После очистки масса кристаллов стала меньше. Значит ли это, что работа выполнена плохо? Рассчитаем, что осталось в растворе и куда ушла примесь.
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Работа только с моделью растворимости и готовыми данными. Нужны калькулятор и схема стадий. Нагрев, горячая фильтрация и работа с растворителями учениками не выполняются. Вещество X вымышленное: его таблица предназначена для расчётов и не является свойством конкретного химиката. Предпосылки: раствор, растворимость в граммах на 100 г воды и процент. 8 класс получает пропорцию; 9 класс проверяет выбор количества растворителя и основания для вывода о чистоте.
| Минуты | Работа | Проверяемый продукт |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Вопрос и проверяемое предположение |
| 5–14 | Понятия и разобранный пример | Пояснение величин и метода |
| 14–25 | Практика 1 | Расчёт, схема или протокол по данным |
| 25–33 | Практика 2 | Решение на новых условиях |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, альтернатива и вывод |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и исправление |
Все материалы для текущего занятия включены. Вариант без регистрации: ученические листы PDF и доска. Минуты включают чтение, запись и переходы. Ответы показывайте после самостоятельной попытки. В конце соберите индивидуальную работу: 0–1 балл — вернуться к примеру, 2–3 — уточнить пропущенное звено, 4 — объяснить границу вывода. Это обратная связь, не обязательная школьная отметка.
01. Проблемная ситуация
0–5 минут · Вопрос и первоначальное решение
В исходных 20 г твёрдой смеси находится 18 г нужного X и 2 г нерастворимой примеси. После очистки получили 13 г сухих кристаллов. Один отчёт считает потерю 7 г доказательством неудачи; другой заявляет стопроцентную чистоту.
1 минута — прочитайте утверждения. 2 — распределите 7 г между возможными причинами. 2 — сформулируйте два разных вопроса: сколько X извлекли и насколько чист продукт? Для второго одной массы недостаточно.
02. Объяснение и разобранный пример
Маточный раствор, высушивание и извлечение вещества
5–14 минут · Понятия, модель и проверка
При перекристаллизации подбирают растворитель, в котором нужное вещество хорошо растворяется при нагревании и хуже при охлаждении. Нерастворимую примесь отделяют до выделения кристаллов; некоторые хорошо растворимые примеси остаются в маточном растворе. При охлаждении часть целевого вещества тоже остаётся растворённой, поэтому полное извлечение обычно невозможно.
Маточный раствор — жидкость, оставшаяся после выделения кристаллов. Кристаллы отделяют и сушат перед взвешиванием. Влажный продукт содержит растворитель: большая масса может не означать больше чистого X. Масса и внешний вид не заменяют проверку чистоты подходящим методом.
Разобранный пример на вымышленном X. При 80 °C растворяется 40 г X на 100 г воды, при 20 °C — 10 г. В 50 г воды горячий предел 20 г, холодный — 5 г. Поэтому 18 г X могут раствориться, а после охлаждения в идеальной модели выделится 18 − 5 = 13 г. Извлечение X = 13/18 × 100% ≈ 72,2%. Доля кристаллов от всей исходной смеси 13/20 = 65% — другой показатель.
4 минуты — механизм по схеме; 3 — разбор расчёта; 2 — объяснение двух знаменателей. Модель предполагает, что примесь полностью нерастворима, кристаллы сухие и потерь при переносе нет.
03. Практика 1: данные и доказательство
Баланс X при горячем растворении и охлаждении
14–25 минут · Работа с первой серией
Модель X: исходная смесь 20 г, из них X — 18 г, нерастворимая примесь — 2 г. Растворимость дана ниже. Воду не испаряют; кристаллы после охлаждения до 20 °C отделяют и полностью высушивают.
| Температура | Растворимость X | При 50 г воды |
|---|---|---|
| 80 °C | 40 г на 100 г воды | Рассчитать максимальную массу X |
| 20 °C | 10 г на 100 г воды | Рассчитать оставшуюся массу X |
2 минуты — выпишите допущения; 3 — рассчитайте вместимость раствора при двух температурах; 3 — заполните баланс X и примеси; 3 — объясните различие 72,2% и 65%. Форма: «в кристаллах … г; в маточном растворе … г X; на первом фильтре … г примеси». 8 класс: используйте m = S × m(воды)/100. 9 класс: поясните, какие потери дополнительно уменьшили бы выход. Критерии: баланс 20 г, корректный знаменатель, отсутствие неподтверждённого заявления о чистоте.
Разбор практики 1 и критерии
Горячий раствор вмещает 40 × 50/100 = 20 г X, холодный — 10 × 50/100 = 5 г. Получено 13 г кристаллов; 5 г X осталось растворённым; 2 г примеси отделены. Баланс исходной твёрдой смеси: 13 + 5 + 2 = 20 г. 72,2% — извлечение нужного вещества из 18 г, 65% — масса кристаллов относительно всех 20 г. В идеальной модели примеси в кристаллах нет по допущению, но в реальном опыте чистоту надо измерять, а не выводить из красивого вида.
04. Практика 2: перенос на новые условия
Как масса воды влияет на растворение и выход
25–33 минуты · Самостоятельное решение
Состав смеси тот же, изменяют только массу воды. Условия растворимости прежние. Сначала проверьте, растворится ли весь X при 80 °C, затем рассчитывайте кристаллы.
| Вариант | Масса воды | Требование |
|---|---|---|
| А | 40 г | Проверить полное горячее растворение |
| Б | 100 г | Найти массу кристаллов при охлаждении |
| В | 50 г | Сравнить с предыдущей практикой |
1 минута — чтение; 3 — расчёты горячей и холодной растворимости; 2 — выбор разумного варианта из данных; 2 — пояснение, почему «воды побольше» не всегда улучшает извлечение. Для А не применяйте формулу полного растворения к 18 г без проверки.
Ответ и объяснение практики 2
В А горячий предел 16 г, меньше 18 г: весь X не растворится, и горячий остаток нельзя считать только примесью. В Б горячий предел 40 г, холодный 10 г: кристаллы 18 − 10 = 8 г, извлечение 44,4%. В В получено 13 г и 72,2%. Среди этих трёх для полного растворения и лучшего расчётного извлечения подходит 50 г воды. Теоретический минимум горячей воды 18/40 × 100 = 45 г; это расчёт модели, не инструкция работы с нагревом.
05. Обсуждение: аргумент и альтернатива
33–40 минут · Вывод, который можно обосновать
2 минуты — рассмотрите влажные кристаллы массой 15 г вместо ожидаемых сухих 13 г. 3 — обсудите две версии: «больше X» и «остался маточный раствор». 2 — сформулируйте, как проверить массу и почему это ещё не полная проверка чистоты.
Опора для обсуждения
Нужно корректное высушивание по лабораторному протоколу и сравнение повторных взвешиваний, а не вывод о выходе по влажному образцу. Даже постоянная масса не устанавливает химическую чистоту: нужна отдельная подходящая проверка. Число 15 г само по себе не доказывает ни успех, ни нарушение.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут · Собственный ответ
Вымышленный Y: в 30 г воды растворяется 12 г при высокой температуре и 3 г при низкой. Взято 10 г чистого Y, всё растворилось. За 3 минуты найдите массу кристаллов, массу Y в растворе, извлечение и объясните отсутствие 100%. 1 минута — ключ; 1 — сдача.
Ключ и критерии индивидуальной работы
Кристаллы 10 − 3 = 7 г; в растворе 3 г; извлечение 7/10 × 100% = 70%. Часть вещества остаётся растворённой при конечной температуре. По 1 баллу за каждый элемент, всего 4. Нельзя вычитать 12 − 3: 12 г — предел вместимости, а взяли только 10 г.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие ученика → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Перекристаллизация и растворимость | Сопоставляет горячую и холодную вместимость | Правильный расчёт кристаллов |
| Очистка веществ | Разделяет примесь и маточный раствор | Объясняет уменьшение массы |
| Обработка данных | Выбирает знаменатель и проверяет баланс | Не смешивает извлечение и чистоту |
Опора — раздел «Эксперименты по химии» опубликованной программы на 64 часа. Урок конкретизирует исходные темы и занимает 45 минут. Сценарий, распределение времени и числовые имитации — методическая разработка. Предметные операции с нагревом и аналитическими реактивами заменены безопасным анализом схем и готовых данных; это не отчёт о проведённом опыте.
Источники и права на изображения
- University of York: выбор растворителя для перекристаллизации
- University of Massachusetts: Recrystallization
Источники проверены 15.10.2026. Все числовые серии явно заданы как учебные модели; их нельзя описывать как результаты проведённых авторами опытов. Оригинальные схемы: портал «Школы России», для этого урока. Они не являются фотографиями. Ответы и примечания учителю в PDF вынесены в отдельную часть.
Связанная тема: Урок 18. Как выбрать способ разделения смеси