Номер 3, страница 49 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 9. Химические реакции. Глава 1. Первоначальные химические понятия - номер 3, страница 49.

3.Расскажите о принципе действия аппарата Киппа. Какие реагенты используются для получения водорода?

Принцип действия аппарата Киппа

Аппарат Киппа — это лабораторный прибор, предназначенный для получения газов в результате реакции между твёрдым и жидким веществами. Его основная особенность и преимущество заключается в том, что он позволяет контролировать реакцию: начинать, приостанавливать и возобновлять её по мере необходимости, просто открывая или закрывая кран.

Конструктивно аппарат состоит из трёх соединённых стеклянных сосудов:

• Нижний сосуд (резервуар) — предназначен для хранения жидкого реагента.
• Средний шарообразный сосуд (реактор) — в него через боковой тубус с пробкой помещают твёрдый реагент. В верхней части этого сосуда находится газоотводная трубка с краном.
• Верхний сосуд — представляет собой длинную воронку, трубка которой проходит через горловину среднего сосуда и опускается почти до дна нижнего. Через эту воронку в аппарат заливают жидкий реагент.

Принцип работы следующий:

1. В средний сосуд помещают твёрдое вещество (например, гранулы цинка).
2. Через верхнюю воронку заливают жидкий реагент (например, раствор кислоты). Жидкость заполняет нижний резервуар, а затем её уровень поднимается в средний сосуд, где она вступает в контакт с твёрдым реагентом.
3. Начинается химическая реакция, сопровождающаяся выделением газа. Если кран на газоотводной трубке открыт, газ выходит из аппарата.
4. Если кран закрыть, выделяющийся газ не может выйти и начинает накапливаться в среднем сосуде. Давление в нём растёт.
5. Под действием избыточного давления газа жидкость вытесняется из среднего сосуда: её уровень опускается в нижний резервуар, а часть поднимается вверх в воронку.
6. Как только уровень жидкости опускается ниже твёрдого реагента, их контакт прекращается, и химическая реакция останавливается.
7. При необходимости снова получить газ достаточно открыть кран. Давление в аппарате упадёт, жидкость поднимется, войдёт в контакт с твёрдым веществом, и реакция возобновится.

Таким образом, аппарат Киппа обеспечивает автоматическое регулирование выработки газа в зависимости от его потребления.

Ответ: Принцип действия аппарата Киппа основан на автоматическом прекращении и возобновлении реакции между твёрдым и жидким реагентами. При закрытии газоотводного крана давление образующегося газа вытесняет жидкость от твёрдого вещества, останавливая реакцию. При открытии крана давление падает, жидкость снова вступает в контакт с твёрдым реагентом, и реакция возобновляется.

Какие реагенты используются для получения водорода?

В аппарате Киппа водород ($H_2$) получают в результате реакции замещения, как правило, между металлом, стоящим в ряду активности до водорода, и раствором кислоты-неокислителя.

В качестве твёрдого реагента традиционно используют гранулированный цинк ($Zn$). Он достаточно активен для реакции, но сама реакция протекает не слишком бурно, что позволяет её легко контролировать. Иногда используют железо ($Fe$).

В качестве жидкого реагента подходят разбавленные растворы соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$) кислот. Использовать азотную кислоту ($HNO_3$) или концентрированную серную кислоту нельзя, так как они являются сильными окислителями и в реакции с металлами будут восстанавливаться сами, а не выделять водород.

Основные уравнения реакций получения водорода:

• С соляной кислотой: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
• С серной кислотой: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$

Ответ: Для получения водорода в аппарате Киппа обычно используют гранулированный цинк ($Zn$) в качестве твердого реагента и разбавленный раствор соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$) кислоты в качестве жидкого.