Страница 127 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 19. Получение и распознавание водорода

Поместите в пробирку две гранулы цинка и прилейте 2 мл раствора серной кислоты. Что наблюдаете? Закройте отверстие пробирки большим пальцем на несколько секунд, пока не почувствуете давление газа на палец. Направьте пробирку на пламя спиртовки и уберите палец. (Внимание! Горлышко пробирки не направлять на себя!) Что наблюдаете? Какой водород вы собрали в пробирке — чистый или в смеси с воздухом? Запишите уравнения реакций и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Поместите в пробирку две гранулы цинка и прилейте 2 мл раствора серной кислоты. Что наблюдаете?

При добавлении раствора серной кислоты к гранулам цинка начинается бурная химическая реакция. На поверхности цинка наблюдается выделение пузырьков бесцветного газа, не имеющего запаха. Это свидетельствует о протекании реакции замещения, в ходе которой цинк вытесняет водород из кислоты. Гранулы цинка постепенно растворяются.

Ответ: Наблюдается выделение пузырьков газа и растворение цинка.

Направьте пробирку на пламя спиртовки и уберите палец. Что наблюдаете?

При поднесении отверстия пробирки к пламени спиртовки раздается характерный хлопок или "лающий" звук. Этот звук является качественной реакцией на водород, смешанный с воздухом (кислородом). Происходит взрывная реакция горения водорода.

Ответ: Наблюдается громкий хлопок.

Какой водород вы собрали в пробирке — чистый или в смеси с воздухом?

Собранный в пробирке водород находится в смеси с воздухом. Именно этим объясняется громкий хлопок при поджигании. Смесь водорода с кислородом (входящим в состав воздуха) в определенном соотношении (примерно от 4% до 75% водорода) является взрывоопасной и называется "гремучим газом". Чистый водород горит спокойно, с тихим шипением и образует бледное, почти бесцветное пламя. Так как пробирка изначально была заполнена воздухом, а водород собирался в ней в течение короткого времени, он не успел полностью вытеснить воздух, образовав с ним смесь.

Ответ: Водород был собран в смеси с воздухом.

Запишите уравнения реакций и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

В ходе опыта протекают две основные химические реакции:

1. Получение водорода при взаимодействии цинка с серной кислотой.

Уравнение реакции: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$

Это окислительно-восстановительная реакция. Рассмотрим степени окисления элементов:

$\overset{0}{Zn} + \overset{+1}{H_2}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} \rightarrow \overset{+2}{Zn}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} + \overset{0}{H_2}\uparrow$

Процессы окисления и восстановления:
$\overset{0}{Zn} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Zn}$ | 1 | окисление, $Zn$ (цинк) является восстановителем.
$2\overset{+1}{H} + 2e^- \rightarrow \overset{0}{H_2}$ | 1 | восстановление, $\overset{+1}{H}$ (ионы водорода в кислоте) является окислителем.

2. Горение водорода (реакция с кислородом воздуха).

Уравнение реакции: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

Это также окислительно-восстановительная реакция. Рассмотрим степени окисления:

$2\overset{0}{H_2} + \overset{0}{O_2} \rightarrow 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Процессы окисления и восстановления:
$\overset{0}{H_2} - 2e^- \rightarrow 2\overset{+1}{H}$ | 2 | окисление, $H_2$ (водород) является восстановителем.
$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ | 1 | восстановление, $O_2$ (кислород) является окислителем.

Ответ: Уравнение получения водорода: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$. Цинк ($\overset{0}{Zn}$) - восстановитель, ионы водорода ($\overset{+1}{H}$) - окислитель.
Уравнение горения водорода: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$. Водород ($\overset{0}{H_2}$) - восстановитель, кислород ($\overset{0}{O_2}$) - окислитель.