I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í LABORATORNÍ PRÁCE Č. 6 PRÁCE S PLYNY

Transkript

1 LABORATORNÍ PRÁCE Č. 6 PRÁCE S PLYNY Mezi nejrozšířenější práce s plyny v laboratoři patří příprava a důkazy oxidu uhličitého CO 2, kyslíku O 2, vodíku H 2, oxidu siřičitého SO 2 a amoniaku NH 3. Reakcí pevných látek s kyselinami nebo louhy vyrobíme plyn, který jímáme do předlohy a dokazujeme pomocí jeho charakteristických vlastností. Plyny jsou těžší, nebo lehčí než vzduch, a podle toho je třeba upravit jímací aparaturu. VIDEONÁVOD ÚKOL Č. 1: PŘÍPRAVA CO 2 Oxid uhličitý se v laboratoři připravuje dvěma způsoby: 1. rozkladem uhličitanů kyselinami CaCO 3 + 2HCl CO 2 + H 2 O + CaCl 2 2. tepelným rozkladem uhličitanů (např. vápence) CaCO 3 CaO + CO 2 V laboratorní práci použijeme metodu č. 1. Univerzální nebo lakmusový papírek, špejle, 2 kádinky 250 ml, dělicí nálevka 250 ml, zátka, frakční baňka 250 ml, svíčka, 3 zkumavky. Kusový uhličitan vápenatý CaCO 3, HCl (1:1), vápenná voda Ca(OH) 2, lakmus.

2 1. Sestrojíme aparaturu podle schématu. 2. Do frakční baňky dále asi 5 kousků vápence, do dělicí nálevky nalijeme 50 ml HCl (1 : 1). 3. Začneme pomalu přikapávat HCl z dělicí nálevky a pozorujeme šumění vápence. 4. Vznikající CO 2 jímáme do zkumavky čistý, nebo probubláváme do roztoku kapaliny dle následujících důkazů. Nákres aparatury: Příprava CO 2 HCl (1:1) CO 2 CaCO3 Důkazy oxidu uhličitého 1. Oxid uhličitý vzniklý rozkladem vápence zavádíme do nasyceného roztoku hydroxidu vápenatého (vápenné vody). Původně bezbarvý roztok se zakalí vzniklou bílou sraženinou uhličitanu vápenatého, což je důkazem oxidu uhličitého. Rovnice důkazu: Ca(OH) 2 (aq) + CO 2 (g) CaCO 3 (s) + H 2 O(l)

3 2. Oxid uhličitý je plyn těžší než vzduch. Můžeme jej jímat do zkumavky. Ke zkumavce naplněné CO 2 přiložíme hořící špejli, která by měla účinkem CO 2 zhasnout. 3. Do zkumavky opět jímáme CO 2 připravený rozkladem vápence. Do kádinky umístíme hořící čajovou svíčku a CO 2 ze zkumavky vlijeme do kádinky (resp. jej zavádíme přímo do kádinky). Svíčka by měla zhasnout. 4. Oxid uhličitý necháme probublávat do zkumavky s vodou. CO 2 se rozpouští ve vodě za vzniku kyseliny uhličité. Po 3 minutách zkoumáme reakci roztoku ph papírkem, resp. přídavkem 5 kapek indikátoru lakmus. Změnu zbarvení zapíšeme. Rovnice důkazu: CO 2 (g) + H 2 O(l) H 2 CO 3 (l) ÚKOL Č. 2: PŘÍPRAVA SO 2 Oxid siřičitý připravíme spalováním síry na spalovací lžičce. Jímáním do vody jej zachytíme a dokážeme jako kyselinu siřičitou. Lakmusový papírek, laboratorní lžička, spalovací lžička, Erlenmeyerova baňka, kádinka 250 ml, zátka s otvorem, kahan. Síra, lakmus, destilovaná voda. Do spalovací lžičky naberte práškovou S, rozehřejte nad plamenem, až se roztaví a začne hořet. Ihned poté vložte do Erlenmeyerovy baňky naplněné vodou s lakmusem, zazátkujte a nechte v digestoři reagovat. Pozorujte vznik bílých dýmů a změnu zbarvení indikátoru.

4 Nákres aparatury: I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Spalování síry SO2 S H2O Spalování síry: S + O 2 SO 2 SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 ÚKOL Č. 3: PŘÍPRAVA VODÍKU HCl (1 : 1), Zn granulovaný, CuO, Na, fenolftalein. 2 zkumavky, zátka, lžička, skleněná trubice, špejle, krystalizační miska, síťka, nůž. 1. Do zkumavky nalijeme 5 ml HCl (1 : 1), přidáme 1 granuli Zn. Zkumavku uzavřeme zátkou se skleněnou trubičkou. Vznikající vodík jímáme do suché zkumavky v držáku a

5 po naplnění zkumavku oddálíme od zdroje a vodík zapálíme pomocí hořící špejle. Třaskavá směs vodíku a kyslíku shoří s charakteristickým zvukem tzv. štěknutím. 2. Do směsi HCl a Zn ve zkumavce nasypeme 1 malou lžičku CuO. Redukčním působením vznikajícího vodíku se vytvoří červená houbovitá Cu. 3. Ukrojíme nožem malý kousek Na a vhodíme do vody se 3 kapkami fenolftaleinu v krystalizační misce. Misku ihned zakryjeme síťkou, sledujeme změnu zbarvení. Nákres aparatury: Příprava a důkaz vodíku H 2 H 2 HCl (1:1) Zn Rovnice důkazu vodíku: H 2 + CuO H 2 O + Cu Rovnice reakce se sodíkem: 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2

6 ÚKOL Č. 4: PŘÍPRAVA AMONIAKU _NH 3 Amoniak připravíme reakcí amonných solí se silným hydroxidem. Důkazem je charakteristický zápach vytěsněného amoniaku a jeho zásaditá reakce. Lakmusový papírek, laboratorní lžička, zkumavka. NH 4 Cl, NaOH (c = 0,5 mol/l), lakmus nebo ph papírek, destilovaná voda. Do zkumavky dáme asi 0,5 g NH 4 Cl a přidáme cca 1 ml NaOH (c = 0,5 mol/l). Ověříme ph vznikajícího plynu na navlhčeném ph papírku. Opatrně přičichneme přiháněním par amoniaku. NH 4 Cl + NaOH NH 3 + NaCl + H 2 O ÚKOL Č. 5: PŘÍPRAVA KYSLÍKU O 2 Kyslík lze připravit několika způsoby tepelným rozkladem látek obsahujících kyslík, nebo reakcí peroxidu vodíku se silnými oxidačními činidly, která peroxid redukuje. Erlenmeyerova baňka, laboratorní lžička, špejle. MnO 2, 10% H 2 O 2.

7 Do Erlenmeyerovy baňky dáme asi 0,5 g MnO 2, a přidáme cca 10 ml 10% H 2 O 2. Směs začne bouřlivě reagovat. Asi po 3-5 minutách zkoušíme zapálit vzniklý kyslík doutnající špejlí. MnO 2 + H 2 O 2 O 2 + MnO + H 2 O Poznámka: Vzhledem k časové náročnosti práce je třeba v jednom cvičení vybrat jen dvě přípravy plynů včetně důkazů, které žáci provedou. Další pokusy je vhodné předvést demonstrativně (především u slabších skupin, u silnějších skupin mohou žáci provádět samostatně i více prací). BEZPEČNOST PRÁCE Dodržovat bezpečnost při práci s alkalickými kovy sodík způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí, při styku s vodou reaguje a uvolňuje hořlavé plyny. Používat ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít, skladovat pod petrolejem. Peroxid vodíku 30% je silně žíravá látka, způsobuje poleptání očí, při práci používejte ochranné rukavice. Oxid siřičitý je dráždivý plyn, pracovat v digestoři.