不溶性固体を分離し、溶解した溶質を回収する
導入済み| English | 意味 |
|---|---|
| residue/ˈresɪdjuː/ | 濾過残渣 |
| filtrate/ˈfɪltreɪt/ | 濾液 |
この観察を説明する要因は何か？
- ろ過器は塩水から砂を取り除くことができるが、塩水溶液は通り抜ける。両方の固体を回収するには、2つの異なる物理プロセスが必要である。
- まず予測を立てる。比較したい量や特徴を明記し、2つの説明を区別できる証拠は何かを決定せよ。
モデルを構築する
- 混合物とは、互いに化学結合していない元素や化合物を含むものであり、それぞれの物質は化学的特性を維持する。ろ過は不溶性固体と液体を分離する：砂は残渣として残り、塩水溶液は濾液として通り抜ける。溶解したイオンは溶媒とともに通常のろ紙を通る。結晶化は、溶液を濃縮して冷却する際に結晶が形成されることで、溶解した固体を回収する方法である。
- 残渣：ろ過器によって保持される不溶性固体；濾液：ろ過器を通り抜けた液体または溶液。
食塩水と混ざった砂をろ過した後、溶解した食塩はどこにあるか。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
溶解した塩は溶液としてろ紙を通り抜け、滤液に入ります；不溶性の砂は残る。塩は化学的には変化していない - 水を蒸発させて回収できる。
各専門用語を正確な意味と対応させよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
関連する物理量やプロセスを区別するために定義を使用せよ。
これを検証できる証拠を選ぶ
- 砂と塩の混合物的には水を加えて攪拌して塩を溶解させ、不溶性の砂をろ過し、次に濾液から水の一部を穏やかに蒸発させる。沸騰乾きになる前に濃縮を止め、溶液を冷却する。結晶をろ過して乾燥させる。砂を洗い流すことで付着した溶液を取り除き、結晶を少量の適切な冷たい溶剤で洗うことで表面の杂质を一部取り除きつつ、溶解を制限できる。
- 実際の教師による監督下にある学校用の分離装置、保護具、リスク評価済みの熱源を使用する。紙を折りたたんで漏斗にセットし、清浄な容器で濾液を収集し、溶液を蒸発皿に移す。冷却した試験管の滴で結晶が形成されるような安全な終点を用いる。熱いガラス製品は冷たく見えることがある。回収された材料が乾いた後にのみ質量を記録する。
この場合、調査やモデルをより妥当にする2つの習慣は何か。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
条件や仮定を明記することで他者が正確に再現でき、根拠となる証拠を記録することで結論を検証できます。相反する結果を隠すと、誤った結論を疑う証拠を失いますし、単一の測定でより広い主張を成立させることはできません。
既知の量から始める
- 既知の値と単位を明記する。このケースに適応する仮定を持つ関係式を選び、代入前に変形する。
- 既知: 乾燥した初期混合物に6.0 gの砂と10.0 gの塩が含まれている。分離後、5.4 gの乾燥砂と8.0 gの乾燥塩が回収された。砂の回収率 = 5.4/6.0×100 = 90%；塩の回収率 = 8.0/10.0×100 = 80%。回収率が低い場合、移動時の損失や残存溶液に含まれる溶質が残っていることが原因であり、塩の原子が消滅したことを意味しない。
混合物の初期に12.0 gの塩があり、9.0 gの乾燥塩が回収された。回収率パーセントを計算せよ。以下の一連の手順を用いる：既知量 → モデル → 関係式 → 代入 → 単位と解釈。
混合物の初めには 12.0 g の塩が含まれており、9.0 g の乾燥塩が回収されました。回収率（パーセント）を計算してください。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
結果は 75 % である。既知：当初 12.0 g の塩；9.0 g が回収された。回収率 = 回収量 / 初期量 × 100 を用いる。回収率 = 9.0/12.0 × 100 = 75%。損失は移動や溶液の保持によるものであり、塩の原子が消滅したわけではない。
結論とその限界を確認する
- 塩溶液をろ過しても、溶解している塩は除去されない。結晶化は溶質の化学的性質を変えず、物理的な配列のみを変える。湿った状態で回収した質量は、乾燥固体の質量より過大評価される。すべての溶液を乾至するまで加熱することは普遍的な精製法ではない。なぜなら、一部の物質は熱分解するためである。
- 元の観察に戻り、結果が何を裏付けているか、どのような条件を前提としているかを説明し、対立する説明を検証する方法を一つ示す。
通常のろ紙は水中の溶解塩を取り除く。この主張は誤りである：ろ紙は未溶解の固体粒子のみを捕集する。溶解した溶質はイオンや分子として孔よりも遥かに小さく分散しているため通過する。溶解塩を回収するのはろ過ではなく、結晶化である。
不溶性固体を分離し、溶解した溶質を回収する：砂と塩の混合物には水を加えて攪拌し、塩を溶解させる。不溶性の砂をろ過し、滤液から水を少量蒸発させる。沸騰して乾く前に濃縮を止め、溶液を冷却する。結晶をろ過・乾燥する。砂を洗浄すると付着した溶液が除去され、結晶を適度な冷たい溶媒で洗浄すると表面の杂质を一部除去しつつ、溶解を最小限に抑えられる。
通常のろ紙は、水中の溶解塩を除去する。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
ろ紙は未溶解の固体粒子のみを捕らえ、溶解した溶質は孔径より遥かに小さいイオンや分子として分散して通り抜ける。溶解塩を回収するのはろ過ではなく、結晶化である。
ろ紙によって保持される不溶性固体：技術用語を答えよ。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
residueとは、ろ紙によって保持される不溶性固体を意味する。