§ 5. Практическая работа 2. Очистка загрязнённой поваренной соли

Определения и обозначения

Смесь — сочетание нескольких веществ, каждое из которых сохраняет свои свойства. Загрязнённая поваренная соль — смесь хлорида натрия и примесей, например песка. Это понятие помогает понять, почему компоненты можно разделить, используя различия в их свойствах.

Фильтрование — способ отделения нерастворимых частиц от жидкости с помощью фильтра. Фильтр пропускает жидкость, но задерживает твёрдые частицы, размер которых не позволяет им пройти через его поры. Этот способ нужен, чтобы убрать из солевого раствора песок и другие нерастворимые примеси.

Фильтрат — жидкость, прошедшая через фильтр. При очистке соли это вода с растворённым хлоридом натрия, а не чистая вода. Зная, что находится в фильтрате, можно выбрать следующий шаг: удалить воду и получить растворённое вещество.

Выпаривание — удаление растворителя из раствора при нагревании, в результате которого растворённое вещество остаётся в сосуде. В данном опыте растворителем служит вода, а растворённым веществом — поваренная соль. Выпаривание нужно, чтобы вернуть соль из раствора в твёрдое состояние.

Как это устроено

Соль перед очисткой растворяют в воде, потому что хлорид натрия переходит в раствор, а нерастворимые частицы, например песок, остаются твёрдыми. Если сразу начать фильтровать сухую смесь, крупинки соли тоже окажутся на фильтре вместе с песком. Растворение помогает перевести соль в жидкую часть смеси и разделить компоненты по растворимости. После этого песок можно отделить, не теряя растворённую соль.

При фильтровании смесь пропускают через фильтр, установленный в воронке над приёмным сосудом. Твёрдые нерастворимые частицы задерживаются на фильтре, а раствор проходит сквозь его поры. Чтобы разделение получилось аккуратным, смесь переливают постепенно и следят, чтобы фильтр не переполнялся и не порвался. В приёмный сосуд попадает фильтрат — жидкость, содержащая растворённую соль.

Фильтрование не удаляет примеси, которые растворились в воде вместе с солью. Их частицы проходят через поры фильтра вместе с водой, поэтому фильтрат может оставаться прозрачным, но всё ещё содержать несколько растворённых веществ. Значит, прозрачность сама по себе не доказывает, что раствор чистый. Если примесь растворима, для её отделения понадобится другой способ или дополнительная стадия очистки.

Соль из фильтрата получают выпариванием: при нагревании вода испаряется, а растворённый хлорид натрия остаётся в сосуде. По мере удаления воды раствор становится концентрированнее, то есть в меньшем количестве жидкости содержится больше соли. Когда раствор уже не может удерживать всё вещество, начинают образовываться кристаллы. Нагревать следует осторожно, чтобы раствор не закипал слишком бурно.

Результат проверяют по ходу каждого этапа: соль должна раствориться, твёрдые примеси — остаться на фильтре, а после выпаривания в сосуде должны появиться кристаллы. Осадок на фильтре и кристаллы в сосуде — разные части смеси, поэтому их не следует смешивать. При переливании нужно направлять жидкость так, чтобы она не проливалась мимо фильтра или приёмного сосуда. При нагревании нельзя допускать разбрызгивания: вместе с каплями раствора теряется и растворённая соль.

Этапы очистки загрязнённой поваренной соли

Читайте таблицу сверху вниз: каждый этап подготавливает смесь к следующему разделению. В графе о принципе разделения указано, какое свойство веществ используется. По последней графе можно проверить, что должно находиться после каждого действия.

Разбор задач

Задача 1. В смеси поваренной соли и песка нужно получить соль. Сначала определяем, чем отличаются компоненты: соль растворяется в воде, а песок — нет. Поэтому последовательность должна позволить перевести соль в раствор, отделить песок и затем удалить воду.

1. Добавляем к смеси воду и перемешиваем, чтобы соль растворилась.
2. Фильтруем смесь: песок остаётся на фильтре, а раствор соли проходит в сосуд.
3. Выпариваем воду из фильтрата, соблюдая осторожность при нагревании.

Ответ: растворить смесь в воде, отфильтровать песок, затем выпарить фильтрат и получить соль.

Задача 2. После растворения загрязнённой соли получена мутная смесь. Нужно отделить твёрдые частицы и указать, что будет в фильтрате. Мутность показывает, что в жидкости есть взвешенные частицы, но сама по себе не сообщает, растворились ли они; поэтому применяем фильтрование и различаем задержанную твёрдую часть и прошедшую жидкость.

1. Устанавливаем фильтр в воронку над чистым приёмным сосудом.
2. Осторожно переливаем мутную смесь через фильтр, не допуская его переполнения.
3. Проверяем результат: твёрдые нерастворимые частицы остались на фильтре, а прошедшая жидкость собрана в сосуде.

Ответ: на фильтре окажутся нерастворимые частицы, а в фильтрате — вода с растворённой поваренной солью.

Задача 3. После фильтрования солевого раствора и выпаривания ученик получил соль с примесью растворимого вещества. Нужно объяснить, почему это произошло, и предложить изменение способа очистки. Фильтр задерживает твёрдые нерастворимые частицы, но растворённая примесь проходит через него вместе с раствором.

1. Определяем, что растворимая примесь оказалась в фильтрате вместе с хлоридом натрия.
2. При выпаривании вода ушла, а оба растворённых вещества остались в сосуде, поэтому продукт оказался загрязнённым.
3. Учитываем, что одного фильтрования недостаточно: нужно применить подходящий дополнительный способ разделения или начать с примесей, которые не растворяются в воде.

Ответ: примесь прошла через фильтр в растворённом виде и осталась при выпаривании; необходим дополнительный способ очистки, выбранный с учётом свойств примеси.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что фильтр задержит любые примеси. Так думают, потому что фильтр действительно удерживает песок и делает жидкость прозрачнее, но растворённые вещества проходят через его поры вместе с водой. Проверьте себя: если примесь растворилась, обычное фильтрование не отделит её от соли. Значит, нельзя считать фильтрат чистым только по его прозрачности.

Ошибка — начинать фильтрование до растворения соли. Это происходит, если забыть, что в сухой смеси соль тоже является твёрдыми частицами и может остаться на фильтре. Тогда часть нужного вещества потеряется вместе с осадком. Проверьте порядок действий: сначала растворите соль, затем фильтруйте.

Ошибка — называть осадок на фильтре фильтратом. Названия путают, потому что оба относятся к результату фильтрования, но они обозначают разные части смеси. Фильтрат — жидкость, прошедшая сквозь фильтр, а осадок остаётся на нём. Проверьте себя простым вопросом: что попало в приёмный сосуд? Это фильтрат.

Ошибка — слишком сильно нагревать раствор и допускать разбрызгивание. При бурном кипении капли могут вылететь из сосуда, и с ними теряется растворённая соль. Такое бывает, когда пытаются ускорить выпаривание. Проверьте ход работы: нагревание должно быть осторожным, без разбрызгивания и потерь вещества.

Связь с другими темами

Для работы нужно знать, что вещества различаются по растворимости в воде. Это свойство помогает выбрать способ разделения: растворить соль и оставить нерастворимые примеси твёрдыми. Так практическая работа закрепляет общее правило: компоненты смеси разделяют, используя различия в их свойствах.

В опыте также тренируются навыки обращения с лабораторной посудой, фильтром и нагревательными приборами. Эти умения пригодятся при изучении растворов, кристаллизации и других способов очистки веществ. Понимание этапов работы помогает связывать наблюдения в лаборатории с тем, как устроены смеси и растворы.

Что запомнить

• Поваренная соль растворяется в воде, а песок — нет.
• Нерастворимые примеси отделяют фильтрованием.
• Фильтрат при очистке соли содержит растворённый хлорид натрия.
• Растворённые примеси обычное фильтрование не удаляет.
• Выпаривание воды позволяет получить соль из её раствора.
• При нагревании нужно избегать разбрызгивания и потери вещества.