Практическая работа 3, страница 84 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис

Глава 2. Кислород. Горение. Параграф 25. Практическая работа 3. Получение и свойства кислорода - страница 84.

Условие.

🔴 Повторите правила техники безопасности при работе в химическом кабинете.

1. Получение и собирание кислорода

а) Соберите прибор, как показано на рисунке 25 (с. 73), и проверьте его на герметичность. В пробирку насыпьте перманганат калия примерно на $1/4$ её объёма и у отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Закрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки почти доходил до дна стакана или цилиндра, в котором будет собираться кислород.

В пламени спиртовки сначала обогрейте всю пробирку, а затем нагревайте её дно.

Полноту заполнения стакана (цилиндра) кислородом проверяйте тлеющей лучинкой. Как только сосуд наполнится кислородом, закройте его картоном или стеклянной пластинкой.

б) Соберите прибор, как показано на рисунке 26 (с. 74), и проверьте его на герметичность. В сосуд с водой опрокиньте пробирку с водой (или цилиндр, закрытый стеклянной пластинкой). Затем пробирку (цилиндр) с водой наденьте на конец газоотводной трубки и нагревайте пробирку с перманганатом калия. Когда сосуд заполнится кислородом, закройте его под водой стеклянной пластинкой.

2. Горение в кислороде угля и серы

а) Положите в железную ложечку кусочек древесного угля и раскалите его в пламени спиртовки. Затем ложечку с тлеющим углем внесите в сосуд с кислородом и наблюдайте за происходящим. Когда горение прекратится, влейте в сосуд немного известковой воды и взболтайте. Почему известковая вода мутнеет? Запишите уравнение реакции горения угля.

б) В железную ложечку положите кусочек серы и подожгите его в пламени спиртовки. (Опыт проводится в вытяжном шкафу!) Понаблюдайте, как сера горит на воздухе. Затем поместите горящую серу в сосуд с кислородом. Как изменилось пламя? Почему? Запишите уравнение реакции горения серы.

3. Отчёт о работе оформите в виде таблицы (см. § 5).

Решение.

Решение 2.

1. Получение и собирание кислорода

а) Соберите прибор, как показано на рисунке 25 (с. 73), и проверьте его на герметичность. В пробирку насыпьте перманганат калия примерно на ¼ её объёма и у отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Закрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки почти доходил до дна стакана или цилиндра, в котором будет собираться кислород.
В пламени спиртовки сначала обогрейте всю пробирку, а затем нагревайте её дно.
Полноту заполнения стакана (цилиндра) кислородом проверяйте тлеющей лучинкой. Как только сосуд наполнится кислородом, закройте его картоном или стеклянной пластинкой.

В данном эксперименте кислород получают путём термического разложения перманганата калия ($KMnO_4$). При нагревании это вещество фиолетового цвета разлагается с образованием трёх продуктов: манганата калия ($K_2MnO_4$), оксида марганца(IV) ($MnO_2$) и газообразного кислорода ($O_2$). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2KMnO_4 \xrightarrow{t^\circ} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$

Комочек ваты у отверстия пробирки необходим для того, чтобы предотвратить попадание мелких частичек реагентов в газоотводную трубку.

Сбор кислорода в стакан или цилиндр осуществляется методом вытеснения воздуха. Этот метод основан на том, что кислород немного тяжелее воздуха (молярная масса $O_2$ равна $\text{32}$ г/моль, а средняя молярная масса воздуха – примерно $\text{29}$ г/моль). Поэтому кислород, поступая в сосуд, опускается на дно и постепенно вытесняет находящийся там воздух вверх.

Для проверки полноты заполнения сосуда кислородом используется тлеющая лучинка. В среде, богатой кислородом, горение происходит гораздо интенсивнее, чем в воздухе. Если внести тлеющую лучинку в сосуд, и она ярко вспыхнет, это свидетельствует о том, что сосуд наполнился кислородом.

Ответ: При нагревании перманганата калия выделяется кислород, который собирают в сосуд методом вытеснения воздуха. Наполнение сосуда проверяют с помощью тлеющей лучинки, которая ярко вспыхивает в кислороде.

б) Соберите прибор, как показано на рисунке 26 (с. 74), и проверьте его на герметичность. В сосуд с водой опрокиньте пробирку с водой (или цилиндр, закрытый стеклянной пластинкой). Затем пробирку (цилиндр) с водой наденьте на конец газоотводной трубки и нагревайте пробирку с перманганатом калия. Когда сосуд заполнится кислородом, закройте его под водой стеклянной пластинкой.

Этот пункт описывает другой способ собирания кислорода, получаемого по той же реакции разложения перманганата калия: $2KMnO_4 \xrightarrow{t^\circ} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$.

Способ собирания газа называется методом вытеснения воды. Он основан на том, что кислород малорастворим в воде. Прибор для собирания представляет собой сосуд (пробирку или цилиндр), доверху наполненный водой и перевёрнутый в кристаллизаторе с водой. Конец газоотводной трубки подводят под отверстие перевёрнутого сосуда. Выделяющийся кислород в виде пузырьков поступает в сосуд и, так как он легче воды, поднимается вверх, вытесняя воду из сосуда. Когда сосуд полностью заполнится газом (вода будет вытеснена), его, не вынимая из воды, закрывают стеклянной пластинкой и только после этого переворачивают. Этот способ позволяет получить более чистый кислород, чем при собирании методом вытеснения воздуха, так как практически исключается примесь воздуха.

Ответ: Кислород, получаемый при разложении перманганата калия, можно собрать методом вытеснения воды, так как он плохо растворяется в воде. Этот метод позволяет получить более чистый образец газа.

2. Горение в кислороде угля и серы

а) Положите в железную ложечку кусочек древесного угля и раскалите его в пламени спиртовки. Затем ложечку с тлеющим углем внесите в сосуд с кислородом и наблюдайте за происходящим. Когда горение прекратится, влейте в сосуд немного известковой воды и взболтайте. Почему известковая вода мутнеет? Запишите уравнение реакции горения угля.

При внесении тлеющего уголька (состоящего в основном из углерода, $\text{C}$) в сосуд с кислородом ($O_2$), он раскаляется и ярко сгорает без пламени, образуя газообразный продукт – диоксид углерода (углекислый газ, $CO_2$).

Уравнение реакции горения угля (углерода):

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

Известковая вода – это насыщенный раствор гидроксида кальция, $Ca(OH)_2$. При взаимодействии углекислого газа с известковой водой происходит химическая реакция, в результате которой образуется нерастворимое в воде вещество – карбонат кальция ($CaCO_3$), который выпадает в виде белого осадка. Именно из-за образования этого осадка известковая вода мутнеет.

Уравнение реакции углекислого газа с известковой водой:

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Ответ: Известковая вода мутнеет, потому что образующийся при горении угля углекислый газ ($CO_2$) реагирует с гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$), содержащимся в известковой воде, с образованием нерастворимого белого осадка карбоната кальция ($CaCO_3$). Уравнение реакции горения угля: $C + O_2 \rightarrow CO_2$.

б) В железную ложечку положите кусочек серы и подожгите его в пламени спиртовки. (Опыт проводится в вытяжном шкафу!) Понаблюдайте, как сера горит на воздухе. Затем поместите горящую серу в сосуд с кислородом. Как изменилось пламя? Почему? Запишите уравнение реакции горения серы.

На воздухе сера ($\text{S}$) горит неярким синим пламенем, образуя бесцветный газ с резким запахом – диоксид серы (сернистый газ, $SO_2$).

Когда горящую серу вносят в сосуд с чистым кислородом, пламя становится значительно ярче и интенсивнее, его цвет – ярко-синий. Горение происходит намного энергичнее.

Изменение интенсивности горения объясняется тем, что в чистом кислороде концентрация молекул $O_2$ намного выше, чем в воздухе (в воздухе кислорода около 21%). Скорость химической реакции напрямую зависит от концентрации реагирующих веществ. Чем выше концентрация кислорода, тем чаще его молекулы сталкиваются с атомами серы, и тем быстрее протекает реакция горения.

Уравнение реакции горения серы:

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

Ответ: В кислороде пламя горящей серы становится ярче и интенсивнее по сравнению с горением на воздухе. Это происходит потому, что концентрация кислорода в колбе намного выше, чем в воздухе, что приводит к увеличению скорости реакции горения. Уравнение реакции горения серы: $S + O_2 \rightarrow SO_2$.

3. Отчёт о работе оформите в виде таблицы (см. § 5).

Этот пункт является инструкцией по оформлению отчета по лабораторной работе и не содержит вопроса, требующего ответа.

Ответ: Данный пункт является указанием к оформлению работы и не требует решения.