Работа №14. Водород

Предупреждение.В опытах с водородом нельзя зажигать водород, выходящий из прибора, не убедив­шись предварительно в его чистоте, иначе может произойти взрыв внутри прибора и разорвать его.

Необходимые принадлежности и реактивы: металлический штатив с лапкой, спиртовка(горелка), пробка с газоотводной трубкой, пробирки, стеклянная пластинка (30.60), гранулированный цинк (или оцинкованное железо), 20%-ный раствор серной кислоты (или соляная (1:5)), порошок оксида меди (II).
	1. Получение водорода действием металла на кислоту. Собрать прибор (рис. 28a). Поместить в пробирку несколько кусочков гранулированного цинка, прилить 5 мл 20% -ного раствора H2SO4 и закрыть отверстие пробирки пробкой с газоотводной трубкой, кончик которой оттянут вверху (рис. 28б). Проверить водород “на чистоту “. Для этого плавно
Рис.28. Получение водорода, собирание его и испытание «на чистоту»

приподнять пробирку с водородом и держа ее вверх дном, закройте пальцем (рис.28в). Пробирку поднесите в горизонтальном положении к пламени спиртовки и откройте ее (рис. 28г). Убедившись в чистоте выделяющегося водорода (в присутствии преподавателя), можно поджечь его горящей лучинкой у отверстия газоотводной трубки. Сгорание чистого водорода сопровождается слабым хлопком. Опрокинуть над пламенем водорода холодную воронку или часовое стекло. Что наблюдается? Написать уравнение ре­акции получения водорода в молекулярной и ионно-электронной формах. Какие еще другие металлы и кислоты можно рекомендовать для получения водорода в лаборатории? Можно ли применять концентрированную серную кислоту для получения водорода? Ответ обоснуйте. Написать уравнение реакции горения водорода.

2. Получение водорода действием алюминия на щелочь. (Опыт проводить в вытяжном шкафу, надеть очки).

Налить в пробирку 2-3 мл 20%-ного раствора NаОН. Поместить несколько кусочков алюминие­вых стружек. Закрыть пробирку пробкой со вставленной сте­клянной трубкой, конец которой оттянут вверх. Если реакция идет медленно, осторожно подогреть. Проверить выделя­ющийся водород на чистоту. Наполнить сухую пробирку водо­родом и поджечь его.

Написать в молекулярном и ионно-электронном виде уравнения реак­ций взаимодействия алюминия со щелочью. Какие продукты при этом могут образоваться?

3. Получение водорода из воды. Железо—паровой способ полу­чения водорода (групповой опыт).

	Для получения водорода по этому способу собрать прибор по рис. 29. Включить заранее трубчатую печь. Железную или фарфоровую трубку диаметром в 2,5 см и дли­ной 60-70 см наполнить железными стружками. Стружки расположить ближе к середине труб­ки, чтобы они находи­лись в
Рис.29. Установка для получения водорода железо-паровым способом.

зоне нагревa печи. Вставить трубку в печь и закрыть плотно ее концы пробками с выходными сте­клянными трубками.

Нагреть в колбе (1) воду до кипения. Когда трубка (2) с железными стружками раскалится в печи до температуры 700° (темно-красное каление), пропустить в нее водяной пар. Выделяющийся из трубки газ собрать над водой в 2—3 пробирки и испытать его горючесть. После этого отсоединить пар и выключить ток. Написать уравнения реакций. Какие продукты могут образоваться в результате реакции?Какими еще способами можно получить водород в лаборатории? Укажите достоинства и недостатки каждого из них. Написать уравнения соответствующих химических реакций.

4. Восстановление оксида меди водородом. (Опыт "столом", надеть очки!). Собрать прибор (рис.30). Проверить на герме­тичность. В U-образную трубку поместить безводный (предварительно прокаленный) хлорид каль­ция (зачем?). В расши­ренную часть хлоркальциевой трубки положить 0,3—0,5 г оксида меди. В колбу (емкостью 250 мл) положить 40—50 г гранулированного цинка и через воронку, опущенную почти до дна колбы, налить 100-150 мл

	20%-ного раст­вора серной кислоты. Испытать водород на чистоту. Только после проверки водорода на чистоту можно начать нагревание прибора! Под­жечь лучинкой водород у выходного отверстия прибора. Когда воздух из собранного прибора будет полностью вытеснен водородом, осторожно прогреть трубку по всей длине, а затем сильно нагреть
Рис. 30. Восстановление оксида меди водородом

ту часть, где находится оксид меди. Следить за тем, чтобы пламя горящего водорода не умень­шалось. Если пламя погаснет или уменьшится, прекратить нагревание.

Когда восстановление закончится (как это установить?), прекратить нагревание и охладить прибор до комнатной тем­пературы, продолжая пропускать водород (почему?). Не прореагировавший цинк промыть водой и сдать лаборанту. Напи­сать уравнения реакций.