Практическая работа № 4 по теме «Получение и собирание водорода, изучение его свойств»

Научиться понимать, как получают водород в лаборатории, как его собирают и почему он ведёт себя именно так, а не иначе.

Понимание свойств водорода — это основа для изучения многих тем: от строения атома до окислительно-восстановительных реакций. Кроме того, это первый опыт работы с газообразными веществами, который требует особой аккуратности и понимания техники безопасности.

• Водород в лаборатории получают действием раствора кислоты (обычно соляной или серной) на активный металл (цинк, железо).
• Реакция получения водорода — это реакция замещения, где атомы металла замещают атомы водорода в кислоте.
• Водород собирают двумя способами: вытеснением воздуха (в перевёрнутую пробирку) и вытеснением воды (в прибор, заполненный водой).
• Собирать водород вытеснением воздуха нужно в перевёрнутую пробирку, так как он почти в 15 раз легче воздуха и стремится вверх.
• Перед поджиганием водорода необходимо проверить его на чистоту, так как смесь водорода с воздухом (гремучая смесь) взрывоопасна.
• Чистый водород сгорает спокойно, а смесь с воздухом — со звонким хлопком или свистом.
• Водород — это неметалл, но в химических реакциях он может проявлять свойства, схожие и с металлами, и с неметаллами.

Водород

Самый лёгкий газ на Земле, без цвета, вкуса и запаха, почти в 15 раз легче воздуха.

Реакция замещения

Химическая реакция, в которой атомы простого вещества (например, цинка) замещают атомы другого элемента (водорода) в сложном веществе (кислоте).

Гремучая смесь

Смесь водорода с воздухом (или кислородом) в определённых пропорциях, которая взрывается при поджигании.

Аппарат Киппа

Специальный лабораторный прибор для получения газов, который позволяет останавливать и возобновлять реакцию, не разбирая прибор.

Вытеснение воздуха

Способ собирания газа в пробирку, основанный на том, что газ либо легче воздуха (собирают в перевёрнутую пробирку), либо тяжелее (собирают в пробирку, стоящую на дне).

Вытеснение воды

Способ собирания газа в пробирку, если газ не растворяется в воде. Пробирку заполняют водой и переворачивают в сосуд с водой, а газ вытесняет воду.

• Формула водорода — H₂. Его молярная масса равна 2 г/моль, а плотность — 0,09 г/л (почти в 15 раз меньше плотности воздуха).
• В лаборатории водород получают реакцией цинка с соляной кислотой: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑.
• Проверка на чистоту: пробирку с водородом подносят к пламени. Если слышен глухой хлопок — газ чистый. Если звонкий свист или «лай» — в пробирке гремучая смесь, такой водород поджигать нельзя.
• Водород горит бледно-голубым пламенем. При этом образуется вода: 2H₂ + O₂ → 2H₂O.
• Водород не растворяется в воде, поэтому его можно собирать методом вытеснения воды.

1. Пример 1случай
   • Когда мы видим пузырьки газа, выделяющиеся при добавлении кислоты на цинк в школьной лаборатории, — это и есть водород
2. Пример 2случай

   Гремучая смесь

   Пояснение

   • это не что-то особенное
   • Если в пробирке собрать водород и оставить немного воздуха, то при поджигании смесь взорвётся
   • Именно поэтому водород проверяют на чистоту
3. Пример 3случай
   • Водородом наполняли дирижабли в начале XX века
   • Знаменитая катастрофа дирижабля «Гинденбург» произошла из-за возгорания водорода

• Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. Из него и гелия состоят звёзды, включая наше Солнце.
• Если бы можно было наполнить водородом воздушный шарик, он бы взлетел вверх, потому что водород легче воздуха. Именно водородом наполняли первые дирижабли.
• Водород — «газ будущего»: при его сгорании образуется только вода, поэтому его считают экологически чистым топливом.

• Перед поджиганием водорода обязательно проверяют его на чистоту, чтобы избежать взрыва гремучей смеси.
• Работу с кислотами проводят аккуратно, избегая попадания на кожу и одежду.
• Нельзя подносить открытый огонь к прибору, где выделяется водород, если не проведена проверка на чистоту.

• Химические свойства водорода (урок 30)
• Кислород, его получение и свойства (урок 32)
• Воздух и его состав (урок 33)