Разделение смесей

Разделение смесей
(Урок химии в 8 классе)
Екатерина ВАСЮТИНА,
учитель химии многопрофильного лицея №187 г. Казани  
Цель урока: изучение методов разделения смесей; совершенствование умственной деятельности: анализ, способность наблюдать, делать выводы, составлять алгоритм решения, проверять результаты.
Оборудование: интерактивная доска, приборы (колбонагреватель, подъёмный столик), химическая посуда (стаканы, коническая и делительная воронки, установка для перегонки) и реактивы (сера молотая, порошок железа, хлорид натрия, песок, вода и растительное масло) для демонстрации способов разделения смесей. На партах учащихся штатив, химическая посуда (стаканы, коническая воронка, лопаточка), складчатый фильтр, дистиллированная вода, баночка с приготовленной смесью из двух веществ.
Ход урока

1. I. Организационный этап


2. II. Проверка усвоения материала прошлого урока

Учитель. Ребята, давайте вспомним, что такое вещество?
Учащиеся. То, из чего состоят физические тела, окружающие нас предметы.
Учитель. Верно. Например, медные или алюминиевые провода состоят из меди или алюминия соответственно. В данном случае материал, провод содержат только одно вещество. Однако чаще всего физические тела содержат несколько веществ. Например, сплавы металлов, водопроводная вода, которая помимо самой воды содержит различные растворимые соли; стекло, которое содержит оксиды кремния, кальция и натрия, и так далее, т.е. большинство окружающих нас предметов состоят из смесей веществ.
III. Актуализация знаний. Мотивация познавательной деятельности
Учитель. При этом смеси бывают однородные и неоднородные. В однородных смесях мы не увидим границы раздела между веществами. Например, морская вода, что она из себя представляет?
Учащиеся. Вода и растворённые соли.
Учитель. Верно, мы не видим крупинок соли в морской воде. Мы видим только одну прозрачную жидкость, однако мы знаем, что соль в этой воде есть. Это пример однородной смеси. Если мы смешаем воду и спирт, мы снова получим прозрачную жидкость – однородную смесь спирта и воды. Воздух – это тоже пример однородной смеси – кислорода, азота и других газов.
А если в той же морской воде попадутся остатки водорослей или песка, то это уже неоднородная смесь. В неоднородных смесях граница раздела между веществами видна. Например, в газированной воде мы видим пузырьки газа в жидкости, это тоже пример неоднородной смеси. Две несмешивающиеся жидкости – масло и вода – также образуют неоднородную смесь. Какие ещё примеры неоднородных смесей вы можете привести?
Учащиеся. Строительные смеси, нефть.
Учитель. Отлично! Однородные смеси называют гомогенными, а неоднородные смеси – гетерогенными.
Некоторые смеси получают специально для создания материалов с определёнными полезными свойствами: различные сплавы металлов, растворы лекарственных веществ, композиты и прочие.
В некоторых случаях примесь какого-то вещества будет отрицательно сказываться на свойстве материала. Например, соли кальция и магния в воде повышают её жёсткость. В такой воде расход мыла и порошка для стирки повышается. После кипячения жёсткой воды на стенках чайника образуется слой накипи. В этом случае примеси отрицательно сказываются на свойствах основного вещества, и поэтому возникает необходимость отделить воду от растворённых в ней солей.
Для разделения смесей используют различные методы: отстаивание, выпаривание, перегонка, фильтрование, хроматография.

1. IV. Организация познавательной деятельности

Учитель. Посмотрите, пожалуйста, на данную установку. На штативе закреплена делительная воронка. Внизу на носике воронки есть краник. Сейчас краник закрыт. В воронку я заливаю воду. Далее я буду заливать масло. Как вы думаете, что произойдёт?
Учащиеся. Масло окажется на поверхности воды.
Учитель. Демонстрация: заливаем масло и наблюдаем. Масло, попадая в воду сначала разбивается на отдельные капли, затем капли поднимаются на поверхность воды и объединяются. Через некоторое время видна чёткая граница «вода-масло». Как видите, масло и вода разделились, теперь мы можем слить нижний слой воды, открыв краник на воронке. Этот метод разделения веществ называется отстаивание.
Также метод отстаивания применяется при добыче самородной серы, когда в серосодержащий пласт закачивают горячую воду, затем расплавленную и всплывшую на поверхность воды серу, собирают. Метод отстаивания встречается и дома, когда промываем крупу. Крупа остаётся на дне, а шелуха всплывает на поверхность, и мы её сливаем вместе с водой.
Следующий метод – выпаривание. Кто знает, что это за способ разделения?
Учащиеся. Когда, например, выпариваем воду и остаются кристаллики соли в чашке.
Учитель. Да, когда разделяем гомогенную смесь (раствор), которая состоит из жидкости-растворителя и растворённых в ней веществ, выпариванием растворителя. Кто был на море, то обращал внимание, что после купания, высохнув на солнце, на коже остаётся белый налёт. Это – соли, которые были растворены в морской воде, а после испарения воды соли остались на поверхности кожи.
Посмотрите, пожалуйста, на следующую установку. Это установка для перегонки. На штативе закреплена колба, в которую сейчас налита водопроводная вода. Подогреваем колбу с помощью колбонагревателя. Колба соединена с холодильником, с холодильником соединён аллонж, носик аллонжа направлен в приёмную колбу. Вы можете видеть, что вода в колбе кипит. Пары воды поднимаются вверх, попадают в холодильник, при соприкосновении паров с холодной поверхностью холодильника вода конденсируется, то есть снова переходит в жидкое состояние, далее вода уже в виде жидкости поступает в приемник. Все примеси, которые содержатся в водопроводной воде, остаются в колбе, в приемник поступает чистая дистиллированная вода. Таким образом, мы очистили воду от примесей. Это метод перегонки. Этот метод лежит в основе перегонки нефти в ректификационной колонне. (На доске показана картинка.) Нефть нагревают. Легколетучие вещества (газы) поднимаются на верх колонны и оттуда удаляются. Среднелетучие (бензин, керосин) разделяют в середине колонны, и внизу колонны остаётся тяжёлая фракция – мазут.
Ещё один способ разделения веществ из смесей – хроматография. Открыт русским учёным по фамилии Цвет. Основан метод хроматографии на разной скорости перемещения веществ на поверхности пористого материала, например, бумаги.
Все, наверное, наблюдали, что когда опускаем кусочек сахара в чай, то раствор чая поднимается по поверхности сахара вверх. И мы видим чёткую границу между «сухим» и «мокрым» кусочком сахара. Так же и в методе хроматографии. Мы вертикально опускаем полоску бумаги в раствор, содержащий несколько растворенных веществ. И этот раствор «побежит» вверх по полоске бумаги, унося с собой и растворённые вещества. Однако скорость перемещения этих веществ будет разная. Одни, более «быстрые», поднимутся выше, у других скорость меньше, они окажутся ниже. Это зависит от массы, размеров частиц, от их адсорбционной способности и прочего. И таким образом вещества разделяются. Разделение смесей методом хроматографии вы можете провести дома. Этот эксперимент описан на с. 27 учебника.
Следующий метод разделения смесей – это фильтрование. Наверное, многим приходилось мыть мелкие ягоды: виноград, вишню. Обычно по отдельности каждую ягоду не моют, а засыпают в дуршлаг и промывают водой. При этом весь мелкий мусор, пыль проходит через сито, а сами ягоды остаются. Такой же принцип лежит в основе фильтрования. Фильтрование – это разделение жидкостей или газов от твёрдых частиц с помощью фильтра. В лаборатории мы будем пользоваться бумажным фильтром. Например, раствор соли, содержащий примеси песка, можно пропустить через бумажный фильтр. При этом жидкость с растворённой в ней солью пройдёт через поры фильтра, а примеси песка останутся на бумаге.

1. V. Включение нового знания в систему знаний

Учитель. Мы сегодня проведём эксперимент по разделению смеси твёрдых веществ. У каждого на столе есть баночка с приготовленной смесью из двух веществ. Это может быть соль и песок, соль и сера, соль и железо, сера и песок, сера и железо. Ваша задача – разделить эту смесь на компоненты.
До начала работы рассмотрим вещества: сера, соль, песок и железо; вспомним некоторые их физические свойства и определим их отношение к воде. Как вы видите, сера – это желтый порошок. Сера в воде не смачивается. Что произойдет, если серу опустить в воду?
Учащиеся. Всплывет на поверхность.
Учитель. Верно. Демонстрация: засыпаем серу в воду. Сера плавает на поверхности воды. И тогда всплывшую серу мы можем легко собрать лопаточкой.
Теперь рассмотрим песок. Что вы можете сказать о нём?
Учащиеся. Тяжелее воды. Когда опустим песок в воду, то он опустится на дно.
Учитель. Хорошо. Демонстрация: засыпаем песок в воду. Песок опускается на дно стакана.
Чтобы собрать песок, мы эту смесь пропустим через фильтр. Вода пройдёт через фильтр, а песок останется на поверхности бумажного фильтра. Что вы можете сказать о веществе железо?
Учащиеся. Тоже тяжелее воды. Когда опустим железо в воду, то оно опустится на дно.
Учитель. Демонстрация: засыпаем железо в воду. Железо опускается на дно стакана. Каким способом мы можем собрать железо?
Учащиеся. Пропустим через фильтр. Вода пройдёт через фильтр, а железо останется на поверхности бумажного фильтра. Также можно собрать с помощью магнита.
Учитель. Прекрасно! А теперь поваренная соль. Это вещество представляет собой кристаллики белого цвета. Эта соль есть у каждого на кухне. Что будет, если соль опустить в воду?
Учащиеся. Растворится.
Учитель. Верно. Демонстрация: засыпаем соль в воду. Перемешиваем смесь стеклянной палочкой. Соль при этом растворяется.
Как теперь из раствора выделить соль?
Учащиеся. Выпарить воду. Соль останется.
Учитель. Правильно. Теперь попробуйте разделить ваши смеси на компоненты, учитывая свойства веществ и их отношение к воде. Приступайте к работе. (Учащиеся проводят эксперимент. После проведения опыта записывают свои наблюдения, оформляют работу в тетрадях, пишут вывод.)

1. VI. Домашняя работа


2. Прочитать §4. (Провести эксперимент дома, описанный на стр. 27.)


3. Решить три задачи по теме урока.