Ķīmijā ir jēdzieni par tīrām vielām un maisījumiem. Tīri satur tikai vienas vielas molekulas. Dabā dominē maisījumi, kas sastāv no dažādām vielām.

Jēdzieni

Visas vielas var iedalīt divās kategorijās – tīrās un jauktās. Pie tīrām vielām pieder elementi un savienojumi, kas sastāv no identiskiem atomiem, molekulām vai joniem. Tās ir vielas ar nemainīgu sastāvu, kas saglabā nemainīgas īpašības.
Tīro vielu piemēri ir:

• metāli un cēlgāzes, kas sastāv no atomiem;
• ūdens, kas sastāv no ūdens molekulām;
• galda sāls, kas sastāv no nātrija katjoniem un hlora anjoniem.

Rīsi. 1. Tīras vielas.

Ja ūdenim pievieno cukuru, tas pārstāj būt tīra viela un veidojas maisījums. Maisījumi sastāv no vairākām tīrām vielām ar dažādu struktūru, ko sauc par komponentiem. Maisījumiem var būt jebkurš agregācijas stāvoklis. Piemēram, gaiss ir dažādu gāzu (skābekļa, ūdeņraža, slāpekļa) maisījums, benzīns ir organisko vielu maisījums, misiņš ir cinka un vara maisījums.

Rīsi. 2. Maisījumi.

Katra viela saglabā savas īpašības, tāpēc ūdens ar sāli ir sāļš, un sakausējumu ar dzelzi pievelk magnēts. Tomēr paša maisījuma īpašības var atšķirties atkarībā no sastāvdaļu kvantitatīvā un kvalitatīvā sastāva. Piemēram, maksimāli attīrīts destilēts ūdens atkarībā no pievienotajām vielām var iegūt saldu, skābu, sāļu vai skābi sāļu garšu. Turklāt, jo augstāka ir noteiktas vielas koncentrācija, jo izteiktāka ir noteikta garša.

Maisījumu struktūra var būt viendabīga vai apvienot vielas dažādos agregācijas stāvokļos. Saskaņā ar to viņi izšķir:

• viendabīgs vai viendabīgs - daļiņas nevar noteikt bez ķīmiskās analīzes, to indikators ir vienāds jebkur paraugā (metāla sakausējums);
• neviendabīgs vai neviendabīgs - daļiņas ir viegli nosakāmas, to biežums ir nevienmērīgs dažādās maisījuma vietās (ūdens ar smiltīm).

Heterogēni maisījumi ietver:

• suspensijas - cieto un šķidro vielu maisījumi (ogles un ūdens);
• emulsijas - dažāda blīvuma šķidrumu maisījumi (eļļa un ūdens).

Ja viena sastāvdaļa ir desmit reizes mazāka masā nekā cita sastāvdaļa, tad to sauc par piemaisījumu.

Tīrīšanas metodes

Nav absolūti tīru vielu. Par tīrām vielām uzskata vielas, kas satur nelielu daudzumu piemaisījumu, kas neietekmē vielas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Lai pēc iespējas vairāk attīrītu vielu, mēs izmantojam maisījumu atdalīšanas metodes:

• sedimentācija - smago vielu sedimentācija šķidrumos;
• filtrēšana - daļiņu atdalīšana no šķidruma, izmantojot filtrus;
• iztvaicēšana - šķīduma karsēšana, līdz mitrums iztvaiko;
• magnēta pielietošana - atlase, izmantojot magnetizāciju;
• destilācija - vielu ar dažādu viršanas temperatūru atdalīšana;
• adsorbcija ir vienas vielas uzkrāšanās uz citas virsmas.

Metālus no nemetāliem var atdalīt, izmantojot flotāciju. Šis ir process, kura pamatā ir vielu spēja kļūt mitrām. Tādā veidā dzelzs tiek atdalīts no sēra: dzelzs samirkst un nosēžas apakšā, bet sērs nesamirkst un paliek uz ūdens virsmas.

Rīsi. 3. Flotācija.

Ko mēs esam iemācījušies?

No 8. klases ķīmijas stundas uzzinājām par maisījumu un tīru vielu jēdzieniem. Elementus un savienojumus, kas sastāv no viendabīgām molekulām, atomiem vai joniem un kuriem ir arī nemainīgas īpašības, sauc par tīriem. Maisījumi ietver vairākas tīras vielas ar dažādu koncentrāciju un struktūru. Savienojumi var pilnībā sajaukties, veidojot viendabīgas vielas, vai apvienoties neviendabīgi. Maisījumu atdalīšanai tiek izmantotas dažādas metodes.

Tests par tēmu

Pārskata izvērtēšana

Vidējais vērtējums: 4.5. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 277.

Nodarbības materiālā ir informācija par dažādām maisījumu atdalīšanas un vielu attīrīšanas metodēm. Jūs iemācīsities izmantot zināšanas par maisījuma sastāvdaļu īpašību atšķirībām, lai izvēlētos optimālo metodi dotā maisījuma atdalīšanai.

Tēma: Sākotnējās ķīmiskās idejas

Nodarbība: Metodes maisījumu atdalīšanai un vielu attīrīšanai

Definēsim atšķirību starp “maisījumu atdalīšanas metodēm” un “vielu attīrīšanas metodēm”. Pirmajā gadījumā ir svarīgi iegūt visas sastāvdaļas, kas veido maisījumu tīrā veidā. Attīrot vielu, piemaisījumu iegūšana tīrā veidā parasti tiek atstāta novārtā.

NORĒĶINĀJUMS

Kā atdalīt smilšu un māla maisījumu? Šis ir viens no keramikas ražošanas posmiem (piemēram, ķieģeļu ražošanā). Lai atdalītu šādu maisījumu, tiek izmantota nostādināšanas metode. Maisījumu ievieto ūdenī un samaisa. Māls un smiltis nogulsnējas ūdenī dažādos ātrumos. Tāpēc smiltis nosēdīsies daudz ātrāk nekā māls (1. att.).

Rīsi. 1. Māla un smilšu maisījuma atdalīšana ar nostādināšanu

Nostādināšanas metodi izmanto arī dažāda blīvuma ūdenī nešķīstošu cietvielu maisījumu atdalīšanai. Piemēram, šādi var atdalīt dzelzs un koka vīles maisījumu (koksnes vīles peldēs ūdenī, savukārt dzelzs vīles nosēdīsies).

Augu eļļas un ūdens maisījumu var atdalīt arī ar nostādināšanu, jo eļļa ūdenī nešķīst un tai ir mazāks blīvums (2. att.). Tādējādi ar nostādināšanu ir iespējams atdalīt šķidrumu maisījumus, kas nešķīst viens otrā un kuriem ir atšķirīgs blīvums.

Rīsi. 2. Augu eļļas un ūdens maisījuma atdalīšana ar nostādināšanu

Lai atdalītu galda sāls un upes smilšu maisījumu, var izmantot nostādināšanas metodi (ja sajauc ar ūdeni, sāls izšķīst un smiltis nogulsnēsies), bet uzticamāk būs smiltis no sāls šķīduma atdalīt, izmantojot citu. metode - filtrēšanas metode.

Šo maisījumu var filtrēt, izmantojot papīra filtru un piltuvi, kas nolaista glāzē. Uz filtrpapīra paliek smilšu graudi, un caur filtru iziet dzidrs galda sāls šķīdums. Šajā gadījumā upes smiltis ir nogulsnes, bet sāls šķīdums ir filtrāts (3. att.).

Rīsi. 3. Izmantojot filtrēšanas metodi, lai atdalītu upes smiltis no sāls šķīduma

Filtrēšanu var veikt ne tikai izmantojot filtrpapīru, bet arī citus porainus vai beztaras materiālus. Piemēram, beztaras materiāli ietver kvarca smiltis, un poraini materiāli ir stikla vate un cepts māls.

Dažus maisījumus var atdalīt, izmantojot "karstās filtrēšanas" metodi. Piemēram, sēra un dzelzs pulveru maisījums. Dzelzs kūst temperatūrā virs 1500 C, bet sērs apmēram 120 C. Izkausētu sēru var atdalīt no dzelzs pulvera, izmantojot uzkarsētu stikla vati.

Sāli no filtrāta var iztvaicēt, t.i. uzkarsē maisījumu, un ūdens iztvaikos, atstājot sāli uz porcelāna krūzes. Dažreiz tiek izmantota iztvaikošana, daļēja ūdens iztvaicēšana. Rezultātā veidojas koncentrētāks šķīdums, kuram atdziestot izšķīdušā viela izdalās kristālu veidā.

Ja maisījumā ir viela, kas spēj magnetizēt, to var viegli izolēt tīrā veidā, izmantojot magnētu. Piemēram, šādi var atdalīt sēra un dzelzs pulveru maisījumu.

To pašu maisījumu var atdalīt ar citu metodi, izmantojot zināšanas par maisījuma sastāvdaļu mitrināmību ar ūdeni. Dzelzs tiek mitrināts ar ūdeni, t.i. ūdens izplatās pa dzelzs virsmu. Sēru nesamitrina ūdens. Ja sēra gabalu ievietosi ūdenī, tas noslīks, jo... Sēra blīvums ir lielāks par ūdens blīvumu. Bet sēra pulveris peldēs, jo... Gaisa burbuļi pielīp pie sēra graudiņiem, kurus ūdens nesamitrina, un izspiež tos uz virsmu. Lai atdalītu maisījumu, tas jāievieto ūdenī. Sēra pulveris peldēs un gludeklis nogrims (4. att.).

Rīsi. 4. Sēra un dzelzs pulveru maisījuma atdalīšana ar flotāciju

Maisījumu atdalīšanas metodi, kuras pamatā ir komponentu mitrināmības atšķirība, sauc par flotāciju (franču flotter — peldēt). Apsvērsim vēl vairākas metodes vielu atdalīšanai un attīrīšanai.

Viena no vecākajām maisījumu atdalīšanas metodēm ir destilācija (vai destilācija). Izmantojot šo metodi, ir iespējams atdalīt komponentus, kas šķīst viens otrā un kuriem ir dažādas viršanas temperatūras. Tādā veidā tiek iegūts destilēts ūdens. Ūdeni ar piemaisījumiem uzvāra vienā traukā. Iegūtie ūdens tvaiki, atdzesējot citā traukā, kondensējas jau destilēta (tīra) ūdens veidā.

Rīsi. 5. Destilēta ūdens iegūšana

Sastāvdaļas ar līdzīgām īpašībām var atdalīt, izmantojot hromatogrāfiju. Šī metode ir balstīta uz atdalīto vielu atšķirīgu absorbciju citas vielas virsmā.

Piemēram, sarkano tinti var sadalīt komponentos (ūdenī un krāsvielā), izmantojot hromatogrāfiju.

Rīsi. 6. Sarkanās tintes atdalīšana ar papīra hromatogrāfiju

Ķīmiskajās laboratorijās hromatogrāfiju veic, izmantojot īpašus instrumentus - hromatogrāfus, kuru galvenās daļas ir hromatogrāfijas kolonna un detektors.

Adsorbciju plaši izmanto ķīmijā noteiktu vielu attīrīšanai. Tā ir vienas vielas uzkrāšanās uz citas vielas virsmas. Adsorbenti ietver, piemēram, aktivēto ogli.

Mēģiniet ievietot aktīvās ogles tableti traukā ar krāsainu ūdeni, samaisiet, filtrējiet un pārbaudiet, vai filtrāts ir kļuvis bezkrāsains. Ogļu atomi piesaista molekulas, šajā gadījumā krāsvielu.

Pašlaik adsorbciju plaši izmanto ūdens un gaisa attīrīšanai. Piemēram, ūdens attīrīšanas filtri satur aktivēto ogli kā adsorbentu.

1. Uzdevumu un vingrinājumu krājums ķīmijā: 8. klase: uz mācību grāmatu P.A. Oržekovskis un citi “Ķīmija, 8. klase” / P.A. Oržekovskis, N.A. Titovs, F.F. Hēgelis. – M.: AST: Astrel, 2006.

2. Ušakova O.V. Ķīmijas darba burtnīca: 8. klase: uz mācību grāmatu P.A. Oržekovskis un citi “Ķīmija. 8. klase” / O.V. Ušakova, P.I. Bespalovs, P.A. Oržekovskis; zem. ed. prof. P.A. Oržekovskis - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (10.-11. lpp.)

3. Ķīmija: 8. klase: mācību grāmata. vispārējai izglītībai iestādes / P.A. Oržekovskis, L.M. Meščerjakova, L.S. Pontaks. M.: AST: Astrel, 2005. (4. punkts)

4. Ķīmija: inorg. ķīmija: mācību grāmata. 8. klasei. vispārējā izglītība iestādes / G.E. Rudzītis, Fju Feldmanis. – M.: Izglītība, OJSC “Maskavas mācību grāmatas”, 2009. (§2)

5. Enciklopēdija bērniem. Sējums 17. Ķīmija / Nodaļa. ed.V.A. Volodins, Ved. zinātnisks ed. I. Lēnsone. – M.: Avanta+, 2003.

Papildu tīmekļa resursi

1. Vienots digitālo izglītības resursu krājums ().

2. Žurnāla “Ķīmija un dzīve” elektroniskā versija ().

Mājasdarbs

No mācību grāmatas P.A. Oržekovskis un citi “Ķīmija, 8. klase” Ar. 33 Nr.2,4,6,T.

Tēma: “Maisījumu atdalīšanas metodes” (8. klase)

Teorētiskais bloks.

Jēdziena “maisījums” definīcija tika dota 17. gadsimtā. Angļu zinātnieks Roberts Boils: "Maisījums ir neatņemama sistēma, kas sastāv no neviendabīgiem komponentiem."

Maisījuma un tīras vielas salīdzinošās īpašības

Maisījumi atšķiras viens no otra pēc izskata.

Maisījumu klasifikācija ir parādīta tabulā:

Sniegsim piemērus suspensijām (upes smiltis + ūdens), emulsijām (augu eļļa + ūdens) un šķīdumiem (gaiss kolbā, galda sāls + ūdens, nelielas izmaiņas: alumīnijs + varš vai niķelis + varš).

Maisījumu atdalīšanas metodes

Dabā vielas pastāv maisījumu veidā. Laboratorijas pētījumiem, rūpnieciskai ražošanai, kā arī farmakoloģijas un medicīnas vajadzībām ir nepieciešamas tīras vielas.

Vielu attīrīšanai tiek izmantotas dažādas maisījumu atdalīšanas metodes.

Iztvaikošana ir šķidrumā izšķīdinātu cietvielu atdalīšana, pārvēršot to tvaikā.

Destilācija - destilācija, šķidros maisījumos esošo vielu atdalīšana pēc viršanas punktiem, kam seko tvaika atdzesēšana.

Dabā ūdens nerodas tīrā veidā (bez sāļiem). Okeāna, jūras, upju, aku un avota ūdens ir sāļu šķīduma veidi ūdenī. Taču cilvēkiem nereti nepieciešams tīrs ūdens, kas nesatur sāļus (izmanto automašīnu dzinējos; ķīmiskajā ražošanā dažādu šķīdumu un vielu iegūšanai; fotogrāfiju veidošanā). Šādu ūdeni sauc par destilētu, un tā iegūšanas metodi sauc par destilāciju.

Filtrēšana - šķidrumu (gāzu) izfiltrēšana caur filtru, lai tos attīrītu no cietajiem piemaisījumiem.

Šīs metodes ir balstītas uz maisījuma sastāvdaļu fizikālo īpašību atšķirībām.

Apsveriet atdalīšanas metodes neviendabīgs un viendabīgi maisījumi.

Īpaša komponentu atdalīšanas metode, kuras pamatā ir to atšķirīgā absorbcija ar noteiktu vielu, ir hromatogrāfija.

Krievu botāniķis M. S. Cvets, izmantojot hromatogrāfiju, bija pirmais, kas izdalīja hlorofilu no augu zaļajām daļām. Rūpniecībā un laboratorijās hromatogrāfijā filtrpapīra vietā izmanto cieti, ogles, kaļķakmeni un alumīnija oksīdu. Vai vienmēr ir nepieciešamas vielas ar vienādu attīrīšanas pakāpi?

Dažādiem nolūkiem ir nepieciešamas vielas ar dažādu attīrīšanas pakāpi. Vārīšanas ūdenim jāatstāj pietiekami nostāvēties, lai noņemtu piemaisījumus un hloru, ko izmanto dezinficēšanai. Dzeramais ūdens vispirms ir jāuzvāra. Un ķīmiskajās laboratorijās šķīdumu sagatavošanai un eksperimentu veikšanai, medicīnā ir nepieciešams destilēts ūdens, kas pēc iespējas vairāk attīrīts no tajā izšķīdinātām vielām. Īpaši tīras vielas, kurās piemaisījumu saturs nepārsniedz vienu miljono daļu, izmanto elektronikas, pusvadītāju, kodoltehnoloģiju un citās precīzijas nozarēs.

Maisījumu sastāva izteikšanas metodes.

Komponenta masas daļa maisījumā- komponenta masas attiecība pret visa maisījuma masu. Parasti masas daļu izsaka %, bet ne obligāti.

ω ["omega"] = m komponents / m maisījuma

Komponenta mola daļa maisījumā- komponenta molu skaita (vielas daudzuma) attiecība pret visu maisījumā esošo vielu kopējo molu skaitu. Piemēram, ja maisījums satur vielas A, B un C, tad:

χ ["chi"] komponents A = n komponents A / (n(A) + n(B) + n(C))

Komponentu molārā attiecība. Dažreiz maisījuma problēmas norāda tā sastāvdaļu molāro attiecību. Piemēram:

n komponents A: n komponents B = 2: 3

Komponenta tilpuma daļa maisījumā (tikai gāzēm)- vielas A tilpuma attiecība pret visa gāzes maisījuma kopējo tilpumu.

φ ["phi"] = V komponents / V maisījums

Praktisks bloks.

Apskatīsim trīs problēmu piemērus, ar kurām reaģē metālu maisījumi sāls skābe:

1. piemērs.Kad vara un dzelzs maisījums, kas sver 20 g, tika pakļauts sālsskābes pārpalikumam, izdalījās 5,6 litri gāzes (nr.). Nosaka metālu masas daļas maisījumā.

Pirmajā piemērā varš nereaģē ar sālsskābi, tas ir, ūdeņradis izdalās, skābei reaģējot ar dzelzi. Tādējādi, zinot ūdeņraža tilpumu, mēs varam uzreiz atrast dzelzs daudzumu un masu. Un attiecīgi arī vielu masas daļas maisījumā.

1. piemēra risinājums.

Ūdeņraža daudzuma noteikšana:
n = V / V m = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol.

Saskaņā ar reakcijas vienādojumu:

Dzelzs daudzums arī ir 0,25 mol. Jūs varat uzzināt tā masu:
m Fe = 0,25 56 = 14 g.

Atbilde: 70% dzelzs, 30% varš.

2. piemērs.Kad alumīnija un dzelzs maisījums, kas sver 11 g, tika pakļauts sālsskābes pārpalikumam, izdalījās 8,96 litri gāzes (n.s.). Nosaka metālu masas daļas maisījumā.

Otrajā piemērā viņi reaģē gan metāls Šeit abās reakcijās no skābes jau tiek atbrīvots ūdeņradis. Tāpēc šeit nevar izmantot tiešu aprēķinu. Šādos gadījumos ir ērti atrisināt, izmantojot ļoti vienkāršu vienādojumu sistēmu, pieņemot, ka x ir viena metāla molu skaits, bet y ir otrā metāla vielas daudzums.

2. piemēra risinājums.

Ūdeņraža daudzuma noteikšana:
n = V / V m = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol.

Lai alumīnija daudzums ir x moli, bet dzelzs daudzums ir x moli. Tad mēs varam izteikt izdalītā ūdeņraža daudzumu x un y izteiksmē:

1. 	2HCl = FeCl 2+

Mēs zinām kopējo ūdeņraža daudzumu: 0,4 mol. nozīmē,
1,5x + y = 0,4 (šis ir pirmais vienādojums sistēmā).

Metālu maisījumam mums ir jāizsaka masu caur vielu daudzumu.
m = Mn
Tātad alumīnija masa
m Al = 27x,
dzelzs masa
m Fe = 56у,
un visa maisījuma masu
27x + 56y = 11 (šis ir otrais vienādojums sistēmā).

Tātad mums ir divu vienādojumu sistēma:

2. Daudz ērtāk ir atrisināt šādas sistēmas, izmantojot atņemšanas metodi, reizinot pirmo vienādojumu ar 18:
   27x + 18g = 7,2
   un atņemot pirmo vienādojumu no otrā:

   (56 − 18)y = 11 − 7.2
   y = 3,8/38 = 0,1 mols (Fe)
   x = 0,2 mol (Al)

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

attiecīgi,
ω Al = 100% – 50,91% = 49,09%

Atbilde: 50,91% dzelzs, 49,09% alumīnijs.

3. piemērs.16 g cinka, alumīnija un vara maisījuma apstrādāja ar pārāk daudz sālsskābes šķīduma. Šajā gadījumā izdalījās 5,6 litri gāzes (n.s.) un 5 g vielas neizšķīda. Nosaka metālu masas daļas maisījumā.

Trešajā piemērā reaģē divi metāli, bet trešais metāls (varš) nereaģē. Tāpēc atlikušie 5 g ir vara masa. Atlikušo divu metālu - cinka un alumīnija (ņemiet vērā, ka to kopējā masa ir 16 − 5 = 11 g) daudzumus var noskaidrot, izmantojot vienādojumu sistēmu, kā tas ir piemērā Nr. 2.

Atbilde uz 3. piemēru: 56,25% cinks, 12,5% alumīnijs, 31,25% varš.

4. piemērs.Dzelzs, alumīnija un vara maisījumu apstrādāja ar aukstu koncentrētas sērskābes pārpalikumu. Šajā gadījumā daļa maisījuma izšķīda, un tika atbrīvoti 5,6 litri gāzes (n.s.). Atlikušo maisījumu apstrādāja ar pārāk daudz nātrija hidroksīda šķīduma. Izplūda 3,36 litri gāzes un palika 3 g neizšķīdušu atlikumu. Noteikt sākotnējā metālu maisījuma masu un sastāvu.

Šajā piemērā mums tas ir jāatceras auksti koncentrēts sērskābe nereaģē ar dzelzi un alumīniju (pasivācija), bet reaģē ar varu. Tas izdala sēra (IV) oksīdu.
Ar sārmu reaģē tikai alumīnijs- amfotērisks metāls (sārmos bez alumīnija šķīst arī cinks un alva, bet beriliju var izšķīdināt arī karstā koncentrētā sārmā).

4. piemēra risinājums.

Tikai varš reaģē ar koncentrētu sērskābi, gāzes molu skaits ir:
n SO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol

	2H 2 SO 4 (konc.) = CuSO 4 +

1. (neaizmirstiet, ka šādas reakcijas ir jāizlīdzina, izmantojot elektronisko līdzsvaru)

   Tā kā vara un sēra dioksīda molārā attiecība ir 1:1, tad arī varš ir 0,25 mol. Varat atrast vara masu:
   m Cu = n M = 0,25 64 = 16 g.

   Alumīnijs reaģē ar sārma šķīdumu, kā rezultātā veidojas alumīnija un ūdeņraža hidrokso komplekss:
   2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H 2

   Al 0 – 3e = Al 3+
   2H++2e = H2

2. Ūdeņraža molu skaits:
   n H3 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
   alumīnija un ūdeņraža molārā attiecība ir 2:3, un tāpēc
   n Al = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
   Alumīnija svars:
   m Al = n M = 0,1 27 = 2,7 g

   Atlikušais ir dzelzs, kas sver 3 g. Jūs varat uzzināt maisījuma masu:
   m maisījums = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 g.

   Metālu masas daļas:

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

Atbilde: 73,73% varš, 12,44% alumīnijs, 13,83% dzelzs.

5. piemērs.21,1 g cinka un alumīnija maisījuma tika izšķīdināts 565 ml slāpekļskābes šķīduma, kas satur 20 mas. %HNO 3 un ar blīvumu 1,115 g/ml. Izdalītās gāzes, kas ir vienkārša viela un vienīgais slāpekļskābes reducēšanas produkts, tilpums bija 2,912 l (n.s.). Nosaka iegūtā šķīduma sastāvu masas procentos. (RHTU)

Šīs problēmas teksts skaidri norāda uz slāpekļa reducēšanas produktu - “vienkāršu vielu”. Tā kā slāpekļskābe ar metāliem neražo ūdeņradi, tas ir slāpeklis. Abi metāli izšķīduši skābē.
Problēma prasa nevis sākotnējā metālu maisījuma sastāvu, bet gan iegūtā šķīduma sastāvu pēc reakcijām. Tas padara uzdevumu grūtāku.

5. piemēra risinājums.

Nosakiet gāzes daudzumu:
n N2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.

Nosaka slāpekļskābes šķīduma masu, izšķīdinātā HNO3 masu un daudzumu:

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

Lūdzu, ņemiet vērā, ka, tā kā metāli ir pilnībā izšķīduši, tas nozīmē - skābes noteikti pietika(šie metāli nereaģē ar ūdeni). Attiecīgi būs jāpārbauda Vai ir par daudz skābes?, un cik daudz no tā paliek pēc reakcijas iegūtajā šķīdumā.

Mēs veidojam reakciju vienādojumus ( neaizmirstiet par savu elektronisko bilanci) un aprēķinu ērtībai mēs ņemam 5x kā cinka daudzumu un 10y kā alumīnija daudzumu. Tad saskaņā ar vienādojumu koeficientiem slāpeklis pirmajā reakcijā būs x mol, bet otrajā - 3y mol:

Šo sistēmu ir ērti atrisināt, reizinot pirmo vienādojumu ar 90 un atņemot pirmo vienādojumu no otrā.

x = 0,04, kas nozīmē n Zn = 0,04 5 = 0,2 mol
y = 0,03, kas nozīmē, n Al = 0,03 10 = 0,3 mol

Pārbaudīsim maisījuma masu:
0,2 65 + 0,3 27 = 21,1 g.

Tagad pāriesim pie risinājuma sastāva. Ērti būs vēlreiz pārrakstīt reakcijas un virs reakcijām pierakstīt visu izreaģējušo un izveidojušos vielu (izņemot ūdeni) daudzumus:

Nākamais jautājums ir: vai šķīdumā ir palicis slāpekļskābe un cik daudz ir palicis?
Saskaņā ar reakcijas vienādojumiem skābes daudzums, kas reaģēja:
n HNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
tie. skābes bija pārāk daudz, un jūs varat aprēķināt tās atlikumu šķīdumā:
n HNO3 atpūta. = 2 - 1,56 = 0,44 mol.

Tātad, iekšā galīgais risinājums satur:

cinka nitrāts 0,2 mol daudzumā:
m Zn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
alumīnija nitrāts 0,3 mol daudzumā:
m Al(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
slāpekļskābes pārpalikums 0,44 mol daudzumā:
m HNO3 atpūta. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

Kāda ir gala šķīduma masa?
Atcerēsimies, ka gala šķīduma masa sastāv no tiem komponentiem, kurus mēs sajaucām (šķīdumi un vielas), atskaitot tos reakcijas produktus, kas atstāja šķīdumu (nogulsnes un gāzes):

Tad mūsu uzdevumam:

m jauns šķīdums = skābes šķīduma masa + metālu sakausējuma masa - slāpekļa masa
m N2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
m jauns šķīdums = 630,3 + 21,1 - 3,36 = 648,04 g

ωZn(NO 3) 2 = m daudzums / m šķīduma = 37,8 / 648,04 = 0,0583
ωAl(NO 3) 3 = m tilpums / m šķīduma = 63,9 / 648,04 = 0,0986
ω HNO3 atpūta. = m ūdens / m šķīduma = 27,72 / 648,04 = 0,0428

Atbilde: 5,83% cinka nitrāts, 9,86% alumīnija nitrāts, 4,28% slāpekļskābe.

6. piemērs.Apstrādājot 17,4 g vara, dzelzs un alumīnija maisījuma ar koncentrētas slāpekļskābes pārpalikumu, izdalījās 4,48 litri gāzes (n.o.) un, ja šis maisījums tika pakļauts tādai pašai sālsskābes pārpalikuma masai, 8,96 litri gāze (n.o.) tika izlaista y.). Nosakiet sākotnējā maisījuma sastāvu. (RHTU)

Risinot šo problēmu, jāatceras, pirmkārt, ka koncentrēta slāpekļskābe ar neaktīvu metālu (varu) rada NO 2, un dzelzs un alumīnijs ar to nereaģē. Sālsskābe, gluži pretēji, nereaģē ar varu.

Atbilde, piemēram, 6: 36,8% varš, 32,2% dzelzs, 31% alumīnijs.

Tīras vielas un maisījumi. Metodes atdalīšana maisījumi. Attīstīt izpratni par tīrām vielām un maisījumi. Metodes vielu attīrīšana: ... vielas uz dažādām klases organiskie savienojumi. Raksturojums: pamata klases organiskie savienojumi...

Nodarbības mērķi:

Izglītojoši - Radīt apstākļus, lai iepazītos ar jēdzienu homogēni un neviendabīgi maisījumi, tīra viela kā ar nemainīgām īpašībām, parādīt tās atšķirību no maisījumiem. Parādiet dažādas maisījumu atdalīšanas metodes.

Izglītība - Radīt apstākļus intereses veidošanai par zināšanām, prasmēm un adekvātam savas darbības novērtēšanai. Turpināt vides izglītību un cieņu pret vidi.

Attīstošā - Radīt apstākļus studentu prasmju turpmākai attīstībai sastādīt neorganisko vielu formulas pēc nosaukuma un nosaukt vielas pēc formulām; turpinot attīstīt studentu prasmes atpazīt neorganisko savienojumu klases, izmantojot formulas; attīstot spēju atpazīt tīras vielas un vielu maisījumus; attīstot prasmi izstrādāt rīcības plānu vielu maisījumu atdalīšanai; attīstot spēju atdalīt maisījumus, nostādinot, filtrējot, izmantojot magnētu un iztvaicējot.

Mērķi studentam:

- zināt tīras vielas jēdzienu

– zināt jēdzienus neviendabīgi un viendabīgi maisījumi

– pārzināt maisījumu atdalīšanas metodes: nostādināšanu, filtrēšanu, iztvaicēšanu, destilāciju

Zināt mūsdienīgas ūdens attīrīšanas metodes

Prast atdalīt maisījumus nostādinot, filtrējot, izmantojot magnētu, iztvaicējot

Nodarbību laikā

1. Organizatoriskais moments

(nodarbības sākuma organizēšana)

Sasveicināšanās, labvēlīga emocionālā fona veidošana, klātesošo pārbaude, gatavības pārbaude nodarbībai.

2. Mājas darbu izpildes pārbaude (mājasdarbu pārbaude)

1. §

7.–10. uzdevums

4. §

3. Mērķu izvirzīšana, motivācija (tēmas vēstījums, nodarbības mērķi)

Nodarbības tēma: Tīras vielas un maisījumi. Maisījumu atdalīšanas metodes.

Kādus mērķus, jūsuprāt, mēs varam izvirzīt šodienas nodarbībai?

(Mērķi skolēnam)

Mēs labi zinām, kas ir tīrība. Tīra istaba, tīra piezīmju grāmatiņa, tīras drēbes... Ko nozīmē jēdziens tīra viela? Kā tīra viela atšķiras no vielu maisījuma?

4. Pamatzināšanu un prasmju atjaunošana

Noskaidrosim jautājumus: Kā sauc vielu? (Materiāls ir tas, no kā sastāv fiziskie ķermeņi)

5. Jauna materiāla apgūšana (jaunu zināšanu un darbības metožu apgūšana)

Tīra viela.

Divos traukos destilēts un jūras ūdens tika uzkarsēts līdz vārīšanās temperatūrai. Pēc noteikta laika tika izmērīta viršanas temperatūra šajos traukos). Studenti pārrunā eksperimenta rezultātus. Jautājums-problēma, ko skolotājs izsaka, protams, liek domāt: "Kāpēc jūras ūdens t bp nav nemainīgs dažādos laika periodos, salīdzinot ar t bp destilēta ūdens." Skolēni secina, ka jūras ūdens sāļums ietekmē t kip Ar skolotāja palīdzību tiek formulēta definīcija: “Tīra viela ir viela, kurai ir nemainīgas fizikālās īpašības (viršanas temperatūra, kušanas temperatūra, blīvums).

Maisījumi un to klasifikācija

Skolotājs aicina skolēnus pārbaudīt maisījumus uz demonstrācijas galda. Tālāk puiši maisījumu definē kā vairāku vielu kombināciju, kas ir tiešā saskarē viena ar otru. Skolotāja piebilst, ka absolūti tīru vielu dabā nav. Vielas galvenokārt atrodamas maisījumu veidā. Viņš runā par gaisu kā maisījumu, kas sastāv no gāzēm – slāpekļa, skābekļa, argona u.c. Gaisa piesārņojums: Sēra un sēra dioksīda satura izmaiņas gaisā izraisa koku lapu dzeltēšanu vai krāsas maiņu un pundurismu. Cilvēkiem šī gāze kairina augšējos elpceļus. Oglekļa monoksīda satura palielināšanās gaisā samazina sarkano asins šūnu hemoglobīna spēju pārnēsāt skābekli, kas izraisa cilvēka reakciju palēnināšanos, uztveres pavājināšanos, galvassāpes, miegainību un sliktu dūšu. Liela oglekļa monoksīda daudzuma ietekmē var rasties ģībonis, koma un pat nāve.

Šis duļķains šķidrums ir ūdens un krīta maisījums. Krīta daļiņas maisījumā ir redzamas ar neapbruņotu aci. Tomēr ne vienmēr pēc izskata var uzminēt, ka tas ir maisījums. Piemēram, piens mums šķiet viendabīgs, bet zem mikroskopa tiek pamanīts, ka tas sastāv no šķīdumā peldošām tauku un olbaltumvielu molekulu pilieniņām. Vai jūs domājat, ka lietus ūdens ir tīra viela? Kā ar gaisu? Jūsu priekšā ir divas glāzes ar dzidru šķidrumu, viena satur ūdeni, bet otra cukura šķīdums ūdenī. Cukura daļiņas nevar redzēt ne tikai ar neapbruņotu aci, bet pat ar visspēcīgāko mikroskopu. Tādējādi maisījumi ir atšķirīgi. Kādās divās grupās maisījumus var iedalīt pēc izskata? (Viendabīgs un neviendabīgs). Aizpildīsim diagrammu darba kartēs. Kādus maisījumus sauc par neviendabīgiem? (Heterogēni maisījumi ir tādi, kuros ar neapbruņotu aci vai ar mikroskopa palīdzību var redzēt maisījumu veidojošo vielu daļiņas.) Kādus maisījumus var saukt par viendabīgiem? (Viendabīgi maisījumi ir tādi, kuros pat ar mikroskopa palīdzību nevar noteikt maisījumā iekļauto vielu daļiņas.)

Homogēns - cukura šķīdumi ūdenī, NaCl, gaiss

Heterogēns - Fe + S, NaCl un cukura maisījums, māls ar ūdeni

Sākotnējā jauno zināšanu izpratnes pārbaude

Puiši, vai mēs dabā bieži sastopamies ar tīrām vielām? (Nē, vielu maisījumi ir biežāk sastopami).

Jūsu priekšā ir granīts. Kas ir šis maisījums vai tīrā viela? (Maisījums).

Kā tu uzminēji? (Granītam ir granulēta struktūra; tajā ir redzamas kvarca, vizlas un laukšpata daļiņas.)

Maisījuma atdalīšanas pamatmetodes.

Demonstrācijas eksperiments “Augu eļļas un ūdens maisījuma atdalīšana”.

Šeit ir augu eļļas un ūdens maisījums. Nosakiet maisījuma veidu. (Heterogēns). Salīdziniet eļļas un ūdens fizikālās īpašības. (Tās ir šķidras vielas, kas viena otrā nešķīst un kurām ir atšķirīgs blīvums). Iesakiet šī maisījuma atdalīšanas metodi. (Bērnu ieteikumi). Šo metodi sauc par nosēdināšanu. To veic, izmantojot dalāmo piltuvi. Aizpildīsim tabulu darba kartēs "Neviendabīgu maisījumu atdalīšanas metodes".

Demonstrācijas eksperiments “Maisījumu atdalīšana”.

neviendabīgs dzelzs un sēra maisījums. Šo maisījumu var atdalīt ar nostādināšanu, jo sērs un dzelzs ir cietas vielas, kas nešķīst ūdenī. Ja šo maisījumu ielej ūdenī, sērs uzpeldēs uz virsmas un dzelzs nogrims. Šo maisījumu var arī atdalīt, izmantojot magnētu, jo dzelzi pievelk magnēts, bet sēru ne.

Smilšu un ūdens maisījums. Šis ir neviendabīgs maisījums. Mēs to atdalām filtrējot.

Dažādi maisījumu filtrēšanas veidi

Filtrēšanu var veikt ne tikai izmantojot papīra filtru. Filtrēšanai var izmantot arī citus beztaras vai porainus materiālus. Šajā metodē izmantotie beztaras materiāli ir, piemēram, kvarca smiltis. Un porainajiem - cepts māls un stikla vate. Pastāv arī “karstās filtrēšanas” metodes jēdziens. Šo metodi var izmantot, lai atdalītu cietvielu maisījumus ar dažādu kušanas temperatūru.

Sāls šķīdums ūdenī. Šis ir viendabīgs maisījums. Mēs to atdalām ar iztvaikošanu.

Bet joprojām ir veidi, kā atdalīt viendabīgus maisījumus. Viens no tiem ir hromatogrāfija.

Hromatogrāfijas atklāšanas vēsture

Hromatogrāfiju kā vielu atdalīšanas metodi 1903. gadā ierosināja krievu botāniķis M.S. Krāsa (1872–1919). Viņu interesēja problēma, vai dabiskā zaļā krāsviela hlorofils, kas ir daļa no augu lapām, ir atsevišķa viela vai vielu maisījums? Lai to noskaidrotu, viņš piepildīja stikla cauruli ar krītu, vienā galā pievienoja hlorofila šķīdumu un nomazgāja to ar šķīdinātāju. Pārvietojoties pa cauruli, hlorofils veidoja vairākas zonas, kas atšķiras pēc krāsas. Rezultātā zinātnieks atklāja, ka hlorofils ir vielu maisījums. Ierosināto maisījumu atdalīšanas metodi viņš nosauca par hromatogrāfiju. Tulkojumā burtiski nozīmē "krāsu krāsošana".

Vēl viens veids, kā atdalīt viendabīgu maisījumu, ir destilācija vai destilācija.

Destilācijas vēsture

Destilācija tulkojumā no latīņu valodas nozīmē “pilināšana”. Senākie destilētāja ķēdes apraksti ir doti Marijas darbā par alķīmiju (tas ir mūsu ēras 1. gadsimts). Destilētājam bija trauks, izplūdes caurule un uztvērējs, kas atdzesēts ar mitru sūkli. Tāpēc zemas viršanas šķidruma destilācija tajā nebija iespējama. Kuģim varēja pieslēgt pat vairākus uztvērējus ar caurulēm.

7. Zināšanu nostiprināšana, primāro prasmju veidošana (zināšanu un darbības metožu nostiprināšana)

UZDEVUMS Nr.1

Sniedziet piemērus maisījumiem, kurus var atdalīt, filtrējot un nostādinot. Ierakstiet savu atbildi tabulā.

UZDEVUMS Nr.2

Cukurā nejauši iekļuvis sasmalcināts korķis. Kā no tā attīrīt cukuru?

UZDEVUMS Nr.3

Sniedziet piemēru maisījumam, kas sastāv no trim vielām, un uzskaitiet to atdalīšanai nepieciešamo darbību secību.

8. Zināšanu vispārināšana un sistematizācija

Tā, puiši, mēs iepazināmies ar galvenajām vielu attīrīšanas metodēm (uzskaitiet tās). Izdariet vispārīgu secinājumu: uz ko vienmēr balstās maisījumu atdalīšana? Vai maisījumos esošās vielas saglabā savas īpašības? Rakstīšana piezīmju grāmatiņā: maisījumos vielas saglabā savas individuālās īpašības. Maisījumu atdalīšanas pamatā ir maisījumā iekļauto vielu fizikālo īpašību atšķirības.

9. Zināšanu kontrole un pašpārbaude

Izmantojiet tabulu, lai noteiktu tajā norādīto maisījumu atdalīšanai nepieciešamo aprīkojumu. No pareizajām atbildēm atbilstošajiem burtiem jūs veidosit citas tīru vielu iegūšanas metodes nosaukumu.

10. Nodarbības rezumēšana

Mīklas pārbaude, Atzīmes par darbu nodarbībā.

Kartē nav baltu plankumu,

Visa Zeme jau sen ir atvērta,

Bet drosmīgākie gaida

Īsti atklājumi!

11. Atspulgs

Ko jaunu tu šodien uzzināji stundā?

Ko tu atceries?

Kas jums patika un kas nedarbojās, jūsuprāt?

12. Informācija par mājasdarbiem un instrukcijas to izpildei (mājas darbs, konsultācija mājasdarbā)

2. §

2., 4.–6. uzdevums

Zināt jēdzienu definīcijas: tīras vielas, viendabīgi un nehomogēni maisījumi; katras maisījumu atdalīšanas metodes būtība. Atbildiet uz 2., 4.-6. Pēc izvēles: sagatavojiet ziņojumu par tēmu “Ķīmiskās analīzes metožu pielietojums kriminologu, arheologu, ārstu, mākslas vēsturnieku darbā” vai izveidojiet krustvārdu mīklu, izmantojot šodienas nodarbības jēdzienus un maisījumu atdalīšanai nepieciešamo iekārtu nosaukumus.

Teorētiskais bloks.

Jēdziena “maisījums” definīcija tika dota 17. gadsimtā. Angļu zinātnieks Roberts Boils: "Maisījums ir neatņemama sistēma, kas sastāv no neviendabīgiem komponentiem."

Maisījuma un tīras vielas salīdzinošās īpašības

Maisījumi atšķiras viens no otra pēc izskata.

Maisījumu klasifikācija ir parādīta tabulā:

Sniegsim piemērus suspensijām (upes smiltis + ūdens), emulsijām (augu eļļa + ūdens) un šķīdumiem (gaiss kolbā, galda sāls + ūdens, nelielas izmaiņas: alumīnijs + varš vai niķelis + varš).

Maisījumu atdalīšanas metodes

Dabā vielas pastāv maisījumu veidā. Laboratorijas pētījumiem, rūpnieciskai ražošanai, kā arī farmakoloģijas un medicīnas vajadzībām ir nepieciešamas tīras vielas.

Vielu attīrīšanai tiek izmantotas dažādas maisījumu atdalīšanas metodes.

Iztvaikošana ir šķidrumā izšķīdinātu cietvielu atdalīšana, pārvēršot to tvaikā.

Destilācija - destilācija, šķidros maisījumos esošo vielu atdalīšana pēc viršanas punktiem, kam seko tvaika atdzesēšana.

Dabā ūdens nerodas tīrā veidā (bez sāļiem). Okeāna, jūras, upju, aku un avota ūdens ir sāļu šķīduma veidi ūdenī. Taču cilvēkiem nereti nepieciešams tīrs ūdens, kas nesatur sāļus (izmanto automašīnu dzinējos; ķīmiskajā ražošanā dažādu šķīdumu un vielu iegūšanai; fotogrāfiju veidošanā). Šādu ūdeni sauc par destilētu, un tā iegūšanas metodi sauc par destilāciju.

Filtrēšana - šķidrumu (gāzu) izfiltrēšana caur filtru, lai tos attīrītu no cietajiem piemaisījumiem.

Šīs metodes ir balstītas uz maisījuma sastāvdaļu fizikālo īpašību atšķirībām.

Apsveriet atdalīšanas metodes neviendabīgsun viendabīgi maisījumi.

Īpaša komponentu atdalīšanas metode, kuras pamatā ir to atšķirīgā absorbcija ar noteiktu vielu, ir hromatogrāfija.

Izmantojot hromatogrāfiju, krievu botāniķis vispirms izdalīja hlorofilu no augu zaļajām daļām. Rūpniecībā un laboratorijās hromatogrāfijā filtrpapīra vietā izmanto cieti, ogles, kaļķakmeni un alumīnija oksīdu. Vai vienmēr ir nepieciešamas vielas ar vienādu attīrīšanas pakāpi?

Dažādiem nolūkiem ir nepieciešamas vielas ar dažādu attīrīšanas pakāpi. Vārīšanas ūdenim jāatstāj pietiekami nostāvēties, lai noņemtu piemaisījumus un hloru, ko izmanto dezinficēšanai. Dzeramais ūdens vispirms ir jāuzvāra. Un ķīmiskajās laboratorijās šķīdumu sagatavošanai un eksperimentu veikšanai, medicīnā ir nepieciešams destilēts ūdens, kas pēc iespējas vairāk attīrīts no tajā izšķīdinātām vielām. Īpaši tīras vielas, kurās piemaisījumu saturs nepārsniedz vienu miljono daļu, izmanto elektronikas, pusvadītāju, kodoltehnoloģiju un citās precīzijas nozarēs.

Maisījumu sastāva izteikšanas metodes.

· Komponenta masas daļa maisījumā- komponenta masas attiecība pret visa maisījuma masu. Parasti masas daļu izsaka %, bet ne obligāti.

ω ["omega"] = mkomponents/mmmaisījums

· Komponenta mola daļa maisījumā- komponenta molu skaita (vielas daudzuma) attiecība pret visu maisījumā esošo vielu kopējo molu skaitu. Piemēram, ja maisījums satur vielas A, B un C, tad:

χ ["chi"] komponents A = n komponents A / (n(A) + n(B) + n(C))

· Komponentu molārā attiecība. Dažreiz maisījuma problēmas norāda tā sastāvdaļu molāro attiecību. Piemēram:

n-komponents A: nekomponents B = 2:3

· Komponenta tilpuma daļa maisījumā (tikai gāzēm)- vielas A tilpuma attiecība pret visa gāzes maisījuma kopējo tilpumu.

φ ["phi"] = Vkomponents/Vmaisījums

Praktisks bloks.

Apskatīsim trīs problēmu piemērus, ar kurām reaģē metālu maisījumi sāls skābe:

1. piemērs.Kad vara un dzelzs maisījums, kas sver 20 g, tika pakļauts sālsskābes pārpalikumam, izdalījās 5,6 litri gāzes (n.e.). Nosaka metālu masas daļas maisījumā.

Pirmajā piemērā varš nereaģē ar sālsskābi, tas ir, ūdeņradis izdalās, skābei reaģējot ar dzelzi. Tādējādi, zinot ūdeņraža tilpumu, mēs varam uzreiz atrast dzelzs daudzumu un masu. Un attiecīgi arī vielu masas daļas maisījumā.

1. piemēra risinājums.

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

2. Saskaņā ar reakcijas vienādojumu:

3. Dzelzs daudzums arī ir 0,25 mol. Jūs varat uzzināt tā masu:
mFe = 0,25 56 = 14 g.

Atbilde: 70% dzelzs, 30% varš.

2. piemērs.Kad alumīnija un dzelzs maisījums, kas sver 11 g, tika pakļauts sālsskābes pārpalikumam, izdalījās 8,96 litri gāzes (nr.). Nosaka metālu masas daļas maisījumā.

Otrajā piemērā viņi reaģē gan metāls Šeit abās reakcijās no skābes jau tiek atbrīvots ūdeņradis. Tāpēc šeit nevar izmantot tiešu aprēķinu. Šādos gadījumos ir ērti atrisināt, izmantojot ļoti vienkāršu vienādojumu sistēmu, pieņemot, ka x ir viena metāla molu skaits, bet y ir otrā metāla vielas daudzums.

2. piemēra risinājums.

1. Atrodiet ūdeņraža daudzumu:
n = V / Vm = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol.

2. Pieņemsim, ka alumīnija daudzums ir x moli, bet dzelzs daudzums ir x moli. Tad mēs varam izteikt izdalītā ūdeņraža daudzumu x un y izteiksmē:

4. Mēs zinām kopējo ūdeņraža daudzumu: 0,4 mol. nozīmē,
1,5x + y = 0,4 (šis ir pirmais vienādojums sistēmā).

5. Metālu maisījumam ir jāizsaka masu caur vielu daudzumu.
m = Mn
Tātad alumīnija masa
mAl = 27x,
dzelzs masa
mFe = 56у,
un visa maisījuma masu
27x + 56y = 11 (šis ir otrais vienādojums sistēmā).

6. Tātad mums ir divu vienādojumu sistēma:

7. Daudz ērtāk ir atrisināt šādas sistēmas, izmantojot atņemšanas metodi, reizinot pirmo vienādojumu ar 18:
27x + 18g = 7,2
un atņemot pirmo vienādojumu no otrā:

8. (56 − 18)y = 11 − 7.2
y = 3,8/38 = 0,1 mols (Fe)
x = 0,2 mol (Al)

mFe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
mAl = 0,2 27 = 5,4 g
ωFe = mFe/mmmaisījums = 5,6/11 = 0,50,91%),

attiecīgi,
ωAl = 100% – 50,91% = 49,09%

Atbilde: 50,91% dzelzs, 49,09% alumīnijs.

3. piemērs.16 g cinka, alumīnija un vara maisījuma apstrādāja ar pārāk daudz sālsskābes šķīduma. Šajā gadījumā izdalījās 5,6 litri gāzes (n.o.), un 5 g vielas neizšķīda. Nosaka metālu masas daļas maisījumā.

Trešajā piemērā reaģē divi metāli, bet trešais metāls (varš) nereaģē. Tāpēc atlikušie 5 g ir vara masa. Atlikušo divu metālu - cinka un alumīnija (ņemiet vērā, ka to kopējā masa ir 16 − 5 = 11 g) daudzumus var noskaidrot, izmantojot vienādojumu sistēmu, kā tas ir piemērā Nr. 2.

Atbilde uz 3. piemēru: 56,25% cinks, 12,5% alumīnijs, 31,25% varš.

4. piemērs.Dzelzs, alumīnija un vara maisījumu apstrādāja ar aukstu koncentrētas sērskābes pārpalikumu. Šajā gadījumā daļa maisījuma izšķīda un izdalījās 5,6 litri gāzes (n.o.). Atlikušo maisījumu apstrādāja ar pārāk daudz nātrija hidroksīda šķīduma. Izplūda 3,36 litri gāzes un palika 3 g neizšķīdušu atlikumu. Noteikt sākotnējā metālu maisījuma masu un sastāvu.

Šajā piemērā mums tas ir jāatceras auksti koncentrēts sērskābe nereaģē ar dzelzi un alumīniju (pasivācija), bet reaģē ar varu. Tas izdala sēra (IV) oksīdu.
Ar sārmu reaģē tikai alumīnijs- amfotērisks metāls (sārmos bez alumīnija šķīst arī cinks un alva, bet beriliju var izšķīdināt arī karstā koncentrētā sārmā).

4. piemēra risinājums.

1. Tikai varš reaģē ar koncentrētu sērskābi, gāzes molu skaits:
nSO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol

2. (neaizmirstiet, ka šādas reakcijas ir jāizlīdzina, izmantojot elektronisko svaru)

3. Tā kā vara un sēra dioksīda molārā attiecība ir 1:1, tad arī varš ir 0,25 mol. Varat atrast vara masu:
mCu = n M = 0,25 64 = 16 g.

4. Alumīnijs reaģē ar sārma šķīdumu, kā rezultātā veidojas alumīnija un ūdeņraža hidrokso komplekss:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

5. Ūdeņraža molu skaits:
nH2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol,
alumīnija un ūdeņraža molārā attiecība ir 2:3, un tāpēc
nAl = 0,15 / 1,5 = 0,1 mol.
Alumīnija svars:
mAl = n M = 0,1 27 = 2,7 g

6. Atlikušais ir dzelzs, kas sver 3 g. Jūs varat uzzināt maisījuma masu:
maisījums = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 g.

7. Metālu masas daļas:

ωCu = mCu/mmmaisījums = 16/21,7 = 0,7,73%)
ωAl = 2,7/21,7 = 0,1,44%)
ωFe = 13,83%

Atbilde: 73,73% varš, 12,44% alumīnijs, 13,83% dzelzs.

5. piemērs.21,1 g cinka un alumīnija maisījuma tika izšķīdināts 565 ml slāpekļskābes šķīduma, kas satur 20 mas. % НNO3 un ar blīvumu 1,115 g/ml. Izdalītās gāzes, kas ir vienkārša viela un vienīgais slāpekļskābes reducēšanas produkts, tilpums bija 2,912 l (nr.). Nosaka iegūtā šķīduma sastāvu masas procentos. (RHTU)

Šīs problēmas teksts skaidri norāda uz slāpekļa reducēšanas produktu - “vienkāršu vielu”. Tā kā slāpekļskābe ar metāliem neražo ūdeņradi, tas ir slāpeklis. Abi metāli izšķīduši skābē.
Problēma prasa nevis sākotnējā metālu maisījuma sastāvu, bet gan iegūtā šķīduma sastāvu pēc reakcijām. Tas padara uzdevumu grūtāku.

5. piemēra risinājums.

1. Nosakiet gāzes vielas daudzumu:
nN2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 mol.

2. Nosaka slāpekļskābes šķīduma masu, izšķīdinātā HNO3 masu un daudzumu:

mrisinājums = ρ V = 1,115 565 = 630,3 g
mHNO3 = ω m šķīdums = 0,2 630,3 = 126,06 g
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 mol

Lūdzu, ņemiet vērā, ka, tā kā metāli ir pilnībā izšķīduši, tas nozīmē - skābes noteikti pietika(šie metāli nereaģē ar ūdeni). Attiecīgi būs jāpārbauda Vai ir par daudz skābes?, un cik daudz no tā paliek pēc reakcijas iegūtajā šķīdumā.

3. Mēs veidojam reakciju vienādojumus ( neaizmirstiet par savu elektronisko bilanci) un aprēķinu ērtībai mēs ņemam 5x kā cinka daudzumu un 10y kā alumīnija daudzumu. Tad saskaņā ar vienādojumu koeficientiem slāpeklis pirmajā reakcijā būs x mol, bet otrajā - 3y mol:

5. Tad, ņemot vērā, ka metālu maisījuma masa ir 21,1 g, to molārās masas cinkam ir 65 g/mol un alumīnijam 27 g/mol, iegūstam šādu vienādojumu sistēmu:

6. Šo sistēmu ir ērti atrisināt, reizinot pirmo vienādojumu ar 90 un atņemot pirmo vienādojumu no otrā.

7. x = 0,04, kas nozīmē nZn = 0,04 5 = 0,2 mol
y = 0,03, kas nozīmē, nAl = 0,03 10 = 0,3 mol

8. Pārbaudiet maisījuma masu:
0,2 65 + 0,3 27 = 21,1 g.

9. Tagad pāriesim pie risinājuma sastāva. Ērti būs vēlreiz pārrakstīt reakcijas un virs reakcijām pierakstīt visu izreaģējušo un izveidojušos vielu (izņemot ūdeni) daudzumus:

10. Nākamais jautājums: vai šķīdumā ir palikusi slāpekļskābe un cik tā ir palikusi?
Saskaņā ar reakcijas vienādojumiem skābes daudzums, kas reaģēja:
nHNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 mol,
t.i., skābes bija pārāk daudz, un jūs varat aprēķināt tās atlikumu šķīdumā:
nHNO3res. = 2 - 1,56 = 0,44 mol.

11. Tātad, iekšā galīgais risinājums satur:

cinka nitrāts 0,2 mol daudzumā:
mZn(NO3)2 = n M = 0,2 189 = 37,8 g
alumīnija nitrāts 0,3 mol daudzumā:
mAl(NO3)3 = n M = 0,3 213 = 63,9 g
slāpekļskābes pārpalikums 0,44 mol daudzumā:
mHNO3atpūta. = n M = 0,44 63 = 27,72 g

12. Kāda ir gala šķīduma masa?
Atcerēsimies, ka gala šķīduma masa sastāv no tiem komponentiem, kurus mēs sajaucām (šķīdumi un vielas), atskaitot tos reakcijas produktus, kas atstāja šķīdumu (nogulsnes un gāzes):

13.
Tad mūsu uzdevumam:

14. mnew šķīdums = skābes šķīduma masa + metālu sakausējuma masa - slāpekļa masa
mN2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 g
mnew šķīdums = 630,3 + 21,1 - 3,36 = 648,04 g

ωZn(NO3)2 = mv-va / mr-ra = 37,8 / 648,04 = 0,0583
ωAl(NO3)3 = mv-va / mr-ra = 63,9 / 648,04 = 0,0986
ωHNO3atpūta. = mv-va / mr-ra = 27,72 / 648,04 = 0,0428

Atbilde: 5,83% cinka nitrāts, 9,86% alumīnija nitrāts, 4,28% slāpekļskābe.

6. piemērs.Apstrādājot 17,4 g vara, dzelzs un alumīnija maisījuma ar koncentrētas slāpekļskābes pārpalikumu, izdalījās 4,48 litri gāzes (n.e.) un, ja šis maisījums tika pakļauts tādai pašai sālsskābes pārpalikuma masai, 8,96 litri gāze (n.e.) tika izlaista y.). Nosakiet sākotnējā maisījuma sastāvu. (RHTU)

Risinot šo problēmu, jāatceras, pirmkārt, ka koncentrēta slāpekļskābe ar neaktīvu metālu (varu) rada NO2, bet dzelzs un alumīnijs ar to nereaģē. Sālsskābe, gluži pretēji, nereaģē ar varu.

Atbilde, piemēram, 6: 36,8% varš, 32,2% dzelzs, 31% alumīnijs.

Problēmas patstāvīgam risinājumam.

1. Vienkāršas problēmas ar divām maisījuma sastāvdaļām.

1-1. Vara un alumīnija maisījumu, kas sver 20 g, apstrādāja ar 96% slāpekļskābes šķīdumu, un tika atbrīvoti 8,96 litri gāzes (n.e.). Nosaka alumīnija masas daļu maisījumā.

1-2. Vara un cinka maisījumu, kas sver 10 g, apstrādāja ar koncentrētu sārma šķīdumu. Šajā gadījumā tika izlaisti 2,24 litri gāzes (n.y.). Aprēķiniet cinka masas daļu sākotnējā maisījumā.

1-3. Magnija un magnija oksīda maisījumu, kas sver 6,4 g, apstrādāja ar pietiekamu daudzumu atšķaidītas sērskābes. Šajā gadījumā tika izlaisti 2,24 litri gāzes (n.o.). Atrodiet magnija masas daļu maisījumā.

1-4. Cinka un cinka oksīda maisījums, kas sver 3,08 g, tika izšķīdināts atšķaidītā sērskābē. Mēs ieguvām cinka sulfātu, kas sver 6,44 g. Aprēķiniet cinka masas daļu sākotnējā maisījumā.

1-5. Kad dzelzs un cinka pulveru maisījums, kas sver 9,3 g, tika pakļauts pārāk lielam vara (II) hlorīda šķīdumam, izveidojās 9,6 g vara. Nosakiet sākotnējā maisījuma sastāvu.

1-6. Kāda 20% sālsskābes šķīduma masa būs nepieciešama, lai pilnībā izšķīdinātu 20 g cinka un cinka oksīda maisījuma, ja tajā pašā laikā izdalās ūdeņradis ar tilpumu 4,48 l (nr.)?

1-7. Izšķīdinot atšķaidītā slāpekļskābē 3,04 g dzelzs un vara maisījuma, izdalās slāpekļa oksīds (II) ar tilpumu 0,896 l (nr.). Nosakiet sākotnējā maisījuma sastāvu.

1-8. Izšķīdinot 1,11 g dzelzs un alumīnija šķembu maisījuma 16% sālsskābes šķīdumā (ρ = 1,09 g/ml), izdalījās 0,672 litri ūdeņraža (n.e.). Atrodiet metālu masas daļas maisījumā un nosakiet patērētās sālsskābes tilpumu.

2. Uzdevumi ir sarežģītāki.

2-1. Kalcija un alumīnija maisījumu, kas sver 18,8 g, kalcinēja bez gaisa ar grafīta pulvera pārpalikumu. Reakcijas produkts tika apstrādāts ar atšķaidītu sālsskābi, un tika atbrīvoti 11,2 litri gāzes (n.o.). Nosaka metālu masas daļas maisījumā.

2-2. Lai izšķīdinātu 1,26 g magnija-alumīnija sakausējuma, tika izmantoti 35 ml 19,6% sērskābes šķīduma (ρ = 1,1 g/ml). Skābes pārpalikums reaģēja ar 28,6 ml kālija bikarbonāta šķīduma ar koncentrāciju 1,4 mol/l. Nosaka metālu masas daļas sakausējumā un gāzes tilpumu (nr.), kas izdalās sakausējuma šķīšanas laikā.