Практическая работа №6. Получение, собирание и распознавание газов. —
Вариант 1.
Опыт 1. Получение, собирание и распознавание водорода
Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1—2 гранулы цинка и прилейте в нее 1—2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 43) и наденьте на кончик трубки еще одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с водородом и, не переворачивая ее, поднесите к горящей спиртовке. Если водород взрывается с глухим хлопком, то он чистый, а если с «лающим» звуком, значит, водород собран в смеси с воздухом («гремучий газ»).
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии цинка с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3. Опишите физические свойства водорода, непосредственно наблюдаемые при проведении опыта.
4. Опишите, как можно распознать водород.
Ответ:
Собрали прибор для получения газов и проверили его на герметичность. В пробирку положили 1-2 гранулы цинка и прилили в нее 1-2 мл соляной кислоты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой и надели на кончик трубки еще одну пробирку, подождали некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Сняли пробирку с водородом и не переворачивая ее поднесли к горящей спиртовке. Чистый водород взрывается с глухим хлопком.
Опыт 2. Получение, собирание и распознавание аммиака
Соберите прибор, как показано на рисунке 113, и проверьте его на герметичность.
В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объемом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте ее пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстия!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.
Пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция прогрейте сначала всю (2—3 движения пламени), а затем в том месте, где находится смесь.
Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевернутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.
Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.
Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем и опустите в сосуд с водой. Палец отнимите только под водой. Что вы наблюдаете? Почему вода поднялась в пробирке? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте ее из сосуда. Добавьте в пробирку 2—3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Проведите аналогичную реакцию между растворами щелочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Опишите физические свойства аммиака, непосредственно наблюдаемые в опыте.
3. Опишите не менее двух способов распознавания аммиака.
Ответ:
Собрали прибор для получения аммиака и проверили его на герметичность. В фарфоровую чашку насыпали хлорид аммония и гидроксид кальция объемом по 1 ложечке для окисления веществ. Смесь перемешали стеклянной палочкой и высыпали в сухую пробирку. Закрыли ее пробкой и укрепили на лапке штатива. На газоотводную трубку надели сухую пробирку для собирания аммиака. Пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция нагрели.
Вариант 2.
Опыт 1. Получение, собирание и распознавание кислорода
Соберите прибор, как показано на рисунке 114, и проверьте его на герметичность. В пробирку насыпьте примерно на ¼ ее объема перманганата калия KMnO4 и у отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда, в котором будет собираться кислород. Наличие кислорода в сосуде проверьте тлеющей лучинкой.
Вопросы и задания
1. Что происходит при нагревании перманганата калия? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3. Опишите физические свойства кислорода, непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, как вы распознавали кислород.
Ответ:
Собрали прибор для получения кислорода и проверили его на герметичность. В пробирку насыпали примерно на 1/4 ее объема перманганата калия у отверстия пробирки положили рыхлый комочек ваты.
Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепили пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда, в котором будет собираться кислород.
Опыт 2. Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV)
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1—2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку, в которой находится 2—3 мл известковой воды.
Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Вопросы и задания
1. Что происходит при взаимодействии мела или мрамора с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте ее характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите проведенную реакцию в свете теории электролитической диссоциации.
3. Опишите физические свойства оксида углерода (IV), непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, как вы распознавали оксид углерода (IV).
Ответ:
В пробирку поместили несколько кусочков мела и прилили 1 мл разбавленной соляной кислоты. Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустили в другую пробирку, в которой находится 2-3 мл известковой воды. Наблюдаем как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Эта реакция является качественной на углекислый газ.
Источник
Получение водорода в промышленности – способы собирания и распознавания (9 класс, химия)
В чистом, несвязанном виде водород в природе практически не встречается. Он может выделяться в незначительных количествах при извержении вулкана или из скважин при добывании нефти (всего 1 % содержится в земной коре). Поэтому существуют искусственные методы получения водорода в промышленности.
Методы выделения
Водород – это лёгкий бесцветный газ, занимающий первую клетку в периодической системе Менделеева. Газ нетоксичен, но горюч и взрывоопасен. Это самый распространённый элемент во Вселенной.
Рис. 1. Водород в периодической таблице.
С водородом химические элементы легко образуют неустойчивые связи, которые легко разрушаются, например, при нагревании.
В промышленности водород выделяют:
В лабораторных условиях получают водород в результате реакции металла с кислотой. Кроме того, водород образуется при взаимодействии пара воды с металлами и неметаллами, а также при электролизе воды.
Основные способы получения водорода описаны в таблице.
Взаимодействие
Реакция получения
Побочные продукты
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
Гидрида кальция с водой
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2↑
Гидрида натрия с водой
NaH + H2O → NaOH + H2↑
Водяного пара с раскалённым железом
4Н2О + 3Fe → Fe3O4 + 4H2↑
Оксид железа (II, III)
Водяного пара с раскалённым коксом (газификация угля)
Метана с водяным паром (разложение метана при 1000°C)
CH4 + H2O → CO↑ + 3H2↑
Фиолетового фосфора и водяного пара
2Р + 8Н2О → 2Н3РО4 + 5Н2↑
Цинка с разбавленной соляной кислоты
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Соль хлорид цинка
Алюминия или кремния со щёлочью и водой
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
Si + 2KOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
Соль тетрагидроксоалюминат натрия или
Разложение метана при высокой температуре
2CH4 + O2 → 2CO + 4H2↑
Электролитический способ разложения воды (добавляют электролиты, например, КОН)
Электролиз растворов солей
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2↑
Гидроксид натрия и свободный хлор
Рис. 2. Электролиз солей.
Водород при взаимодействии с кислотами и металлами, содержащими примеси, получается загрязнённым, поэтому проводят процесс очистки. Для этого полученное водородное соединение пропускают через раствор перманганата или бихромата калия, а затем через раствор гидроксида калия и концентрированную серную кислоту.
Использование водорода
Реакции собирания и распознавания водорода необходимы для извлечения чистого газа, который используется в качестве экологического топлива, а также участвует в различных химических реакциях для получения соединений.
Водород применяется в различных отраслях промышленности:
- при производстве аммиака (NH3);
- для получения соляной кислоты (HCl);
- при синтезе метилового спирта;
- для восстановления металлов;
- при сварке (в результате взаимодействия водорода и кислорода выделяется большое количество тепла);
- для получения растительных жиров при производстве маргарина.
Водород использовался для наполнения воздушных шаров и аэростатов. Сегодня сжиженный водород – топливо для ракет.
Рис. 3. Сжиженный водород.
Что мы узнали?
Из урока 9 класса узнали, как получают водород в промышленных и лабораторных условиях. Водород выделяется в ходе реакций металлов, гидридов, фосфора с водой, при газификации угля, при взаимодействии цинка с соляной кислотой и алюминия или кремния со щёлочью. Водород получают из метана путём его окисления, разложения при высокой температуре или при взаимодействии с водой. Также водород выделяется при электролизе солей и разложении воды.
Источник
Краткие теоретические сведения
Практическая работа №2
«Получение и распознавание газов»
Краткие теоретические сведения
Строение газообразных веществ отличается от строения веществ в твердом и жидком состояниях. Газы не имеют собственной формы и расширяются до тех пор, пока не заполнят весь сосуд принимая его форму, по этой же причине газы не имеют собственного объема. Объем газа определяется объемам сосуда. Газ оказывает на стенки сосуда одинаковое во всех направлениях давления. Газы легко сжимаются. Благодаря большому расстоянию между молекулами газы смешиваются друг с другом в любом отношении. Основные газы получаемые и используемые в лабораториях это водород, кислород, углекислый газ.
Лабораторные способы получения этих газов:
Водород получают в аппарате Киппа, при взаимодействии соляной кислоты и металлического цинка (в гранулах) — при комнатной температуре:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Оксид углерода (IV) = углекислый газ можно получить, действуя соляной или разбавленной серной кислотой на мрамор (основное вещество — карбонат кальция) или другой карбонат (при комнатной температуре). Сильная кислота (серная или соляная) будет вытеснять слабую угольную кислоту из её солей; угольная кислота нестойкая, поэтому практически сразу разлагается на углекислый газ и воду:
СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O
Можно получить углекислый газ, сжигая лучину, бумагу или кусочек угля.
Кислород можно получить разложением при нагревании бертолетовой соли или лучше перманганата калия:
2KClO3 = 2KCl + 3O2 (есть опасность взрыва)
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
Собирание газов
В устройстве аппарата Киппа предусмотрена газоотводная трубка с краником; для получения углекислого газа и кислорода реактивы помещают в пробирку и закрывают её пробкой с газоотводной трубкой. Пробирку с перманганатом калия закрепляют в штативе и нагревают пламенем спиртовки.
Водород легче воздуха, поэтому его собирают над воздухом, в перевёрнутую пробирку. Кислород и углекислый газ тяжелее воздуха, поэтому их можно собирать вытеснением воздуха, опустив газоотводную трубку на дно пробирки. Кислород малорастворим в воде, поэтому его можно также собирать над водой, в перевёрнутую пробирку (этот способ лучше, т.к. разница молярных масс кислорода (32 г/моль) и воздуха (29 г/моль) невелика).
Чтобы распознать эти газы, нужно знать их свойства.
Так, кислород поддерживает горение — опущенная в пробирку с кислородом тлеющая лучинка начинает ярко гореть; углекислый газ не поддерживает горение — горящая лучинка, опущенная в пробирку с углекислым газом, гаснет.
Углекислый газ, кроме того, мутит известковую воду: при его взаимодействии с гидроксидом кальция («известковой водой») образуется нерастворимый в воде осадок карбоната кальция:
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О
Чистый водород сгорает с легким звуком «пах», водород с примесью воздуха взрывоопасен «гремучий газ» и в небольшом количестве сгорает с резким лающим звуком.
Водород (Н2) – самый легкий, бесцветный, не имеет запаха.
Кислород (О2) без запаха и цвета,тяжелее воздуха, мало растворим в воде.
Аммиак (NН3) имеет резкий характерный запах, без цвета, хорошо растворим в воде, легче воздуха.
Это оформить в тетради!
Практическая работа №2
Получение и распознавание газов
Цель: изучить процессы и химизм получения газов на примере водорода, кислорода и углекислого газа.
Оборудование:цинк в гранулах, раствор соляной кислоты, мел, раствор пероксида водорода, оксид марганца (II); пробирки, спиртовка, лучинка
Последовательность выполнения работы:
Внимание: Записи о наблюдаемых явлениях по всем опытам внесите в таблицу по форме:
| Что делали | Что наблюдали | Уравнения реакций |
| В пробирку поместить две гранулы цинка. 2. Прилить 2 мл раствора соляной кислоты. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции с точки зрения окислительно-восстановительного процесса. 3. Накрыть пробирку-реактор пробиркой большего диаметра. 4. Через 4 минуты поднимите большую пробирку и, не переворачивая, поднесите её к пламени спиртовки. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции. Что можете сказать о «чистоте» собранного водорода? | ||
| 1. В пробирку прилить 5 мл раствора пероксида водорода. 2. Подготовьте тлеющую лучину. 3. Добавьте в пробирку несколько крупинок оксида марганца (IV). Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции с точки зрения окислительно-восстановительного процесса. 4. Внесите тлеющую лучину в пробирку с раствором пероксида водорода. | ||
| 1. В пробирку поместить кусочек мела. 2. Прилить к мрамору 4 мл раствора уксусной кислоты. Что наблюдаете? Запишите уравнение химической реакции в молекулярной и ионной форме. 3. Зажгите лучину. 4. Внесите горящую лучину в пробирку-реактор. |
Контрольные вопросы:
1. Почему водород собирают в перевернутую пробирку?
2. Если через раствор известковой воды посредством стеклянной трубки продувать выдыхаемый воздух, то через некоторое время известковая вода помутнеет. Почему?
3. Какое свойство углекислого газа лежит в основе его применения в углекислотном огнетушителе.
Список литературы
Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Химия для профессий и специальностей технического профиля. М. Издательский центр «Академия». 2017
Тема 2. Практическая работа №3
Решение экспериментальных задач по теме «Металлы и неметаллы»
Это для ознакомления, не писать!
Краткие теоретические сведения
Распознавание веществ производится с помощью качественных реакций.
Качественные реакции – это химические реакции, с помощью которых можно определить то, чем одно вещество отличается от другого по элементарному составу, иначе говоря, эти реакции позволяют определить отдельные ионы или молекулы, из которых состоит исследуемое вещество или смесь веществ. В качественном анализе применяют реакции, сопровождающиеся каким-либо эффектом, который можно легко обнаружить органами чувств:
· Изменение окраски раствора;
· Выпадение или растворение осадка;
· Выделение газов (иногда обладающих характерным запахом)
В таблице приведены некоторые из качественных реакций.
| Катион | Воздействие или реактив | Наблюдаемая реакция |
| Na + | Пламя | Желтое окрашивание |
| К + | Пламя | Фиолетовое окрашивание |
| Са 2+ | Пламя | Кирпично-красное окрашивание |
| Аg + | хлорид | Выпадение белого осадка |
| Fe 2+ | гексациано-феррат (III) калия (красная кровяная соль) | Выпадение синего осадка |
| Fe 3+ | роданид | Красное окрашивание |
| Анион | Воздействие или реактив | Наблюдаемая реакция |
| S04 2- | соль бария | Выпадение белого осадка |
| СО3 2- | кислота | вскипание или пузырьки газа |
| Cl — | ионы Аg+ | Выпадение белого осадка, не растворимого в HN03 |
Для выполнения опытов отбирается проба (небольшое количество вещества помещается в чистую пробирку) и исследуется реактивом.
Источник
