Меню

Практическая работа получение углекислого газа и изучение его свойств оборудование



Практическая работа №3 Тема: “Получение углекислого газа и изучение его свойств. Свойства карбонатов и гидрокарбонатов”

Практическая работа №3

Тема: “Получение углекислого газа и изучение его свойств. Свойства карбонатов и гидрокарбонатов”

получить углекислый газ разложением гидрокарбоната натрия; обнаружить углекислый газ двумя способами:

    физическим (по отсутствию способности способности углекислого газа поддерживать горение); химическим (по способности углекислого газа давать нерастворимую соль при пропускании через раствор гидроксида кальция);

научиться практически получать карбонаты и гидрокарбонаты и превращать их друг в друга; научиться определять соли угольной кислоты при помощи качественной реакции на карбонат-анион

Оборудование и реактивы:

лабораторный штатив, свеча на проволоке, спиртовка, спички, пробирка с пробкой и газоотводной трубкой, пробиркодержатель, 2 одинаковых стеклянных стакана, NaHCO3 (крист.), NaHCO3 (р-р), HCl (р-р), Na2CO3 (р-р), Ca(OH)2 (раствор), фенолфталеин (спирт. р-р), 3 чистые пробирки в пробирочном штативе

Поместите в пробирку №1 2 см3 кристаллического карбоната натрия, закройте пробкой с газоотводной трубкой, укрепите в лапке лабораторного штатива. В пробирку №2 налейте 1 см3 раствора гидроксида кальция Ca(OH)2 и добавьте в неё 1-2 капли раствора фенолфталеина. Пронаблюдайте, что происходит в растворе. Объясните, почему произошли изменения. ( Смотри б) ) Поставьте пробирку №2 в проброчный штатив.

Прогрейте пробирку №1 в пламени спиртовки, опустите стеклянный наконечник газоотводной трубки в пробирку №2 до донышка, а затем интенсивно нагревайте пробирку №1. В пробирке №1 идёт реакция а). Пронаблюдайте, что происходит в пробирке №2. Объясните, почему произошли именно эти изменения (постепенно меняется цвет, раствор мутнеет). ( Смотри в) ).

Пропускайте углекислый газ через смесь веществ в пробирке №2 до тех пор, пока не исчезнет первоначально выпавший осадок. Объясните, почему это произошло. ( Cмотри г) ).

Опустите газоотводную трубку в стеклянный химический стакан до его дна (См. рисунок). Продолжайте нагревать пробирку №1 ещё 1-2 минуты. Пронаблюдайте, что происходит в химическом стакане. Что можно предположить по этому поводу? Извлеките газоотводную трубку из стакана и потушите спиртовку. Чем отличаются внешне оба химических стакана? Объясните этот факт.

Зажгите при помощи спички свечу на проволоке. Не спеша опустите горящую свечу в стакан, который не участвовал в опыте. Пронаблюдайте, что происходит. Объясните этот факт. Затем опустите горящую свечу в стакан с углекислым газом. Пронаблюдайте, что происходит. Объясните причину различия результатов погружения свечи в оба стакана.

Зажгите спиртовку, укрепите пробирку №2 в пробиркодержателе и прокипятите её содержимое до первых признаков реакции. Пронаблюдайте, что происходит в пробирке №2. Объясните, почему произошли именно эти изменения. ( Cмотри д) ).

Налейте в пробирку №3 0,5 см3 раствора NaHCO3 в пробирку №4 0,5 см3 раствора Na2CO3. Добавьте в каждую пробирку немного раствора HCl.

Пронаблюдайте, что происходит. Объясните смысл наблюдаемых явлений.

Напишите уравнения химических реакций с участием электролитов в молекулярном и ионном видах.

Сделайте общий вывод: достигли ли вы поставленных целей; довольны ли вы результатом собственной деятельности?

Путеводитель по химическим реакциям практической работы №3: to

а) NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O д) Ca(HC O3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O

б) Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2OH- е) NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 ↑ + H2O

(малиновый цвет фенолфталеина) (вспенивание)

в) Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O ж) Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 ↑ + H2O

белый осадок (вспенивание)

г) CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HC O3
ж) Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 ↑ + H2O

Источник

Углекислый газ

Составная часть атмосферы, основное сырье для процесса фотосинтеза зеленых растений, продукт жизнедеятельности живых организмов.

По систематической международной номенклатуре (IUPAC) вещество с формулой СО2 получило название – Оксид углерода(IV). Тривиальные (общепринятые названия) – двуокись или диоксид углерода, угольный ангидрид (солеобразующий оксид, обладающий кислотными свойствами).

Формула углекислого газа

Молекула углекислого газа образована двумя атомами кислорода и атомом углерода. Структурная формула – О=С=О. Валентность углерода равна 4. Степень окисления – (+4). Тип связи – ковалентная полярная.

Получение углекислого газа

Природные источники углекислого газа

Углекислый газ образуется при медленном окислении в процессах дыхания, брожения, гниения органических веществ. Выделяется при разложении природных карбонатов, сгорании топлива, образовании дымовых газов. Содержится в воздухе, минеральных источниках.

В сутки организм человека выделяет 1 кг СО 2. В воздухе содержится 0,03% углекислого газа.

Лабораторные способы получения

В лаборатории газ можно получить взаимодействием соляной кислоты с мелом, мрамором, содой. Собирается газ методом вытеснения воздуха.

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2+ H 2O + CO 2,

Читайте также:  Оборудование для автомойки авто

NaHCO 3+ HCl → NaCl + H 2O + CO 2.

Промышленные способы получения

  1. Обжиг известняка: CaCO 3 → CaO + CO 2.
  2. Как побочный продут разделения воздуха при получении кислорода, азота, аргона.

Свойства углекислого газа

Физические свойства

Вещество нетоксичное, негорючее.

Свойство Описание
Агрегатное состояние при н.у. Газ
Цвет Бесцветный
Запах Без запаха
Температура плавления -750 о C
Температура кипения -56,50 о C
Растворимость в воде Растворяется частично. При t +150 о C в 1 литре воды может раствориться 1,7 л углекислого газа
Плотность 1,977 г/л
Молярная масса 44г/моль

Вещество в твердом агрегатном состоянии называется «сухим льдом».

Высокую концентрацию диоксида углерода можно определить органолептически – во рту, на языке появляется кисловатый привкус. Повышенное содержание опасно для организма – вызывает удушье.

Химические свойства

  1. Качественная реакция: при взаимодействии углекислого газа с известковым молочком (гидроксидом кальция) образуется карбонат кальция – осадок белого цвета.
  1. CO 2, как кислотный оксид, реагирует с водой с образованием угольной кислоты. Эта кислота – соединение нестойкое, легко распадается на углекислый газ и воду. Тип реакции – реакция соединения, обратимая.

При нагревании распадается на оксид углерода(II) и воду: 2CO2 = 2CO + O2.

Взаимодействует с основными оксидами, с образованием солей:

Тип реакции – реакция соединения.

  1. Взаимодействует со щелочами, с образованием кислых и средних солей:

CO 2 + NaOH = NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH = Na 2CO 3 + H 2O.

Средняя соль образуется при избытке щелочи. Кислая соль образуется при отношении количеств вещества оксида и щелочи – 1:1.

  1. При температуре реагирует с активными металлами:

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO

Углекислый газ в основном проявляет восстановительные свойства, но при взаимодействии с активными металлами является окислителем.

  1. Вступает в реакции взаимодействия с простыми веществами:

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2O (условия протекания реакции – высокая температура, катализатор Cu 2O).

Применение углекислого газа

В пищевой промышленности:

  • используется при производстве минеральной воды и газированных напитков;
  • как пищевая добавка (Е290), повышает сроки хранения продуктов;
  • в качестве разрыхлителя придает легкость и пышность кондитерским изделиям;
  • как хладогент;
  • для удаления из кофе кофеина.

В авиамоделировании используется как источник энергии для двигателей; применяется в пневматическом оружии; как заправка для углекислотных огнетушителей. Используется в качестве защитной среды при сварке.

Находит углекислый газ применение и в медицине – используется для криоабляции новообразований, служит стимулятором глубокого дыхания.

В химической промышленности газ используется в синтезе химических веществ, производстве солей угольной кислоты, процессах осушки и очистки полимеров, волокон растительного и животного происхождения. Применяется для очистки сточных вод, повышает проводимость сверхчистой воды.

Примеры решения задач

Задача 1

Найти массовую долю углерода в углекислом газе.

М(СО 2) = 12+2х16 = 44 г/моль.
Аr(С) = 12 г/моль.
W(С) = 12/44 = 0,27 или 27%

Ответ: массовая доля углерода в углекислом газе равна 27%.

Задача 2

Вычислить объем углекислого газа, выделившегося при взаимодействии соляной кислоты с мрамором массой 100 г.

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2+ H 2O + CO 2

1 моль — 1 моль
100 г/моль — 22,4 л/моль
100 г — 22,4 л

х(СО 2) = 300х22,4/100 = 67, 2 (л).

Ответ: Объем углекислого газа равен 67, 2 л.

Источник

«Получение углекислого газа и его свойства». Урок – практическая работа

  • Расширить представления об истории открытия, свойствах и практическом применении углекислого газа.
  • Познакомить учащихся с лабораторными способами получения углекислого газа.
  • Продолжить формирование экспериментальных навыков учащихся.

Используемые приемы: “верные и неверные утверждения”, “зигзаг-1”, кластеры.

Лабораторное оборудование: лабораторный штатив, прибор для получения газов, стакан на 50 мл, кусочки мрамора, соляная кислота (1:2), известковая вода, зажим Мора.

I. Стадия вызова

На стадии вызова используется прием “верные и неверные утверждения”.

II. Стадия осмысления

1. Организация деятельности в рабочих группах, участники которых получают тексты по пяти основным темам “зигзага”:

  1. История открытия углекислого газа
  2. Углекислый газ в природе
  3. Получение углекислого газа
  4. Свойства углекислого газа
  5. Практическое применение углекислого газа

Идет первоначальное знакомство с текстом, первичное чтение.

2. Работа в экспертных группах.

В экспертные группы объединяются “специалисты” по отдельным вопросам. Их задача – внимательное чтение текста, выделение ключевых фраз и новых понятий либо использование кластеров и различных схем для графического изображения содержания текста (работа ведется индивидуально).

3. Отбор материала, его структурирование и дополнение (групповая работа)

4. Подготовка к трансляции текста в рабочих группах

  • 1-я группа экспертов составляет опорный конспект “История открытия углекислого газа”
  • 2-я группа экспертов составляет схему распространения углекислого газа в природе
  • 3-я группа экспертов составляет схему получения углекислого газа и рисунок установки для его получения
  • 4-я группа экспертов составляет классификацию свойств углекислого газа
  • 5-я группа экспертов составляет схему практического применения углекислого газа
Читайте также:  Учет времени наработки оборудования

5. Подготовка к презентации (плакат)

III. Стадия рефлексии

Возвращение в рабочие группы

  1. Трансляция в группе тем 1–5 последовательно. Сбор установки для получения углекислого газа. Получение углекислого газа и исследование его свойств.
  2. Обсуждение результатов эксперимента.
  3. Презентация отдельных тем.
  4. Возвращение к “верным и неверным утверждениям”. Проверка своих первоначальных предположений. Расстановка новых значков.

Это может выглядеть так:

Тексты по пяти основным темам “зигзага”

1. История открытия углекислого газа

Углекислый газ был первым между всеми другими газами противопоставлен воздуху под названием “дикого газа” алхимиком XVI в. Вант Гельмонтом.

Открытием СО 2 было положено начало новой отрасли химии – пневматохимии (химии газов).

Шотландский химик Джозеф Блэк (1728 – 1799 г.г.) в 1754 году установил, что известковый минерал мрамор (карбонат кальция) при нагревании разлагается с выделением газа и образует негашеную известь (оксид кальция):

CaCO 3 CaO + CO 2 img2.gif (100 bytes)
карбонат кальция оксид кальция углекислый газ

Выделяющийся газ можно было вновь соединить с оксидом кальция и вновь получить карбонат кальция :

CaO + CO 2 CaCO 3
оксид кальция углекислый газ карбонат кальция

Этот газ был идентичен открытому Ван Гельмонтом “дикому газу”, но Блэк дал ему новое название – “связанный воздух” – так как этот газ можно было связать и вновь получить твердую субстанцию, а также он обладал способностью притягиваться известковой водой (гидроксидом кальция) и вызывать её помутнение:

CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2O
углекислый газ гидроксид кальция карбонат кальция вода

Несколько лет спустя Кавендиш обнаружил еще два характерных физических свойства углекислого газа – его высокую плотность и значительную растворимость в воде.

2. Углекислый газ в природе

Содержание углекислого газа в атмосфере относительно небольшое, всего 0,04–0,03% (по объему). CO 2, сосредоточенный в атмосфере, имеет массу 2200 биллионов тонн.
В 60 раз больше углекислого газа содержится в растворенном виде в морях и океанах.
В течение каждого года из атмосферы извлекается примерно 1/50 часть всего содержащегося в ней CO 2 растительным покровом земного шара в процессе фотосинтеза, превращающего минеральные вещества в органические.
Основная масса углекислого газа в природе образуется в результате различных процессов разложения органических веществ. Углекислый газ выделяется при дыхании растений, животных, микроорганизмов. Непрерывно увеличивается количество углекислого газа, выделяемого различными производствами. Углекислый газ содержится в составе вулканических газов, выделяется он и из земли в вулканических местностях. Несколько столетий функционирует в качестве постоянно действующего генератора CO 2 “Собачья пещера” вблизи города Неаполя в Италии. Она знаменита тем, что собаки в ней не могут находиться, а человек может там пребывать в нормальном состоянии. Дело в том, что в этой пещере углекислый газ выделяется из земли, а так как он в 1,5 раза тяжелее воздуха, то располагается внизу, примерно на высоте роста собаки (0,5 м). В таком воздухе, где углекислого газа 14% , собаки (и другие животные, разумеется) дышать не могут, но стоящий на ногах взрослый человек не ощущает избытка углекислого газа в этой пещере. Такие же пещеры существуют в Йеллоустонском национальном парке (США).
Природные источники углекислого газа называются мофетами. Мофеты характерны для последней, поздней стадии затухания вулканов в которой находится, в частности, знаменитый вулкан Эльбрус. Поэтому там наблюдаются многочисленные выходы пробивающихся сквозь снега и льды горячих источников, насыщенных углекислым газом.
Вне земного шара оксид углерода (IV) обнаружен в атмосферах Марса и Венеры – планетах “земного типа”.

3. Получение углекислого газа

В промышленности углекислый газ получается главным образом как побочный продукт обжига известняка спиртового брожения и др.
В химических лабораториях либо пользуются готовыми баллонами с жидким углекислым газом, либо получают CO 2 в аппаратах Киппа или приборе для получения газов действием соляной кислоты на куски мрамора:

CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2O
карбонат кальция соляная кислота хлорид кальция углекислый газ вода

Пользоваться серной кислотой вместо соляной при этом нельзя, потому что тогда вместо растворимого в воде хлорида кальция получался бы гипс – сульфат кальция (CaSO 4) – соль, малорастворимая в воде. Отлагаясь на кусках мрамора, гипс крайне затрудняет доступ к ним кислоты и тем самым очень замедляет течение реакции.
Для получения углекислого газа:

  1. Закрепите в лапке лабораторного штатива прибор для получения газов
  2. Выньте из пробирки с отростком пробку с воронкой
  3. Поместите в насадку 2–3 кусочка мрамора величиной ? горошины
  4. Вставьте пробку с воронкой в пробирку снова. Откройте зажим
  5. Прилейте в воронку (осторожно!) соляную кислоту (1:2) так, чтобы кислота слегка покрывала мрамор
  6. Наполните оксидом углерода (IV) химический стакан и закройте зажим.
Читайте также:  Оборудование цветная лазерная печать

4. Свойства углекислого газа

CO 2 – это бесцветный газ, не имеет запаха, тяжелее воздуха в 1,5 раза, с трудом смешивается с ним (по выражению Д.И. Менделеева, “тонет” в воздухе), что можно доказать следующим опытом: над стаканом, в котором закреплена горящая свечка, опрокидывают стакан, наполненный углекислым газом. Свечка мгновенно гаснет.
Оксид углерода (IV) обладает кислотными свойствами и при растворении этого газа в воде образуется угольная кислота. При пропускании CO 2 через подкрашенную лакмусом воду можно наблюдать изменение цвета индикатора с фиолетового на красный.
Хорошая растворимость углекислого газа в воде делает невозможным собирание его методом “вытеснения воды”.
Качественной реакцией на содержание углекислого газа в воздухе является пропускание газа через разбавленный раствор гидроксида кальция (известковую воду). Углекислый газ вызывает образование в этом растворе нерастворимого карбоната кальция, в результате чего раствор становится мутным:

CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2O
углекислый газ гидроксид кальция карбонат кальция вода

При добавлении избыточного количества CO2 мутный раствор снова становится прозрачным из-за превращения нерастворимого карбоната в растворимый гидрокарбонат кальция:

CaCO 3 + H 2O + CO 2 Ca(HCO 3) 2
карбонат кальция вода углекислый газ гидрокарбонат кальция

5. Практическое применение углекислого газа

Прессованный твердый углекислый газ получил название “сухого льда”.
Твердый CO 2 скорее похож на спрессованный плотный снег, по твердости напоминающий мел. Температура “сухого льда” –78 о С. Сухой лед, в отличие от водяного льда, плотный. Он тонет в воде, резко охлаждая её. Горящий бензин можно быстро потушить, бросив в пламя несколько кусочков сухого льда.
Главное применение сухого льда – хранение и перевозка продуктов питания: рыбы, мяса, мороженого и др. Ценность сухого льда заключается не только в его охлаждающем действии, но и в том, что продукты в углекислом газе не плесневеют и не гниют.
Сухим льдом испытывают в лабораториях детали, приборы, механизмы, которые будут служить в условиях пониженных температур. С помощью сухого льда испытывают морозоустойчивость резиновых покрышек автомобилей.
Углекислый газ применяют для газирования фруктовых и минеральных вод, а в медицине – для углекислотных ванн.
Жидкий углекислый газ используют в углекислотных огнетушителях, огнетушительных системах самолетов и кораблей и в пожарных углекислотных машинах. Он особенно эффективен в тех случаях, когда вода непригодна, например, при тушении загоревшихся огнеопасных жидкостей или при наличии в помещении невыключенной электропроводки или уникального оборудования, которое от воды может пострадать.
Во многих случаях CO 2 используют не в готовом виде, а получают в процессе использования, например, хлебопекарных порошков, содержащих смесь бикарбоната натрия с кислым виннокислым калием. При смешивании таких порошков с тестом соли растворяются и возникает реакция с выделением CO 2 . В результате тесто всходит, наполняясь пузырьками углекислого газа, и выпеченный из него продукт получается мягким и вкусным.

Источник

Практическая работа «Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств»

Нажмите, чтобы узнать подробности

Просмотр содержимого документа
«Практическая работа «Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств»»

Химия 9 класс Практическая работа № 5

«Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств. Распознавание карбонатов»

Цель: научить получать углекислый газ реакцией обмена; продолжить ознакомление с химическими свойствами углекислого газа; познакомить с методами распознавания карбонатов.

Планируемые результаты: уметь получать и собирать углекислый газ в лаборатории, описывать наблюдаемые явления, доказывать наличие оксида углерода (IV), распознавать соли угольной кислоты в растворе.

Техника безопасности: осторожное обращение с химреактивами и стеклянной посудой.

Оборудование и реактивы: кусочки мрамора или мела, фенолфталеин, лакмус,

растворы: соляной кислоты , гидроксида натрия, нитрата серебра(I), хлорида бария; вода, известковая вода, в пронумерованных пробирках кристаллические вещества( сульфат натрия, хлорид цинка, карбонат калия, силикат натрия), пробирки, газоотводная трубка с пробкой, стакан.

1.Получение оксида углерода (IV) и определение его свойств

1.Поместите в пробирку несколько кусочков мела или мрамора и прилейте немного разбавленной соляной кислоты

Источник