Какими способами можно собирать водород в пробирку на каких свойствах
Практическая работа №2 Получение водорода и изучение его свойств
Здравствуйте, ребята. Сегодня мы делаем практическую работу виртуально.
Сегодня на уроке нам потребуется рабочая тетрадь, учебник, письменные принадлежности.
На уроке вы познакомитесь с лабораторным способом получения водорода.
Научитесь получать водород экспериментально.
Вспомните правила оформления практической работы.
Получение водорода и изучение его свойств.
Планируемые результаты:
Учащийся научится:
• определять необходимые действия в соответствии с учебной и познавательной задачей и составлять алгоритм их выполнения;
• описывать свой опыт, оформляя его для передачи другим людям в виде технологии решения практических задач определенного класса;
• излагать полученную информацию, интерпретируя ее в контексте решаемой задачи;
• называть признаки и условия протекания химических реакций;
• выявлять признаки, свидетельствующие о протекании химической реакции при выполнении химического опыта;
• соблюдать правила безопасной работы при проведении опытов;
Учащийся получит возможность:
• принимать решение в учебной ситуации и нести за него ответственность;
• успешности учебной деятельности;
• бережного отношения к демонстрационным приборам, учебным моделям. Реактивам;
• основ экологической культуры, соответствующей современному уровню экологического мышления.
Инструкционная карта:
В прибор для получения газов опустите 2-3 гранулы цинка.
Налейте соляной кислоты (столько, чтобы кислота лишь покрывала цинк).
Пронаблюдайте за происходящим в пробирке.
Соберите водород, способом вытеснения воздуха, опустив газоотводную трубку в пробирку, расположенную дном вверх.
Для опыта используется водород, собранный вытеснением воздуха. Не изменяя положения пробирки приемника, поднесите ее вплотную к пламени горелки или спички и резко поверните так, чтобы ее отверстие оказалось в пламени. Если при этом раздается резкий “лающий” звук, с газом (водородом) работать нельзя, так как он содержит примесь воздуха. Необходимо некоторое время подождать, пока из пробирки будет вытеснен весь воздух. Если вы услышите легкий звук, напоминающий “п – пах”, с водородом можно работать.
Вопросы: какие меры ТБ необходимо использовать при получении водорода? Почему полученный газ необходимо проверить на чистоту? Что произойдет, если проверка не будет проведена? Напишите уравнение химической реакции, укажите ее тип.
Изучение химических свойств водорода.
Горение. Рассмотрите пробирку, в которой проверяли водород на чистоту. Что наблюдаете? Откуда взялось данное вещество в пробирке, ведь вы взяли чистую и сухую пробирку. Запишите название опыта, ваши наблюдения, составьте уравнение реакции, укажите его тип.
Восстановление водородом оксида меди. В сухую пробирку поместите 0.5см3 оксида меди (II), зажмите ее в держатель. Опустите конец газоотводной трубки в пробирку с оксидом меди(II) так, чтобы он был над веществом. Нагревайте пробирку с оксидом меди, в том месте, где находится вещество. После появления на поверхности кристаллов оксида меди красного налета нагревание прекратите. Дайте пробирке остыть. Что вы наблюдаете на стенках пробирки и на поверхности кристаллов оксида меди? Запишите название опыта, ваши наблюдения, составьте уравнение реакции и укажите ее тип. Какие химические свойства проявляет водород?
Вывод: ……… в лаборатории получают реакцией …………. между………. и………. Его собирают способом………… …….., в пробирку дном ……., так как он …………. воздуха. Проверяют …….. на чистоту по звуку сгорания. Водород….., ….., …., …, …. . Водород………. на воздухе, образуя ……. . Водород обладает ……. свойствами, так как ……… медь из оксида меди.
Шаг 1. Посмотрите видеофильмы о получении кислорода.
и фильм о свойствах водорода.
Шаг 2. Напишите в тетради дату, тему урока. Начертите таблицу для оформления практической работы, разделив ее на 3 части, как на предыдущем уроке.
Шаг 3. Заполняем таблицу после просмотренных фильмов. Описываем взаимодействие цинка и сляной кислоты, процесс сбора газа, доказательство того, что получен именно водород (лающий хлопок) и взаимодействие оксида меди с полученным водородом. В таблице обязательно должны присутствовать уравнения взаимодействия Zn+HCl=…………… и CuO+H2=………..и ответить на вопросы, описанные в инструкционной карте. Инструкционная карта расположена перед фильмом.
Шаг.4 Задание домашнее. Закончить оформление таблицы. Чтобы легче было оформлять, откройте инструкционную карту. Мне сегодня на почту simba20026@gmail.com пришлете фото двух работ.
Работа будет оценена.
До свидания.,ребята.
Источник
В уроке 26 «Получение водорода и его применение» из курса «Химия для чайников» узнаем о получении водорода в лабораториях и в промышленности, а также выясним в каких отраслях промышленности его применяют.
Водород находит широкое применение в технике и лабораторных исследованиях. Мировое промышленное производство водорода из меряется десятками миллионов тонн в год.
Выбор промышленного способа получения простых веществ зависит от того, в какой форме соответствующий элемент находится в природе. Водород находится в природе преимущественно в соединениях с атомами других элементов. Поэтому для его получения необходимо использовать химические методы. Эти же методы применяют для получения водорода и в лабораторной практике.
Получение водорода в лаборатории
В лабораториях водород получают уже известным вам способом, действуя кислотами на металлы: железо, цинк и др. Поместим на дно пробирки три гранулы цинка и прильем небольшой объем соляной кислоты. Там, где кислота соприкасается с цинком (на поверхности гранул), появляются пузырьки бесцветного газа, которые быстро поднимаются к поверхности раствора:
Атомы цинка замещают атомы водорода в молекулах кислоты, в результате чего образуется простое вещество водород Н2, пузырьки которого выделяются из раствора. Для получения водорода таким способом можно использовать не только хлороводородную кислоту и цинк, но и некоторые другие кислоты и металлы.
Соберем водород методом вытеснения воздуха, располагая пробирку вверх дном (объясните почему), или методом вытеснения воды и проверим его на чистоту. Пробирку с собранным водородом наклоняем к пламени спиртовки. Глухой хлопок свидетельствует о том, что водород чистый; «лающий» громкий звук взрыва говорит о загрязненности его примесью воздуха.
В химических лабораториях для получения относительно небольших объемов водорода обычно применяют способ разложения воды с помощью электрического тока:
Из уравнения процесса разложения следует, что из 2 моль воды образуются 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, и соотношение объемов этих газов также равно:
Получение водорода в промышленности
Очевидно, что при огромных объемах промышленного производства сырьем для получения водорода должны быть легкодоступные и дешевые вещества. Такими веществами являются природный газ (метан СН4) и вода. Запасы природного газа очень велики, а воды — практически неограниченны.
Самый дешевый способ получения водорода — разложение метана при нагревании:
Эту реакцию проводят при температуре около 1000 °С.
В промышленности водород также получают, пропуская водяные пары над раскаленным углем:
Существуют и другие промышленные способы получения водорода.
Применение водорода
Водород находит широкое практическое применение. Основные области его промышленного использования показаны на рисунке 103.
Значительная часть водорода идет на переработку нефти. Около 25 % производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH3. Это один из важнейших продуктов химической промышленности. Производство аммиака и азотных удобрений на его основе осуществляется в нашей стране на ОАО «Гродно Азот». Республика Беларусь поставляет азотные удобрения во многие страны мира.
В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты. Реакция горения водорода в
кислороде используется в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты. Водород применяют и для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам.
В пищевой промышленности водород используют в производстве маргарина из растительных масел. Реакцию горения водорода в кислороде применяют для сварочных работ. Если использовать специальные горелки, то можно повысить температуру пламени до 4000 оС. При такой температуре проводят сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами.
В настоящее время в ряде стран, в том числе и в Беларуси, начаты исследования по замене невозобновляемых источников энергии (нефти, газа, угля) на водород. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт — вода. А углекислый газ, вызывающий парниковый эффект (потепление окружающей среды), не выделяется.
Предполагают, что с середины XXI в. должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. Широкое применение найдут домашние топливные элементы, работа которых также основана на окислении водорода кислородом.
Краткие выводы урока:
- В лаборатории водород получают действием кислот на металлы.
- В промышленности для получения водорода используют доступное и дешевое сырье — природный газ, воду.
- Водород — это перспективный источник энергии XXI в.
Надеюсь урок 26 «Получение водорода и его применение» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.
Источник
Анонимный вопрос
10 января 2018 · 6,9 K
Водород – это самый легкий газ. В лаборатории его получают чаще всего в аппарате Кипа взаимодействием цинка с соляной кислотой:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑.
Так как водород самый легкий газ, его собирают в перевернутый вверх дном сосуд.
Для распознавания водорода его поджигают и по характеру звука, с которым он сгорает, определяют наличие данного газа: к отверстию перевернутого вверх дном сосуда подносят зажженную лучину. Раздается глухой хлопок, если водород чистый или «лающий» звук, если водород содержит примеси.
Можно ли пероксид водорода рассматривать как слабую кислоту?
Химик. Пытаюсь сделать мир немножко лучше. · chemfox.org
Да, конечно. Вообще все что содержит OH-группы, можно рассматривать как кислоту, даже гидроксиды щелочных металлов, которые реагируют с щелочными металлами с образованием водорода. Пероксид водорода в этом плане ничем не отличается, его кислотность зависит от силы оснований и кислот, с которыми его сравниваем. Таким образом, его можно считать кислотой Бренстеда, а пероксиды – как соли, образованные этой кислотой.
Прочитать ещё 1 ответ
Где применяют водород и каковы перспективы его применение в будущем?
Получил математическое и богословское образование. Есть дети, соответсвенно и…
Водород широко применяется в нефтепереработке – с его помощью из различных нефтепродуктов удаляются соединения серы. Большой объём этого газа используется для получения аммиака (необходимого, например, для производства удобрений). Также реакция водорода с хлором даёт хлороводород, водный раствор которого известен нам как соляная кислота. С помощью водорода также осуществляется восстановление металлов из их оксидов. Этот газ – важная составляющая при производстве метилового спирта.
Водород используется и в пишевой промышленности – для производства маргарина из растительных масел.
Температура сгорания водорода в кислороде – около 3000 градусов, а в специальных горелках её можно довести и до 4000. Поэтому водород используется для сварки тугоплавких металлов. Также жидкий водород – ракетное топливо.
При сгорании водород образует безопасный водяной пар, поэтому в перспективе он может стать экологичным топливом для автомобилей. Правда в настоящий момент его использование невозможно из-за многих технических ограничений.
Прочитать ещё 2 ответа
Как получить перекись водорода из водорода и кислорода?
ALBA synchrotron, postdoc
Берём 2-этилантрахинон. Восстанавливаем водородом до соответствующего гидрохинона. Окисляем кислородом в исходный антрахинон. В качестве побочного продукта второй реакции имеем перекись. Вот такой вот разнесённый во времени катализ.
На самом деле, сейчас прямой синтез перекиси водорода – тема модная, публикаций с разными вариантами катализаторов гугл выдает море. Но до практики вроде ещё далеко.
Как из водорода получить метан?
Водород может получаться при сильном нагревании метана.
Поэтому в промышленности большое количество водорода получают именно из метана, добавляя к нему при высокой температуре перегретый водяной пар:
1) CH4 + H2O = CO + 3 H2
2) CO + H2O = CO2 + H2
В сумме этот процесс можно записать уравнением:
CH4 + 2 H2O = 4 H2 + CO2
Каким путем в лаборатории можно получить водород?
Существует много способов, достаточно придумать реакцию, результатом которой будет молекулярный водород. Один из способов, который изучается в школе – электролиз воды. Сильное электрическое поле “разрывает” молекулы воды на катионы H+ и анионы OH-. Катионы водорода забирают свободные электроны и, слепившись парами, улетают. При электролизе воды, солей активных металлов и гидроксидов, на катоде происходит:
2H2O + 2(e-) => H2 + 2OH−
Прочитать ещё 1 ответ
Источник
Вариант 1
Опыт 1
Получение, собирание и распознавание водорода
Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1-2 гранулы цинка и прилейте в неё 1-2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 76) и наденьте на кончик трубки ещё одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом.
Снимите пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, немного наклонив, поднесите отверстием к горящей спиртовке. Если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если “лающий” звук – водород собран в смеси с воздухом, т. е. в пробирке собран “гремучий газ”.
Вопросы и задания:
1. Что происходит при взаимодействии цинка с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3. Опишите физические свойства водорода, непосредственно наблюдаемые при проведении опыта.
4. Опишите, как можно распознать водород.
Опыт 2
Получение, собирание и распознавание аммиака
Соберите прибор, как показано на рисунке 168, и проверьте его на герметичность.
В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объёмом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте её пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстая!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака.
Сначала 2-3 движениями пламени прогрейте всю пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция, а затем нагревайте только в том месте, где находится смесь.
Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевёрнутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку.
Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты.
Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем, погрузите пробирку отверстием вниз в сосуд с водой и освободите отверстие пробирки. Что вы наблюдаете? Почему вода в пробирке поднялась? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте её из сосуда. Переверните пробирку и добавьте в неё 2-3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Проведите аналогичную реакцию между растворами щёлочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку. Что наблюдаете?
Вопросы и задания:
1. Что происходит при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Опишите физические свойства аммиака, непосредственно наблюдаемые в опыте.
3. Опишите не менее двух способов распознавания аммиака.
Вариант 2
Опыт 1
Получение, собирание и распознавание кислорода.
Соберите прибор, как показано на рисунке 109, и проверьте его на герметичность. Пробирку примерно на ¼ объёма заполните перманганатом калия KMnO4, у отверстия пробирки расположите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда для сбора кислорода.
Сначала 2-3 движениями пламени прогрейте всю пробирку с KMnO4, а затем нагревайте только в том месте, где находится вещество.
Наличие кислорода в сосуде проверяйте тлеющей лучинкой.
Вопросы и задания:
1. Что происходит при нагревании перманганата калия? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите записанную реакцию с точки зрения процессов окисления-восстановления.
3. Опишите физические свойства кислорода, непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, как вы распознавали кислород.
Опыт 2
Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV).
В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1-2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку с 2-3 мл известковой воды.
Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа.
Вопросы и задания:
1. Что происходит при взаимодействии мела или мрамора с соляной кислотой? Составьте уравнение реакции и дайте её характеристику по всем изученным признакам классификации химических реакций.
2. Рассмотрите проведённую реакцию в свете теории электролитической диссоциации.
3. Опишите физические свойства оксида углерода (IV), непосредственно наблюдаемые в опыте.
4. Опишите, каким способом вы распознавали оксид углерода (IV).
Ответ
Вариант 1
Опыт 1
1) При взаимодействии цинка с соляной кислотой выделяется газ:
Zn + 2HCl ⟶ ZnCl2 + H2↑
Реакция замещения, экзотермическая, необратимая, гетерогенная, некаталитическая, окислительно-восстановительная.
| 2) Zn + 2HCl ⟶ ZnCl2 + H2↑ | ||
| 2H+ + 2ē ⟶ H20 | 1 | окислитель (восстановление) |
| Zn0 – 2ē ⟶ Zn+2 | 1 | восстановитель (окисление) |
3) Водород при нормальных условиях – газ, не имеющий цвета и запаха, который легче воздуха.
4) Распознать водород можно по звуку горения в пробирке, если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если “лающий” звук – водород собран в смеси с воздухом, т. е. в пробирке собран “гремучий газ”.
Опыт 2
1) При взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция образуется аммиак:
2NH4Cl + Ca(OH)2 ⟶ CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
2NH4+ + 2Cl- + Ca2+ + 2OH- ⟶ Ca2+ + 2Cl- + 2NH3↑ + 2H2O
NH4+ + OH- ⟶ NH3↑ + H2O
2) Аммиак при нормальных условиях – газ, который легче воздуха, не имеющий цвета, обладающий резким запахом.
3) Распознать аммиак можно по запаху и с помощью раствора фенолфталеина, в при растворении аммиак окрасит его в малиновый цвет.
Вариант 2
Опыт 1
1) При нагревании перманганата калия он разлагается с образованием кислорода:
2KMnO4 t ⟶ K2MnO4 + MnO2 + O2↑
Реакция разложения, эндотермическая, необратимая, гетерогенная, некаталитическая, окислительно-восстановительная.
| 2) 2KMnO4 t ⟶ K2MnO4 + MnO2 + O2↑ | ||
| Mn+7 + 3ē ⟶ Mn+4 | 1 | окислитель (восстановление) |
| Mn+7 + 1ē ⟶ Mn+6 | ||
| 2O-2 – 4ē ⟶ O20 | 1 | восстановитель (окисление) |
3) Кислород при нормальных условиях – газ, не имеющий цвета и запаха, который тяжелее воздуха.
4) Наличие кислорода в сосуде подтвердили с помощью тлеющей лучинкой, она вспыхнула.
Опыт 2
1) При взаимодействии мела с соляной кислотой выделяется углекислый газ:
CaCO3 + 2HCl ⟶ CaCl2 + H2O + CO2↑
Реакция обмена, экзотермическая, необратимая, гетерогенная, некаталитическая, не окислительно-восстановительная.
2) CaCO3 + 2H+ + 2Cl- ⟶ Ca2+ + 2Cl- + H2O + CO2↑
CaCO3 + 2H+ ⟶ Ca2+ + H2O + CO2↑
3) Оксид углерода (IV) при нормальных условиях – газ, не имеющий цвета и запаха, который тяжелее воздуха.
4) Распознали оксид углерода (IV) с помощью известковой воды, в результате реакции образовался осадок белого цвета:
CO2 + Ca(OH)2 ⟶ CaCO3 + H2O
Источник