Мета нашої роботи: Дослідити лабораторний спосіб одержання водню, фізичні властивості водню та способи його збирання.
Обладнання: Апарат Кіппа, кристалізатор із водою, соломинка, пробірки, сірники.
Реактиви: Цинк, хлоридна кислота, мильний розчин.
Що ми маємо зробити?
І. Досліджуємо роботу апарата Кіппа
Ознайомтеся з улаштуванням апарата Кіппа. Відкрийте кран газовідвідної трубки та спостерігайте за виділенням газу.
Спостерігається виділення бульбашок газу.
Закрийте кран та спостерігайте за тим, що відбувається.
Реакція припиняється, тому що газ, що утворився, тисне на кислоту, витісняючи її з середнього резервуара у верхній, і контакт із цинком припиняється.
ІІ. Досліджуємо фізичні властивості водню
Сформулюйте гіпотезу: як довести, що густина водню менша за густину повітря.
Водень є найлегшим газом, він у 14,5 раза легший за повітря. Якщо бульбашки, наповнені воднем, швидко здійматимуться вгору, це доведе, що його густина менша за густину повітря.
Відкрийте кран газовідвідної трубки апарата Кіппа, а газовідвідну трубку занурте у склянку, наповнену мильним розчином. Що ви спостерігаєте?
Спостерігається утворення бульбашок, наповнених воднем.
Для порівняння запропонуйте одному / одній із вас продмухувати повітря з легень соломиною крізь такий самий мильний розчин.
Спостерігається утворення бульбашок, наповнених повітрям.
ІІІ. Збираємо водень
Зважаючи на відомі вам способи збирання газів, спрогнозуйте: у який спосіб можна збирати водень.
Водень майже не розчиняється у воді та не реагує з водою, тому його можна збирати методом витіснення води.
Його можна збирати й способом витіснення повітря, тримаючи пробірку отвором униз, оскільки водень легший за повітря.
IV. Перевіряємо наявність водню
Сформулюйте гіпотезу: у який спосіб можна довести наявність водню в пробірці.
Наявність водню доводять, ґрунтуючись на його здатності горіти (вибухати), підносячи запалений сірник (запальничку) до отвору пробірки.
Зробіть висновок, чи заповнені пробірки чистим воднем.
Якщо пробірка заповнена не чистим воднем (сумішшю з киснем), чутно хлопання (невеличкий вибух).
Якщо пробірка містить чистий водень, він швидко згоряє без гучних звуків.
Для підбиття підсумків роботи обговоріть питання
1. За якою ознакою можна стверджувати, що реакція в апараті Кіппа відбувається?
Реакція відбувається, якщо спостерігається виділення бульбашок газу.
2. Поясніть: а) як апарат Кіппа переходить у робочий стан після відкриття крана; б) як апарат переходить у заряджений стан після закриття крана.
а) Апарат переходить у робочий стан після відкриття крана, коли хлоридна кислота з верхнього резервуара потрапляє в середній і контактує з гранулами цинку.
б) Апарат переходить у заряджений стан після закриття крана, коли газ, що утворився, тисне на кислоту, витісняючи її з середнього резервуара у верхній, і контакт із цинком припиняється.
3. Унаслідок якого процесу кислота з верхнього резервуара потрапляє в середній після відкриття крана?
Під дією сили тяжіння.
4. Унаслідок яких фізичних процесів кислота піднімається у верхній резервуар після закриття крана?
Кислота піднімається у верхній резервуар унаслідок тиску газу, що утворився в середньому резервуарі.
5. Як результати дослідження (дослід ІІ) доводять різницю густин водню та повітря?
Бульбашки, наповнені воднем, швидко здіймаються вгору, що доводить меншу густину водню порівняно з повітрям.
6. На яких фізичних процесах ґрунтуються способи збирання водню витісненням води та витісненням повітря?
Спосіб витіснення води ґрунтується на тому, що водень майже не розчиняється у воді.
Спосіб витіснення повітря ґрунтується на тому, що густина водню менша за густину повітря.
7. На чому ґрунтується спосіб виявлення водню?
Спосіб виявлення ґрунтується на здатності водню горіти (вибухати), піднісши запалений сірник до отвору пробірки.
8. На чому ґрунтується спосіб визначення чистоти зібраного водню?
Спосіб ґрунтується на характері горіння: чистий водень згоряє без гучних звуків, а його суміш із киснем лунає хлопанням.