Опыт 3. получение водорода из щелочного раствора. сравнение активности молекулярного и атомарного водорода

МОДУЛЬ 1

Тема №1 Водород и его соединения.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ К ТЕМЕ:

1. Дайте общую характеристику элементу «водород»:

1.1. Открытие;

1.2. Распространение в природе;

1.3. Методы получения;

1.4. Физические и химические свойства;

1.5. Применение.

2. Изотопы водорода и изотопные разновидности воды.

3. Соединения водорода:

3.1. Методы получения;

3.2. Физические и химические свойства

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ:

1. Техника безопасности при работе с водородом.

2. Исходя из методических указаний к лабораторной работе, составить список приборов и реактивов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ВОДОРОД»

ОПЫТ 1. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА ИЗ ВОДЫ

1.1. С помощью цинка. В пробирку налить 1 мл воды, добавить 3 капли фенолфталеина, и поместить кусочек очищенного (с помощью наждачной бумаги) цинка. Нагреть пробирку. Что наблюдается? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1.2. С помощью кальция. Собрать установку (рис. 1), заполнить кристаллизатор и пробирку водой.

опыт 3. получение водорода из щелочного раствора. сравнение активности молекулярного и атомарного водорода - student2.ru

Рис. 1. Установка для получения водорода из воды с помощью кальция.

Завернуть кусочек металлического кальция (размером с полспички) в марлю и с помощью щипцов быстро подвести к отверстию пробирки. Что наблюдается? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

После полного вытеснения воды из пробирки закрыть (не переворачивая!) ее отверстие пальцем и собранный газ перелить в другую пробирку, перевернутую вверх дном (переливать в течение примерно 40 с). Поднося по очереди обе пробирки к огню, выяснить, перелит ли газ.

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Повторить опыт и продемонстрировать процесс переливания, а также доказательство того, что газ перелит (хотя бы частично).

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Что обнаруживается при разворачивании марли, в которой был кальций? (Оставить для демонстрации).

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Подвергнуть анализу жидкость в кристаллизаторе. Для чего отобрать в пробирку 1 мл ее и добавить две капли фенолфталеина. Что наблюдается? Почему?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1.3. С помощью натрия. В стакан на 100 мл налить 30 мл воды, добавить 6 капель фенолфталеина и перемешать. Затем осторожно прилить 20 мл бензина или керосина и опустить в стакан кусочек очищенного натрия (величиной с горошину) [В кристаллизатор налить 0,3 л воды и добавить 12 капель фенолфталеина, затем (под тягой, опустив максимально стекло) поместить в воду кусочек натрия (не более горошины) и спичкой поджечь газ, выделяющийся в месте нахождения натрия; или положить на воду маленький конверт, сделанный из фильтровальной бумаги с кусочком натрия (величиной с горошину)]. Что наблюдается и почему?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Как меняется цвет воды в ходе эксперимента? Почему?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Сравнить интенсивность окраски фенолфталеина в растворах после опытов 1.1, 1.2, 1.3 и объяснить различия.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ОПЫТ 2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОКСИДА МЕДИ(II)

(Опыт выполняется под тягой!)

2.1. Получение водорода. Собрать установку, представленную на рис. 2.

опыт 3. получение водорода из щелочного раствора. сравнение активности молекулярного и атомарного водорода - student2.ru

Рис. 2. Установка для восстановления оксида меди(II).

Предварительно заполнить хлоркальциевую трубку (2) гранулированным хлоридом кальция (зачем?),

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

в трубку (3) поместить (с помощью длинного бумажного «ковшика») 0,1 г оксида меди(II), а в отверстие выходной трубки (4) вставить тонкую медную проволоку. Проверить герметичность прибора. Затем в колбу (1) внести 30 гранул цинка, прилить 80 мл 2М серной кислоты и закрыть колбу пробкой. (Проследить, чтобы газоотводная трубка была близка к поверхности раствора).

2.2. Проверка водорода на чистоту. Собрать газ из газоотводной трубки (4) в сухую пробирку, объемом не более 10 мл (собирать в течение примерно 1-2 минут). Затем закрыть пробирку пальцем (не переворачивая ее) и поднести, отняв палец, ее отверстие к огню. Что наблюдается и почему?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Пункт 2.2.повторять до тех пор, пока собранный газ не начнет сгорать без резкого звука, что и укажет на его сравнительную чистоту от кислорода.

кислорода.

2.3. Горение водорода.Убедившись в отсутствии кислорода (во взрывоопасных количествах) в выделяющемся водороде, поджечь его у выхода из прибора. Отметить цвет пламени и в присутствии группы определить качественный состав продуктов сгорания.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Для этого опрокинуть над пламенем холодную стеклянную воронку. Что наблюдается и почему?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Как объяснить, что если направить пламя на кусочек льда, то стекающая со льда жидкость вызывает посинение йодкрахмального подкисленного раствора?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.4. Восстановление меди(II).С помощью спиртовки осторожно прогреть трубку (3) по всей длине, а потом сильно нагреть ту ее часть, где находится оксид меди(II). Зачем?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Когда оксид меди восстановится полностью, закончить нагревание и оставить прибор остывать, не прекращая тока водорода. Затем слить кислоту с гранул цинка в специальную банку, промыть их водой и сдать лаборанту.

ОПЫТ 3. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА ИЗ ЩЕЛОЧНОГО РАСТВОРА. СРАВНЕНИЕ АКТИВНОСТИ МОЛЕКУЛЯРНОГО И АТОМАРНОГО ВОДОРОДА

(Опыт выполняется под тягой!)

3.1. Получение водорода. Собрать установку, схема которой представлена на рис. 3.

опыт 3. получение водорода из щелочного раствора. сравнение активности молекулярного и атомарного водорода - student2.ru

Рис. 3. Установка для получения водорода из щелочного раствора

Положить в пробирку (1) 3-4 кусочка алюминия и прилить 4 мл 1M гидроксида натрия. Заткнуть пробирку пробкой с газоотводной трубкой (2) и на последнюю надеть пробирку (3). Осторожно нагреть пробирку (1) спиртовкой и собирать выделяющийся газ в течение примерно 3-4 минут. Доказать, что собранный газ содержит водород (как?).

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.2. Восстановление перманганата калия. В две чистые пробирки налить по 3 мл 20%-ной серной кислоты, и добавить по 2 капли 0,1M перманганата калия. В одну пробирку поместить 4 гранулы цинка, а через раствор во второй – пропускать водород из газоотводной трубки (2), опустив ее до дна пробирки; следить, чтобы жидкость не засосало в трубку. Через 10 минут сравнить окраску растворов в обеих пробирках и сделать вывод.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.3. Определение изменения щелочности раствора. Из пробирки (1) (рис. 3) с помощью пипетки отобрать 1 мл раствора в стакан на 50 мл. (Гранулы Al сразу же промыть водопроводной водой и сдать препаратору.) В другой такой же стакан поместить 1 мл исходной 1M щелочи. Затем в оба стакана добавить по 20 мл воды и измерить рН полученных растворов.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Рассчитать и объяснить изменение концентрации гидроксильных ионов в результате реакции с Al.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ОПЫТ 4. ПОЛУЧЕНИЕ И ВЗРЫВ «ГРЕМУЧЕЙ СМЕСИ»

4.1. Получение водорода (по методу Кавендиша). В колбу с газоотводной трубкой поместить 10 гранул цинка и прилить 20 мл концентрированной хлороводородной кислоты. Газоотводную трубку подвести под консервную банку, опрокинутую вверх дном. В дне банки должно быть отверстие диаметром примерно 3 мм, которое на время ее заполнения заклеивается лейкопластырем.

4.2. Образование и взрыв «гремучей смеси». После заполнения банки водородом (что устанавливается по выделению из-под нее «дыма»), газоотводную трубку удалить, отверстие банки открыть и сразу же выходящий из него водород поджечь длинной лучинкой (стоять как можно дальше!). Что наблюдается? Почему?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4.3. Окисление водородосодержащих веществ.В фарфоровую чашку налить 200 мл воды и довести ее до кипения на плитке. Тонкостенную маленькую пробирку наполнить на 1/3 объема парафином и добавить небольшой кусочек керамики (зачем?). Закрепить пробирку в держателе; расплавить, а затем довести до кипения парафин с помощью спиртовки. Встав как можно дальше, быстро, но осторожно, прилить парафин к воде. Что наблюдается?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Почему парафин не загорается при кипячении, а лишь после возгонки при добавлении к воде?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Наши рекомендации