лабораторная работа 2, страница 83 - гдз по химии 7 класс учебник Шиманович, Красицкий

Лабораторный опыт 2. Сборка простейших приборов для получения и собирания газов

Из имеющихся на вашем рабочем столе деталей соберите один из приборов для получения газов в химической лаборатории (рис. 48).

Проверьте прибор на герметичность и укрепите его в штативе. (Почему перед началом работы с прибором его следует проверить на герметичность?)

Соберите прибор для собирания газа методом вытеснения воздуха. (Как следует расположить приемный сосуд для собирания газа, который легче воздуха, и для газа, который тяжелее воздуха?)

Соберите прибор для собирания газа методом вытеснения воды (используется для газов, малорастворимых в воде).

Из имеющихся на вашем рабочем столе деталей соберите один из приборов для получения газов в химической лаборатории (рис. 48).

Сборка прибора, изображенного на рисунке 48, осуществляется следующим образом:
1. Возьмите две пробирки: одна будет служить реактором (в ней будет происходить химическая реакция с выделением газа), а вторая — приемником (для сбора газа).
2. В пробирку-реактор (на рисунке слева) поместите реагенты. Закройте ее пробкой с короткой прямой газоотводной трубкой.
3. Пробирку-приемник (на рисунке справа) закройте пробкой с длинной изогнутой газоотводной трубкой.
4. Соедините оба элемента с помощью гибкого шланга, надев его на концы газоотводных трубок.
5. Закрепите собранный прибор в лабораторном штативе. Обычно в лапке штатива закрепляют пробирку-реактор.

Почему перед началом работы с прибором его следует проверить на герметичность?

Проверка прибора на герметичность перед началом работы является критически важным этапом техники безопасности и чистоты эксперимента.
1. Безопасность: Если получаемый газ ядовит, горюч или имеет резкий запах, его утечка в воздух лаборатории может нанести вред здоровью или привести к возгоранию.
2. Полнота сбора продукта: Через неплотности в соединениях прибора получаемый газ будет улетучиваться, что приведет к его потерям. В результате будет собрано меньшее количество вещества, чем ожидалось.
3. Чистота продукта: Если прибор негерметичен, в него может попасть воздух из атмосферы. Кислород и другие газы воздуха могут вступать в реакцию с реагентами или с получаемым продуктом, загрязняя его.
Ответ: Прибор следует проверить на герметичность для обеспечения безопасности эксперимента, предотвращения утечки получаемого газа и попадания в прибор воздуха, который может загрязнить продукт.

Как следует расположить приемный сосуд для собирания газа, который легче воздуха, и для газа, который тяжелее воздуха?

При собирании газа методом вытеснения воздуха положение приемного сосуда (пробирки или колбы) зависит от относительной плотности газа по сравнению с воздухом. Средняя молярная масса воздуха составляет примерно 29 г/моль.
1. Для газа, который тяжелее воздуха (например, кислород $O_2$ с M=32 г/моль, углекислый газ $CO_2$ с M=44 г/моль), приемный сосуд следует располагать дном вниз (отверстием вверх). Газоотводную трубку опускают на дно сосуда. Тяжелый газ будет скапливаться внизу, постепенно вытесняя более легкий воздух вверх.
2. Для газа, который легче воздуха (например, водород $H_2$ с M=2 г/моль, аммиак $NH_3$ с M=17 г/моль), приемный сосуд следует располагать дном вверх (отверстием вниз). Газоотводную трубку вводят в сосуд до самого верха. Легкий газ будет заполнять сосуд сверху, вытесняя более тяжелый воздух вниз.
Ответ: Сосуд для собирания газа тяжелее воздуха располагают дном вниз, а для газа легче воздуха — дном вверх.

Соберите прибор для собирания газа методом вытеснения воды (используется для газов, малорастворимых в воде).

Сборка прибора для собирания газа методом вытеснения воды включает следующие шаги:
1. Наполните кристаллизатор или широкую емкость (пневматическую ванну) водой.
2. Возьмите сосуд-приемник (например, пробирку или цилиндр), полностью наполните его водой.
3. Закройте отверстие сосуда пальцем или стеклянной пластинкой, переверните его и, не вынимая из воды в кристаллизаторе, установите в вертикальном положении дном вверх. После этого палец или пластинку можно убрать — вода останется в сосуде под действием атмосферного давления.
4. Конец газоотводной трубки от прибора, в котором получают газ, поместите под отверстие перевернутого сосуда-приемника.
5. Выделяющийся газ будет пузырьками подниматься в сосуд-приемник и вытеснять из него воду. Когда сосуд заполнится газом, его, не переворачивая, закрывают под водой пробкой или пластинкой и вынимают из кристаллизатора.

Расчет объемных долей азота и кислорода в воздухе

На основе данных, представленных в тексте, можно рассчитать объемные доли основных компонентов воздуха.

Дано:
$V(\text{воздух}) = 100 \text{ дм}^3$
$V(N_2) = 78 \text{ дм}^3$
$V(O_2) = 21 \text{ дм}^3$

Найти:
$\phi(N_2)$ — ?
$\phi(O_2)$ — ?

Решение:
Объемная доля газа в смеси ($\phi$) вычисляется по формуле:
$\phi(\text{газ}) = \frac{V(\text{газ})}{V(\text{смеси})}$
1. Рассчитаем объемную долю азота ($N_2$):
$\phi(N_2) = \frac{V(N_2)}{V(\text{воздух})} = \frac{78 \text{ дм}^3}{100 \text{ дм}^3} = 0.78$
В процентах это составляет $0.78 \cdot 100\% = 78\%$.
2. Рассчитаем объемную долю кислорода ($O_2$):
$\phi(O_2) = \frac{V(O_2)}{V(\text{воздух})} = \frac{21 \text{ дм}^3}{100 \text{ дм}^3} = 0.21$
В процентах это составляет $0.21 \cdot 100\% = 21\%$.
Ответ: Объемная доля азота в воздухе составляет 0,78 (или 78%), а объемная доля кислорода — 0,21 (или 21%).