Практическая работа 3. Получение углекислого газа и изучение его свойств.
Оборудование и реактивы: лабораторный штатив с лапкой, аппарат Кирюшкина (либо прибор, состоящий из колбы на 100 мл и пробки с газоотводной трубкой), стакан на 100 мл, кусок бумаги, спиртовка, держатель для пробирок, лучинка, две пробирки, известковая вода (раствор гидроксида кальция), лакмус.
1. Изучите выданный вам прибор Кирюшкина для получения газов (рис. 133). Он состоит из пробирки с трубкой для выхода газа и вставленной в неё пробки с длинной воронкой, на нижней части которой укреплена прокладка. Газоотводная трубка снабжена краном, регулирующим ток выделяющегося газа. Выньте пробку с воронкой из пробирки, но не полностью, а на 2-3 см и в образовавшийся зазор опустите несколько кусочков мрамора так, чтобы они оказались на прокладке. После этого плотно закройте пробирку пробкой. Налейте в воронку 10%-й раствор соляной кислоты в таком количестве, чтобы кислота полностью закрыла мрамор. Закройте кран на газоотводной трубке. Что происходит? Если кислота поднимается вверх по воронке, значит, прибор герметичен и готов к использованию. Если в школьной лаборатории нет приборов Кирюшкина, для получения углекислого газа можно воспользоваться колбой, закрытой пробкой с помещённой в неё газоотводной трубкой (рис. 134). В колбу кладут кусочки мрамора (или насыпают порошок мела) и заливают 10%-м раствором соляной кислоты. В чём состоит недостаток такого прибора по сравнению с прибором Кирюшкина?
2. Заполните углекислым газом химический стакан. Для этого опустите конец газоотводной трубки на дно стакана и откройте кран. Чтобы углекислый газ не смешивался с воздухом, отверстие стакана закройте листом бумаги, в котором сделайте отверстие для газоотводной трубки. Через несколько минут приподнимите бумагу и поднесите к отверстию стакана зажжённую лучинку. Что наблюдаете? Продолжайте заполнение стакана углекислым газом до тех пор, пока лучинка не станет гаснуть. После этого закройте кран на аппарате Кирюшкина. Напишите уравнение реакции получения углекислого газа. Можно ли собирать углекислый газ в сосуд, расположенный вверх дном? Почему?
3. "Перелейте" собранный углекислый газ в две пробирки. При помощи зажжённой лучинки убедитесь в том, что они заполнены углекислым газом. В одну пробирку прилейте 1 мл фиолетового раствора лакмуса. Что наблюдаете? О чём свидетельствует изменение окраски индикатора? Напишите уравнение реакции.
4. К другой пробирке с углекислым газом прилейте 1 мл известковой воды (раствор гидроксида кальция). Какое вещество выпадает в осадок? Напишите уравнение реакции.
5. В пробирку с осадком карбоната кальция поместите конец газоотводной трубки аппарата Кирюшкина и откройте кран. Пропускайте углекислый газ до тех пор, пока весь осадок не растворится. Какое вещество находится в растворе? После этого нагрейте раствор в пробирке до кипения. Напишите в тетрадь уравнения реакций.
6. Сделайте выводы о физических и химических свойствах углекислого газа.
1
При заливе мрамора кислотой наблюдается выделение газа. Недостаток колбы с газоотводной трубкой состоит в том, что в ней нельзя остановить реакцию, а в приборе Кирюшкина – можно.
2
При внесении тлеющей лучины в стакан с углекислым газом, лучина гаснет.
Уравнение реакции получения углекислого газа:
CaCO3 + 2HCl ⟶ CaCl2 + H2O + CO2↑
Углекислый газ нельзя собирать в сосуд, расположенный вверх дном, потому что углекислый газ тяжелее воздуха.
3
Раствор лакмуса в углекислом газе меняет свой цвет на красный, что говорит о кислой среде.
CO2 + H2O ⇄ H2CO3
H2CO3 ⇄ H+ + HCO3-
4
При добавлении известковой воды к углекислому газу наблюдается выпадение карбоната кальция:
Ca(OH)2 + CO2 ⟶ CaCO3↓ + H2O
5
При пропускании углекислого газа через пробирку с карбонатом кальция, наблюдается растворение осадка, т. к. в результате реакции образуется растворимый гидрокарбонат кальция.
CaCO3 + H2O + CO2 ⟶ Ca(HCO3)2
После кипячения раствора с гидрокарбонатом кальция, наблюдается появление осадка карбоната кальция.
Ca(HCO3)2 t ⟶ CaCO3↓ + H2O + CO2↑
6
Физические свойства. Углекислый газ – это бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, он тяжелее воздуха.
Химические свойства. Углекислый газ относится к кислотным оксидам. Частично взаимодействует с водой с образованием угольной кислоты, лакмус окрашивает такой раствор в красный цвет, что говори о кислой среде. Углекислый газ взаимодействует с щелочами с образованием карбонатов, также взаимодействует с карбонатами с образованием гидрокарбонатов.