Мои химические исследования, страница 43 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

МОИ ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Получение водорода.

«ПОМОЩНИК»

Подготовьте две сухие чистые пробирки.

Зажгите спиртовку (газовую горелку).

Откройте пробирку с газоотводной трубкой и опустите в неё 1-2 гранулы цинка.

Добавьте к цинку 1-2 мл раствора соляной кислоты $\text{HCl}$.

Плотно закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепите её вертикально в лапке штатива.

Наденьте на газоотводную трубку сухую чистую пробирку так, чтобы свободный конец трубки доходил почти до самого дна пробирки.

Через 15-20 с снимите пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, поднесите отверстие пробирки к пламени спиртовки (газовой горелки).

Повторите опыт, заполняя пробирку водородом не менее 1 мин.

В данном химическом исследовании описывается лабораторный способ получения водорода взаимодействием цинка с соляной кислотой, метод его собирания и способ проверки на чистоту.

Уравнение реакции получения водорода

Водород получают в результате реакции замещения между металлическим цинком ($Zn$) и раствором соляной (хлороводородной) кислоты ($HCl$). Цинк, как металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений до водорода, вытесняет его из кислоты. В результате реакции образуется соль — хлорид цинка ($ZnCl_2$) — и выделяется газообразный водород ($H_2$).

Уравнение реакции в молекулярном виде: $$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$$

Ответ: Водород получают взаимодействием цинка с соляной кислотой. Уравнение реакции: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$.

Собирание водорода

В эксперименте водород собирают методом вытеснения воздуха. Для этого на газоотводную трубку, идущую от пробирки-реактора, надевают другую сухую пробирку в перевернутом положении (отверстием вниз). Конец газоотводной трубки должен доходить почти до дна перевернутой пробирки.

Этот способ основан на физических свойствах водорода. Водород ($H_2$) — самый легкий из всех газов. Его молярная масса составляет приблизительно $2 \ г/моль$, в то время как средняя молярная масса воздуха — около $29 \ г/моль$. Из-за такой низкой плотности водород поднимается вверх и скапливается в верхней части перевернутой пробирки, вытесняя из нее более тяжелый воздух. Пробирку для сбора необходимо держать строго вертикально отверстием вниз, чтобы собранный газ не улетучился.

Ответ: Водород собирают в перевернутую пробирку методом вытеснения воздуха, так как водород значительно легче воздуха.

Проверка водорода на чистоту

Проверка собранного газа на чистоту является важным шагом, так как смесь водорода с воздухом взрывоопасна. В инструкции описано два этапа проверки.

1. Тест после 15–20 секунд сбора: За короткое время в пробирке-приемнике успевает собраться смесь выделяющегося водорода и воздуха, который был в ней изначально. Такая смесь водорода с кислородом воздуха называется "гремучим газом". Если поднести отверстие пробирки с "гремучим газом" к пламени, произойдет небольшая детонация, сопровождаемая характерным резким "лающим" звуком или хлопком. Этот звук свидетельствует о том, что собранный водород нечистый. Реакция горения водорода: $$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$$
2. Тест после сбора в течение 1 минуты и более: При длительном пропускании водорода в пробирку он вытесняет практически весь воздух. Если теперь поднести пробирку с чистым водородом к пламени, он загорится спокойно, с тихим глухим звуком ("пух") и будет гореть у отверстия пробирки бледным голубоватым пламенем. Отсутствие громкого хлопка является показателем чистоты водорода.

Ответ: Для проверки водорода на чистоту пробирку с газом подносят к пламени. Если слышится резкий хлопок ("лай"), значит, в пробирке взрывоопасная смесь водорода с воздухом. Чистый водород загорается с тихим глухим звуком.

Выводы о свойствах водорода

На основании данного опыта можно сделать следующие выводы о физических и химических свойствах водорода:

• Водород — газ без цвета и запаха.
• Водород значительно легче воздуха, что позволяет собирать его методом вытеснения воздуха в перевернутый сосуд.
• Водород является горючим газом. Он бурно реагирует с кислородом (взрывается) при поджигании в виде смеси, а в чистом виде горит спокойно.

Ответ: Эксперимент показывает, что водород — это бесцветный, очень легкий и горючий газ.