Номер 664, страница 117 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

664. В сосуд последовательно добавили воду и бензин, затем полученную смесь интенсивно перемешали. Что получилось в результате смешивания? Как экспериментально доказать, что вы дали правильный ответ?

Что получилось в результате смешивания?

Вода и бензин являются несмешивающимися жидкостями. Это связано с различием в строении их молекул. Молекулы воды являются полярными, в то время как молекулы углеводородов, составляющих бензин, — неполярными. Согласно правилу "подобное растворяется в подобном", полярные и неполярные вещества практически не растворяются друг в друге.

При интенсивном перемешивании воды и бензина на короткое время образуется неустойчивая смесь, называемая эмульсией. В ней мельчайшие капельки одной жидкости распределены в объеме другой. Визуально эмульсия выглядит как мутная жидкость.

Однако эта эмульсия является термодинамически неустойчивой. Если оставить сосуд в покое, то через некоторое время под действием силы тяжести произойдет расслоение смеси. Жидкости разделятся на два четких слоя в соответствии с их плотностями.

Плотность воды ($ρ_{воды}$) составляет примерно $1000 \text{ кг/м}^3$, а плотность бензина ($ρ_{бензина}$) — около $750 \text{ кг/м}^3$. Поскольку плотность воды больше плотности бензина ($ρ_{воды} > ρ_{бензина}$), вода окажется внизу, а более легкий бензин образует верхний слой.

Ответ: В результате смешивания сначала образуется мутная, неустойчивая эмульсия, которая при отстаивании разделяется на два слоя: нижний слой — вода, и верхний слой — бензин.

Как экспериментально доказать, что вы дали правильный ответ?

Чтобы доказать, что после расслоения смеси внизу находится вода, а вверху — бензин, можно провести несколько простых экспериментов.

Способ 1: Визуальное наблюдение и добавление компонентов. Самый простой способ — это наблюдение за расслоением мутной эмульсии на два прозрачных слоя. Чтобы определить, какой слой какой, можно аккуратно долить в сосуд немного воды. Добавляемая вода пройдет через верхний слой и сольется с нижним, увеличив его объем. Аналогично, если долить немного бензина, он останется в верхнем слое.

Способ 2: Использование красителей. Можно использовать красители с разной растворимостью. Например, если добавить в сосуд несколько капель водорастворимого красителя (например, пищевого красителя или перманганата калия), окрасится только нижний, водный слой. Если же использовать жирорастворимый краситель (например, раствор бриллиантового зелёного), то окрасится верхний, бензиновый слой.

Способ 3: Проверка на горючесть (требует особой осторожности!). Можно отобрать пипеткой небольшую пробу из верхнего слоя и поднести к ней источник огня на безопасном расстоянии. Бензин является горючей жидкостью и вспыхнет. Проба, взятая из нижнего слоя (вода), гореть не будет. Данный эксперимент следует проводить только под наблюдением взрослых с соблюдением всех мер пожарной безопасности.

Ответ: Правильность ответа можно доказать, наблюдая за расслоением и последующим добавлением в сосуд небольшого количества воды (она смешается с нижним слоем) или используя водорастворимый краситель (он окрасит нижний слой).