Лабораторный опыт 1, страница 16 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 3. Хлор. Глава 1. Неметаллы - страница 16.

Условие.

Лабораторный опыт 1. Получение хлора и изучение его свойств

На дно сухой пробирки опустите один-два кристаллика перманганата калия, прилейте к ним несколько капель 20%-й соляной кислоты. Что наблюдаете? Определите окраску выделяющегося газа на фоне листа белой бумаги. В какой части пробирки окраска интенсивнее? Сделайте вывод о плотности газа по сравнению с плотностью воздуха. Результаты наблюдений запишите в тетрадь.

Решение.

Решение 2.

При добавлении нескольких капель 20%-й соляной кислоты к кристалликам перманганата калия начинается окислительно-восстановительная реакция. В ходе этой реакции образуется газообразный хлор. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 5Cl_2\uparrow + 8H_2O$

Что наблюдаете?

При добавлении соляной кислоты к тёмно-фиолетовым кристаллам перманганата калия начинается бурная реакция. Наблюдается шипение и активное выделение пузырьков газа. По мере протекания реакции фиолетовая окраска, характерная для перманганата калия, исчезает, а сами кристаллы растворяются. Выделяется газ, обладающий резким, удушливым, специфическим запахом (похожим на запах бытовых отбеливателей, содержащих хлор).

Ответ: Наблюдается бурное выделение газа с резким запахом и исчезновение фиолетовой окраски кристаллов.

Определите окраску выделяющегося газа на фоне листа белой бумаги.

Выделяющийся газ, хлор ($Cl_2$), имеет характерную окраску. Чтобы её лучше рассмотреть, пробирку подносят к листу белой бумаги. На белом фоне отчётливо видно, что газ окрашен в желтовато-зелёный цвет.

Ответ: Газ имеет желтовато-зелёную окраску.

В какой части пробирки окраска интенсивнее?

Наиболее интенсивная желтовато-зелёная окраска наблюдается в нижней части пробирки, над поверхностью реакционной смеси. Газ заполняет пробирку снизу вверх, вытесняя находящийся в ней воздух.

Ответ: Окраска интенсивнее в нижней части пробирки.

Сделайте вывод о плотности газа по сравнению с плотностью воздуха.

Тот факт, что хлор скапливается у дна пробирки, позволяет сделать вывод, что он плотнее (тяжелее) воздуха. Этот вывод можно подтвердить расчётом относительной плотности хлора по воздуху.

Дано:

Выделяющийся газ — хлор ($Cl_2$)

Сравниваемый газ — воздух (смесь газов)

Найти:

Сравнить плотность хлора ($\rho_{Cl_2}$) с плотностью воздуха ($\rho_{возд}$).

Решение:

Согласно закону Авогадро, плотности газов при одинаковых условиях прямо пропорциональны их молярным массам. Следовательно, для сравнения плотностей достаточно сравнить их молярные массы.

1. Рассчитаем молярную массу хлора ($M(Cl_2)$). Атомная масса хлора $Ar(Cl)$ равна 35,5 а.е.м. Молярная масса молекулярного хлора:

$M(Cl_2) = 2 \cdot 35,5 = 71$ г/моль.

2. Средняя молярная масса воздуха ($M(возд)$) принимается равной 29 г/моль.

3. Сравним полученные значения:

$M(Cl_2) = 71 \text{ г/моль} > M(возд) = 29 \text{ г/моль}$.

Поскольку молярная масса хлора больше средней молярной массы воздуха, его плотность также будет больше. Относительная плотность хлора по воздуху ($D_{возд}(Cl_2)$) показывает, во сколько раз хлор тяжелее воздуха:

$D_{возд}(Cl_2) = \frac{M(Cl_2)}{M(возд)} = \frac{71}{29} \approx 2,45$.

Таким образом, хлор почти в 2,5 раза тяжелее воздуха.

Ответ: Плотность выделяющегося газа (хлора) больше плотности воздуха.