Урок №24. Практическая работа №3. Получение и свойства кислорода
Цель работы : Получить кислород (методом вытеснения воздуха) и изучить его свойства.
Необходимое оборудование и реактивы
штатив лабораторный с лапкой или пробиркодержатель;
два химических стакана;
пробка с газоотводной трубкой;
ложка для сжигания веществ;
перманганат калия (твердый) KMnO 4 ;
известковая вода — Са(ОН) 2.
Меры предосторожности
Работа со спиртовкой:
Не переносите горящую спиртовку с места на место.
Гасите спиртовку только с помощью колпачка.
При нагревании не забудьте прогреть пробирку. Для этого пробирку, закрепленную в лапке штатива, медленно проведите сквозь пламя от донышка до отверстия и обратно. Эту операцию повторите несколько раз: чтобы стекло равномерно прогрелось. Признаком прогрева стекла можно считать исчезновение запотевания на стенках пробирки.
Дно пробирки должно находиться в верхней части пламени.
Дно пробирки не должно касаться фитиля.
Работа со стеклом:
Помните, что горячее стекло по внешнему виду не отличается от холодного. Не прикасайтесь к горячей пробирке. Закрепляя пробирку в лапке штатива, не закручивайте сильно винт. При нагревании стекло расширяется и пробирка может треснуть
Проверка прибора на герметичность:
Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, опустите конец трубки в стакан с водой. Плотно обхватите ладонью пробирку и внимательно следите за появлением пузырьков воздуха.
Загрузите по очереди два следующих видео — опыта и внимательно наблюдайте за экспериментом:
1. Получение кислорода (нажмите «Посмотреть опыт»)
Кислород( O 2 ) в лаборатории получают разложением перманганата калия KMnO 4 (марганцовки). Для опыта понадобится пробирка с газоотводной трубкой. В пробирку насыпаем кристаллический перманганат калия. Для сбора кислорода приготовим колбу. При нагревании перманганат калия начинает разлагаться, выделяющийся кислород поступает по газоотводной трубке в колбу. Кислород тяжелее воздуха, поэтому не покидает колбу и постепенно заполняет ее. Тлеющая лучинка вспыхивает в колбе: значит нам удалось собрать кислород.
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ↑
Чистый кислород впервые получили независимо друг от друга шведский химик Шееле (при прокаливании селитры) и английский ученый Пристли (при разложении оксидов ртути и свинца). До их открытия ученые считали, что воздух ‑ однородная субстанция. После открытия Шееле и Пристли Лавуазье создал теорию горения и назвал новый элемент Oxygenium (лат.) – рождающий кислоту, кислород. Кислород — необходим для поддержания жизни. Человек может выдержать без кислорода всего несколько минут.
2. Обнаружение кислорода
Кислород поддерживает горение — это свойство кислорода используется для его обнаружения
Кислород активно взаимодействует со многими веществами. Посмотрим, как реагирует кислород с углем. Для этого раскалим кусочек угля на пламени спиртовки. На воздухе уголь едва тлеет, потому что кислорода в атмосфере около двадцати процентов по объему. В колбе с кислородом уголь раскаляется. Горение углерода становится интенсивным. При сгорании углерода образуется углекислый газ:
С+О 2 = СО 2
Добавим в колбу с газом известковую воду – она мутнеет. Известковая вода обнаруживает углекислый газ. Вспомните, как разжигают гаснущий костер. Дуют на угли или интенсивно обмахивают их для того, чтобы увеличить подачу кислорода в зону горения.
Источник
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
Урок «Газообразные вещества». 11-й класс
Разделы: Химия
Класс: 11
- актуализировать знания о некоторых свойствах газообразных веществ;
- установить отличие газообразных веществ от твердых и жидких;
- повторить закон Авогадро;
- обобщить и систематизировать знания учащихся о способах получения, собирания и распознавания водорода, кислорода, аммиака, углекислого газа и этилена;
- расширять кругозор детей; формировать научное мировоззрение.
Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.
Методы и методические приемы: демонстрационный, словесный (беседа по вопросам, рассказ), наглядный.
Оборудование и реактивы:
а)на столах у учащихся: карточки с таблицей для заполнения по ходу урока
Газ (краткая характеристика)
Получение (уравнение реакции)
Собирание
Распознавание
б)на демонстрационном столе:
- реактивы – оксид марганца (IV), пероксид водорода, перманганат калия; карбонат кальция, соляная кислота и известковая вода; соляная кислота и цинк; хлорид аммония, гидроксид натрия, лакмусовая бумажка; этиловый спирт и концентрированная серная кислота;
- оборудование – химический стакан (2 шт.); пробирки (5 шт.); прибор для получения газов (штатив с зажимами для 2-х пробирок, 2 пробирки); пробиркодержатель, лучина, спички, спиртовка, пробки с газоотводными трубками (2 шт.); плоскодонная колба, аппарат Кипа, стеклянная трубочка, стеклянная палочка.
Ход урока.
II. Проверка домашнего задания (7 мин.).
Вопросы для беседы.
1.Что такое полимер, мономер, структурное звено, степень полимеризации?
2.Что такое пластмассы?
3.Что такое волокна?
4.На какие группы делят пластмассы? Восстановите схему:
(Заполнение схемы: термопласты и термореактопласты.)
5.На какие группы делят волокна? Восстановить схему:
(Заполнение схемы: природные и химические; растительные и животные; искусственные и химические.)
6.Каковы области применения пластмасс? При ответе используйте рисунок 40 на с.56.
7.Какие неорганические полимеры вам известны? Какова их роль в неживой природе?
III. Актуализация, систематизация и обобщение знаний.
-Вы знаете, что зависимости от условий вещества могут находиться в разных агрегатных состояниях. Назовите эти состояния.
Планируемый ответ ученика.
(В зависимости от условий вещества могут находиться в жидком, твердом или газообразном состояниях).
-Рассмотрите рис. 51 на с. 67. Что характерно для газообразных веществ? Чем строение газообразных веществ отличается от строения веществ в твердом и жидком состояниях?
Планируемый ответ ученика.
(В газовой фазе расстояния между молекулами во много раз превышает размеры самих частиц.)
-При атмосферном давлении объем сосуда в сотни тысяч раз больше объема молекул газа, поэтому для газов выполняется закон Авогадро:
в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.
-Вспомните, сколько молекул содержит один моль любого газа при нормальных условиях?
Планируемый ответ ученика.
(Один моль любого газа при нормальных условиях содержит 6х10 23 молекул.)
-Как называется это число?
Планируемый ответ ученика.
(Это число называется число Авогадро.)
-Какие условия считаются нормальными?
Планируемый ответ ученика.
(760 мм. рт.ст. и 0 0 С).
-Какой объем занимает 1 моль любого газообразного вещества при нормальных условиях? Как называют такой объем?
Планируемый ответ ученика.
(1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л. Такой объем называется молярным.)
-Найдите в учебнике на с.68 описание основных свойств газообразных веществ.
1.Газы не имеют собственной формы и объема. Поэтому занимают весь объем сосуда, в котором находятся.
2.Газы легко сжимаются.
3.Благодаря большому расстоянию между молекулами газы смешиваются друг с другом в любом отношении.
-При изучении химии, вы познакомились со свойствами некоторых газов, узнали способы их получения, собирания и распознавания. На сегодняшнем уроке вам предстоит вспомнить, как в лабораторных условиях получают водород, кислород, углекислый газ, аммиак и этилен; как собирают и распознают эти газы. По ходу изучения материала вы должны заполнить таблицу.
Водород – это самый легкий газ. В лаборатории его получают чаще всего в аппарате Кипа взаимодействием цинка с соляной кислотой:
Демонстрация получения водорода в аппарате Киппа.
— Так как водород самый легкий газ, его собирают в перевернутый вверх дном сосуд.
Демонстрация собирания водорода.
-Вспомните, как распознают водород?
Планируемый ответ ученика.
(К отверстию перевернутого вверх дном сосуда подносят зажженную лучину. Раздается глухой хлопок, если водород чистый или «лающий» звук, если водород содержит примеси.)
Демонстрация опыта по распознаванию водорода.
Формулу водорода, уравнение реакции получения водорода, способ его собирания и распознавания ученики записывают в соответствующие колонки таблицы.
— Кислород – газ, содержание которого в атмосфере составляет 21%. Кроме кислорода в верхних слоях атмосферы содержится аллотропное видоизменение – озон О3. В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия KMnO4 или пероксида водорода H2O2 .
Демонстрация опытов получения кислорода:
1) разложением перманганата калия
2)разложением пероксида водорода в присутствии катализатора MnO2
— Собирают кислород в сосуд методом вытеснения воздуха или методом вытеснения воды. Почему?
Планируемый ответ ученика.
(Кислород собирают в сосуд вытеснением воздуха, потому что он тяжелее воздуха. Кислород собирают методом вытеснения воды, так как он мало растворим в воде.)
— Вспомните, как распознают кислород.
Планируемый ответ ученика.
(Распознают кислород по вспыхиванию, внесенной в сосуд с этим газом, тлеющей лучинки.)
Демонстрация опыта по распознаванию кислород: внесение в колбу с кислородом тлеющей лучинки; внесение тлеющей лучинки в химический стакан, в котором проходит разложение пероксида водорода.
Формулу кислорода, уравнения реакций получения кислорода, способы его собирания и распознавания ученики записывают в соответствующие колонки таблицы.
— Углекислый газ или оксид углерода (IV) СО2 – бесцветный, не имеющий запах газ.
Он примерно в полтора раза тяжелее воздуха. Растворим в воде. В лаборатории углекислый газ получают действием соляной кислоты на карбонат кальция:
Демонстрация опыта получения углекислого газа и его собирание.
— Вспомните, как получают углекислый газ в промышленности.
Планируемый ответ ученика.
(В промышленности углекислый газ получают обжигом известняка:
— Вспомните, как можно распознать углекислый газ.
Планируемый ответ ученика.
(Углекислый газ можно распознать по помутнению известковой воды или с помощью горящей лучинки.)
Демонстрация опытов по распознаванию углекислого газа:
- помутнение известковой воды (продувание углекислого газа через известковую воду)
СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3v + Н2О ; - горящую лучину опустить в сосуд с углекислым газом. Лучина гаснет.
— Почему горящая лучина гаснет в атмосфере углекислого газа?
Планируемый ответ ученика.
(Потому что углекислый газ не поддерживает горение.)
— Где используют это свойство углекислого газа?
Планируемый ответ ученика.
(Свойство углекислого газа не поддерживать горение применяют при тушении пожаров.)
Формулу углекислого газа, уравнения реакций получения углекислого газа, способ его собирания и способы распознавания ученики записывают в соответствующие колонки таблицы.
— Аммиак NH3 – газ с резким запахом, бесцветный, хорошо растворим в воде.
В промышленности его получают взаимодействием азота с водородом, соблюдая следующие условия: катализатор (Fe), высокие температура и давление. Запишите уравнение реакции получения аммиака в промышленности, укажите, что реакция обратимая и условия, при которых она протекает:
В лаборатории аммиак получают взаимодействием щелочей с солями аммония:
— Сравните молярные массы аммиака и воздуха.
Планируемый ответ ученика.
(Молярная масса аммиака равна 17 г/моль, молярная масса воздуха – 29 г/моль. Аммиак легче воздуха.)
— Как следует собирать аммиак?
Планируемый ответ ученика.
(Так как аммиак легче воздуха, то его следует собирать так же как и водород – в перевернутую вверх дном пробирку.)
Демонстрация опыта получения и собирания аммиака.
— Как можно распознать аммиак?
Планируемый ответ ученика.
(Аммиак можно распознать по характерному запаху.)
-Еще аммиак можно распознать по изменению окраски влажной лакмусовой бумажки и по появлению белого дыма при поднесении стеклянной палочки, смоченной в соляной кислоте.
Демонстрация опытов по распознаванию аммиака:
- по запаху, соблюдая правило техники безопасности;
- поднести влажную лакмусовую бумажку к пробирке с аммиаком. Лакмусовая бумажка посинеет;
- стеклянную палочку смочить в соляной кислоте и опустить в пробирку с аммиаком. Наблюдается появление дыма. (Опыт «Дым без огня).
Формулу аммиака, уравнение реакции получения аммиака, способ его собирания и способы распознавания ученики записывают в соответствующие колонки таблицы.
— На уроках органической химии вы познакомились с газом этиленом С2Н4. Этилен – газ без цвета и запаха. В промышленности его получают дегидрированием этана:
Реакция протекает в присутствии катализатора и при высокой температуре.
В лаборатории этилен получают двумя способами: деполимеризацией полиэтилена или каталитической дегидратацией этилового спирта:
Распознают этилен по обесцвечиванию подкисленного раствора перманганата калия или бромной воды. Как можно собрать этилен?
Планируемый ответ ученика.
(Этилен тяжелее воздуха, поэтому его можно собрать вытеснением воздуха.)
Демонстрация опыта получения этилена реакцией дегидрирования этилового спирта и распознавание этилена обесцвечиванием подкисленного раствора перманганата калия.
Формулу этилена, уравнения реакции получения этилена, способ его собирания и способы распознавания ученики записывают в соответствующие колонки таблицы.
Итогом работы учащихся на уроке является заполненная таблица, которая имеет следующий вид:
Получение (уравнения реакций)
Собирание
Распознавание
не имеет запаха.
Вытеснением водорода металлами из растворов кислот:
В перевернутую вверх дном пробирку.
При поднесении к пламени раздается «хлопок» или «лающий» звук.
Кислород (О2) без запаха и цвета, тяжелее воздуха, мало растворим в воде.
1.Разложением перманганата калия:
2.Разложением пероксида водорода
2.Вытеснением воды.
Вспыхивание тлеющей лучинки, внесенной в сосуд с кислородом.
Углекислый газ – оксид углерода (IV) – СО2. Бесцветный, не имеет запаха, не поддерживает горение, тяжелее воздуха. Растворим в воде.
2.В лаборатории:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑.
Вытеснением воздуха.
1.Горящая лучина гаснет в сосуде с СО2.
2.По помутнению известковой воды:
Аммиак (NН3) имеет резкий характерный запах, без цвета, хорошо растворим в воде, легче воздуха.
2.В лаборатории:
NH4Cl + NaOH = NaCl + H2O + NH3↑.
В перевернутую вверх дном пробирку.
2.По изменению цвета влажной лакмусовой бумажки (синеет).
3.По появлению дыма при поднесении стеклянной палочки, смоченной в соляной кислоте.
Этилен (С2Н4 или СН2 = СН2 ) без цвета и запаха, тяжелее воздуха.
1.В промышленности дегидрированием этана:
б)дегидратацией этилового спирта
С2Н5ОН → С2Н4 + Н2О
Вытеснением воздуха.
1.Обесцвечивание подкисленного раствора перманганата калия.
2.Обесцвечивание бромной воды.
Беседа по вопросам. (При ответах использовать таблицу.)
- Какие газообразные вещества были рассмотрены на уроке?
- Какие способы получения рассматривали?
- От чего зависит способ собирания того или иного газа?
V. Подведение итогов.
-На сегодняшнем уроке вы изучили общие свойства газообразных веществ. Вспомнили закон Авогадро. Повторили способы получения, собирания и распознавания водорода, кислорода, углекислого газа, аммиака и этилена.
Источник
