Большая энциклопедия нефти и газа. Определение молекулярной массы по уравнению Клапейрона-Менделеева

Мы уже немного поработали, займемся газами. Это несколько труднее, и прежде всего нам нужны будут пробки с отверстиями и газоотводные трубки.

Трубка может быть стеклянной, металлической и даже пластмассовой. Резиновую пробку лучше не брать - в ней трудно сверлить отверстия. Возьмите корковые или полиэтиленовые пробки - отверстия в них можно прожечь нагретым шилом. В это отверстие вставьте трубочку - к примеру, от глазной пипетки; она должна входить в отверстие пробки плотно, без зазоров, поэтому отверстие в пробке надо сделать сначала чуть меньше, чем требуется, а потом понемногу расширять его, подгоняя под диаметр трубки. Наденьте на стеклянную трубку резиновую или полиэтиленовую гибкую трубку длиной сантиметров 30, в другой ее конец также вставьте короткую стеклянную трубку.

Теперь первый опыт с газами. Приготовьте известковую воду, залив горячей водой (1/2 стакана) половину чайной ложки измельченной гашеной извести, размешайте смесь и дайте отстояться.

Прозрачный осадок над отстоявшимся раствором и есть известковая вода. Осторожно слейте жидкость с осадка; этот лабораторный прием называют декантацией .

Если у вас нет гашеной извести Са(ОН) 2 , то известковую воду можно приготовить из двух растворов, продающихся в аптеке: хлорида кальция СаСl 2 и нашатырного спирта NH 4 OH (водного раствора аммиака). При их смешивании также получается прозрачная известковая вода.

Возьмите охлажденную бутылку с минеральной водой или лимонадом. Откройте пробку, быстро вставьте в горлышко пробку с газоотводной трубкой, а другой ее конец опустите в стакан с известковой водой. Поставьте бутылку в теплую воду. Из нее будут выделяться пузырьки газа. Это диоксид углерода СО 2 (он же двуокись углерода, углекислый газ). Его добавляют в воду, чтобы она была вкуснее.

По трубке газ поступает в стакан, он проходит через известковую воду и она на глазах мутнеет, потому что содержащийся в ней гидроксид кальция превращается в карбонат кальция СаСО 3 , а он плохо растворяется в воде и образует белую муть.

Чтобы поставить опыт с известковой водой, необязательно покупать лимонад или минеральную воду. Ведь при дыхании мы потребляем кислород и выделяем углекислый газ, тот самый, который заставляет мутнеть известковую воду. Опустите конец любой чистой трубки в свежую порцию известковой воды и несколько раз выдохните через трубку- результат не заставит себя ждать.

Откройте еще одну бутылку, вставьте пробку с трубкой и продолжайте пропускать через известковую воду диоксид углерода. Некоторое время спустя раствор опять станет прозрачным, потому что диоксид углерода вступает в реакцию с карбонатом кальция, превращая его в другую соль-гидрокарбонат Са(НСО 3) 2 , а эта соль как раз очень хорошо растворяется в воде.

Следующий газ, которым мы займемся, совсем недавно был упомянут: аммиак. Его легко узнать по резкому характерному запаху - запаху аптечного нашатырного спирта.

Налейте в бутылку немного прокипяченного насыщенного раствора стиральной соды. Затем добавьте нашатырного спирта, вставьте в горлышко пробку с гибкой отводной трубкой и на другой ее конец наденьте пробирку вверх дном. Подогрейте бутылку в теплой воде. Пары аммиака легче воздуха, и вскоре они заполнят перевернутую пробирку. По-прежнему держа пробирку вверх дном, осторожно опустите ее в стакан с водой. Почти сразу же вода начнет подыматься вверх, в пробирку, потому что аммиак хорошо растворяется в воде, освобождая для нее место в пробирке.

Заодно вы можете научиться распознавать аммиак - и не только по запаху. Во-первых, убедитесь в том, что раствор аммиака имеет щелочную реакцию (воспользуйтесь фенолфталеином или самодельными индикаторами). А во-вторых, проведите качественную реакцию на аммиак. Качественная реакция - это такая реакция, которая позволяет безошибочно опознать то или иное вещество либо группу веществ.

Приготовьте слабый раствор медного купороса (он должен быть бледно-голубым) и опустите в него газоотводную трубку. Когда начнет выделяться аммиак NH 3 , то у конца трубки раствор станет ярко-синим. Аммиак с солью меди дает ярко окрашенное комплексное соединение довольно сложного состава SO 4 .

Теперь постарайтесь раздобыть совсем небольшой кусок карбида кальция - будем получать ацетилен. Соберите прибор, как в предыдущем опыте, только в бутылку налейте не нашатырный спирт, а соду. Опустите в нее тщательно завернутый в промокательную бумагу маленький, с горошину, кусочек карбида кальция и вставьте пробку с трубкой. Когда промокательная бумага размокнет, начнет выделяться газ, который вы, как и прежде, будете собирать в перевернутую пробирку. Минуту спустя переверните пробирку горлышком вверх и поднесите зажженную спичку. Газ вспыхнет и сгорит коптящим пламенем. Это тот самый ацетилен, которым пользуются газосварщики.

Кстати, в этом опыте получается не только ацетилен. В бутылке остается водный раствор гидроксида кальция, т. е. известковая вода. Ее можно использовать для опытов с диоксидом углерода.

Следующий опыт с газами можно ставить только при хорошей вентиляции, а если ее нет, то на свежем воздухе. Мы будем получать резко пахнущий диоксид серы (сернистый газ) SO 2 .

Налейте в бутылку разбавленную уксусную кислоту и добавьте немного завернутого в промокательную бумагу сульфита натрия Na 2 SO 3 (это вещество продают в фотомагазинах). Закройте бутылку пробкой, свободный конец газоотводной трубки опустите в стакан с приготовленным заранее разбавленным раствором перманганата калия КМпО 4 (это вещество известно в быту под названием марганцовки). Раствор должен быть бледно-розовым. Когда бумага размокнет, из бутылки начнет выделяться диоксид серы. Он вступает в реакцию с раствором перманганата калия и обесцвечивает его.

Если вам не удастся купить сульфит натрия, то замените его содержимым большого патрона обычного фотопроявителя. Правда, в этом случае в диоксиде серы будет примесь диоксида углерода, но опыту это не помешает.

О. Ольгин. "Опыты без взрывов"
М., "Химия", 1986

Приборы и реактивы:

Весы техно-химические и разновес. Мерный цилиндр на 500 мл. Баллон с диоксидом углерода или аппарат Киппа с двумя промывными склянками. Колба вместимостью 250 – 500 мл с пробкой. Термометр. Барометр. Карандаш восковой. Мрамор. Растворы: хлороводородной кислоты (плотность 1,19 г/см 3), серной кислоты (плотность 1,84 г/см 3).

Сухую колбу плотно закрыть пробкой и отметить восковым карандашом уровень, до которого пробка вошла в горло колбы. Взвесить колбу с пробкой на техно-химических весах с точностью до 0,02г (m 1).

Наполнить колбу 10 диоксидом углерода из баллона через редуктор или аппарат Киппа, которым пользуются для получения непрерывного тока газа в химических лабораториях (рис.1). Он состоит из двух частей: нижней, представляющей собой два соединенных между собой резервуара 2 и 3, и верхней – шарообразной воронки 1, удлиненный конец которой доходит почти до дна резервуара 3. В верхней части резервуара 2 имеется тубус 5, который закрыт пробкой с газоотводной трубкой, имеющей кран 6. В нижнем резервуаре 3 также имеется тубус 4, служащий для выливания жидкости из прибора. Чтобы зарядить аппарат, в резервуар 2 насыпают через тубус 5 твердое вещество. Размер кусочков твердого вещества должен быть таким, чтобы вещество не попадало в резервуар 3 через щель. Для надежности в месте перетяжки 7 помещают круглую резиновую прокладку с отверстием по середине для воронки 1 и несколькими небольшими отверстиями для свободного движения жидкости. Затем тубус 5 закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Кран 6 открывают и в прибор через воронку 1 сверху наливают кислоту в том количестве, чтобы твердое вещество в резервуаре 2 было ей покрыто (слишком много жидкости наливать не следует). Начинается реакция между кислотой и твердым веществом, сопровождающаяся выделением газа.

Кран 6 закрывают, и, если прибор герметичен, кислота вытесняется из среднего шара 2 под давлением выделяющегося в процессе реакции газа. Как только вся жидкость будет вытеснена из шара 2 в резервуары 3 и 1, реакция прекращена, и газ перестает выделяться.

Для возобновления выделения газа вновь открывают кран 6, жидкость при этом поднимается в средний резервуар 2, приходит в соприкосновение с твердым вещество, и аппарат начинает работать. По окончании работы кран 6 снова закрывает. Для получения диоксида углерода в резервуар 2 помещают мрамор, а через воронку 1 наливают хлороводородную кислоту. Почему в данном случае нельзя пользоваться серной кислотой? В данной работе необходимо пропустить газ через две промывные склянки (см. рис.1), одна из которых 8 наполнена водой, чтобы очистить газ от примесей хлороводорода, а другая 9 – концентрированной серной кислотой для осушки газа. В качестве промывных склянок удобно также пользоваться склянками Тищенко.

Газ следует пропускать в колбу медленно, чтобы можно было считать пузырьки в промывных склянках. Через 5 – 10 мин, не закрывая кран у аппарата Киппа, медленно вынуть газоотводную трубку из колбы и тотчас закрыть колбу пробкой. Не нагревать колбу руками, для чего при закрывании пробкой держать колбу пальцами за горлышко на весу в вертикальном положении. Зачем необходима эта предосторожность?

Взвесить колбу с диоксидом углерода на тех же весах и с той же точностью, что и колбу с воздухом (m 2 ).

Произвести контрольный опыт. В ту же колбу дополнительно пропускать газ в течение 5 мин и снова взвесить колбу. Если воздух из колбы был полностью вытеснен диоксидом углерода, то результаты первого и второго взвешивания не должны расходиться более чем на 0,02г.

Измерить рабочий объем колбы V 1 , для чего наполнить колбу дистиллированной водой до черты на шейке колбы и замерить объем воды, вылив ее в мерный цилиндр.

Записать атмосферное давление и температуру, при которых производится опыт.

Данные опыта записать в следующем виде:

Масса колбы с пробиркой и воздухом, m 1 , г.

Масса колбы с пробкой диоксидом углерода, m 2 , г.

Объем газа в колбе, V 1 , мл.

Температура, t , 0 С; абсолютная температура, Т , К.

Атмосферное давление, р.

В реакциях соединения из нескольких веществ образуется одно. Приведите уравнения реакций соединения, в которых сумма коэффициентов равна: а) 5; б) 7; в) 9. Напомним, что коэффициенты должны быть целыми числами.

Чему равна минимально возможная сумма коэффициентов в уравнении реакции соединения? Приведите пример.

Может ли эта сумма быть чётным числом? Если да, то приведите пример.

Решение:

а) 2Cu + O 2 = 2CuO или 2H 2 + O 2 = 2H 2 O

б) 4Li + O 2 = 2Li 2 O

в) 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 или 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3

Минимально возможная сумма коэффициентов – 3 (два реагента и один продукт), например

C + O 2 = CO 2 или S + O 2 = SO 2

Конечно, сумма коэффициентов может быть чётной, например:

Na 2 O + H 2 O = 2NaOH или H 2 + Cl 2 = 2HCl

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 или 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Критерий оценивания: по 2 балла за каждое уравнение (в каждом пункте засчитывается только одно уравнение). Принимается любое разумное уравнение, удовлетворяющее условию задачи.

Итого 10 баллов

Задача 2. Вещество из водорода и кислорода

Сложное вещество, в молекуле которого на один атом кислорода приходится один атом водорода, представляет собой неустойчивую жидкость, неограниченно смешивающуюся с водой. Разбавленный (3%) раствор этого вещества используется в медицине. Составьте молекулярную и структурную формулу этого вещества. Что произойдёт, если в водный раствор этого вещества внести щепотку оксида марганца(IV)? Запишите уравнение реакции.

Решение

Вещество, о котором идёт речь, – пероксид водорода. Его молекулярная формула H 2 O 2 . (3 балла) . Чтобы её составить, достаточно знать, что кислород имеет постоянную валентность, равную 2. Структурная формула

4 балла

При внесении оксида марганца пероксид водорода разлагается:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2: 3 балла

(1 балл , если записано неверное уравнение разложения на простые вещества).

Оксид марганца выступает в роли катализатора.

Итого 10 баллов

Задача 3. Фториды в природе и в быту

Природный минерал флюорит обладает интересными свойствами. Он имеет широкий спектр окраски: от розовых оттенков до фиолетовых. Окраску минералу придают примеси соединений различных металлов. После нагревания или облучения ультрафиолетовым светом минерал начинает светиться в темноте. Химический состав минерала: содержание кальция – 51,28 %, содержание фтора – 48,72 % по массе.

1. Используя данные о химическом составе, выведите формулу минерала флюорита. Расчёты запишите.
2. В каких средствах гигиены содержатся соединения фтора? В каких случаях нужно использовать это средство гигиены? Какое заболевание они предотвращают?

Решение

1) Ca: F = (51,28 / 40) : (48,72: 19) = 1: 2.

Простейшая формула флюорита – CaF 2 .

Определение формулы с расчётами – 5 баллов

Определение формулы без расчётов, по валентностям – 1 балл

2) Соединения фтора входят в состав зубных паст (2 балла) , такие пасты употребляют при недостатке фтора (1 балл) . При недостатке соединений фтора в организме развивается заболевание зубов – кариес (2 балла) .

Итого 10 баллов

Задача 4. Новое ракетное топливо

Новое экспериментальное ракетное топливо представляет собой смесь тонкоизмельчённого льда и порошка алюминия, частицы которого по размеру в 500 раз меньше толщины волоса. При поджигании происходит химическая реакция, в которой образуются оксид и простое вещество. Напишите уравнение этой реакции.

1. В каком соотношении по массе надо смешать исходные вещества, чтобы они прореагировали полностью?
2. Как Вы думаете, за счёт чего создаётся реактивная тяга?
3. Новое топливо называется АЛИСА (пер. с англ.). Почему?

Решение

В результате реакции образуются оксид алюминия и водород. Уравнение реакции:

2Al + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 3H 2 4 балла

На 2 атома алюминия массой 2 · 27 = 54 а. е. м. приходится 3 молекулы воды массой 3 · 18 = 54 а. е. м. Соотношение масс 1: 1. 4 балла

Реакция идёт с большой скоростью, реактивная тяга создаётся выделяющимся водородом. 1 балл

AL + ICE = ALICE 1 балл

Итого 10 баллов

Задача 5. Реакция горения

При горении сложного вещества на воздухе образовались азот, углекислый газ и вода. Составьте формулу этого вещества, если известно, что в его состав входят атом углерода, атом азота и максимально возможное число атомов водорода. Помните, что валентность углерода равна 4, азота 3, а водорода 1. Составьте уравнение реакции горения.

Решение

Формула вещества, составленная согласно валентности, – CH 5 N

(5 баллов за любую правильную формулу – молекулярную или структурную).

(если в решении приводится формула HCN – 2 балла из 5 )

Уравнение реакции горения:

4CH 5 N + 9O 2 = 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O 5 баллов

(если приведено правильное уравнение сгорания HCN – 5 баллов )

Итого 10 баллов

Задача 6. Эксперименты с газами

Пустую колбу закрыли пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустили в стакан с водой (см. рисунок 1). Когда колбу плотно обхватили рукой, то из отверстия трубки начали выделяться пузырьки газа (см. рисунок 2).

1. Почему выделяются пузырьки газа, когда колбу обхватывают рукой? Какой газ выделяется?
2. Выделение газа из газоотводной трубки в данном случае является физическим или химическим явлением? Ответ поясните.
3. Ученик собрал прибор, описанный в условии задачи (колба с пробкой и газоотводной трубкой). Однако, как он ни старался обхватить колбу рукой, пузырьки газа из газоотводной трубки не выделялись. Предложите возможное объяснение такого результата.
4. Возможно ли эксперимент провести так, чтобы вода из стакана начала засасываться по трубке в колбу? Если да, то опишите, как это можно сделать. Не разрешается разбирать прибор и заполнять его специально каким-либо газом.
5. Если колбу предварительно заполнить некоторым газом, а затем вставить пробку с газоотводной трубкой, конец которой опустить в воду, то можно наблюдать «фонтан». Вода под давлением будет подниматься в колбу и в конце опыта практически полностью заполнит её. Предложите вариант такого газа и объясните образование «фонтана» внутри колбы.

Решение

1) От тепла руки нагреваются стенки колбы и газ внутри колбы. При нагревании (если давление практически не изменяется) газы расширяются, их объём увеличивается. 2 балла

Выделяются пузырьки воздуха, т.е. того газа, которым была заполнена колба (и газоотводная трубка) до опыта. 1 балл

2) Это физический процесс, т.к. газы, входящие в состав воздуха, не претерпевают никаких химических превращений. Увеличивается только объём воздуха. 1 балл

3) Возможно, ученик собрал негерметичный прибор. Воздух мог проходить через неплотное соединение колбы с пробкой или пробки с газоотводной трубкой.

Другое возможное объяснение связано с тем, что колба была предварительно нагрета. Тепла руки было недостаточно.

2 балла за любое разумное и обоснованное объяснение

4) Да, возможно. Для этого колбу нужно охладить, например, льдом или холодной водой. Также колбу можно предварительно нагреть, а затем опустить конец газоотводной трубки в стакан с водой.

Лабораторная работа № 5 общие приемы работы с газами

Цель работы: научиться получать и собирать простые и сложные газообразные вещества в зависимости от свойств этих веществ.

Реактивы и материалы: цинк, алюминий, медь, хлорид натрия, перманганат калия, хлорид аммония, гидроксид кальция, концентрированные растворы гидроксида натрия, соляной, серной и азотной кислот, лучинка.

Оборудование: пробирки, воронки, кристаллизатор, аппарат Киппа, пробирка с газоотводной трубкой, колба Вюрца, капельная воронка, газометр, промывные склянки, ступка с пестиком.

Техника безопасности: соблюдать основные правила работы в химической лаборатории и при работе с аппаратом Киппа.

Получение газов

Вещества в газообразном состоянии в лабораторных условиях получают:

а) взаимодействием смеси нескольких твердых веществ при нагревании;

б) прокаливанием одного твердого вещества;

в) взаимодействием твердого вещества с жидкостью при на­гревании и без нагревания (хлор, хлороводород и др.).

Для получения газов применяют различные приборы (рис. 1-2). Простейшим из них является прибор, изображенный на рис. 2, а, представляющий пробирку с газоотводной трубкой. При пользовании этим прибором надо учитывать условия протекания реакции. Так, если реакция идет только при нагревании, то остановить ее можно прекращением нагревания. Если же нагревание для реакции не тре­буется, то она идет до тех пор, пока не израсходуются исходные вещества (или одно из них). Преимущество такого прибора в его простоте. Недостаток - в необходимости разбирать прибор после каждого опыта по получению газа.

На рис. 2, б, изображен прибор, состоящий из колбы Вюрца и капельной воронки. Он удобен для получения газов, когда хотя бы одно из реагирующих веществ является жидким или содержится в растворе. Выделение газа в таком приборе можно регулировать приливанием жидкого реагента. Такой прибор для получения газа можно использовать неоднократно и, следовательно, нет необходи­мости разбирать его после каждого опыта.

Приборы для получения газов (рис. 2) необходимо перед употреблением проверять на герметичность. Для этого опускают конец газоотводной трубки от прибора в сосуд с водой и слегка обогревают реакционный сосуд. Если прибор герметичен, то в воду пойдут пузырьки воздуха, а при прекращении нагревания вода из сосуда начнет засасываться в прибор.

В практике часто используют приборы автоматического действия.

Одним из таких приборов является аппарат Киппа (рис. 1). Это стеклянный прибор, состоящий из двух частей: сосуда 1 с суже­нием в средней части и шарообразной воронки 2 , конец которой на 1-2 см не доходит до дна сосуда. Воронка вставляется в сосуд на шлифе, обеспечивающем герметичность прибора. Средний шар имеет тубус, закрытый пробкой с газоотводной трубкой и краном 3 . В нижней части аппарата имеется тубус 4 , через который выливают отработанную жидкость. Аппарат Киппа для большей прочности изготовляют из толстостенного стекла, так как он должен выдерживать большое давление находящегося в нем газа. С помощью аппара­та Киппа можно получать оксид углерода(IV), водород, сероводород и некоторые другие газы.

При зарядке аппарата Киппа в среднюю часть прибора (находя­щегося в собранном виде) через тубус помещают твердое вещество (мрамор для получения СО 2 , цинк для получения Н 2). Затем тубус закрывают пробкой с газоотводной трубкой и при открытом кране вливают раствор кислоты в воронку. Кислота поступает в нижнюю часть прибора. Затем поднимается в средний шар и приходит в соприкосновение с твердым веществом - начинается химическая реак­ция, выделяется газ. Как только кислота покроет твердое вещество, вливание кислоты прекращают и кран закрывают. После закрытия крана кислота под давлением образовавшегося газа вытесняется в нижнюю часть прибора и в воронку. Реакция прекращается.

Приведение аппарата в действие осуществляется открытием крана. При этом образовавшийся газ выходит через газоотводную трубку. Кислота приходит во взаимодействие с твердым веществом, начинается реакция. При разрядке аппарата Киппа кислоту выли­вают через нижний тубус, твердое вещество извлекают через верхний тубус. Во избежание нарушения герметичности прибора разъедине­ние воронки и сосуда производят только при острой необходимости.

Собирание газов

Способы собирания газов определяются их свойствами: раст­воримостью и взаимодействием с водой, с воздухом, ядовитостью газа. Различают два основных способа собирания газа: вытеснением воздуха и вытеснением воды. Вытеснением воздуха собирают газы, которые не взаимодействуют с воздухом.

По относительной плотности газа по воздуху делают заключе­ние, как расположить сосуд для собирания газа (рис. 3, а и б).

На рис. 3, а показано собирание газа с плотностью по воздуху более единицы, например оксида азота(IV), плотность которого по воздуху равна 1,58. На рис. 3, б показано собирание газа с плотностью по воздуху менее единицы, например водорода, аммиа­ка и др.

Вытеснением воды собирают газы, которые не взаимодействуют с водой и плохо в ней растворяются. Этот способ называется соби­ранием газа над водой , которое осуществляют следующим образом (рис. 3, в). Цилиндр или банку заполняют водой и закрывают стек­лянной пластинкой так, чтобы в цилиндре не оставалось пузырьков воздуха. Пластинку придерживают рукой, цилиндр переворачивают и опускают в стеклянную ванну с водой. Под водой пластинку удаляют, в открытое отверстие цилиндра подводят газоотводную трубку. Газ постепенно вытесняет воду из цилиндра и заполняет его, после чего отверстие цилиндра под водой закрывают стеклянной пластинкой и цилиндр, заполненный газом, вынимают. Если газ тяжелее воздуха, то цилиндр ставят дном на стол, а если легче, то дном вверх на пластинку. Газы над водой можно собирать в про­бирки, которые, так же как и цилиндр, заполняют водой, закрывают пальцем и опрокидывают в стакан или в стеклянную ванну с водой.

Я
довитые газы собирают обычно вытеснением воды, так как при этом легко отметить момент, когда газ целиком заполнит сосуд. Если есть необходимость собрать газ способом вытеснения воздуха, то для этого поступают следующим образом (рис. 3, г).

В колбу (банку или цилиндр) вставляют пробку с двумя газо­отводными трубками. Через одну, которая доходит почти до дна, впускают газ, конец другой опускают в стакан (банку) с раствором, поглощающим газ. Так, например, для поглощения оксида серы(IV) в стакан наливают раствор щелочи, а для поглощения хлороводорода - воду. После заполнения колбы (банки) газом вынимают из нее пробку с газоотводными трубками и сосуд быстро закрывают пробкой или стеклянной пластинкой, а пробку с газоотводными трубками помещают в газопоглощающий раствор.

Опыт 1. Получение и собирание кислорода

Соберите установку по рис. 4. В большую сухую пробирку поместите 3-4 г перманганата калия, закройте пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в штативе наклонно отверстием чуть вверх. Рядом со штативом, на котором укреплена пробирка, поставьте кристаллизатор с водой. Пустую пробирку заполните водой, закройте отверстие стеклянной пластиной и быстро переверните в кристаллизатор вверх дном. Затем в воде выньте стеклянную пластину. В пробирке не должно быть воздуха. Нагрейте в пламени горелки перманганат калия. Опустите конец газоотводной трубки в воду. Наблюдайте появление пузырьков газа.

Через несколько секунд после начала выделения пузырьков подведите конец газоотводной трубки в отверстие пробирки, заполненной водой. Кислород вытесняет воду из пробирки. После заполнения пробирки кислородом закройте ее отверстие стеклянной пластиной и переверните.

В

Рис. 4. Прибор для получения кислорода

Какие лабораторные способы получения кислорода вам известны? Напишите соответствующие уравнения реакций.

2. Опишите наблюдения. Объясните расположение пробирки в ходе опыта.

3. Составьте уравнение химической реакции разложения перманганата калия при нагревании.

4. Почему в пробирке с кислородом тлеющая лучинка вспыхивает?

Опыт 2. Получение водорода действие металла на кислоту

Соберите прибор, состоящий из про­бирки с пробкой, через которую прохо­дит стеклянная трубка с оттянутым кон­цом (рис. 5). Положите в пробирку не­сколько кусочков цинка и прилейте разбавленный раствор серной кислоты. Плотно вставьте пробку с оттянутой трубкой, укрепите пробирку вертикально в зажи­ме штатива. Наблюдайте выделение газа.

В

Рис. 5. Прибор для получения водорода

При наличии в пробирке с водородом примеси воздуха про­исходит небольшой взрыв, сопровождающийся резким звуком. В этом случае испытание газа на чистоту следует повторить. Убедившись, что из прибора идет чистый водород, зажечь его у отверстия оттянутой трубки.

Контрольные вопросы и задания:

1. Укажите способы получения и собирания водорода в лаборатории. Напишите соответствующие уравнения реакций.

2. Составьте уравнение химической реакции получения водорода в условиях опыта.

3. Подержите над пламенем водорода сухую пробирку. Какое вещество образуется в результате горения водорода? Напишите уравнение реакции горения водорода.

4. Как проверить полученный в ходе эксперимента водород на чистоту?

Опыт 3. Получение аммиака

В

Рис. 6 . Прибор для получения аммиака

Контрольные вопросы и задания:

Какие водородные соединения азота Вам известны? Напишите их формулы и названия.

Опишите происходящие явления. бъясните расположение пробирки в ходе опыта.

Составьте уравнение реакции взаимодействия хлорида аммония и гидроксида кальция.

Опыт 4. Получение оксида азота(IV )

Соберите прибор по рис. 7. В колбу положите немного медных стружек, в воронку налейте 5-10 мл концентрированной азотной кислоты. Кислоту вливать в колбу небольшими порциями. Соберите выделяющийся газ в про­бирку.

Рис. 7. Прибор для получения

оксида азота(IV )

Контрольные вопросы и задания:

1. Опишите происходящие явления. Каков цвет выделяющегося газа?

2. Составьте уравнение реакции взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой.

3. Какими свойствами обладает азотная кислота? От каких факторов зависит состав веществ, до которых она восстанавливается? Приведите примеры реакций между металлами и азотной кислотой, в результате которых продуктами восстановления HNO 3 являются NO 2 , NO , N 2 O , NH 3 .

Опыт 5. Получение хлороводорода

В колбу Вюрца поместите 15-20 г хлорида натрия; в капельную воронку - концент­рированный раствор серной кислоты (рис. 8). Конец газоотводной трубки введите в сухой сосуд для собирания хлороводорода так, чтобы трубка дохо­дила почти до дна. Закройте отверстие сосуда рыхлым комоч­ком ваты.

Рядом с прибором поставьте кристаллизатор с во­дой. Из капельной воронки наливайте раствор серной кислоты.

Для ускоре­ния реакции колбу слегка подогреть. Когда над

ватой, кото­рой закрыто отверстие сосуда, появится туман,

н

Рис. 8. Прибор для получения хлороводорода

Контрольные вопросы и задания:

Объясните наблю­даемые явления. Какова причина образования тумана ?

Какова растворимость хлороводорода в воде?

Испытайте полученный раствор лакмусовой бумажкой. Чему равно значение рН ?

Напишите уравнение химической реакции взаимодействия твердого хлорида натрия с концентрированной серной кислотой.

Опыт 6. Получение и собирание оксида углерода(IV )

Установка состоит из аппарата Киппа 1 , заряжен­ного кусками мрамора и соляной кислотой, двух последовательно соединенных склянок Тищенко 2 и 3 (склянка 2 заполнена водой для очистки проходящего оксида углерода(IV) от хлороводорода и от механических примесей, склянка 3 - серной кислотой для осушки газа) и колбы 4 емкостью 250 мл для собирания оксида углерода(IV) (рис. 9).

Рис. 9. Прибор для получения оксида углерода(IV )

Контрольные вопросы и задания:

Зажженную лучину опустить в колбу с оксидом углерода(IV) и объяснить, почему гаснет пламя.

Составить уравнение реакции образования оксида углерода (IV).

Можно ли для получения оксида углерода(IV ) использовать концентрированный раствор серной кислоты?

Выделяющийся из аппарат Киппа газ пропустить в пробирку с водой, подкрашенной нейтральным раствором лакмуса. Что наблюдается? Напишите уравнения реакции, протекающей при растворении газа в воде.

Контрольные вопросы:

Перечислите основные характеристики газообразного состояния вещества.

Предложите классификацию газов по 4-5 существенным признакам.

Как читается закон Авогадро? Каково его математическое выражение ?

Объясните физический смысл средней молярной массы смеси.

Рассчитайте среднюю молярную массу условного воздуха, в котором массовая доля кислорода составляет 23 %, а азота - 77 %.

Какие из перечисленных газов легче воздуха: оксид углерода(II), оксид углерода(IV), фтор, неон, ацетилен С 2 Н 2 , фосфин РН 3 ?

7. Определите плотность по водороду газовой смеси, состоящей из аргона объемом 56 л и азота объемом 28 л. Объемы газов приведены к н.у.

8. Открытый сосуд нагревается при постоянном давлении от 17 о С до 307 о С. какая част воздуха (по массе), находящегося в сосуде, при этом вытесняется?

9. Определите массу 3 л азота при 15 о С и давлении 90 кПа.

10. Масса 982,2 мл газа при 100 о С и давлении 986 Па равна 10 г. Определите молярную массу газа.

Cтраница 1

Газоотводная стеклянная трубка с помощью резиновой трубки с винтовым зажимом соединяется со стеклянным тройником, наиболее длинный конец которого согнут под прямым углом и вставлен в пробку, закрывающую верхнее отверстие-горло газометра, представляющего собой склянку на 3 - 4 л с тубусом. Третий конец тройника соединен с одним концом U-образной трубки, наполовину заполненной подкрашенной водой и служащей в качестве манометра. Сзади трубки укрепляется миллиметровая бумага для наблюдения и отсчета разности положения мениска воды в обоих коленах трубки.  

Через некоторое время после начала нагревания реторты периодически подносят пламя к выходному отверстию газоотводной стеклянной трубки и пробуют зажечь газ. Как только он загорится, нагревание реторты регулируют таким образом, чтобы высота пламени горящего газа была не менее 1 и не более 1 5 см. К концу опыта пламя становится все меньше и меньше, несмотря на усиление нагревания, и, наконец, гаснет. После этого нагрев реторты продолжают еще в течение получаса, после чего опыт считается за-кон четным; общая его продолжительность - от 4 до 6 час. Во избежание растрескивания реторты нагрев ее уменьшают постепенно, вновь переводя пламя на коптящее и понемногу уменьшая его. Затем отнимают приемную колбу, снимают пробку с горла реторты, и осторожно нагревая последнее, дают стечь в приемную колбу остаткам застывшей в горле смолы.  

Бунзена для закрепления ее; 3 - пробка резиновая с отвер стием; 4 - Г - образная газоотводная стеклянная трубка; 5 - пробирка с известковой водой для обнаружения выходящего углекислого газа; 6 - горелка.  

Хлорная вода получается пропусканием хлора через воду. Газоотводную стеклянную трубку опускают до дна пробирки или стакана с водой и пробулькивают некоторое время хлор через воду.  

Определение выходов продуктов полукоксования в алюминиевой реторте иногда производят и без сбора газа. В этом случае газоотводная стеклянная трубка, выводящая газ из приемной колбы, не соединяется с тройником и через него с газометром, а служит для выпуска газа, для чего конец ее оттягивается. Выходящий газ зажигается, как это описано выше, в первом методе.  

Пробирка с пробкой, снабженной газоотводной стеклянной трубкой (рис. 41), прибор для получения сернистого газа (рис. 42), стакан емкостью 100 мл, колбочка емкостью 50 мл, фарфоровая - крышка, ложечка или шпатель.  

В колбу, укрепленную на штативе, налить до половины 3 % - ный раствор пероксида водорода. К боковой трубке колбы присоединить газоотводную стеклянную трубку, опущенную в кристаллизатор с водой, куда помещен наполненный водой и опрокинутый небольшой цилиндр.  

Верхний открытый конец левой бюретки с помощью газоотводной стеклянной трубки и двух пробок соединяют с пробиркой. Чтобы испытать прибор на герметичность, соединяют верхний конец левой бюретки с пробиркой, опускают правую бюретку на 15 - 20 см, закрепляют ее в держателе штатива и наблюдают 3 - 5 мин за положением в ней уровня воды. Если прибор герметичен, то уровень воды в бюретке за это время не изменяется.  

Трубку, горизонтально положенную в печь, с обоих концов плотно закрывают корковыми пробками, через которые проходят стеклянные трубки. Одну из них соединяют резиновой трубкой с колбой-парообразователем, к другой присоединяют газоотводную стеклянную трубку, опущенную в кристаллизатор с водой. В последний помещают также стеклянный цилиндр, наполненный водой, опрокинутый вверх дном и укрепленный в лапке штатива.  

Последнее весьма важно, так как пробка, закрывающая колбу, должна быть достаточно широкой, чтобы в ней можно было просверлить два отверстия: одно для отводной трубки реторты, другое для стеклянной трубки, отводящей неконденсирующиеся в колбе газы. Отводная трубка реторты должна входить в приемную колбу возможно глубже (не касаясь, однако, конденсата), чтобы пары не уходили в газоотводную стеклянную трубку, не успев охладиться и сконденсироваться в колбе.  

Страницы:      1

Главная » Канализация » Большая энциклопедия нефти и газа. Определение молекулярной массы по уравнению Клапейрона-Менделеева