Получение и собирание газов в лаборатории
🧪 Химия · 9 класс
Получение и собирание газов в лаборатории
Лабораторное получение газов — это набор реакций и приёмов, позволяющих получить небольшие порции газа и собрать его в сосуд для изучения свойств. В 9 классе чаще всего получают водород, кислород, углекислый газ и аммиак.
Основные реакции получения
- Водород — действием кислоты на активный металл:
Zn + 2HCl -> ZnCl_2 + H_2(вверх). - Кислород — разложением пероксида водорода или перманганата калия:
2H_2O_2 -> 2H_2O + O_2(вверх). - Углекислый газ — действием кислоты на карбонат:
CaCO_3 + 2HCl -> CaCl_2 + H_2O + CO_2(вверх). - Аммиак — нагреванием смеси соли аммония со щёлочью:
2NH_4Cl + Ca(OH)_2 -> CaCl_2 + 2NH_3(вверх) + 2H_2O.
Как собирают газ
Способ собирания зависит от плотности газа относительно воздуха и его растворимости в воде.
| Газ | Легче или тяжелее воздуха | Способ собирания |
|---|---|---|
| Водород | Легче | Вытеснением воздуха, сосуд дном вверх |
| Кислород | Тяжелее | Вытеснением воды или воздуха, дном вниз |
| Углекислый газ | Тяжелее | Вытеснением воздуха, дном вниз |
| Аммиак | Легче, хорошо растворим | Только вытеснением воздуха, дном вверх |
Распознавание газов
Собранный газ проверяют качественно:
Водород: подносят горящую лучину -> хлопок
Кислород: тлеющая лучина вспыхивает ярким пламенем
Углекислый газ: мутит известковую воду Ca(OH)_2
Аммиак: влажная лакмусовая бумажка синеет, резкий запах
Прибор для получения газов
Для реакций между твёрдым веществом и жидкостью используют простейший прибор — пробирку с газоотводной трубкой или аппарат Киппа. Принцип одинаков: реагенты смешивают, выделяющийся газ выходит через трубку и попадает в приёмный сосуд. Если для реакции нужно нагревание (например, при получении кислорода из перманганата калия), пробирку закрепляют в штативе с лёгким наклоном дна вверх, чтобы конденсат не стекал к горячему месту.
Почему важна плотность газа
Чтобы понять, каким способом собирать газ, сравнивают его молярную массу с молярной массой воздуха (около 29 г/моль). Если масса меньше — газ легче воздуха и поднимается вверх, сосуд держат дном вверх. Если больше — газ тяжелее, и его собирают в сосуд, расположенный дном вниз.
M(H_2) = 2 г/моль -> легче воздуха -> дном вверх
M(O_2) = 32 г/моль -> тяжелее воздуха -> дном вниз
M(CO_2) = 44 г/моль -> тяжелее воздуха -> дном вниз
M(NH_3) = 17 г/моль -> легче воздуха -> дном вверх
Собирание над водой
Нерастворимые или малорастворимые газы (водород, кислород) удобно собирать методом вытеснения воды: сосуд заполняют водой, переворачивают над ванночкой, и газ, поступая снизу, вытесняет воду. Этот способ позволяет точно видеть, сколько газа собрано. Для растворимых газов (аммиак, хлороводород) он не подходит.
Правило безопасности. Аммиак нельзя собирать над водой — он в ней прекрасно растворяется, и газ просто не наберётся. Водород перед поджиганием проверяют на чистоту, иначе смесь с воздухом взрывается.
Кратко о главном
- Газ получают подбором подходящей реакции (металл и кислота, разложение, карбонат и кислота).
- Лёгкие газы собирают сосудом дном вверх, тяжёлые — дном вниз.
- Растворимые в воде газы нельзя собирать над водой.
- Каждый газ имеет свою качественную реакцию для распознавания.