4, страница 74 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Практическая работа 5. Получение, собирание и распознавание водорода. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - страница 74.

4. Прибор закрепите в лапке лабораторного штатива. На стеклянную трубку наденьте пробирку-приёмник. Соберите в неё выделяющийся водород.

В данном пункте инструкции описывается методика сбора водорода, получаемого в ходе химической реакции. Процесс основан на физических свойствах этого газа.

Решение

Инструкция "Прибор закрепите в лапке лабораторного штатива" является стандартным требованием техники безопасности для обеспечения устойчивости всей установки.

Ключевая часть инструкции — "На стеклянную трубку наденьте пробирку-приёмник. Соберите в неё выделяющийся водород". Здесь описывается метод сбора газа, известный как метод вытеснения воздуха. Пробирку-приёмник располагают вверх дном (отверстием вниз) и надевают на газоотводную трубку, направленную вверх.

Выбор такого способа сбора обусловлен плотностью водорода по сравнению с плотностью воздуха.

• Молярная масса водорода ($H_2$) составляет $M(H_2) \approx 2.016 \text{ г/моль}$.
• Средняя молярная масса воздуха, который является смесью газов (в основном азота $N_2$ и кислорода $O_2$), составляет примерно $M(\text{воздуха}) \approx 29 \text{ г/моль}$.

Поскольку молярная масса водорода почти в 14.5 раз меньше молярной массы воздуха, водород значительно легче воздуха. Согласно закону Авогадро, при одинаковых условиях (температуре и давлении) газы с меньшей молярной массой имеют меньшую плотность.

Поэтому, когда водород поступает по газоотводной трубке в перевёрнутую пробирку, он, как более лёгкий газ, поднимается и скапливается в её верхней части (у дна). При этом он вытесняет более тяжёлый воздух, который выходит из пробирки через её открытое отверстие. Постепенно вся пробирка заполняется водородом.

Для проверки чистоты собранного водорода (и полноты заполнения пробирки) используется проба с горящей лучинкой. Пробирку, не переворачивая, подносят к пламени. Тихий "хлопок" свидетельствует о наличии чистого водорода.

Ответ: В инструкции описан метод сбора водорода путём вытеснения воздуха. Пробирку-приёмник необходимо расположить вверх дном, так как водород ($H_2$) — газ, который значительно легче воздуха ($M(H_2) \approx 2 \text{ г/моль}$, а $M(\text{воздуха}) \approx 29 \text{ г/моль}$). Поднимаясь вверх, водород будет заполнять объём перевёрнутой пробирки, вытесняя из неё более тяжёлый воздух.