée. Dans ce cas, 2,24 litres de gaz (ny) ont été rejetés. Calculez la fraction massique de zinc dans le mélange de départ.

1-3. Un mélange de magnésium et d'oxyde de magnésium pesant 6,4 g a été traité avec une quantité suffisante d'acide sulfurique dilué. Dans le même temps, 2,24 litres de gaz (n.u.) ont été libérés. Trouvez la fraction massique de magnésium dans le mélange.

1-4. Un mélange de zinc et d'oxyde de zinc pesant 3,08 g a été dissous dans de l'acide sulfurique dilué. Reçu du sulfate de zinc pesant 6,44, calculer la fraction massique de zinc dans le mélange d'origine.

1-5. Sous l'action d'un mélange de poudres de fer et de zinc pesant 9,3 g sur un excès de solution de chlorure de cuivre (II), il s'est formé 9,6 g de cuivre. Déterminez la composition du mélange d'origine.

1-6. Quelle masse d'une solution d'acide chlorhydrique à 20% est nécessaire pour la dissolution complète de 20 g d'un mélange de zinc et d'oxyde de zinc, si 4,48 L d'hydrogène sont libérés au cours de ce processus?

1-7. Lorsque 3,04 g d'un mélange de fer et de cuivre sont dissous dans de l'acide nitrique dilué, de l'oxyde nitrique (II) d'un volume de 0,896 L (NU) est libéré. Déterminez la composition du mélange d'origine.

1-8. Lorsque 1,11 g d'un mélange de sciure de fer et d'aluminium a été dissous dans une solution à 16% d'acide chlorhydrique (p \u003d 1,09 g / ml), 0,672 litre d'hydrogène (NU) ont été libérés. Trouvez la fraction massique de métaux dans le mélange et déterminez le volume d'acide chlorhydrique consommé.

2. Les tâches sont plus complexes.

2-1. Un mélange de calcium et d'aluminium pesant 18,8 g a été calciné en l'absence d'air avec un excès de poudre de graphite. Le produit de réaction a été traité avec de l'acide chlorhydrique dilué, tandis que 11,2 litres de gaz (NU) ont été dégagés. Déterminez la fraction massique de métaux dans le mélange.

2-2. Pour dissoudre 1,26 g d'un alliage de magnésium et d'aluminium, on a utilisé 35 ml d'une solution d'acide sulfurique à 19,6% (p \u003d 1,1 g / ml). L'acide en excès a réagi avec 28,6 ml d'une solution de bicarbonate de potassium à 1,4 mol / L. Déterminer les fractions massiques de métaux dans l'alliage et le volume de gaz (n.o.) libéré lors de la dissolution de l'alliage.

2-3. Lorsque 27,2 g d'un mélange d'oxyde de fer et de fer (II) ont été dissous dans de l'acide sulfurique et que la solution a été évaporée à sec, il s'est formé 111,2 g de sulfate ferreux - sulfate de fer (II) heptahydraté. Déterminez la composition quantitative du mélange d'origine.

2-4. L'interaction du fer pesant 28 g avec le chlore a formé un mélange de chlorures de fer (II) et (III) pesant 77,7 g. Calculez le poids de chlorure de fer (III) dans le mélange résultant.

2-5. Quelle était la fraction massique de potassium dans son mélange avec le lithium si, à la suite du traitement de ce mélange avec un excès de chlore, il se formait un mélange dans lequel la fraction massique de chlorure de potassium était de 80%?

2-6. Après traitement avec un excès de brome d'un mélange de potassium et de magnésium d'une masse totale de 10,2 g, la masse du mélange de solides résultant était de 42,2 g. Ce mélange a été traité avec un excès de solution d'hydroxyde de sodium, après quoi le précipité a été séparé et calciné à poids constant. Calculez la masse du résidu résultant.

2-7.

2-8. Un alliage d'aluminium avec de l'argent a été traité avec un excès d'une solution concentrée d'acide nitrique, le résidu a été dissous dans l'acide acétique. Les volumes de gaz libérés dans les deux réactions mesurés dans les mêmes conditions se sont avérés être égaux l'un à l'autre. Calculez la fraction massique des métaux dans l'alliage.

3. Trois métaux et défis.

3-1. Lorsque 8,2 g d'un mélange de cuivre, de fer et d'aluminium ont été traités avec un excès d'acide nitrique concentré, 2,24 litres de gaz ont été libérés. Le même volume de gaz est libéré lorsque le même mélange de même masse est traité avec un excès d'acide sulfurique dilué (NU). Déterminez la composition du mélange initial en pourcentage massique.

3-2. 14,7 g d'un mélange de fer, de cuivre et d'aluminium, interagissant avec un excès d'acide sulfurique dilué, libèrent 5,6 litres d'hydrogène (NU). Déterminer la composition du mélange en pourcentage massique si 8,96 litres de chlore (n.o.) sont nécessaires pour la chloration du même échantillon du mélange.

3-3. Les limailles de fer, de zinc et d'aluminium sont mélangées dans un rapport molaire de 2: 4: 3 (dans l'ordre de la liste). 4,53 g de ce mélange ont été traités avec un excès de chlore. Le mélange de chlorures résultant a été dissous dans 200 ml d'eau. Déterminez la concentration de substances dans la solution résultante.

3-4. Un alliage de cuivre, de fer et de zinc pesant 6 g (les masses de tous les composants sont égales) ont été placés dans une solution à 18,25% d'acide chlorhydrique pesant 160 g. Calculez les fractions massiques des substances dans la solution résultante.

3-5. 13,8 g d'un mélange constitué de silicium, d'aluminium et de fer ont été traités par chauffage avec un excès d'hydroxyde de sodium, tandis que 11,2 litres de gaz (NU) ont été dégagés. Lorsqu'un excès d'acide chlorhydrique agit sur une telle masse d'un mélange, 8,96 litres de gaz (n.u.) sont libérés. Déterminez les masses de substances dans le mélange d'origine.

3-6. Lorsqu'un mélange de zinc, de cuivre et de fer était traité avec un excès d'une solution alcaline concentrée, du gaz était libéré et la masse du résidu non dissous était 2 fois inférieure à la masse du mélange initial. Ce résidu a été traité avec un excès d'acide chlorhydrique, le volume du gaz dégagé s'est révélé dans ce cas égal au volume de gaz dégagé dans le premier cas (les volumes ont été mesurés dans les mêmes conditions). Calculez les fractions massiques de métaux dans le mélange d'origine.

3-7. Il existe un mélange de calcium, d'oxyde de calcium et de carbure de calcium avec un rapport molaire des composants de 3: 2: 5 (dans l'ordre de la liste). Quel est le volume minimum d'eau pouvant entrer en interaction chimique avec un tel mélange pesant 55,2 g?

3-8. Un mélange de chrome, zinc et argent d'un poids total de 7,1 g a été traité avec de l'acide chlorhydrique dilué, le poids du résidu insoluble était égal à 3,2 g. Après séparation du précipité, la solution a été traitée avec du brome en milieu alcalin , et à la fin de la réaction, il a été traité avec un excès de nitrate de baryum. On a trouvé que la masse du sédiment formé était égale à 12,65 g. Calculez la fraction massique de métaux dans le mélange initial.

Réponses et commentaires aux problèmes pour une solution indépendante.

1-1. 36% (l'aluminium ne réagit pas avec l'acide nitrique concentré);

1-2. 65% (seul le métal amphotère - le zinc se dissout dans l'alcali);

1-5. 30,1% Fe (le fer, déplaçant le cuivre, passe à l'état d'oxydation +2);

1-7. 36,84% Fe (le fer dans l'acide nitrique passe à +3);

1-8. 75,68% Fe (le fer en réaction avec l'acide chlorhydrique passe à +2); 12,56 ml de solution HCl.
2-1. 42,55% de Ca (calcium et aluminium avec graphite (carbone) forment des carbures CaC 2 et Al 4 C 3; lors de leur hydrolyse avec de l'eau ou du HCl, de l'acétylène C 2 H 2 et du méthane CH 4 sont respectivement libérés);

2-3. 61,76% Fe (sulfate de fer heptahydraté - FeSO 4 7H 2 O);

2-7. 5,9% Li 2 SO 4, 22,9% Na 2 SO 4, 5,47% H 2 O 2 (lorsque le lithium est oxydé avec de l'oxygène, son oxyde se forme, et lorsque le sodium est oxydé, du peroxyde de Na 2 O 2, qui est hydrolysé dans l'eau au peroxyde d'hydrogène et à l'alcali);

3-1. 39% Cu, 3,4% Al;

3-2. 38,1% Fe, 43,5% Cu;

3-3. 1,53% FeCl 3, 2,56% ZnCl 2, 1,88% AlCl 3 (le fer en réaction avec le chlore passe à l'état d'oxydation +3);

3-4. 2,77% FeCl 2, 2,565% ZnCl 2, 14,86% HCl (n'oubliez pas que le cuivre ne réagit pas avec l'acide chlorhydrique, donc sa masse n'est pas incluse dans la masse de la nouvelle solution);

3-5. 2,8 g Si, 5,4 g Al, 5,6 g Fe (le silicium est un non-métal, il réagit avec une solution alcaline, formant du silicate de sodium et de l'hydrogène; il ne réagit pas avec l'acide chlorhydrique);

3-6. 6,9% Cu, 43,1% Fe, 50% Zn;

3-8. 45,1% Ag, 36,6% Cr, 18,3% Zn (le chrome, lorsqu'il est dissous dans l'acide chlorhydrique, se transforme en chlorure de chrome (II) qui, sous l'action du brome en milieu alcalin, se transforme en chromate; lorsque du sel de baryum est ajouté, un chromate insoluble est formé de baryum)

Bloc de test

Partie A

1. Le sable avec du sel fait référence à:

A. aux substances simples

B. aux composés chimiques

C. aux systèmes homogènes

D. aux systèmes hétérogènes

2. Le brouillard est:

A. aérosol

Émulsion

C. solution

D. suspension

3. Pour obtenir de l'essence à partir d'huile naturelle, la méthode suivante est utilisée:

A. synthèse

B. sublimation

C. filtrage

D. distillation

4. Spécifiez la meilleure façon de séparer un mélange d'essence et d'eau:

A. filtration

B. distillation

C. sublimation

D. maintenir

5. La séparation d'un mélange d'huile et d'eau est basée sur:

A. sur la différence de densité de deux liquides

B. sur la solubilité d'un liquide dans un autre

C. sur la différence de couleur

D. sur un état agrégé similaire de liquides

6. Un mélange de limaille de cuivre et de fer peut être divisé en:

A. filtration

B. par action magnétique

C. chromatographie

D. distillation (distillation)

7. Qu'est-ce qu'une substance pure par opposition à un mélange:

Et fonte

En mélange alimentaire

De l'air

D eau de mer

8.Ce qui s'applique aux mélanges non homogènes:

Un mélange d'oxygène et d'azote

Dans l'eau boueuse de la rivière

Avec croûte de neige

9. quel est le mélange solide:

Une solution de glucose

Avec une solution d'alcool

Solution de sulfate de potassium D

10. Quel est le nom de la méthode de nettoyage d'un mélange non homogène:

Et distillation

En filtration

Avec évaporation

D eau chaude

Partie B

1. Établissez la séquence correcte pour séparer un mélange de sel de table et de sable de rivière:

A) filtrer

B) assembler le dispositif de filtrage

C) se dissoudre dans l'eau

D) évaporer la solution

E) assembler l'appareil pour l'évaporation

2. Choisissez le numéro de la paire de substances à séparer

1) par évaporation

2) filtrage

A) sable et eau de rivière

B) sucre et eau

C) fer et soufre

D) eau et alcool

3. Les exemples proposés de mélanges à rapporter à l'un ou l'autre groupe (brouillard, fumée, boissons gazeuses, limon de rivière et de mer, mortiers, pommade, encre, rouge à lèvres, alliages, minéraux), en remplissant le tableau:

État physique des substances	Exemples de mélanges
Solide-solide
Solide-liquide
Solide-gazeux
Liquide-liquide
Liquide-solide
Liquide-gazeux
Gazeux-gazeux
Gazeux-liquide
Gazeux-solide

Bloc de tâches de crédit

une . Tâche 1. Remplissez le tableau

Répondre:

2. Résolvez le puzzle des mots croisés

Réponses en colonnes verticales - moyen de diviser le mélange spécifié

Huile + eau
Iode + sucre
Eau + sable de rivière
Eau + alcool
Eau + sel

							4
								5
	1

		2			3


R	ET	Z	ré	E	L	E	H	ET	E

Répondre:

3. Suggérer plusieurs façons de purifier l'eau naturelle dans les conditions du terrain.

Répondre:

4. Anagrammes.Réorganisez les lettres des mots de manière à obtenir les termes de base de cette leçon. Écrivez ces termes en réponse

MIES, CONGREEPA, ZUPENSIYAS, TAXOCHI, RIFOLIFANTE

Répondre:

5. Divisez les concepts proposés en 2 groupes.

AIR, EAU DE MER, ALCOOL, OXYGÈNE, ACIER, FER

Entrez la réponse dans le tableau. Nommez vos colonnes

???	???
1	1
2	2
3	3

Répondre:

6. Chimie fabuleuse

Dans les contes de fées célèbres, la belle-mère ou d'autres personnes méchantes ont forcé l'héroïne à séparer certains mélanges en composants séparés. Rappelez-vous de quels mélanges ils étaient et selon quelle méthode ont-ils été séparés? Il suffit de se souvenir de 2-3 contes de fées.

Répondre:

7. Répondez brièvement aux questions

1. Lors du broyage du minerai dans les usines d'extraction et de traitement, des fragments d'outils en fer y tombent. Comment peuvent-ils être extraits du minerai?

2. L'aspirateur aspire de l'air poussiéreux et libère de l'air pur. Pourquoi?

3. L'eau après le lavage des voitures dans les grands garages est contaminée par l'huile moteur. Que devez-vous faire avant de le vider dans le drain?

4. La farine est purifiée du son par tamisage. Pourquoi est-ce fait?

Répondre:

Une tâche

Un mélange de lithium et de sodium d'une masse totale de 7,6 g a été oxydé avec un excès d'oxygène, un total de 3,92 L (NU) a été consommé. Le mélange résultant a été dissous dans 80 g d'une solution d'acide sulfurique à 24,5%. Calculez les fractions massiques des substances dans la solution résultante.

Bloc théorique.

La définition du concept de «mélange» a été donnée au 17ème siècle. le scientifique anglais Robert Boyle: "Un mélange est un système complet composé de composants différents."

Caractéristiques comparatives du mélange et de la substance pure

Critères de comparaison	Substance pure	Mélange
	Constant	Inconstant
Les substances	Même	Divers
Propriétés physiques	Permanent	Inconstant
Changement d'énergie pendant l'éducation	Est passe	N'arrive pas
Séparation	Par des réactions chimiques	Méthodes physiques

Les mélanges diffèrent les uns des autres en apparence.

La classification des mélanges est indiquée dans le tableau:

Méthodes de séparation des mélanges

Diverses méthodes de séparation des mélanges sont utilisées pour purifier les substances.

Évaporation - la séparation des solides dissous dans un liquide au moyen de sa transformation en vapeur.

Distillation- distillation, séparation des substances contenues dans les mélanges liquides selon les points d'ébullition, suivie du refroidissement de la vapeur.

Filtration - filtrer les liquides (gaz) à travers un filtre afin de les nettoyer des impuretés solides.

Ces méthodes sont basées sur des différences dans les propriétés physiques des composants du mélange.

Envisagez des moyens de diviser hétérogèneet mélanges homogènes.

Exemple de mélange	Méthode de séparation
Suspension - un mélange de sable de rivière avec de l'eau	Maintien Séparation maintenir basé sur différentes densités de substances. Le sable plus lourd se dépose au fond. Il est également possible de séparer l'émulsion: pour séparer l'huile ou l'huile végétale de l'eau. En laboratoire, cela peut être fait à l'aide d'un entonnoir de séparation. L'huile ou l'huile végétale forme la couche supérieure plus légère. À la suite de la décantation, la rosée tombe du brouillard, la suie se dépose de la fumée, la crème se dépose dans le lait. Séparation d'un mélange d'eau et d'huile végétale par décantation
Un mélange de sable et de sel de table dans l'eau	Filtration Quelle est la base de la séparation de mélanges hétérogènes en utilisant filtration• Sur différentes solubilités de substances dans l'eau et sur différentes tailles de particules. Seules des particules de substances comparables à celles-ci passent à travers les pores du filtre, tandis que des particules plus grosses sont retenues sur le filtre. Vous pouvez ainsi séparer un mélange hétérogène de sel de table et de sable de rivière. Diverses substances poreuses peuvent être utilisées comme filtres: coton, charbon, argile cuite, verre pressé et autres. La méthode de filtrage est à la base du fonctionnement des appareils ménagers tels que les aspirateurs. Il est utilisé par les chirurgiens - bandages de gaze; foreurs et ouvriers d'ascenseurs - masques respiratoires. A l'aide d'une passoire à thé pour filtrer les feuilles de thé, Ostap Bender, le héros de l'œuvre d'Ilf et Petrov, réussit à prendre l'une des chaises d'Ellochka l'Ogre ("Les Douze Chaises"). Séparation d'un mélange d'amidon et d'eau par filtration
Un mélange de poudre de fer et de soufre	Aimant ou action de l'eau La poudre de fer était attirée par un aimant, mais pas la poudre de soufre. Une poudre de soufre non mouillable a flotté à la surface de l'eau et une poudre de fer mouillable lourde s'est déposée au fond. Séparation d'un mélange de soufre et de fer à l'aide d'un aimant et d'eau
Sel dans l'eau - mélange homogène	Évaporation ou cristallisation L'eau s'évapore et des cristaux de sel restent dans la tasse en porcelaine. Par évaporation de l'eau des lacs Elton et Baskunchak, le sel de table est obtenu. Cette méthode de séparation est basée sur la différence des points d'ébullition du solvant et du soluté. Si une substance, par exemple le sucre, se décompose en chauffant, l'eau n'est pas complètement évaporée - la solution est évaporée, puis des cristaux de sucre sont précipités à partir de la solution saturée. Parfois, il est nécessaire d'éliminer les impuretés des solvants ayant un point d'ébullition inférieur, par exemple l'eau du sel. Dans ce cas, les vapeurs de substance doivent être collectées, puis condensées une fois refroidies. Cette méthode de séparation d'un mélange homogène est appelée distillation ou distillation... L'eau distillée est obtenue dans des dispositifs spéciaux - des distillateurs, qui sont utilisés pour les besoins de la pharmacologie, des laboratoires et des systèmes de refroidissement automobiles. À la maison, vous pouvez concevoir un tel distillateur: Si vous séparez le mélange d'alcool et d'eau, le premier sera distillé (recueilli dans le tube récepteur) d'alcool avec tbb \u003d 78 ° C, et de l'eau restera dans le tube à essai. La distillation est utilisée pour obtenir de l'essence, du kérosène, du gazole à partir du pétrole. Séparation de mélanges homogènes

Une méthode spéciale pour séparer les composants, basée sur leur absorption différente par une certaine substance, est chromatographie.

En utilisant la chromatographie, un botaniste russe a été le premier à isoler la chlorophylle des parties vertes des plantes. Dans l'industrie et les laboratoires, au lieu du papier filtre pour la chromatographie, on utilise de l'amidon, du charbon, du calcaire et de l'oxyde d'aluminium. Les substances sont-elles toujours nécessaires avec le même degré de purification?

À des fins différentes, des substances avec différents degrés de purification sont nécessaires. Il suffit de décanter de l'eau pour la cuisson pour éliminer les impuretés et le chlore utilisés pour sa désinfection. L'eau à boire doit d'abord être bouillie. Et dans les laboratoires de chimie, pour la préparation de solutions et la conduite d'expériences, en médecine, de l'eau distillée est nécessaire, aussi purifiée que possible des substances dissoutes. Des substances très pures, dont la teneur en impuretés ne dépasse pas un millionième pour cent, sont utilisées dans l'électronique, les semi-conducteurs, la technologie nucléaire et d'autres industries de précision.

Manières d'exprimer la composition des mélanges.

· Fraction massique du composant dans le mélange - le rapport de la masse du composant à la masse de l'ensemble du mélange. Habituellement, la fraction massique est exprimée en%, mais pas nécessairement.

ω ["omega"] \u003d mcomposant / mmixture

· Fraction molaire d'un composant dans un mélange - le rapport entre le nombre de moles (quantité de substance) du composant et le nombre total de moles de toutes les substances dans le mélange. Par exemple, si le mélange comprend les substances A, B et C, alors:

χ ["chi"] composante A \u003d n composante A / (n (A) + n (B) + n (C))

· Le rapport molaire des composants. Parfois, en cas de problèmes pour un mélange, le rapport molaire de ses composants est indiqué. Par exemple:

ncomposant A: ncomposant B \u003d 2: 3

· Fraction volumique d'un composant dans un mélange (pour les gaz uniquement) - le rapport du volume de la substance A au volume total de l'ensemble du mélange gazeux.

φ ["phi"] \u003d Vcomposant / Vmixture

Bloc pratique.

Prenons trois exemples de problèmes dans lesquels des mélanges de métaux réagissent avec saline acide:

Exemple 1.Lorsqu'un mélange de cuivre et de fer pesant 20 g a été exposé à un excès d'acide chlorhydrique, 5,6 litres de gaz (n.u.) ont été libérés. Déterminez la fraction massique de métaux dans le mélange.

Solution de l'exemple 1.

n \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.

2. Selon l'équation de réaction:

3. La quantité de fer est également de 0,25 mole. Vous pouvez trouver sa masse:
mFe \u003d 0,25 56 \u003d 14 g.

Réponse: 70% de fer, 30% de cuivre.

Exemple 2.Lorsqu'un mélange d'aluminium et de fer pesant 11 g a été exposé à un excès d'acide chlorhydrique, 8,96 litres de gaz (n.u.) ont été libérés. Déterminez la fraction massique de métaux dans le mélange.

Solution de l'exemple 2.

1. Trouvez la quantité d'hydrogène:
n \u003d V / Vm \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.

2. Laissez la quantité d'aluminium - x mole et fer par mole. Ensuite, vous pouvez exprimer la quantité d'hydrogène libéré en termes de x et y:


	2HCl \u003d FeCl2 +

4. Nous connaissons la quantité totale d'hydrogène: 0,4 mol. D'où,
1,5x + y \u003d 0,4 (c'est la première équation du système).

5. Pour un mélange de métaux, vous devez exprimer masses par les quantités de substances.
m \u003d M n
Par conséquent, la masse d'aluminium
mAl \u003d 27x,
masse de fer
mFe \u003d 56y,
et la masse du mélange entier
27x + 56y \u003d 11 (c'est la deuxième équation du système).

6. Nous avons donc un système de deux équations:

7. Il est beaucoup plus pratique de résoudre de tels systèmes par la méthode de soustraction, en multipliant la première équation par 18:
27x + 18 ans \u003d 7,2
et soustraire la première équation de la seconde:

8. (56 - 18) y \u003d 11 - 7.2
y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
x \u003d 0,2 mol (Al)

mFe \u003d n M \u003d 0,1 56 \u003d 5,6 g
mAl \u003d 0,2 27 \u003d 5,4 g
ωFe \u003d mFe / mm mélange \u003d 5,6 / 11 \u003d 0,50,91%),

respectivement,
ωAl \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%

Réponse: 50,91% de fer, 49,09% d'aluminium.

Réponse à l'exemple 3: 56,25% de zinc, 12,5% d'aluminium, 31,25% de cuivre.

Exemple 4.Le mélange de fer, d'aluminium et de cuivre a été traité avec un excès d'acide sulfurique concentré froid. Dans ce cas, une partie du mélange s'est dissoute et 5,6 litres de gaz (n.u.) ont été libérés. Le mélange restant a été traité avec un excès de solution d'hydroxyde de sodium. On a libéré 3,36 litres de gaz et il restait 3 g de résidu non dissous. Déterminez la masse et la composition du mélange original de métaux.

Dans cet exemple, rappelez-vous que concentré froid l'acide sulfurique ne réagit pas avec le fer et l'aluminium (passivation), mais réagit avec le cuivre. Cela produit de l'oxyde de soufre (IV).
Avec alcali réagit seulement en aluminium - métal amphotère (en plus de l'aluminium, le zinc et l'étain se dissolvent également dans les alcalis, dans l'alcali concentré chaud - le béryllium peut encore être dissous).

Exemple de solution 4.

1.Seul le cuivre réagit avec l'acide sulfurique concentré, le nombre de moles de gaz:
nSO2 \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol


	2H2SO4 (conc.) \u003d CuSO4 +

2. (n'oubliez pas que ces réactions doivent être équilibrées à l'aide d'une balance électronique)

3. Le rapport molaire du cuivre et du dioxyde de soufre étant de 1: 1, le cuivre est également de 0,25 mole. Vous pouvez trouver la masse de cuivre:
mCu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.

4. L'aluminium réagit avec une solution alcaline, formant ainsi un complexe hydroxo d'aluminium et de l'hydrogène:
2Al + 2NaOH + 6H2O \u003d 2Na + 3H2

Al0 - 3e \u003d Al3 +

5. Nombre de moles d'hydrogène:
nH2 \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 mol,
le rapport molaire de l'aluminium et de l'hydrogène est de 2: 3 et, par conséquent,
nAl \u003d 0,15 / 1,5 \u003d 0,1 mol.
Poids en aluminium:
mAl \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g

6. Le reste est du fer, pesant 3 g. Vous pouvez trouver la masse du mélange:
mm mélange \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.

7. Fractions massiques de métaux:

ωCu \u003d mCu / mm mélange \u003d 16 / 21,7 \u003d 0,7,73%)
ωAl \u003d 2,7 / 21,7 \u003d 0,1,44%)
ωFe \u003d 13,83%

Réponse: 73,73% de cuivre, 12,44% d'aluminium, 13,83% de fer.

Exemple 5.21,1 g d'un mélange de zinc et d'aluminium ont été dissous dans 565 ml d'une solution d'acide nitrique contenant 20% en poids. % HNO3 et ayant une densité de 1,115 g / ml. Le volume du gaz dégagé, qui est une substance simple et le seul produit de la réduction de l'acide nitrique, était de 2,912 L (standard). Déterminez la composition de la solution résultante en pourcentage massique. (RCTU)

Le texte de ce problème indique clairement le produit de la réduction de l'azote - «substance simple». Puisque l'acide nitrique ne donne pas d'hydrogène avec les métaux, il s'agit de l'azote. Les deux métaux se dissolvent dans l'acide.
Le problème ne demande pas la composition du mélange initial de métaux, mais la composition de la solution obtenue après les réactions. Cela rend la tâche plus difficile.

Solution de l'exemple 5.

1. Déterminez la quantité de substance gazeuse:
nN2 \u003d V / Vm \u003d 2,912 / 22,4 \u003d 0,13 mol.

2. Déterminez la masse de la solution d'acide nitrique, la masse et la quantité de la substance du HNO3 dissous:

m solution \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
mHNO3 \u003d ω m solution \u003d 0,2 630,3 \u003d 126,06 g
nHNO3 \u003d m / M \u003d 126,06 / 63 \u003d 2 mol

3. Nous composons les équations de réaction ( n'oubliez pas la balance électronique) et, pour faciliter les calculs, nous prenons pour 5x - la quantité de zinc, et pour 10y - la quantité d'aluminium. Ensuite, conformément aux coefficients dans les équations, l'azote dans la première réaction sera x mol, et dans la seconde - 3y mol:


	12HNO3 \u003d 5Zn (NO3) 2 +

Zn0 - 2e \u003d Zn2 +


	36HNO3 \u003d 10Al (NO3) 3 +

Al0 - 3e \u003d Al3 +

5. Ensuite, en tenant compte du fait que la masse du mélange de métaux est de 21,1 g, leurs masses molaires sont de 65 g / mol pour le zinc et de 27 g / mol pour l'aluminium, on obtient le système d'équations suivant:

6. Il convient de résoudre ce système en multipliant la première équation par 90 et en soustrayant la première équation de la seconde.

7.x \u003d 0,04, d'où nZn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, ce qui signifie nAl \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol

8. Vérifiez la masse du mélange:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.

9. Passons maintenant à la composition de la solution. Il sera pratique de réécrire les réactions et d'écrire les quantités de toutes les substances ayant réagi et formées (à l'exception de l'eau) au cours des réactions:

10. La question suivante: y a-t-il encore de l'acide nitrique dans la solution et combien en reste-t-il?
Selon les équations de réaction, la quantité d'acide qui a réagi est:
nHNO3 \u003d 0,48 + 1,08 \u003d 1,56 mol,
c'est-à-dire que l'acide était en excès et vous pouvez calculer son reste en solution:
nHNO3st. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.

11. Donc, dans solution finale contient:

nitrate de zinc en une quantité de 0,2 mole:
mZn (NO3) 2 \u003d n M \u003d 0,2 189 \u003d 37,8 g
nitrate d'aluminium en une quantité de 0,3 mole:
mAl (NO3) 3 \u003d n M \u003d 0,3 213 \u003d 63,9 g
excès d'acide nitrique à raison de 0,44 mole:
mHNO3 \u003d n M \u003d 0,44 63 \u003d 27,72 g

12. Quelle est la masse de la solution finale?
Rappelons que la masse de la solution finale est constituée des composants que nous avons mélangés (solutions et substances) moins les produits de réaction qui ont quitté la solution (précipités et gaz):

13.
Alors pour notre tâche:

14.min. solution \u003d masse de solution acide + masse d'alliage métallique - masse d'azote
mN2 \u003d n M \u003d 28 (0,03 + 0,09) \u003d 3,36 g
mnew. solution \u003d 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g

ωZn (NO3) 2 \u003d mv-va / mr-pa \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl (NO3) 3 \u003d mv-va / mr-pa \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ωHNO3res. \u003d mv-va / mr-ra \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428

Réponse: 5,83% de nitrate de zinc, 9,86% de nitrate d'aluminium, 4,28% d'acide nitrique.

Exemple 6.Lorsque 17,4 g d'un mélange de cuivre, de fer et d'aluminium ont été traités avec un excès d'acide nitrique concentré, 4,48 litres de gaz (nu) ont été libérés, et lorsque ce mélange a été exposé à la même masse d'acide chlorhydrique en excès, 8,96 litres de gaz (na) a été libéré. \u200b\u200by.). Déterminez la composition du mélange d'origine. (RCTU)

Lors de la résolution de ce problème, il faut se rappeler, tout d'abord, que l'acide nitrique concentré avec un métal inactif (cuivre) donne du NO2 et que le fer et l'aluminium ne réagissent pas avec lui. En revanche, l'acide chlorhydrique ne réagit pas avec le cuivre.

La réponse par exemple 6: 36,8% de cuivre, 32,2% de fer, 31% d'aluminium.

Tâches pour une solution indépendante.

1. Problèmes simples avec deux composants du mélange.

1-2. Un mélange de cuivre et de zinc pesant 10 g a été traité avec une solution alcaline concentrée. Dans ce cas, 2,24 litres de gaz (n.a.) ont été rejetés. Calculez la fraction massique de zinc dans le mélange de départ.

1-3. Un mélange de magnésium et d'oxyde de magnésium pesant 6,4 g a été traité avec une quantité suffisante d'acide sulfurique dilué. Dans ce cas, 2,24 litres de gaz (n.u.) ont été libérés. Trouvez la fraction massique de magnésium dans le mélange.

1-6. Quelle masse d'une solution d'acide chlorhydrique à 20% est nécessaire pour la dissolution complète de 20 g d'un mélange de zinc et d'oxyde de zinc, si 4,48 litres d'hydrogène sont libérés dans ce cas?

1-7. Lorsque 3,04 g d'un mélange de fer et de cuivre sont dissous dans de l'acide nitrique dilué, de l'oxyde nitrique (II) d'un volume de 0,896 l (n.u.) est libéré. Déterminez la composition du mélange d'origine.

1-8. Lorsque 1,11 g d'un mélange de sciure de fer et d'aluminium a été dissous dans une solution à 16% d'acide chlorhydrique (p \u003d 1,09 g / ml), 0,672 litre d'hydrogène (n.a.) ont été libérés. Trouvez la fraction massique de métaux dans le mélange et déterminez le volume d'acide chlorhydrique consommé.

2. Les tâches sont plus complexes.

DE séparation des mélanges (à la fois hétérogènes et homogènes) reposent sur le fait que les substances qui composent le mélange conservent leurs propriétés individuelles. Les mélanges hétérogènes peuvent différer par leur composition et leur état de phase, par exemple: gaz + liquide; solide + liquide; deux liquides non miscibles, etc. Les principales méthodes de séparation des mélanges sont indiquées dans le diagramme ci-dessous. Considérons chaque méthode séparément.
Séparation de mélanges hétérogènes
Pour séparation de mélanges hétérogènes,qui sont des systèmes solide-liquide ou solide-gaz, il existe trois manières principales:

filtration,
décantation (décantation,
séparation magnétique

FILTRATION
méthode basée sur différentes solubilités des substances et différentes tailles de particules des composants du mélange. La filtration sépare un solide d'un liquide ou d'un gaz.

Pour filtrer les liquides, un papier filtre peut être utilisé, qui est généralement plié en quatre et inséré dans un entonnoir en verre. L'entonnoir est placé dans des verres, qui s'accumule filtrer - le liquide a traversé le filtre.
La taille des pores du papier filtre est telle qu'elle permet aux molécules d'eau et aux molécules de soluté de fuir sans entrave. Les particules supérieures à 0,01 mm sont retenues sur le filtre et nele traverser, formant ainsi une couche de sédiments.
Rappelles toi! La filtration ne peut pas séparer les vraies solutions de substances, c'est-à-dire les solutions dans lesquelles la dissolution s'est produite au niveau des molécules ou des ions.
En plus du papier filtre, les laboratoires chimiques utilisent des filtres spéciaux avec

différentes tailles de pores.
La filtration des mélanges gazeux ne diffère pas fondamentalement de la filtration des liquides. La seule différence est que lors du filtrage de gaz à partir de particules solides en suspension (HFC), des filtres de conception spéciale (papier, charbon) et des pompes sont utilisés pour pomper de force le mélange gazeux à travers un filtre, par exemple en filtrant l'air dans l'habitacle ou une hotte aspirante au-dessus du poêle.
La filtration peut séparer:

céréales et eau,
craie et eau,
sable et eau, etc.
poussière et air (différents modèles d'aspirateurs)

En retard
La méthode est basée sur différents taux de sédimentation de particules solides avec un poids (densité) différent dans le liquide ou l'air. La méthode est utilisée pour séparer deux ou plusieurs substances insolubles solides dans l'eau (ou un autre solvant). Un mélange de substances insolubles est placé dans l'eau, bien mélangé. Après un certain temps, des substances d'une densité supérieure à l'unité se déposent au fond du récipient et des substances d'une densité inférieure à l'unité flottent. Si le mélange contient plusieurs substances de gravité différente, des substances plus lourdes se déposeront dans la couche inférieure, puis des substances plus légères. Ces couches peuvent également être séparées. Auparavant, les grains d'or étaient isolés de la roche aurifère concassée de cette manière. Le sable aurifère était placé sur un creux incliné, à travers lequel un courant d'eau était envoyé. Le courant d'eau a ramassé et emporté les stériles, et de lourds grains d'or se sont déposés au fond de l'auge. Dans le cas de mélanges gazeux, des particules solides se déposent sur des surfaces dures, par exemple, la poussière se dépose sur des meubles ou des feuilles de plantes.
Cette méthode permet également de séparer les liquides non miscibles. Pour ce faire, utilisez un entonnoir de séparation.
Par exemple, pour séparer l'essence et l'eau, le mélange est placé dans un entonnoir de séparation, en attendant un moment jusqu'à ce qu'une frontière de phase claire apparaisse. Ensuite, le robinet est soigneusement ouvert et l'eau coule dans le verre.
Par décantation, les mélanges peuvent être séparés:

sable et argile de rivière,
précipité cristallin lourd de la solution
huile et eau
huile végétale et eau, etc.

SÉPARATION MAGNÉTIQUE
La méthode est basée sur différentes propriétés magnétiques des composants solides du mélange. Cette méthode est utilisée lorsqu'il y a des substances ferromagnétiques dans le mélange, c'est-à-dire des substances aux propriétés magnétiques, comme le fer.
Toutes les substances, en relation avec le champ magnétique, peuvent être conditionnellement divisées en trois grands groupes:

phéromagnétique: attiré par l'aimant-Fe, Co, Ni, Gd, Dy
paramagnets: faiblement attirés-Al, Cr, Ti, V, W, Mo
diamagnétique: Rebond de l'aimant - Cu, Ag, Au, Bi, Sn, laiton

La séparation magnétique peut être séparéeb:

poudre de soufre et de fer
suie et fer, etc.

Séparation de mélanges homogènes
Pour séparation de mélanges homogènes liquides (vraies solutions) utilisez les méthodes suivantes:

évaporation (cristallisation),
distillation (distillation),
chromatographie.

ÉVAPORATION. CRISTALLISATION.
La méthode est basée sur différents points d'ébullition du solvant et du soluté. Utilisé pour séparer les solides solubles des solutions. L'évaporation est généralement effectuée comme suit: la solution est versée dans une tasse en porcelaine et chauffée, tout en agitant constamment la solution. L'eau s'évapore progressivement et un solide reste au fond de la tasse.
DÉFINITION
Cristallisation - transition de phase d'une substance d'un état amorphe gazeux (vapeur), liquide ou solide à un état cristallin.
Dans ce cas, la substance évaporée (eau ou solvant) peut être collectée par condensation sur une surface plus froide. Par exemple, si vous placez une lame de microscope froide sur un plat d'évaporation, des gouttelettes d'eau se formeront à la surface. La méthode de distillation est basée sur le même principe.
DISTILLATION. DISTILLATION.
Si une substance, par exemple le sucre, se décompose en chauffant, l'eau n'est pas complètement évaporée - la solution est évaporée, puis des cristaux de sucre sont précipités à partir de la solution saturée. Parfois, il est nécessaire de nettoyer les solvants des impuretés, par exemple l'eau du sel. Dans ce cas, le solvant doit être évaporé puis ses vapeurs doivent être collectées et condensées lors du refroidissement. Cette méthode de séparation d'un mélange homogène est appelée distillation, ou distillation.

Dans la nature, on ne trouve pas d'eau pure (sans sels). Les eaux océaniques, de mer, de rivière, de puits et de source sont des variétés de solutions salines dans l'eau. Cependant, les gens ont souvent besoin d'une eau propre qui ne contient pas de sels (elle est utilisée dans les moteurs de voitures; dans l'industrie chimique pour obtenir diverses solutions et substances; dans la production de photographies). Cette eau s'appelle distillé, c'est lui qui est utilisé dans le laboratoire pour mener des expériences chimiques.
La distillation peut être divisée en:

eau et alcool
huile (pour différentes fractions)
acétone et eau, etc.

CHROMATOGRAPHIE
Méthode de séparation et d'analyse des mélanges de substances. Basé sur différents taux de distribution de la substance d'essai entre deux phases - stationnaire et mobile (éluant). La phase stationnaire, en règle générale, est un sorbant (poudre fine, par exemple, oxyde d'aluminium ou oxyde de zinc ou papier filtre) avec une surface développée, et la phase mobile est un flux gazeux ou liquide. Le flux de la phase mobile est filtré à travers la couche de sorbant ou se déplace le long de la couche de sorbant, par exemple sur la surface du papier filtre.

Vous pouvez obtenir indépendamment un chromatogramme et voir l'essence de la méthode dans la pratique. Il est nécessaire de mélanger plusieurs encres et d'appliquer une goutte du mélange résultant sur du papier filtre. Ensuite, exactement au milieu de la tache colorée, nous commençons à verser de l'eau propre goutte à goutte. Chaque goutte ne doit être appliquée qu'après absorption de la précédente. L'eau joue le rôle d'éluant qui transporte la substance d'essai le long du sorbant - papier poreux. Les substances qui composent le mélange sont retenues par le papier de différentes manières: certaines sont bien retenues par celui-ci, tandis que d'autres sont absorbées plus lentement et continuent à se répandre pendant un certain temps avec de l'eau. Bientôt, un véritable chromatogramme coloré commencera à se glisser sur la feuille de papier: une tache de la même couleur au centre, entourée d'anneaux concentriques multicolores.
La chromatographie sur couche mince est devenue particulièrement répandue dans l'analyse organique. Les avantages de la chromatographie sur couche mince sont que vous pouvez utiliser la méthode de détection la plus simple et la plus sensible: le contrôle visuel. Il est possible de révéler des taches invisibles à l'œil avec divers réactifs, ainsi qu'en utilisant la lumière ultraviolette ou l'autoradiographie.
Dans l'analyse des substances organiques et inorganiques, la chromatographie sur papier est utilisée. De nombreuses méthodes ont été développées pour la séparation de mélanges complexes d'ions, par exemple des mélanges d'éléments de terres rares, de produits de fission d'uranium, d'éléments du groupe du platine
MÉTHODES DE SÉPARATION DES MÉLANGES UTILISÉS DANS L'INDUSTRIE.
Les méthodes de séparation des mélanges utilisées dans l'industrie ne sont pas très différentes des méthodes de laboratoire décrites ci-dessus.
Pour la séparation de l'huile, la rectification (distillation) est le plus souvent utilisée. Ce processus est décrit plus en détail dans la rubrique. "Raffinage de pétrole".
Les méthodes les plus courantes de purification et de séparation des substances dans l'industrie sont la sédimentation, la filtration, la sorption et l'extraction. Les méthodes de filtration et de décantation sont effectuées de manière similaire à la méthode de laboratoire, à la différence que des bassins de sédimentation et des filtres de grands volumes sont utilisés. Le plus souvent, ces méthodes sont utilisées pour le traitement des eaux usées. Par conséquent, examinons de plus près les méthodes extraction et sorption.
Le terme «extraction» peut être appliqué à divers équilibres de phase (liquide - liquide, gaz - liquide, liquide - solide, etc.), mais le plus souvent il est appliqué aux systèmes liquide - liquide, par conséquent, le plus souvent, vous pouvez trouver ce qui suit définition:
DÉFINITION
Extractioni est une méthode de séparation, de purification et d'isolement de substances, basée sur le processus de distribution d'une substance entre deux solvants non miscibles.
L'un des solvants non miscibles est généralement de l'eau, l'autre est un solvant organique, mais cela n'est pas obligatoire. La méthode d'extraction est polyvalente, elle convient à l'isolement de presque tous les éléments à diverses concentrations. L'extraction permet de séparer des mélanges complexes à plusieurs composants souvent plus efficacement et plus rapidement que d'autres méthodes. La réalisation de la séparation par extraction ou de la séparation ne nécessite pas d'équipement compliqué et coûteux. Le processus peut être automatisé, si nécessaire, il peut être contrôlé à distance.
DÉFINITION
Sorption - une méthode d'isolement et de purification de substances basée sur l'absorption par un sorbant solide (adsorption) ou liquide (absorption) de diverses substances (sorbates) à partir de mélanges gazeux ou liquides.
Le plus souvent dans l'industrie, des méthodes d'absorption sont utilisées pour nettoyer les émissions gaz-air des particules de poussière ou de fumée, ainsi que des substances gazeuses toxiques. En cas d'absorption de substances gazeuses, une réaction chimique peut se produire entre le sorbant et le soluté. Par exemple, lors de l'absorption d'ammoniac gazeuxNH 3avec une solution d'acide nitrique HNO 3, il se forme du nitrate d'ammonium NH 4 NO 3(nitrate d'ammonium), qui peut être utilisé comme engrais azoté très efficace.

Sujet: "Méthodes de séparation des mélanges" (grade 8)

Bloc théorique.

La définition du concept de «mélange» a été donnée au 17ème siècle. le scientifique anglais Robert Boyle: "Un mélange est un système complet composé de composants différents."

Caractéristiques comparatives du mélange et de la substance pure

Critères de comparaison	Substance pure	Mélange
	Constant	Inconstant
Les substances	Même	Divers
Propriétés physiques	Permanent	Inconstant
Changement d'énergie pendant l'éducation	Est passe	N'arrive pas
Séparation	Par des réactions chimiques	Méthodes physiques

Les mélanges diffèrent les uns des autres en apparence.

La classification des mélanges est indiquée dans le tableau:

Méthodes de séparation des mélanges

Diverses méthodes de séparation des mélanges sont utilisées pour purifier les substances.

Évaporation - la séparation des solides dissous dans un liquide au moyen de sa transformation en vapeur.

Distillation- distillation, séparation des substances contenues dans les mélanges liquides selon les points d'ébullition, suivie du refroidissement de la vapeur.

Dans la nature, on ne trouve pas d'eau pure (sans sels). Les eaux océaniques, de mer, de rivière, de puits et de source sont des variétés de solutions salines dans l'eau. Cependant, les gens ont souvent besoin d'une eau propre qui ne contient pas de sels (elle est utilisée dans les moteurs de voitures; dans l'industrie chimique pour obtenir diverses solutions et substances; dans la production de photographies). Cette eau est appelée distillée et la façon dont elle est obtenue est la distillation.

Filtration - filtrer les liquides (gaz) à travers un filtre afin de les nettoyer des impuretés solides.

Ces méthodes sont basées sur des différences dans les propriétés physiques des composants du mélange.

Envisagez des moyens de diviser hétérogène et mélanges homogènes.

Exemple de mélange	Méthode de séparation
Suspension - un mélange de sable de rivière avec de l'eau	Maintien Séparation maintenir basé sur différentes densités de substances. Le sable plus lourd se dépose au fond. Il est également possible de séparer l'émulsion: pour séparer l'huile ou l'huile végétale de l'eau. En laboratoire, cela peut être fait à l'aide d'une ampoule à décanter. L'huile ou l'huile végétale forme la couche supérieure plus légère. À la suite de la sédimentation, la rosée tombe du brouillard, la suie se dépose de la fumée, la crème se dépose dans le lait. Séparation d'un mélange d'eau et d'huile végétale par décantation
Un mélange de sable et de sel de table dans l'eau	Filtration Quelle est la base de la séparation de mélanges hétérogènes en utilisant filtration• Sur différentes solubilités de substances dans l'eau et sur différentes tailles de particules. Seules des particules de substances comparables à celles-ci passent à travers les pores du filtre, tandis que des particules plus grosses sont retenues sur le filtre. Vous pouvez ainsi séparer un mélange hétérogène de sel de table et de sable de rivière. Diverses substances poreuses peuvent être utilisées comme filtres: coton, charbon, argile cuite, verre pressé et autres. La méthode de filtrage est à la base du fonctionnement des appareils électroménagers, tels que les aspirateurs. Il est utilisé par les chirurgiens - bandages de gaze; foreurs et ouvriers d'ascenseurs - masques respiratoires. A l'aide d'une passoire à thé pour filtrer les feuilles de thé, Ostap Bender, le héros de l'œuvre d'Ilf et Petrov, réussit à prendre l'une des chaises d'Ellochka l'Ogre ("Les Douze Chaises"). Séparation d'un mélange d'amidon et d'eau par filtration
Un mélange de poudre de fer et de soufre	Aimant ou action de l'eau La poudre de fer était attirée par un aimant, mais pas la poudre de soufre. Une poudre de soufre non mouillable a flotté à la surface de l'eau et une poudre de fer mouillable lourde s'est déposée au fond. Séparation d'un mélange de soufre et de fer à l'aide d'un aimant et d'eau
Sel dans l'eau - mélange homogène	Évaporation ou cristallisation L'eau s'évapore et des cristaux de sel restent dans la tasse en porcelaine. Par évaporation de l'eau des lacs Elton et Baskunchak, le sel de table est obtenu. Cette méthode de séparation est basée sur la différence entre les points d'ébullition du solvant et du soluté. Si une substance, par exemple le sucre, se décompose lorsqu'elle est chauffée, l'eau ne s'évapore pas complètement - la solution s'évapore, puis des cristaux de sucre précipitent Parfois, il est nécessaire de purifier les solvants à une température inférieure des impuretés bouillantes, telles que l'eau du sel. Dans ce cas, les vapeurs de substance doivent être collectées, puis condensées une fois refroidies. Cette méthode de séparation d'un mélange homogène est appelée distillation ou distillation... L'eau distillée est obtenue dans des dispositifs spéciaux - des distillateurs, qui sont utilisés pour les besoins de la pharmacologie, des laboratoires et des systèmes de refroidissement automobiles. À la maison, vous pouvez concevoir un tel distillateur: Si vous séparez un mélange d'alcool et d'eau, le premier sera distillé (recueilli dans le tube récepteur) d'alcool avec t bip \u003d 78 ° C, et l'eau restera dans le tube à essai. La distillation est utilisée pour obtenir de l'essence, du kérosène, du gazole à partir du pétrole. Séparation de mélanges homogènes

Une méthode spéciale de séparation des composants, basée sur leur absorption différente par une certaine substance, est chromatographie.

En utilisant la chromatographie, le botaniste russe MS Tsvet a été le premier à isoler la chlorophylle des parties vertes des plantes. Dans l'industrie et les laboratoires, au lieu du papier filtre pour la chromatographie, on utilise de l'amidon, du charbon, du calcaire et de l'oxyde d'aluminium. Les substances sont-elles toujours nécessaires avec le même degré de purification?

À des fins différentes, des substances avec différents degrés de purification sont nécessaires. Il suffit de décanter de l'eau pour la cuisson pour éliminer les impuretés et le chlore utilisés pour sa désinfection. L'eau à boire doit d'abord être bouillie. Et dans les laboratoires de chimie, pour la préparation de solutions et la conduite d'expériences, en médecine, de l'eau distillée est nécessaire, aussi purifiée que possible des substances dissoutes. Des substances très pures, dont la teneur en impuretés ne dépasse pas un millionième pour cent, sont utilisées dans l'électronique, les semi-conducteurs, la technologie nucléaire et d'autres industries de précision.

Manières d'exprimer la composition des mélanges.

Fraction massique du composant dans le mélange - le rapport de la masse du composant à la masse de l'ensemble du mélange. Habituellement, la fraction massique est exprimée en%, mais pas nécessairement.

ω ["oméga"] \u003d m composant / m mélange

Fraction molaire d'un composant dans un mélange - le rapport entre le nombre de moles (quantité de substance) du composant et le nombre total de moles de toutes les substances dans le mélange. Par exemple, si le mélange comprend les substances A, B et C, alors:

χ ["chi"] composante A \u003d n composante A / (n (A) + n (B) + n (C))

Le rapport molaire des composants. Parfois, en cas de problèmes pour un mélange, le rapport molaire de ses composants est indiqué. Par exemple:

n composant A: n composant B \u003d 2: 3

Fraction volumique d'un composant dans un mélange (pour les gaz uniquement) - le rapport du volume de la substance A au volume total de l'ensemble du mélange gazeux.

φ ["phi"] \u003d V composant / V mélange

Bloc pratique.

Prenons trois exemples de problèmes dans lesquels des mélanges de métaux réagissent avec saline acide:

Solution de l'exemple 1.

Trouvez la quantité d'hydrogène:
n \u003d V / V m \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol.

Selon l'équation de réaction:

La quantité de fer est également de 0,25 mole. Vous pouvez trouver sa masse:
m Fe \u003d 0,25 56 \u003d 14 g.

Réponse: 70% de fer, 30% de cuivre.

Dans le deuxième exemple, tous les deux métal. Ici, l'hydrogène est déjà libéré de l'acide dans les deux réactions. Par conséquent, le calcul direct ne peut pas être utilisé ici. Dans de tels cas, il est pratique de résoudre en utilisant un système d'équations très simple, en prenant pour x - le nombre de moles de l'un des métaux, et pour y - la quantité de substance du second.

Solution de l'exemple 2.

Trouvez la quantité d'hydrogène:
n \u003d V / V m \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol.

Soit la quantité d'aluminium - x mol et de fer - par mol. Ensuite, vous pouvez exprimer la quantité d'hydrogène libéré en termes de x et y:

2HCl \u003d FeCl 2 +

On connaît la quantité totale d'hydrogène: 0,4 mole. D'où,
1,5x + y \u003d 0,4 (c'est la première équation du système).

Pour un mélange de métaux, vous devez exprimer masses par les quantités de substances.
m \u003d M n
Par conséquent, la masse d'aluminium
m Al \u003d 27x,
masse de fer
m Fe \u003d 56y,
et la masse du mélange entier
27x + 56y \u003d 11 (c'est la deuxième équation du système).

Donc, nous avons un système de deux équations:

Il est beaucoup plus pratique de résoudre de tels systèmes par la méthode de soustraction, en multipliant la première équation par 18:
27x + 18 ans \u003d 7,2
et soustraire la première équation de la seconde:
(56 - 18) y \u003d 11 - 7,2
y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
x \u003d 0,2 mol (Al)

m Fe \u003d n M \u003d 0,1 56 \u003d 5,6 g
m Al \u003d 0,2 27 \u003d 5,4 g
ω Fe \u003d m Fe / m mélange \u003d 5,6 / 11 \u003d 0,50909 (50,91%),

respectivement,
ω Al \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%

Réponse: 50,91% de fer, 49,09% d'aluminium.

Dans le troisième exemple, deux métaux réagissent et le troisième métal (cuivre) ne réagit pas. Par conséquent, le reste de 5 g est la masse de cuivre. Les quantités des deux métaux restants - zinc et aluminium (notez que leur masse totale est de 16 - 5 \u003d 11 g) peuvent être trouvées en utilisant le système d'équations, comme dans l'exemple n ° 2.

Réponse à l'exemple 3: 56,25% de zinc, 12,5% d'aluminium, 31,25% de cuivre.

Exemple de solution 4.

Seul le cuivre réagit avec l'acide sulfurique concentré, le nombre de moles de gaz:
n SO2 \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol


	2H 2 SO 4 (conc.) \u003d CuSO 4 +

(n'oubliez pas que ces réactions doivent être équilibrées à l'aide d'une balance électronique)
Comme le rapport molaire du cuivre et du dioxyde de soufre est de 1: 1, le cuivre est également de 0,25 mole. Vous pouvez trouver la masse de cuivre:
m Cu \u003d n M \u003d 0,25 64 \u003d 16 g.
L'aluminium réagit avec une solution alcaline, formant ainsi un complexe hydroxo d'aluminium et de l'hydrogène:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2

Al 0 - 3e \u003d Al 3+

2H + + 2e \u003d H 2
Le nombre de moles d'hydrogène:
n H3 \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 mol,
le rapport molaire de l'aluminium et de l'hydrogène est de 2: 3 et, par conséquent,
n Al \u003d 0,15 / 1,5 \u003d 0,1 mol.
Poids en aluminium:
m Al \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g
Le reste est du fer, pesant 3 g. Vous pouvez trouver la masse du mélange:
m mélange \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g.
Fractions massiques de métaux:

ω Cu \u003d m Cu / m mélange \u003d 16 / 21,7 \u003d 0,7373 (73,73%)
ω Al \u003d 2,7 / 21,7 \u003d 0,1244 (12,44%)
ω Fe \u003d 13,83%

Réponse: 73,73% de cuivre, 12,44% d'aluminium, 13,83% de fer.

Solution de l'exemple 5.

Déterminez la quantité de substance gazeuse:
n N2 \u003d V / Vm \u003d 2,912 / 22,4 \u003d 0,13 mol.

Déterminer la masse de la solution d'acide nitrique, la masse et la quantité de la substance du HNO3 dissous:

m solution \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
m HNO3 \u003d ω m solution \u003d 0,2 630,3 \u003d 126,06 g
n HNO3 \u003d m / M \u003d 126,06 / 63 \u003d 2 mol

Nous composons les équations de réaction ( n'oubliez pas la balance électronique) et, pour faciliter les calculs, nous prenons pour 5x - la quantité de zinc, et pour 10y - la quantité d'aluminium. Ensuite, conformément aux coefficients dans les équations, l'azote dans la première réaction sera x mol, et dans la seconde - 3y mol:


	12HNO 3 \u003d 5Zn (NO 3) 2 +

Zn 0 - 2e \u003d Zn 2+
2N +5 + 10e \u003d N 2


	36HNO 3 \u003d 10Al (NO 3) 3 +

Il est pratique de résoudre ce système en multipliant la première équation par 90 et en soustrayant la première équation de la seconde.

x \u003d 0,04, donc n Zn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, ce qui signifie n Al \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 mol

Vérifions la masse du mélange:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g.

La question suivante est la suivante: l'acide nitrique est-il resté dans la solution et combien en reste-t-il?
Selon les équations de réaction, la quantité d'acide qui a réagi est:
n HNO3 \u003d 0,48 + 1,08 \u003d 1,56 mol,
celles. l'acide était en excès et vous pouvez calculer son reste en solution:
n HNO3 reste. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol.

Donc dans solution finale contient:

Quelle est la masse de la solution finale?
Rappelons que la masse de la solution finale est constituée des composants que nous avons mélangés (solutions et substances) moins les produits de réaction qui ont quitté la solution (précipités et gaz):

Alors pour notre tâche:

m nouveau solution \u003d masse de solution acide + masse d'alliage métallique - masse d'azote
m N2 \u003d n M \u003d 28 (0,03 + 0,09) \u003d 3,36 g
m nouveau solution \u003d 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g

Réponse: 5,83% de nitrate de zinc, 9,86% de nitrate d'aluminium, 4,28% d'acide nitrique.

La réponse par exemple 6: 36,8% de cuivre, 32,2% de fer, 31% d'aluminium.

Note explicative

Substances pures et mélanges. Les chemins division mélanges... Se faire une idée des substances pures et mélanges. Les chemins substances de nettoyage: ... substances à divers des classes composés organiques. Décrivez: basique des classes composés organiques, ...

Ordre de 2013 № Programme de travail pour la matière académique "Chimie" 8e année (niveau de base 2 heures)

Programme de travail

Évaluer les connaissances des élèves sur l'opportunité et façons division mélanges substances; la formation de compétences expérimentales appropriées ... la classification et les propriétés chimiques des substances de base des classes composés inorganiques, la formation d'idées sur ...

Document

... mélanges, façons division mélanges... Objectifs: Donner une compréhension des substances pures et mélanges; Considérez la classification mélanges; Présentez aux élèves façons division mélanges ... l'élève et soulève avant classer carte avec la formule de la substance inorganique ...