Условие задачи
Чёрный порох состоит из угля, серы и калийной селитры (вещество, хорошо растворимое в воде). Как доказать, что это смесь?
Решение
Дисциплина, которой относится эта задача, химия, а именно аналитическая химия и технология разделения смесей. Ниже приводится подробное решение с использованием правил этой дисциплины.
1. Сначала заметим, что в чёрном порохе компоненты (уголь, сера и калийная селитра) не связаны ковалентными или ионными связями, характерными для химически соединённых веществ (соединений), а смешаны физически, то есть чёрный порох является смесью. В смеси свойства компонентов сохраняются и они могут быть разделены физическими способами.
2. Обратим внимание на свойство калийной селитры (KNO₃): она хорошо растворима в воде, тогда как уголь и сера практически нерастворимы. Это позволяет применить метод разделения по растворимости.
3. Проведём следующий эксперимент:
а) Возьмём образец чёрного пороха и добавим в него воду.
б) Калийная селитра растворится в воде, образуя раствор, а уголь и сера останутся нерастворёнными.
в) Отфильтруем полученную смесь с помощью фильтрующей бумаги. На фильтре останутся частицы угля и серы, а в фильтрате будет раствор калийной селитры.
г) Затем выпарим воду из фильтрата; после выпаривания на дне сосуда должны появиться кристаллы калийной селитры.
4. Факт разделения компонентов путём их растворения, фильтрации и последующего получения кристаллов соли является доказательством того, что компоненты в смеси физически разделены и сохраняют свои индивидуальные свойства. Если бы чёрный порох был новым химическим соединением, его нельзя было бы разделить простым растворением и фильтрацией.
5. Таким образом, наличие возможности разделения на отдельные компоненты без изменения их химической природы является доказательством, что чёрный порох – это смесь.
Вывод: Проведённый эксперимент, основанный на различной растворимости калийной селитры по сравнению с углём и серой, демонстрирует, что компоненты чёрного пороха можно отделить физическими методами. Это и доказывает, что чёрный порох является смесью, а не химическим соединением.