Досліди - вуглець

ВУГЛЕЦЬ

Отримаємо діоксид вуглецю

Діоксид вуглецю можна отримати з солей вугільної кислоти (карбонатів), якщо витіснити його з більш потужним кислот. У техніці його отримують при випалюванні вапна, т. Е. У результаті нагрівання вапняку при температурі приблизно 1000 ° c

СаСО3 = СаО + СО2

У лабораторних умовах можна застосувати найдешевший спосіб. Для цього в апараті для одержання газів, наприклад в апараті кіп, заллємо шматочки мармуру (карбонату кальцію СаСО3) 20% -ним розчином соляної кислоти:

СаСО3 + 2hcl = СаСl2 + h2o + СO2

Само собою зрозуміло, що придатні і інші карбонати: сода (карбонат натрію na2cq3), поташ (карбонат калію k2co3), питна сода (гідрокарбонат натрію NаНСО3), і ряд кислот, в тому числі навіть відносно слабкі - оцтова, винна і лимонна.

Отриманий в апараті діоксид вуглецю вловив в пневматичної ванні або краще витісненням повітря. Діоксид вуглецю важчий за повітря, 1 л його при 0 ° С і 760 мм рт. ст. важить 1,977 г, тому їм можна наповнити стоячий посудину, опустивши газовідвідну трубку на саме дно посудини. Так як палаюча скіпа гасне в атмосфері вуглекислого газу, то таким чином можна .Перевірити, наповнився наш посудину.

Є просте правило, яке допомагає дізнатися, легше газ повітря або важче. Домовимося число 29 вважати відносною молекулярною масою повітря і порівняємо молекулярні маси (М) газів з цією величиною. Наприклад, молекулярна маса метану СН4 16, значить, метан легший за повітря; для азоту n2 М = 28, т. е. азот трохи легший за повітря, a SО2 (m = 64) і СО2 {М = 44) значно важчий за повітря.

Досліди з діоксидом вуглецю

Діоксид вуглецю утворює при взаємодії з вапняної водою осад карбонату кальцію, який при подальшій дії газу переходить в розчинний гідрокарбонат кальцію:

Са (ОН) 2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

СаСО3 + Н2О + СО2 = Са (НСО3)

Для того щоб отримати вапняну воду, заллємо водою в хімічному стакані негашене або гашене вапно (захистити очі!) І профільтруем отстоенная розчин або кинемо шматочок карбіду кальцію в хімічний стакан з водою і після припинення виділення газу профільтруем розчин.

Навіть незначні кількості солей вугільної кислоти можна виявити за допомогою наступної проби: в маленьку пробірку введемо кілька частинок карбонату і 2 краплі соляної кислоти. Утворився над рідиною газ відсмоктування піпеткою (тільки не ротом, так як повітря, що видихається теж містить co2) і випустимо його в другу пробірку з вапняною водою.

Як ми вже встановили, вуглекислий газ в 1,5 рази важчий за повітря. Тому його можна "переливати", як воду, наприклад. Наповнимо хімічний стакан вуглекислим газом, і обережно, щоб не "промахнутися", переллємо невидимий газ в другій склянку. Там виявимо його за допомогою проби лучиною. Дим від згаслої скіпи повисне в co2. Можна до переливання. зробити газ видимим. Для цього додамо в стакан з газом дві краплі концентрованої соляної кислоти і дві краплі концентрованого гідроксиду амонію (нашатирного спирту), потім обережно перемішати скляною паличкою утворився туман хлориду амонію (нашатирю) з діоксидом вуглецю. Для забави можна загасити в ньому палаючу свічку.

Наповнимо широкий посудину (чашку) вуглекислим газом до половини і будемо видувати мильні бульбашки таким чином, щоб вони з невеликої висоти падали на газ. Після кількох невдалих спроб нам вдасться отримати мильна бульбашка, яка плаває на газі. Розчин для мильних бульбашок приготуємо з рідкого мила, яке змішаємо з холодною дистильованою водою і куди через кілька годин додамо кілька крапель пропантриола (гліцерину).

Наповнимо пробірку вуглекислим газом, вольем 1-2 мл розчину їдкого лугу (гідроксиду калію або натрію), негайно закриємо пробірку змоченим великим пальцем і струснемо її. (Обережно! Чи не розбризкувати луг! Відразу ж після досвіду вимити руки!) Пробірка вільно повисає на пальці. Не забираючи пальця, перевернемо її, опустимо в воду отвором вниз і відкриємо. Вода кинеться в пробірку і заповню велику її частину.

Діоксид вуглецю взаємодіє з лугами з утворенням карбонатів, в результаті в пробірці утворюється вакуум. Зовнішній тиск повітря міцно притискає пробірку до пальця.

Цю реакцію застосовують, якщо необхідно видалити діоксид вуглецю з газової суміші. Суміш пропускають через велику кількість промивних склянок, наповнених лугом.

Подивимося, як газується вода в сифоні. Посадимо балончик затвора стороною (алюмінієвої платівкою) на вістрі шевського цвяха, обгорнемо тонкої бавовняної тканиною (носовою хусткою) і сильно вдаримо молотком по дну патрона. Газ виділиться з сильним шипінням, білі пари пройдуть через пори тканини, а в самому хустці залишиться білий осад -твердих діоксид вуглецю, так званий сухий лід.

Діоксид вуглецю можна сжижать під тиском при температурі нижче -31,3 ° С (критична температура). Рідким СО2 заряджені балони. Коли при ударі пробивається затвора пластина, СО2 виходить і випаровується дуже швидко. Завдяки роботі, виробленої при випаровуванні і розширенні, газ дуже сильно охолоджується, і частина його конденсується.

Сухий лід не можна стискати пальцями (обмороження шкіри!). Остерігайтеся, щоб ні найменшої крупинки не потрапило в очі. При роботі зняти з рук кільця!

Сухий лід застосовується насамперед для охолодження харчових продуктів. Холода від нього вдвічі більше, ніж від звичайного льоду, а крім того, він зручний тим, що випаровується без залишку.

У продавця морозива зазвичай можна попросити сухий лід і провести з ним кілька цікавих дослідів.

Наповнимо пляшку з-під пива чи лимонаду на чотири п'ятих фруктовим соком або водою, кинемо всередину шматочок сухого льоду, негайно закриємо, почекаємо кілька хвилин і потім сильно збовтати. Вийде газований напій. (Ні в якому разі не брати багато сухого льоду, так як пляшка може вибухнути; досить шматочка завбільшки з горошину. З метою безпеки обгорнемо пляшку рушником.)

Шматочок сухого льоду кинемо в наповнену на три чверті водою плоскодонну колбу (можна взяти молочну пляшку або щось схоже), потім закриємо її корком з отвором. В отвір вставимо відтягнуту на кінці скляну трубку, яка впритул доходить до дна посудини. Незабаром вода буде сильним струменем розбризкується з трубки.

При гасінні пожежі діоксид вуглецю часто використовують для викиду гасить кошти. Ми можемо зробити модель пінного вогнегасника - див. Малюнок.

Кілька шматочків сухого льоду покладемо в полотняний мішечок і подрібнити ударами молотка. (Одягати захисні окуляри!) Отриману масу змішаємо в порцеляновій чашці з пропилові спиртом або денатуратом до утворення кашки. У чашку покладемо шматок гумового шланга, квітка і невеликий плід. Температура охолоджуючої суміші приблизно -80 ° С. Витягнуте гумовий шланг стане твердим і розколеться, якщо по ньому вдарити молотком. Квітка і плід замерзнуть і при падінні на тверду поверхню розлетяться на друзки.

отримання соди

Для цього досвіду можна застосувати апарат, в якому при невеликому тиску отримаємо діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Подсоединим до газовідвідної трубці цього апарату Т-образну трубку, одне коліно якої зв'яжемо з крапельної воронкою (див. Малюнок). Діоксид вуглецю отримаємо при взаємодії шматочків мармуру і 20% -ного розчину соляної кислоти. Щоб проконтролювати кількість утворюється газу, подсоединим до газообразователя промивну склянку, частково наповнену водою. Діоксид вуглецю повинен проходити через реакційний посудину у вигляді дрібних бульбашок. Для цієї мети придбаємо в зоологічному магазині не дуже великий пористий камінь, який застосовується в аераційної установці акваріума *. Напилком надамо йому круглу форму, щоб він підійшов до скляної трубки, що має внутрішній діаметр 15-20 мм (трубка для спалювання довжиною приблизно 30 ем). Трубку, що підводить газ, приклеїмо до каменя водостійким клеєм. Діаметр її повинен бути не менше 6 мм. Перед складанням апаратури перевіримо проникність каменю, занурюючи його в воду і пропускаючи через нього повітря. Реакційний посудину зміцнимо на штативі. Надлишок діоксиду вуглецю випарується в повітря через відкриту вгорі трубку. Якщо є відповідне обладнання, можна зробити навколо реакційної посудини охолоджуючу сорочку (так як температура при реакції не повинна перевищувати 30 ° С), а реакційний посудину закрити зверху пробкою з двома отворами, в одному з яких поміщається термометр, а в іншому - відвідна трубка ( як показано на малюнку). Але можна використовувати і більш просту установку.

Застосовуючи трубку завдовжки 30 см і діаметром 2 см, ми використовуємо 60 мл реакційного розчину. Його ми можемо приготувати двома шляхами: або змішавши 20 мл концентрованого розчину гідроксиду амонію з 40 мл насиченого розчину кухонної солі (14 г nacl в 40 мл hgo), або розчинивши до насичення кухонну сіль в концентрованому розчині гідроксиду амонію.

Приблизно через 20 хв після початку досліду розчин помутніє - це почалося виділення бікарбонату натрію. Тепер необхідно уважно стежити за реакцією в трубі, так як випадає сіль може закрити пори в камені. Через це в промивної склянці і газообразователя підвищиться тиск газу. Треба негайно ж від'єднати реакційну трубу і промивну склянку і затиснути шланг. Потім призупинимо освіту Диоксиду вуглецю.

Залишимо ще на деякий час розчин в трубі для охолодження; виділення бікарбонату натрію при цьому продовжиться. Нарешті, Отфильтруем і просушимо сіль, віджавши її між листами фільтрувального паперу і залишивши в помірна теплому місці. Ми отримаємо більше 5 г бікарбонату натрію, який необхідно ще кальцинованої. Помістимо його в про бирку з термостійкого скла, закриємо її корком зі вставши ленной газовідвідною трубкою і зміцнимо на штативі. Спочатку сильно нагріємо гідрокарбонат натрію на полум'ї пальника. Вирізняється, газ зберемо в пневматичної ванні. Доведемо за допомогою палаючої скіпки і взаємодією з вапняною водою, що це діоксид вуглецю. У пробірці залишиться карбонат натрію, при взаємодії якого з розведеною соляною кислотою виділяється діоксид вуглецю:

na2co3 + 2НС1 = 2nacl + Н2О + СО2

За способом Сольве аміак регенерують, змішуючи розчин хлориду амонію з вапняним молоком. Додамо в пробірку з декількома мілілітрами розчину хлориду амонію трохи гашеного вапна Са (ОН) а, виділяється аміак виявимо відомим способом:

2nh4c1 + Са (ОН) 2 = СаСl2 + 2Н2О + 2nh3

Безвода, або кальцинована, сода -гігроскопічний білий порошок, який дуже добре розчиняється в трохи, теплій воді. Розчин соди дає лужну реакцію. Сода виходить в кристалічному вигляді, якщо її брати в облогу з розчину при температурі нижче 32 ° С. Кристалічна сода має формулу na2co3-10h2o. Це означає, що при кристалізації на 1 моль карбонату натрію завжди доводиться 10 молей кристалізаційної води. При тривалому зберіганні прозорі кристали покриваються білим нальотом. Завдяки "вивітрювання" вони втрачають воду, і на поверхні залишається безводний карбонат натрію.

назад