Собирание кислорода методом вытеснения воздуха описание кратко
Обновлено: 05.07.2024
Если для опыта необходима сухая газоотводная трубка, то поступают следующим образом. На свободный конец газоотводной трубки надевают резиновую трубку со стеклянным наконечником. При испытании герметичности прибора намокнет съемный наконечник, а газоотводная трубка останется сухой.
Собрать газ в сосуд можно разными методами. Наиболее распространенны два – метод вытеснения воздуха и метод вытеснения воды. Каждый из них имеет свой достоинства и недостатки, и выбор метода во многом обусловлен свойствами того газа, который нужно собрать.
Метод вытеснения воздуха
Этим методом можно собрать любой газ, но здесь возникает проблема точного определения того момента, когда весь воздух из сосуда-приемника будет вытеснен собираемым газом.
Прежде чем собирать газ вытеснением воздуха, необходимо выяснить, тяжелее он или легче воздуха. От этого будет зависеть положение сосуда-приемника (рис.). Для этого рассчитывают относительную плотность газа по воздуху по формуле: D возд. (X) = Mr(X)/29, где Mr – относительная молекулярная масса собираемого газа, 29 – относительная молекулярная масса воздуха. Если рассчитанная величина окажется меньше единицы, то газ легче воздуха, и сосуд-приемник нужно располагать отверстием вниз (рис. 57, а). Если же относительная плотность газа по воздуху больше единицы, то газ тяжелее воздуха, и сосуд-приемник следует располагать отверстием вверх (рис. 57,б).
Рис. 57. Положение сосуда-приемника (1): а – для газа, который легче воздуха; б – для газа, который тяжелее воздуха.
Контролировать наполнение сосуда можно по-разному в зависимости от того, какой газ собирают. Например, окрашенный оксид азота(IV) легко обнаружить по красно-бурому цвету. Для обнаружения кислорода используют тлеющую лучинку, которую подносят к краю сосуда, но не вносят внутрь.
Метод вытеснения воды.
При использовании этого метода значительно легче контролировать наполнение сосуда-приемника газом. Однако этот метод имеет серьезное ограничение – его нельзя использовать, если газ растворяется в воде или вступает с ней в реакцию .
Для собирания газа вытеснением воды необходимо иметь широкий сосуд, например кристаллизатор, наполненный на 2/3 водой. Сосуд-приемник, например пробирку, наполняют доверху водой, закрывают пальцем, быстро переворачивают вверх дном и опускают в кристаллизатор. Когда отверстие пробирки окажется под водой, отверстие пробирки открывают и вводят в пробирку газоотводную трубку (рис. 58).
Рис. 58. Прибор для собирания газа методом вытеснения воды: 1 – пробирка-приемник, наполненная водой; 2 – кристаллизатор.
После того, как вся вода будет вытеснена из пробирки газом, отверстие пробирки закрывают под водой пробкой и извлекают из кристаллизатора.
Если газ, который собирают методом вытеснения воды, получают при нагревании, нужно неукоснительно соблюдать следующее правило:
Нельзя прекращать нагревание пробирки с исходными веществами, если газоотводная трубка находится под водой!
Оформление результатов эксперимента
Форма записи результатов, полученных при выполнении химического эксперимента, никем не регламентирована. Но протокол эксперимента обязательно должен включать следующие пункты: название эксперимента и дату его проведения, цель эксперимента, перечень оборудования и реактивов, которые были использованы, рисунок или схему прибора, описание действий, которые были выполнены в ходе работы, наблюдения, уравнения протекающих реакций, расчеты, если они производились при выполнении работы, выводы.
Форма отчета о проведенной практической работе.
Запишите дату проведения эксперимента и название опыта.
Сформулируйте самостоятельно цель эксперимента.
Кратко запишите все, что вы делали.
Выполните рисунок опыта или нарисуйте прибор, которым вы пользовались. Старайтесь, чтобы рисунок получился четким. Обязательно сделайте к рисунку пояснительные надписи. Для изображения окрашенных веществ используйте цветные карандаши или фломастеры.
Запишите свои наблюдения, т.е. опишите условия протекания и признаки химических реакций.
Составьте уравнения всех химических реакций, которые произошли в ходе эксперимента. Не забудьте расставить коэффициенты.
Сделайте вывод из опыта (или работы).
Оформить отчет о работе можно как последовательное описание действий и наблюдений, или в виде таблицы:
При решении экспериментальных задач, связанных с распознаванием и идентификацией веществ, отчет удобно оформлять в виде другой таблицы:
Тема 1. Основные понятия и законы химии.
Примеры физических явлений .
Опыт № 1. Нагревание стекла (стеклянной трубки)
в пламени спиртовки.
Оборудование и реактивы: стеклянная трубка, спиртовка, спички, асбестовая сетка.
Инструкция к выполнению опыта.
1. Возьмите стеклянную трубку за ее концы двумя руками.
2. Внесите среднюю часть трубки в пламя спиртовки. Помните, что верхняя часть пламени самая горячая.
3. Вращайте трубку, не вынося из пламени спиртовки (рис. 59).
4. Когда стекло сильно накалится (через 3–4 минуты), попытайтесь трубку согнуть, не прилагая чрезмерных усилий.
Рис. 59. Сгибание стеклянной трубки.
Положите стеклянную трубку на асбестовую сетку. Будьте осторожны: горячее стекло по внешнему виду не отличается от холодного!
6. Запишите свои наблюдения и сделайте вывод, ответив на вопросы:
1) Изменилось ли стекло?
2) Получилось ли новое вещество при нагревании стеклянной трубки?
3) Какое это явление: физическое или химическое?
Опыт № 2. Плавление парафина.
Оборудование и реактивы: тигель или стеклянная пластина, спиртовка, спички, тигельные щипцы или пробиркодержатель, асбестовая сетка, парафин.
Инструкция к выполнению опыта.
1. Положите небольшой кусочек парафина в тигель (или на стеклянную пластину).
2. Возьмите тигель (или стеклянную пластину) тигельными щипцами (или укрепите его в держателе для пробирок).
3. Внесите тигель с парафином (или стеклянную пластину) в верхнюю часть пламени спиртовки. Внимательно наблюдайте за происходящими изменениями.
4. После расплавления парафина поставьте тигель (или стеклянную пластину) на асбестовую сетку и погасите спиртовку.
5. Когда тигель (или стеклянная пластина) охладится, рассмотрите вещество, которое находится в тигле (или на стеклянной пластине).
6. Запишите свои наблюдения и сделайте вывод, ответив на вопросы:
1) Изменился ли парафин?
2) Получилось ли новое вещество при нагревании парафина?
3) Какое это явление: физическое или химическое?
Примеры химических явлений.
Опыт № 3. Прокаливание медной пластинки или проволоки
в пламени спиртовки.
Оборудование и реактивы: спиртовка, спички, тигельные щипцы или пробиркодержатель, асбестовая сетка, медная проволока или пластина.
Инструкция к выполнению опыта.
1. Возьмите медную пластину (или медную проволоку) тигельными щипцами.
2. Внесите медную пластину в верхнюю часть пламени спиртовки и накалите ее.
3. Через 1-2 минуты выньте пластину из пламени и счистите с нее ножом или лучинкой образовавшийся черный налет на чистый лист бумаги.
4. Повторите нагревание и снова счистите получившийся налет.
5. Сравните образовавшейся черный налет с медной пластинкой.
6. Запишите свои наблюдения и сделайте вывод, ответив на вопросы:
1) Изменилась ли медная пластинка при накаливании?
2) Образовалось ли новое вещество при накаливании медной пластинки?
3) Какое это явление: физическое или химическое?
Опыт № 4. Действие соляной кислоты на мел или мрамор.
Оборудование и реактивы: химический стакан объемом 50 мл, мрамор (мелкие кусочки или крошка), раствор соляной кислоты (1: 3), спички.
Инструкция к выполнению опыта.
1. В химический стакан поместите 2-3 небольших кусочка мрамора величиной с горошину. Будьте осторожны: не разбейте дно стакана.
2. Налейте в стакан столько соляной кислоты, чтобы кусочки мрамора были полностью покрыты ею. Что наблюдаете?
3. Зажгите спичку и внесите ее в стаканчик. Что наблюдаете?
4. Выполните рисунок опыта, запишите свои наблюдения.
6. Сделайте вывод, ответив на вопросы:
1) Образовалось ли новое вещество при приливании соляной кислоты к мрамору? Какое это вещество?
2) Почему потухла спичка?
3) Какое это явление: физическое или химическое?
Типы химических реакций.
Похожие документы:
1 физическое воспитание дошкольников, учащихся, студентов и взрослого населения, проживающих в различных экосредах
. – 224 с. 3. Практикум по дисциплине «Спортивные . химического . наук / И.О. Комлев. – Краснодар, 2008. – 24 с. . для учащихся I–IV классов, четырех часов для учащихся V–IX классов и пяти часов для учащихся X–XI классов . , медико-биологические, педагогические .
Учебное пособие для вузов (4)
. Медико-педагогический . физической и химической терморегуляции, особенности . «Семинар-практикум для воспитателей . М., 2001. Змановский Ю.Ф. Биологические ритмы и воспитание здоровья детей// . . – Краснодар, 1997. . учащихся по образованию (9 или 11 классов .
КъБР-м и къэрал лъэпкъ библиотэкэ Кабардино-Балкарской Республики КъБР-м И ПЕЧАТЫМ И ТХЫДЭ КъМР-ни БАСМА ЛЕТОПИСИ Къэрал библиографическэ указатель
. П., Баскаев А. Г. Практикум по зоологии беспозвоночных: ( . 70д]. 28 ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 28.2 Основные . 41.7 Медико-биологические дисциплины К . Сборник диктантов и изложений для учащихся 2 – 4-х классов. – Кабард. 81.2 . . очерки. – Краснодар, 1989. – .
Книга-почтой для инженеров и технологов
. биологически активные добавки, медико-биологические . химических загрязнителей, суперэкотоксикантов, других ксенобиотиков, пищвых и биологически активных добавок, представляющих возможную опасность для . Рекомендуется для учащихся и практических .
Главный редактор Зав психологической редакцией Зам зав психологической редакцией Ведущий редактор Редактор Художник обложки Корректор Верстка ббк 88. 35я7
. 74 3.7. Биологическая теория эмоций . Практикум . (химический, . классы; II - средние классы; III - старшие классы . медиков . Для учащихся . и общения. - Краснодар, 1983. - .
Цель работы: освоить один из лабораторных способов получения кислорода и собирание его методом вытеснения воздуха; закрепить знания о физических и химических свойствах кислорода.
1. Получение и собирание кислорода.
1) Соберите прибор для получения газов. Проверьте его на герметичность.
2) В пробирку примерно на четверть её объема насыпьте порошок KMnO4. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Закрепите прибор в штативе в наклонном положении, как показано на риснуке. Подготовьте стакан (или пробирку) для собирания кислорода. Нагрейте сначала всю пробирку, а потом только ту её часть, где находится KMnO4.
3) Убедившись, что стакан или пробирка заполнились кислородом, прекратите нагревание и закройте сосуд с кислородом.
2. Исследование свойств кислорода.
1) Какие физические свойства кислорода можно установить, рассматривая полученный газ?
2) Внесите в сосуд с кислородом тлеющую лучинку. Что вы наблюдаете? О чём это свидетельствует?
3. Сделайте отчет о проделанной работе по плану:
1) Название работы.
2) Цель работы.
3) Использованное оборудование.
4) Название каждой части работы с краткой записью результатов, рисунком прибора, пояснительными надписями и и ответами на поставленные в работе вопросы.
5) Составление уравнения соответствующих химических реакций.
6) Общий вывод.
ОТВЕТЫ
Исследование свойств кислорода
1) Рассматривая полученный кислород, мы видим, что газ прозрачный и не имеет цвета. Если открыть сосуд, то можно убедиться в том, что кислород не имеет запаха.
2) При внесении тлеющий лучинки в сосуд мы видим, что её тление усиливается (угольки становятся ярче). Это свидетельствует о том, что кислород поддерживает горение.
ОТЧЕТ
Название: Получение кислорода и изучение его свойств.
Цель: освоить один из лабораторных способов получения кислорода и собирание его методом вытеснения воздуха. Подтвердить на практике физические и химические свойства кислорода.
Использованное оборудование: пробирка с газоотводной трубкой, спиртовка, штатив с лапкой, химический стакан, вата, лучинка, спички, перманганат калия.
Вывод: мы освоили лабораторный способ получения кислорода путём разложения перманганата калия и собирания кислорода методом вытеснения воздуха. На практике изучили физические и химические свойства кислорода.
Цель работы : Получить кислород (методом вытеснения воздуха) и изучить его свойства.
Необходимое оборудование и реактивы
штатив лабораторный с лапкой или пробиркодержатель;
два химических стакана;
пробка с газоотводной трубкой;
ложка для сжигания веществ;
перманганат калия (твердый) KMnO 4 ;
известковая вода - Са(ОН) 2.
Меры предосторожности
Работа со спиртовкой:
Не переносите горящую спиртовку с места на место.
Гасите спиртовку только с помощью колпачка.
При нагревании не забудьте прогреть пробирку. Для этого пробирку, закрепленную в лапке штатива, медленно проведите сквозь пламя от донышка до отверстия и обратно. Эту операцию повторите несколько раз: чтобы стекло равномерно прогрелось. Признаком прогрева стекла можно считать исчезновение запотевания на стенках пробирки.
Дно пробирки должно находиться в верхней части пламени.
Дно пробирки не должно касаться фитиля.
Работа со стеклом:
Помните, что горячее стекло по внешнему виду не отличается от холодного. Не прикасайтесь к горячей пробирке. Закрепляя пробирку в лапке штатива, не закручивайте сильно винт. При нагревании стекло расширяется и пробирка может треснуть
Проверка прибора на герметичность:
Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, опустите конец трубки в стакан с водой. Плотно обхватите ладонью пробирку и внимательно следите за появлением пузырьков воздуха.
Загрузите по очереди два следующих видео - опыта и внимательно наблюдайте за экспериментом:
1. Получение кислорода (нажмите "Посмотреть опыт")
Кислород( O 2 ) в лаборатории получают разложением перманганата калия KMnO 4 (марганцовки). Для опыта понадобится пробирка с газоотводной трубкой. В пробирку насыпаем кристаллический перманганат калия. Для сбора кислорода приготовим колбу. При нагревании перманганат калия начинает разлагаться, выделяющийся кислород поступает по газоотводной трубке в колбу. Кислород тяжелее воздуха, поэтому не покидает колбу и постепенно заполняет ее. Тлеющая лучинка вспыхивает в колбе: значит нам удалось собрать кислород.
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ↑
Чистый кислород впервые получили независимо друг от друга шведский химик Шееле (при прокаливании селитры) и английский ученый Пристли (при разложении оксидов ртути и свинца). До их открытия ученые считали, что воздух ‑ однородная субстанция. После открытия Шееле и Пристли Лавуазье создал теорию горения и назвал новый элемент Oxygenium (лат.) – рождающий кислоту, кислород. Кислород - необходим для поддержания жизни. Человек может выдержать без кислорода всего несколько минут.
2. Обнаружение кислорода
Кислород поддерживает горение - это свойство кислорода используется для его обнаружения
Кислород активно взаимодействует со многими веществами. Посмотрим, как реагирует кислород с углем. Для этого раскалим кусочек угля на пламени спиртовки. На воздухе уголь едва тлеет, потому что кислорода в атмосфере около двадцати процентов по объему. В колбе с кислородом уголь раскаляется. Горение углерода становится интенсивным. При сгорании углерода образуется углекислый газ:
С+О 2 = СО 2
Добавим в колбу с газом известковую воду – она мутнеет. Известковая вода обнаруживает углекислый газ. Вспомните, как разжигают гаснущий костер. Дуют на угли или интенсивно обмахивают их для того, чтобы увеличить подачу кислорода в зону горения.
Открытие кислорода ознаменовало новый период в развитии химии. С глубокой древности было известно, что для горения необходим воздух. Процесс горения веществ долгое время оставался непонятным. В эпоху алхимии широкое распространение получила теория флогистона, согласно которой вещества горят благодаря их взаимодействию с огненной материей, то есть с флогистоном, который содержится в пламени. Кислород был получен английским химиком Джозефом Пристли в 70-х годах XVIII века. Химик нагревал красный порошок оксида ртути (II), в итоге вещество разлагалось, с образованием металлической ртути и бесцветного газа:
Оксиды – бинарные соединения, в состав которых входит кислород При внесении тлеющей лучины в сосуд с газом она ярко вспыхивала. Ученый считал, что тлеющая лучина вносит в газ флогистон, и он загорается. Д. Пристли пробовал дышать полученным газом, и был восхищен тем, как легко и свободно им дышится. Тогда ученый и не предполагал, что удовольствие дышать этим газом предоставлено каждому. Результатами своих опытов Д. Пристли поделился с французским химиком Антуаном Лораном Лавуазье.
Имея хорошо оснащенную на то время лабораторию, А. Лавуазье повторил и усовершенствовал опыты Д. Пристли. А. Лавуазье измерил количество газа, выделяющееся при разложении определенной массы оксида ртути. Затем химик нагрел в герметичном сосуде металлическую ртуть до тех пор, пока она не превратилась в оксид ртути (II). Он обнаружил, что количество выделившегося газа в первом опыте равно газу, поглотившемуся во втором опыте. Следовательно, ртуть реагирует с каким-то веществом, содержащимся в воздухе. И это же вещество выделяется при разложении оксида. Лавуазье первым сделал вывод, что флогистон здесь совершенно ни при чем, и горение тлеющей лучины вызывает именно неизвестный газ, который в последствии был назван кислородом. Открытие кислорода ознаменовало крах теории флогистона!
Способы получения и собирания кислорода в лаборатории
Лабораторные способы получения кислорода весьма разнообразны. Существует много веществ, из которых можно получить кислород. Рассмотрим наиболее распространенные способы.
1) Разложение оксида ртути (II)
Одним из способов получения кислорода в лаборатории, является его получение по описанной выше реакции разложения оксида ртути (II). Ввиду высокой токсичности соединений ртути и паров самой ртути, данный способ используется крайне редко.
2) Разложение перманганата калия
Перманганат калия (в быту мы называем его марганцовкой) – кристаллическое вещество темно-фиолетового цвета. При нагревании перманганата калия выделяется кислород. В пробирку насыплем немного порошка перманганата калия и закрепим ее горизонтально в лапке штатива. Недалеко от отверстия пробирки поместим кусочек ваты. Закроем пробирку пробкой, в которую вставлена газоотводная трубка, конец которой опустим в сосуд- приемник. Газоотводная трубка должна доходить до дна сосуда-приемника. Ватка, находящаяся около отверстия пробирки нужна, чтобы предотвратить попадание частиц перманганата калия в сосуд-приемник (при разложении выделяющийся кислород увлекает за собой частички перманганата). Когда прибор собран, начинаем нагревание пробирки. Начинается выделение кислорода.
Уравнение реакции разложения перманганата калия:
2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2↑
Как обнаружить присутствие кислорода? Воспользуемся способом Пристли. Подожжем деревянную лучину, дадим ей немного погореть, затем погасим, так, чтобы она едва тлела. Опустим тлеющую лучину в сосуд с кислородом. Лучина ярко вспыхивает! Газоотводная трубка была не случайно опущена до дна сосуда-приемника. Кислород тяжелее воздуха, следовательно, он будет собираться в нижней части приемника, вытесняя из него воздух. Кислород можно собрать и методом вытеснения воды. Для этого газоотводную трубку необходимо опустить в пробирку, заполненную водой, и опущенную в кристаллизатор с водой вниз отверстием. При поступлении кислорода газ вытесняет воду из пробирки.
Разложение пероксида водорода
Катализатор – вещество, ускоряющее скорость протекания химической реакции
Нальем в колбу пероксид водорода, внесем в жидкость катализатор. Катализатором может служить порошок черного цвета – оксид марганца MnO2. Тотчас смесь начнет вспениваться вследствие выделения большого количества кислорода. Внесем в колбу тлеющую лучину – она ярко вспыхивает. Уравнение реакции разложения пероксида водорода:
2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2↑
Разложение хлората калия
2KClO3 t°, MnO2 → 2KCl + 3O2↑.
Разложение нитратов
Нитраты – вещества, содержащие в своем составе ионы NO3⎺. Соединения данного класса используются в качестве минеральных удобрений, входят в состав пиротехнических изделий.
Нитраты – соединения термически нестойкие, и при нагревании разлагаются с выделением кислорода:
Обратите внимание, что все рассмотренные способы получения кислорода схожи. Во всех случаях кислород выделяется при разложении более сложных веществ.
Реакция разложения – реакция, в результате которой сложные вещества разлагаются на более простые В общем виде реакцию разложения можно описать буквенной схемой:
Реакции разложения могут протекать при действии различных факторов. Это может быть нагревание, действие электрического тока, применение катализатора. Существуют реакции, в которых вещества разлагаются самопроизвольно.
Получение кислорода в промышленности
В промышленности кислород получают путем выделения его из воздуха.
Воздух – смесь газов, основные компоненты которой представлены в таблице.
Сущность этого способа заключается в глубоком охлаждении воздуха с превращением его в жидкость, что при нормальном атмосферном давлении может быть достигнуто при температуре около -192°С. Разделение жидкости на кислород и азот осуществляется путем использования разности температур их кипения, а именно: Ткип.
О2 = -183°С
N2 = -196°С (при нормальном атмосферном давлении).
При постепенном испарении жидкости в газообразную фазу в первую очередь будет переходить азот, имеющий более низкую температуру кипения, и, по мере его выделения, жидкость будет обогащаться кислородом. Многократное повторение этого процесса позволяет получить кислород и азот требуемой чистоты. Такой способ разделения жидкостей на составные части называется ректификацией жидкого воздуха.
Читайте также: