Страница 94 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Практическая работа 4

ПОЛУЧЕНИЕ АММИАКА И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СВОЙСТВ

Получение аммиака и его водного раствора

1. На листке бумаги перемешайте приблизительно равные массы кристаллических хлорида аммония $NH_4Cl$ и гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ (например, по два шпателя того и другого вещества).

2. Приготовленную смесь внесите в пробирку на $\frac{1}{5}$ её объёма.

3. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и проверьте прибор на герметичность.

4. Закрепите прибор в штативе горизонтально с небольшим наклоном в сторону пробки так, чтобы отверстие пробирки было чуть ниже дна: это связано с тем, что образующиеся капли воды не должны стекать на дно, иначе пробирка может лопнуть.

5. Наденьте сухую пробирку — приёмник газа на газоотводную трубку, направленную вверх.

6. Зажгите спиртовку. Нагрейте пробирку со смесью в пламени спиртовки, соблюдая все правила.

7. Определите наличие аммиака в пробирке-приёмнике. Для этого кусочек универсальной индикаторной бумаги смочите водой и пинцетом поднесите к отверстию пробирки. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

8. Прекратите нагревание. Снимите пробирку с аммиаком с газоотводной трубки, не переворачивая её. Конец газоотводной трубки сразу же после снятия с неё пробирки-приёмника закройте кусочком мокрой ваты.

9. Немедленно закройте отверстие пробирки-приёмника пробкой с держателем и опустите пробирку в стакан с водой. Только под водой выньте пробку из отверстия пробирки с помощью держателя.

10. Слегка покачивая пробирку, растворите собранный газ в воде. Когда вода поднимется в пробирку, снова закройте отверстие пробирки пробкой с держателем и выньте пробирку из сосуда.

Данная практическая работа посвящена лабораторному способу получения аммиака и исследованию его физических и химических свойств.

Получение аммиака (пункты 1-6)

В ходе выполнения пунктов 1-6 происходит получение газообразного аммиака. Аммиак образуется в результате реакции обмена между хлоридом аммония и гидроксидом кальция при нагревании. Смесь твердых реагентов ($NH_4Cl$ и $Ca(OH)_2$) нагревается в пробирке. Выделяющийся газ, аммиак ($NH_3$), является бесцветным газом с характерным резким запахом.

Уравнение реакции получения аммиака:

$2NH_4Cl_{(тв)} + Ca(OH)_{2 (тв)} \xrightarrow{t} CaCl_{2 (тв)} + 2NH_{3 (г)} \uparrow + 2H_2O_{(г)}$

Пробирка с реакционной смесью закрепляется с небольшим наклоном в сторону отверстия, чтобы образующийся в ходе реакции водяной пар конденсировался и стекал по стенкам, не попадая на горячее дно пробирки, что могло бы привести к ее растрескиванию.

Аммиак собирают в сухую пробирку-приемник методом вытеснения воздуха, располагая пробирку-приемник вверх дном (отверстием вниз). Этот способ сбора газа применяется потому, что аммиак значительно легче воздуха (молярная масса $NH_3$ ≈ 17 г/моль, средняя молярная масса воздуха ≈ 29 г/моль).

Определение наличия аммиака и его свойств (пункт 7)

Для определения наличия аммиака в пробирке-приемнике используется влажная универсальная индикаторная бумага. При поднесении такой бумажки к отверстию пробирки с аммиаком наблюдается ее окрашивание в синий или сине-фиолетовый цвет. Это свидетельствует о наличии щелочной среды.

Щелочная среда образуется в результате взаимодействия аммиака с водой, присутствующей на индикаторной бумаге. Аммиак растворяется в воде, образуя слабое основание — гидроксид аммония, который диссоциирует с образованием гидроксид-ионов ($OH^-$).

Уравнение реакции, объясняющее наблюдаемое явление:

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Ответ: Влажная универсальная индикаторная бумага изменит свой цвет на синий, что указывает на щелочную среду, создаваемую водным раствором аммиака. Уравнение реакции: $NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$.

Изучение растворимости аммиака в воде (пункты 8-10)

В ходе выполнения пунктов 8-10 демонстрируется одно из важнейших физических свойств аммиака — его очень высокая растворимость в воде. Когда пробирку, заполненную аммиаком, переворачивают и, погрузив в стакан с водой, открывают под водой, происходит следующее явление: вода из стакана устремляется внутрь пробирки, заполняя ее практически полностью. Этот опыт известен как "аммиачный фонтан".

Причина этого явления заключается в том, что газообразный аммиак чрезвычайно хорошо растворяется в воде (при комнатной температуре в 1 объеме воды может раствориться до 700 объемов аммиака). Из-за быстрого растворения газа давление внутри пробирки резко падает и становится значительно ниже атмосферного давления. Внешнее атмосферное давление, действующее на поверхность воды в стакане, "заталкивает" воду в область пониженного давления, то есть внутрь пробирки.

Ответ: Наблюдается быстрое заполнение пробирки водой из стакана. Это доказывает, что аммиак обладает очень высокой растворимостью в воде.