Способы собирания углекислого газа вытеснением воздуха

Аппарат Киппа используют для получения водорода, углекислого газа и сероводорода. Твердый реагент помещают в средний шарообразный резервуар аппарата на пластмассовый кольцевой вкладыш, предохраняющий попадание твердого реагента в нижний резервуар. В качестве твердого реагента для получения водорода используют цинковые гранулы, углекислого газа — куски мрамора, сероводорода — куски сульфида железа. Куски насыпаемого твердого вещества должны быть размером около Пользоваться порошком не рекомендуется, так как ток газа получится очень сильным. После загрузки твердого реагента в аппарат через верхнее горло заливают жидкий реагент (например, разбавленный раствор соляной кислоты при получении водорода, углекислого газа и сероводорода). Жидкость наливают в таком количестве, чтобы её уровень (при открытом газоотводном кране) достигал половины верхнего шарообразного расширения нижней части. Пропускают газ в течение 5-10 минут, чтобы вытеснить воздух из аппарата, после этого закрывают газоотводный кран, в верхнее горло вставляют предохранительную воронку. Газоотводную трубку соединяют с тем прибором, куда нужно пропускать газ.

При закрытом кране выделяющийся газ вытесняет жидкость из шарообразного расширения аппарата, и он перестает работать. При открывании крана кислота вновь поступает в резервуар с твердым реагентом, и аппарат начинает работать. Это один из самых удобных и безопасных методов получения газов в лаборатории.

Собирать газ в сосуд можно различными методами. Наиболее распространены два метода: метод вытеснения воды и метод вытеснения воздуха. Выбор метода обусловлен свойствами газа, который нужно собрать.

Метод вытеснения воздуха. Этим методом можно собрать практически любой газ. Прежде чем отбирать газ, надо определить, легче он воздуха или тяжелее. Если относительная плотность газа по воздуху больше единицы, то сосуд-приемник следует держать отверстием вверх, так как газ тяжелее воздуха и будет опускаться на дно сосуда (например, углекислый газ, сероводород, кислород, хлор и др.). Если относительная плотность газа по воздуху меньше единицы, то сосуд-приемник следует держать отверстием вниз, так как газ легче воздуха и будет подниматься вверх сосуда (например, водород и др.). Контролировать наполнение сосуда можно по-разному, в зависимости от свойств газа. Например, для определения кислорода используют тлеющую лучину, которая при поднесении к краю сосуда (но не внутрь!) вспыхивает; при определении углекислого газа горячая лучина потухает.

Метод вытеснения воды. Этим методом можно собирать только газы, которые не растворяются в воде (или мало растворяются) и не реагируют с ней. Для собирания газа необходим кристаллизатор, на 1/3 заполненный водой. Сосуд-приемник (чаще всего пробирку) наполняют до верху водой, закрывают пальцем и опускают в кристаллизатор. Когда отверстие сосуда окажется под водой, его открывают и вводят в сосуд газоотводную трубку. После того, как вся вода будет вытеснена из сосуда газом, отверстие закрывают под водой пробкой и вынимают сосуд из кристаллизатора.

Проверка газа на чистоту. Многие газы горят на воздухе. Если поджечь смесь горючего газа с воздухом, то произойдет взрыв, поэтому газ нужно проверять на чистоту. Проверка заключается в сжигании небольшой порции газа (около 15 мл) в пробирке. Для этого газ собирают в пробирку и поджигают от пламени спиртовки. Если газ не содержит примесей воздуха, то горение сопровождается легким хлопком. Если же раздается резкий лающий звук, то газ загрязнен воздухом и необходима его очистка.

Источник

Лабораторные способы получения неорганических веществ

Основные способы получения (в лаборатории) конкретных веществ, относящихся к изученным классам неорганических соединений.

Лабораторные способы получения веществ отличаются от промышленных:

Лабораторные способы получения веществ	Промышленные способы получения веществ
Реагенты могут быть редкими и дорогими	Реагенты распространенные в природе и дешевые
Условия реакции мягкие, без высоких давлений и сильного нагревания	Условия реакции могут быть довольно жесткими, допустимы высокие давления и температуры
Как правило, реагенты — жидкости или твердые вещества	Реагенты — газы или жидкости, реже твердые вещества

Получение углекислого газа в лаборатории

Углекислый газ CO₂ в лаборатории получают при помощи аппарата Киппа при взаимодействии соляной кислоты с мелом или мрамором:

Получение угарного газа в лаборатории

В лаборатории угарный газ проще всего получить, действуя концентрированной серной кислотой на муравьиную кислоту:

HCOOH → H₂O + CO

Получение сероводорода в лаборатории

Сероводород в лаборатории легко получить действием разбавленной серной кислоты на сульфиды металлов, например, сульфид железа (II):

Эта реакция также проводится в аппарате Киппа.

Получение аммиака в лаборатории

Аммиак в лаборатории получают при нагревании смеси солей аммония с щелочами.

Например , при нагревании смеси хлорида аммония с гашеной известью:

Эти вещества тщательно перемешивают, помещают в колбу и нагревают.

Получение азотной кислоты в лаборатории

Азотную кислоту в лаборатории получают действием концентрированной серной кислоты на кристаллический нитрат натрия и калия при небольшом нагревании:

При этом менее летучая кислота вытесняет более летучую кислоту из соли.

При более сильном нагревании образуется сульфат натрия, но и образующаяся азотная кислота разлагается.

Получение ортофосфорной кислоты в лаборатории

При взаимодействии ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании образуется ортофосфорная кислота:

Получение кремния в лаборатории

В лаборатории кремний получают при взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:

2Mg + SiO₂→ 3MgO + Si

Получение кислорода в лаборатории

Кислорода в лаборатории можно получить при разложении целого ряда неорганических веществ.

Чаще всего в лаборатории кислород получают разложением перманганата калия:

Выделяющийся кислород можно собрать вытеснением воздуха:

Также кислород можно собирать методом вытеснения воды:

Обнаружить кислород можно очень просто: тлеющая лучинка вспыхивает в атмосфере кислорода.

Кислород можно получить также разложением пероксида водорода:

Реакция катализируется оксидом марганца (IV) MnO₂.

Разложение бертолетовой соли KClO₃ — еще один способ получения кислорода в лаборатории:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Реакция также протекает в присутствии катализатора, оксида марганца (IV) MnO₂.

Получение водорода в лаборатории

Водород в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

При взаимодействии минеральных кислот (не сильных окислителей) с активными металлами и металлами средней активности также образуется водород.

Например , соляная кислота реагирует с цинком с образованием водорода:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Собирать водород можно методом вытеснения воздуха, так как водород — гораздо более легкий газ, чем воздух.

Также для собирания водорода подходит метод вытеснения воды, так как водород плохо растворим в воде:

Водород выделяется также при взаимодействии активных металлов (расположенных в ряду активности до магния) с водой.

Например , натрий активно реагирует с водой с образованием водорода:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Получение хлора в лаборатории

Стр. 162в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

Получение хлороводорода в лаборатории

Стр. 162в лаборатории можно получить различными методами.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Урок 15. Воздух как смесь газов

В уроке 15 «Воздух как смесь газов» из курса «Химия для чайников» мы выясним из чего состоит воздух; узнаем о получении, собирании и хранении газов, а также об их герметичности.

Вы уже знаете, что вещества могут находиться в различных агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом.

В окружающей нас природе многие вещества при обычных условиях находятся в газообразном состоянии. Прежде всего, это компоненты воздушной оболочки Земли — атмосферы. Очень много газов растворено в водах Мирового океана. Во время извержения вулканов в атмосферу также выбрасывается большое количество вулканических газов. В недрах нашей планеты хранятся огромные запасы природного газа.

Атмосфере принадлежит важнейшая роль в жизни человека, животных и растений. Ее исследованиям были посвящены труды многих ученых прошлого. С давних времен был известен лишь один вид газа — воздух. При этом он изучался в основном физиками и интереса у химиков не вызывал. Лишь во второй половине XVIII в. было установлено, что воздух представляет собой смесь газов.

Состав воздуха

Основные компоненты воздуха — азот и кислород. При нормальных условиях в воздухе объемом 100 дм 3 содержится азот объемом около 78 дм 3 и кислород объемом около 21 дм 3 , а на долю всех остальных газов приходится около 1 дм 3 . В заметных количествах в воздухе присутствуют аргон, углекислый газ, озон и другие газы (табл. 7).

Для решения некоторых задач и проведения расчетов в физике, химии, технике очень удобно рассматривать воздух не как смесь газов, а как одно газообразное вещество. Экспериментальным путем можно установить, что при нормальных условиях масса воздуха объемом 22,4 дм 3 равна 29 г. Поскольку такой объем при н. у. занимает любой газ химическим количеством 1 моль, то молярную массу воздуха можно условно считать равной 29 г/моль:

Все газы, молярная масса которых меньше 29 г/моль, принято называть газами легче воздуха (например, водород H₂, аммиак NH₃, угарный газ CO, метан CH₄), а газы, у которых она больше 29 г/моль — газами тяжелее воздуха (например, кислород O₂, озон O₃, углекислый газ CO₂).

Получение, собирание и хранение газов

Газы имеют важное значение в жизни и деятельности человека. Поэтому необходимо уметь их получать, собирать и хранить.

В химической лаборатории небольшие объемы газов можно получать различными способами. Например, газы выделяются при нагревании некоторых твердых веществ (рис. 66).

Газообразные вещества могут образовываться при действии некоторых жидких веществ на твердые. Так, при действии уксуса на мрамор или мел выделяется углекислый газ (рис. 67).

В промышленности используют значительно большие, чем в химических лабораториях, количества различных газов. Большие объемы кислорода и азота получают из воздуха. Позднее вы узнаете, как это делается.

В лабораторных условиях собрать газ в сосуд можно двумя способами: вытеснением воды (рис. 68) и вытеснением воздуха. Первый способ применяют для собирания только нерастворимых в воде газов (кислород, азот, водород). Вто-
рой — для собирания как растворимых (аммиак, углекислый газ), так и нерастворимых в воде газов.

Для собирания газов, которые легче воздуха, сосуд для сбора газа следует закрепить дном вверх, а для газов, которые тяжелее воздуха, — дном вниз (рис. 69)

Для хранения газов следует использовать сосуды, не сообщающиеся с окружающей средой. Такие сосуды называют герметичными (т. е. не имеющими отверстий для выхода газа из сосуда наружу). В быту примером герметичного сосуда является бутылка с плотной пробкой, завязанный воздушный шарик или накачанная камера от велосипедного колеса, в химической лаборатории — пробирка, плотно закрытая пробкой, газометр.

Из курса физики вы знаете, что при нагревании газы расширяются. Это свойство можно использовать для проверки прибора для получения газов на герметичность (рис. 70). Для этого после сборки прибора следует погрузить конец газоотводной трубки в воду, а пробирку на несколько секунд зажать в ладони. Нагреваясь от тепла руки, воздух в пробирке расширяется и выходит из газоотводной трубки в виде пузырьков. Если пузырьки не наблюдаются, то это свидетельствует о том, что прибор собран негерметично и для газа имеется другой выход, кроме газоотводной трубки.

В промышленности для хранения газов чаще всего используют более прочные сосуды — баллоны (рис. 71), в которых сжатые газы находятся под большим давлением; для предупреждения разрушения баллона сжатым газом его стенки делают из толстой стали. Узнать, какой газ содержится в баллоне, можно по окраске баллона, цвету надписи на нем и цвету полосы. Например, баллон с кислородом должен быть окрашен в голубой цвет и иметь черную надпись «Кислород», баллон с азотом должен быть окрашен в черный цвет, иметь желтую надпись «Азот» и коричневую полосу, баллон с очень чистым аргоном должен быть окрашен в серый цвет, иметь зеленую надпись «Аргон» и зеленую полосу.

Краткие выводы урока:

Вещества могут находиться в газообразном, жидком или твердом агрегатном состоянии.
Воздух представляет собой смесь газов. Основными компонентами воздуха являются азот и кислород.
При нормальных условиях в воздухе объемом 100 дм 3 содержится азот объемом около 78 дм 3 и кислород объемом около 21 дм 3 .
Воздух можно условно рассматривать как газ, молярная масса которого равна 29 г/моль.

Надеюсь урок 15 «Воздух как смесь газов» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник