Опыт 1, страница 162 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Практическая работа №6

Получение аммиака и изучение его свойств

Цель работы: получение и изучение свойств аммиака.

Реактивы и оборудование. Хлорид аммония, гидроксид кальция (сухие), конц. р-р соляной, серной кислоты, $AlCl_3$, фенолфталеиновая бумага, фарфоровая чашка, стеклянная палочка или шпатель, термостойкая пробирка с газоотводной трубкой, пробирки, пробка с прямой газоотводной трубкой, штатив, спиртовка, спички, кристаллизатор с водой.

Рис. 35. Прибор для получения аммиака

Опыт 1. Соберите прибор, изображенный на рис. 35. На лист бумаги или в небольшую фарфоровую чашку (можно ступку) насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объемом по одной ложечке (ложечка для сжигания веществ). Смесь необходимо очень осторожно, низко не наклоняясь, растереть до однородного состояния, только потом перенести в сухую пробирку. Закрыв ее пробкой с газоотводной трубкой, укрепите в лапке штатива.

При укреплении прибора в лапке штатива обратите внимание на наклон пробирки к ее отверстию. На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.

Пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция прогрейте сначала всю (2-3 движениями пламени), а затем нагревайте в том месте, где находится смесь. Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевернутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку. Обнаружив аммиак, приблизьте к отверстию пробирки стеклянную палочку, смоченную концентрированной соляной кислотой. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Теперь прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, плавно снимите с газоотводной трубки, держа ее вверх дном (конец газоотводной трубки сразу же после снятия с нее пробирки с аммиаком закройте кусочком мокрой ваты).

Немедленно закройте отверстие снятой пробирки с аммиаком пробкой с прямой газоотводной трубкой и, не открывая, опустите в стакан с водой. Что наблюдаете? Почему в пробирке поднялась вода? Аммиак поднимется по трубке, можно будет наблюдать эффектный «фонтан».

Вопросы.

1. Почему пробирку со смесью веществ нужно укреплять в лапке штатива, в данном случае наклонно с приподнятым дном? Запись уравнения реакции между хлоридом аммония и гидроксидом кальция облегчит ваш ответ.

2. Почему аммиак собирают в перевернутую вверх дном пробирку? Какие еще газы можно собирать таким способом?

3. Что можно наблюдать, если вместо соляной кислоты поднести на палочке к отверстию пробирки с аммиаком концентрированную азотную кислоту? Напишите уравнение реакции.

1. Пробирку со смесью веществ для получения аммиака укрепляют наклонно, с приподнятым дном, чтобы избежать ее растрескивания. Причина этого связана с продуктами реакции, которая протекает при нагревании. Уравнение реакции получения аммиака:

$2NH_4Cl(тв) + Ca(OH)_2(тв) \xrightarrow{t} CaCl_2(тв) + 2NH_3(г) + 2H_2O(г)$

Как видно из уравнения, помимо газообразного аммиака, в реакции образуется также вода в виде пара. Водяной пар, поднимаясь, соприкасается с более холодными верхними частями пробирки и конденсируется на ее стенках. Если бы пробирка была наклонена отверстием вверх, то сконденсировавшиеся капли воды стекали бы обратно на раскаленное дно пробирки. Это привело бы к резкому перепаду температур и, как следствие, к растрескиванию стекла (термический удар). При наклоне пробирки с приподнятым дном (отверстием вниз) капли воды стекают по направлению к выходу из пробирки, не попадая в зону нагрева, что обеспечивает безопасность эксперимента.

Ответ: Пробирку наклоняют с приподнятым дном, чтобы вода, образующаяся в ходе реакции и конденсирующаяся на холодных стенках, стекала к отверстию, а не на горячее дно пробирки, что могло бы вызвать ее растрескивание.

2. Аммиак собирают в перевернутую вверх дном пробирку, потому что его плотность меньше плотности воздуха. Это можно определить, сравнив их молярные массы. Молярная масса аммиака $NH_3$ составляет приблизительно $M(NH_3) = 17 \ г/моль$, в то время как средняя молярная масса воздуха – около $M_{воздуха} = 29 \ г/моль$. Будучи значительно легче воздуха, аммиак поднимается вверх и, поступая в перевернутую пробирку, заполняет ее, вытесняя более тяжелый воздух вниз. Этот способ сбора газа называется методом вытеснения воздуха.

Таким же способом можно собирать любые другие газы, которые легче воздуха и не вступают с ним в реакцию. Например: водород ($H_2$, молярная масса $2 \ г/моль$), метан ($CH_4$, молярная масса $16 \ г/моль$), гелий ($He$, молярная масса $4 \ г/моль$).

Ответ: Аммиак собирают в перевернутую пробирку, так как он легче воздуха (его молярная масса $17 \ г/моль$ меньше средней молярной массы воздуха $29 \ г/моль$). Этим же способом можно собирать и другие газы с плотностью меньше плотности воздуха, например, водород и метан.

3. Если к отверстию пробирки с выделяющимся аммиаком поднести стеклянную палочку, смоченную концентрированной азотной кислотой ($HNO_3$), то можно будет наблюдать появление густого белого дыма. Этот дым представляет собой взвесь мельчайших твердых частиц нитрата аммония ($NH_4NO_3$), который образуется в результате химической реакции между газообразным аммиаком и парами азотной кислоты.

Уравнение данной реакции:

$NH_3(г) + HNO_3(г) \rightarrow NH_4NO_3(тв)$

Это качественная реакция на аммиак, аналогичная реакции с соляной кислотой, при которой образуется "дым" хлорида аммония.

Ответ: Можно наблюдать образование густого белого дыма, состоящего из твердых частиц нитрата аммония, который образуется в результате реакции $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$.