Глава II. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии. Практическая работа 4. Получение, собирание и распознавание кислорода — с. 68
Практическая работа 4. ПОЛУЧЕНИЕ, СОБИРАНИЕ И РАСПОЗНАВАНИЕ КИСЛОРОДА
Вариант 1
1. Работу начните со сборки прибора для получения газов и проверки его герметичности. Для этого используйте подготовленную учителем пробирку-реактор с перманганатом калия. Положите в неё небольшой ватный тампон как можно ближе к отверстию, чтобы пылевидное твёрдое вещество через газоотводную трубку не попало в сосуд-приёмник для кислорода.
Собранный прибор поместите в ладонь, а конец газоотводной трубки опустите в воду. Согрейте пробирку ладонью.
Появление пузырьков воздуха указывает на герметичность прибора.
2. Закрепите пробирку-реактор с веществом в лабораторном штативе, регулируя её положение так, чтобы конец газоотводной трубки доходил до дна сосуда-приёмника для кислорода.
3. Зажгите спиртовку, прогрейте пробирку-реактор, равномерно перемещая спиртовку по всей её длине. Затем установите спиртовку под ту часть пробирки, где находится перманганат калия.
Нагрейте пробирку-реактор, собирая выделяющийся кислород вытеснением воздуха из сосуда. Почему кислород собирают именно так?
4. Приготовьте тлеющую лучинку. Проверьте наличие кислорода в сосуде. Для этого тлеющую лучинку опустите в сосуд. Что наблюдаете?
5. По окончании опыта погасите спиртовку и оформите отчёт по следующей форме: [таблица: Что делал(а) | Что наблюдал(а) (сделайте рисунок, если необходимо) | Выводы и уравнения реакций]. Используйте эту форму и при выполнении других работ.
Вариант 2
1. Работу начните со сборки прибора для получения газов и проверки его герметичности. Для этого собранный прибор поместите в ладонь, а конец газоотводной трубки опустите в воду. Согрейте пробирку ладонью.
Появление пузырьков воздуха указывает на герметичность прибора.
2. Выньте пробку с газоотводной трубкой, налейте в пробирку 3—4 мл аптечного препарата перекиси водорода, добавьте небольшое количество оксида марганца(IV) (на кончике шпателя). Быстро закройте пробирку-реактор пробкой и конец газоотводной трубки опустите в сосуд-приёмник. Что наблюдаете?
3. Соберите выделяющийся кислород вытеснением воздуха из сосуда. Почему кислород собирают именно так?
4. Приготовьте тлеющую лучинку.
Проверьте наличие кислорода в сосуде. Для этого тлеющую лучинку опустите в сосуд. Что наблюдаете?
Какую роль в эксперименте играет оксид марганца(IV)?
По завершении работы оформите отчёт.
Вариант 1
1. Работу начните со сборки прибора для получения газов и проверки его герметичности. Для этого используйте подготовленную учителем пробирку-реактор с перманганатом калия. Положите в неё небольшой ватный тампон как можно ближе к отверстию, чтобы пылевидное твёрдое вещество через газоотводную трубку не попало в сосуд-приёмник для кислорода.
Собранный прибор поместите в ладонь, а конец газоотводной трубки опустите в воду. Согрейте пробирку ладонью.
Появление пузырьков воздуха указывает на герметичность прибора.
2. Закрепите пробирку-реактор с веществом в лабораторном штативе, регулируя её положение так, чтобы конец газоотводной трубки доходил до дна сосуда-приёмника для кислорода.
3. Зажгите спиртовку, прогрейте пробирку-реактор, равномерно перемещая спиртовку по всей её длине. Затем установите спиртовку под ту часть пробирки, где находится перманганат калия.
Нагрейте пробирку-реактор, собирая выделяющийся кислород вытеснением воздуха из сосуда. Почему кислород собирают именно так?
4. Приготовьте тлеющую лучинку. Проверьте наличие кислорода в сосуде. Для этого тлеющую лучинку опустите в сосуд. Что наблюдаете?
5. По окончании опыта погасите спиртовку и оформите отчёт по следующей форме: [таблица: Что делал(а) | Что наблюдал(а) (сделайте рисунок, если необходимо) | Выводы и уравнения реакций]. Используйте эту форму и при выполнении других работ.
Вариант 2
1. Работу начните со сборки прибора для получения газов и проверки его герметичности. Для этого собранный прибор поместите в ладонь, а конец газоотводной трубки опустите в воду. Согрейте пробирку ладонью.
Появление пузырьков воздуха указывает на герметичность прибора.
2. Выньте пробку с газоотводной трубкой, налейте в пробирку 3—4 мл аптечного препарата перекиси водорода, добавьте небольшое количество оксида марганца(IV) (на кончике шпателя). Быстро закройте пробирку-реактор пробкой и конец газоотводной трубки опустите в сосуд-приёмник. Что наблюдаете?
3. Соберите выделяющийся кислород вытеснением воздуха из сосуда. Почему кислород собирают именно так?
4. Приготовьте тлеющую лучинку.
Проверьте наличие кислорода в сосуде. Для этого тлеющую лучинку опустите в сосуд. Что наблюдаете?
Какую роль в эксперименте играет оксид марганца(IV)?
По завершении работы оформите отчёт.
Вариант 1. Получение кислорода разложением перманганата калия.
Отчёт.
Что делал(а): 1. Собрал(а) прибор: в пробирку-реактор с KMnO₄ (тёмно-фиолетовые кристаллы) положил(а) у отверстия ватный тампон, закрыл(а) пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустил(а) в стакан с водой и согрел(а) пробирку ладонью.
Что наблюдал(а): из конца трубки выходят пузырьки воздуха.
Вывод: прибор герметичен.
Что делал(а): 2. Закрепил(а) пробирку в лапке штатива с небольшим наклоном в сторону пробки (чтобы конденсирующаяся влага не стекала на горячее стекло), конец трубки довёл(а) до дна сухого сосуда-приёмника, стоящего вертикально. 3. Прогрел(а) всю пробирку пламенем спиртовки, затем нагрел(а) участок с KMnO₄.
Что наблюдал(а): через некоторое время из трубки пошёл газ без цвета и запаха; сосуд постепенно наполнился им, а воздух из сосуда вытеснялся.
Уравнение реакции: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ (t). Это реакция разложения. Баланс: K 2=2, Mn 2=2, O 8=4+2+2. Образуются манганат калия K₂MnO₄ (зелёно-чёрный) и оксид марганца(IV) MnO₂ (чёрно-бурый).
Почему кислород собирают именно так? Кислород тяжелее воздуха (M(O₂) = 32 г/моль, M(возд.) ≈ 29 г/моль), поэтому он опускается вниз и вытесняет лёгкий воздух вверх из открытого сосуда, стоящего вертикально; трубка должна доходить до дна, чтобы кислород заполнял сосуд снизу вверх.
Что делал(а): 4. Опустил(а) в сосуд с кислородом тлеющую лучинку.
Что наблюдал(а): лучинка ярко вспыхивает и горит пламенем.
Вывод: в сосуде кислород — он поддерживает горение. 5. Погасил(а) спиртовку (накрыв колпачком).
Общий вывод: кислород можно получить разложением перманганата калия при нагревании, собрать вытеснением воздуха и распознать по вспыхиванию тлеющей лучинки. Вариант 2. Получение кислорода разложением пероксида водорода.
Что делал(а): 1. Проверил(а) прибор на герметичность так же, как в варианте 1.
Что наблюдал(а): выходят пузырьки воздуха; прибор герметичен.
Что делал(а): 2. Вынул(а) пробку, налил(а) в пробирку 3–4 мл раствора пероксида водорода, добавил(а) на кончике шпателя MnO₂ (чёрный порошок) и быстро закрыл(а) пробкой с трубкой, конец трубки опустил(а) в сосуд-приёмник.
Что наблюдал(а): сразу начинается бурное выделение пузырьков газа (раствор «вскипает»), порошок MnO₂ остаётся неизменным.
Уравнение реакции: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ (катализатор MnO₂). Баланс: H 4=4, O 4=2+2. Это реакция разложения.
3) Кислород собирали вытеснением воздуха в сосуд, стоящий вертикально дном вниз, трубка до дна: газ тяжелее воздуха (32 г/моль против ≈ 29 г/моль) и опускается вниз.
Что делал(а): 4. Опустил(а) в сосуд тлеющую лучинку.
Что наблюдал(а): лучинка ярко вспыхивает.
Вывод: в сосуде собран кислород.
Роль оксида марганца(IV): он катализатор — ускоряет разложение пероксида водорода, но сам не расходуется (после реакции его масса и состав те же; без MnO₂ пероксид водорода разлагается очень медленно).
Общий вывод: кислород получают разложением пероксида водорода в присутствии катализатора MnO₂, собирают вытеснением воздуха и узнают по вспыхиванию тлеющей лучинки.
Отчёт.
Что делал(а): 1. Собрал(а) прибор: в пробирку-реактор с KMnO₄ (тёмно-фиолетовые кристаллы) положил(а) у отверстия ватный тампон, закрыл(а) пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустил(а) в стакан с водой и согрел(а) пробирку ладонью.
Что наблюдал(а): из конца трубки выходят пузырьки воздуха.
Вывод: прибор герметичен.
Что делал(а): 2. Закрепил(а) пробирку в лапке штатива с небольшим наклоном в сторону пробки (чтобы конденсирующаяся влага не стекала на горячее стекло), конец трубки довёл(а) до дна сухого сосуда-приёмника, стоящего вертикально. 3. Прогрел(а) всю пробирку пламенем спиртовки, затем нагрел(а) участок с KMnO₄.
Что наблюдал(а): через некоторое время из трубки пошёл газ без цвета и запаха; сосуд постепенно наполнился им, а воздух из сосуда вытеснялся.
Уравнение реакции: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ (t). Это реакция разложения. Баланс: K 2=2, Mn 2=2, O 8=4+2+2. Образуются манганат калия K₂MnO₄ (зелёно-чёрный) и оксид марганца(IV) MnO₂ (чёрно-бурый).
Почему кислород собирают именно так? Кислород тяжелее воздуха (M(O₂) = 32 г/моль, M(возд.) ≈ 29 г/моль), поэтому он опускается вниз и вытесняет лёгкий воздух вверх из открытого сосуда, стоящего вертикально; трубка должна доходить до дна, чтобы кислород заполнял сосуд снизу вверх.
Что делал(а): 4. Опустил(а) в сосуд с кислородом тлеющую лучинку.
Что наблюдал(а): лучинка ярко вспыхивает и горит пламенем.
Вывод: в сосуде кислород — он поддерживает горение. 5. Погасил(а) спиртовку (накрыв колпачком).
Общий вывод: кислород можно получить разложением перманганата калия при нагревании, собрать вытеснением воздуха и распознать по вспыхиванию тлеющей лучинки. Вариант 2. Получение кислорода разложением пероксида водорода.
Что делал(а): 1. Проверил(а) прибор на герметичность так же, как в варианте 1.
Что наблюдал(а): выходят пузырьки воздуха; прибор герметичен.
Что делал(а): 2. Вынул(а) пробку, налил(а) в пробирку 3–4 мл раствора пероксида водорода, добавил(а) на кончике шпателя MnO₂ (чёрный порошок) и быстро закрыл(а) пробкой с трубкой, конец трубки опустил(а) в сосуд-приёмник.
Что наблюдал(а): сразу начинается бурное выделение пузырьков газа (раствор «вскипает»), порошок MnO₂ остаётся неизменным.
Уравнение реакции: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ (катализатор MnO₂). Баланс: H 4=4, O 4=2+2. Это реакция разложения.
3) Кислород собирали вытеснением воздуха в сосуд, стоящий вертикально дном вниз, трубка до дна: газ тяжелее воздуха (32 г/моль против ≈ 29 г/моль) и опускается вниз.
Что делал(а): 4. Опустил(а) в сосуд тлеющую лучинку.
Что наблюдал(а): лучинка ярко вспыхивает.
Вывод: в сосуде собран кислород.
Роль оксида марганца(IV): он катализатор — ускоряет разложение пероксида водорода, но сам не расходуется (после реакции его масса и состав те же; без MnO₂ пероксид водорода разлагается очень медленно).
Общий вывод: кислород получают разложением пероксида водорода в присутствии катализатора MnO₂, собирают вытеснением воздуха и узнают по вспыхиванию тлеющей лучинки.