Тлеющая лучинка в сосуде с кислородом
Безопасность
- Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
- Проводите эксперимент на подносе.
- При проведении опыта держите поблизости ёмкость с водой.
- Снимите перчатки перед тем, как поджигать лучину.
Общие правила безопасности
- Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
- Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
- Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 10 лет.
- Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
- Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
- Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
- Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
- Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.
Информация о первой помощи
- В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
- В случае проглатывания промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
- В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
- В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
- В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
- В случае травм всегда обращайтесь к врачу.
Рекомендации для родителей
- Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
- Данный набор опытов предназначен только для детей 10 лет и старше.
- Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
- Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
- Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
- Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.
Часто задаваемые вопросы
Где я могу купить перекись водорода, если она закончилась?
Перекись водорода можно купить в ближайшей аптеке. Подойдет любая концентрация от 3% до 10%.
Лучина не загорается. Что делать?
Убедитесь, что лучина все еще тлеет, когда вы опускаете ее в колбу. И следите, чтобы лучина не касалась раствора.
Еще одна деталь: если набор хранился в течение нескольких месяцев, вполне возможно, что перекись водорода частично разложилась и поэтому не может образовать достаточно кислорода, чтобы поджечь лучину. В таком случае возьмите свежую перекись водорода и повторите опыт.
Утилизация
Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором. Слейте растворы в раковину, промойте избытком воды.
Что произошло
Бывает, что даже в идеальных условиях реакция протекает медленно или вообще не идет. В таких случаях добавляют катализатор. Катализатор — это вещество, значительно ускоряющее реакцию. Катализатор помогает реагентам реагировать друг с другом , но сам в реакции не расходуется.
Разложение перекиси водорода — тот случай, где нужен катализатор. И хотя связь между двумя атомами кислорода в молекуле перекиси водорода достаточно слаба, сама по себе она не рвется. Однако она разрывается в присутствии катализатора, например, MnO2. При этом образуются очень активные частицы и , которые вступают в реакции. В итоге образуются молекулы воды и кислорода .
Кислород охотно реагирует с органическими веществами в древесине . В результате выделяются тепло и свет. Однако кислорода в воздухе лишь одна пятая часть (остальное — в основном азот , который в обычных условиях почти ни с чем не реагирует). Кислород реагирует с древесиной только на поверхности лучины, поэтому она тлеет. В колбе же содержится почти чистый кислород, от которого горение протекает гораздо интенсивнее. Из-за такого «теплового удара» с поверхности лучины вылетает много горючих частиц, которые вступают в реакцию горения с кислородом. Так и получается пламя.
Почему загорается тлеющая лучина?
Тление — это реакция окисления органических веществ в лучине кислородом воздуха. Как и любая другая химическая реакция, она протекает с определенной скоростью. Тлеет лучина довольно медленно, поэтому и сама реакция идет не быстро (а со временем и вовсе прекращается).
Но есть несколько способов повлиять на скорость реакции. Например, можно добавить больше исходных реагентов. Именно это мы и делаем, опуская лучину в колбу с почти чистым кислородом. Вокруг лучины становится гораздо больше молекул кислорода, чем в воздухе. Реакция резко ускоряется и выделяется тепло, которое также ускоряет реакцию. Поэтому тлеющая лучина ярко вспыхивает.
Откуда в колбе берется кислород?
Мы получаем его разложением перекиси водорода:
2H2O2 → O2 + 2H2O
Но почему тогда обычная медицинская перекись может долго храниться в аптечке и «не подавать виду»? Секрет тоже кроется в скорости реакции разложения. Сама по себе перекись разлагается очень медленно. Но мы можем заставить реакцию протекать быстрее — для этого понадобятся специальные ускорители, или катализаторы. Катализатор существенно ускоряет скорость реакции (иногда даже в миллионы раз!).
Почему перекисью обрабатывают ранки ?
Бактерицидное действие перекиси водорода тоже основано на ее разложении. Когда ранка свежая, на ее поверхности выступают капельки крови. В крови содержатся вещества, которые тоже ускоряют разложение перекиси. Поэтому, когда перекись попадает на ранку, можно видеть пузырьки газа — кислорода. Но это не совсем обычный кислород. Это не молекулы O2, а очень активные частицы O∙, которые уничтожают все микробы на своем пути. Эти же частицы, сталкиваясь между собой, образуют молекулярный кислород O2:
2O∙ → O2
Зачем мы добавили диокисид марганца MnO2?
Диоксид марганца как раз служит катализатором реакции разложения перекиси. Именно благодаря ему обыкновенная 3%-я перекись начинает шипеть и разлагаться с выделением значительного количества кислорода. Со временем кислород полностью заполнит колбу, и мы сможем поджечь лучину!
Источник
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Воспламенение тлеющей лучинки в кислороде
Так сложилось, что изучение химии часто начинают с демонстрации опытов с кислородом. В свое время воспламенение тлеющей лучинки в кислороде было одним из самых распространенных экспериментов, которые показывали на уроках химии в школе. В пробирке с газоотводной трубкой нагревали перманганат калия, конец газоотводной трубки помещали в стакан или колбу. Когда кислород вытеснял из сосуда воздух [1], туда вносили тлеющую лучинку. Лучинка ярко вспыхивала и сгорала.
В свое время я видел упомянутый эксперимент во время урока химии в школе, однако самому провести его никогда не доводилось (равно, как и другие опыты с кислородом). – Несмотря на то, что сейчас я далеко не молод и за свою жизнь довелось проделать и описать множество химических и физических экспериментов. Пару раз я вносил спичку или горящее дерево в колбу, где разлагалась перекись водорода, но экспериментом такое действие назвать трудно. Наконец пришло время восполнить пробел, который слишком уж затянулся.
Наиболее удобным источником кислорода среди веществ, которые когда-то были доступны, является перманганат калия. В свое время он продавался в аптеке. Достаточно нагреть перманганат в пробирке – и мы получим поток сухого кислорода.
Однако, в наше время перманганат калия, как и множество других необходимых химикам веществ, фактически поставлены вне закона. По словам коллеги, стоимость перманганата на черном рынке Украины достигает 5000 грн за кг, а легально купить данное вещество практически невозможно (даже если оно официально вам нужно для работы).
Исходя из реалий жизни, пришлось использовать в качестве источника кислорода пергидроль – 30% раствор перекиси водорода. Скажу честно, данное вещество мне не нравится тем, что при разложении оно дает вместе с кислородом пары и аэрозоль воды. Как показали эксперименты коллег, во многих случаях это не помеха, но все-таки я решил, что аэрозоль и пары воды лучше отделить (хотя бы частично). Сделал простенькую установку. Коническую колбу на 300 мл со шлифом накрыл аллонжем. Отвод аллонжа (который обычно подсоединяется к холодильнику) зарыл, а ко второму отводу (который подсоединяется к хлоркальциевой трубке) присоединил газоотводную трубку. Ко второму концу газоотводной трубки присоединил пустую промывалку. В промывалке должны были оседать брызги, туман и конденсироваться большая часть паров. Трубка от выхода из ловушки шла к литровой колбе – где должен будет собираться кислород.
В колбу-реактор налил воды, добавил в нее немного перманганата, после чего быстро прилил 30% пергидроль и закрыл пробку (она же – аллонж).
Во время первой попытки я добавил слишком мало перекиси водорода, поэтому, когда внес в колбу тлеющую лучинку, она не загорелась. Во второй раз я добавил сразу примерно 30 мл перекиси – в результате началось слишком бурное разложение: туман не полностью задержался в ловушке и частично попал в колбу с кислородом. Несмотря на это, когда я внес в колбу тлеющую лучину, лучинка ярко вспыхнула и с треском сгорела.
Во второй раз я уменьшил количество перманганата – в результате разложение перекиси водорода было бурным, но брызги и туман не попали в колбу с кислородом. В этот раз лучинка также вспыхнула и с треском сгорела ярким бело-желтым огнем, оставив после себя желтый продолговатый уголек, который через несколько секунд растаял в кислороде. В обоих случаях при сгорании лучинки образовался дым.
_______________________________________________
1 Напомню, что молекулярная масса кислорода – 32 больше, чем средняя молекулярная масса воздуха – 29, следовательно, кислород тяжелее воздуха.
Источник
Цель работы
Получить кислород (методом
вытеснения воздуха) и изучить его свойства.
Необходимое оборудование и реактивы
Оборудование:
- штатив лабораторный с лапкой или пробиркодержатель;
- спиртовка;
- два химических стакана;
- стеклянная пластинка;
- пробирка;
- пробка с газоотводной трубкой;
- ложка для сжигания веществ;
- спички;
- лучинка;
- вата.
Вещества:
- перманганат калия (твердый) KMnO4;
- уголь С;
- известковая вода – Са(ОН)2.
Меры предосторожности
Работа со спиртовкой:
- Не переносите горящую спиртовку с места на место.
- Гасите спиртовку только с помощью колпачка.
- При нагревании не забудьте прогреть пробирку. Для этого пробирку, закрепленную в лапке штатива, медленно проведите сквозь пламя от донышка до отверстия и обратно. Эту операцию повторите несколько раз: чтобы стекло равномерно прогрелось. Признаком прогрева стекла можно считать исчезновение запотевания на стенках пробирки.
- Дно пробирки должно находиться в верхней части пламени.
- Дно пробирки не должно касаться фитиля.
Работа со стеклом:
- Помните, что горячее стекло по внешнему виду не отличается от холодного. Не прикасайтесь к горячей пробирке.Закрепляя пробирку в лапке штатива, не закручивайте сильно винт. При нагревании стекло расширяется и пробирка может треснуть
Проверка прибора на герметичность:
- Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, опустите конец трубки в стакан с водой. Плотно обхватите ладонью пробирку и внимательно следите за появлением пузырьков воздуха.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Загрузите по очереди два следующих видео – опыта и внимательно наблюдайте за
экспериментом:
1. Получение
кислорода (нажмите “Посмотреть опыт”)
Кислород(
O 2 ) в лаборатории получают разложением перманганата калия KMnO 4
(марганцовки). Для опыта понадобится пробирка с газоотводной трубкой. В пробирку
насыпаем кристаллический перманганат калия. Для сбора кислорода приготовим
колбу. При нагревании перманганат калия начинает разлагаться, выделяющийся
кислород поступает по газоотводной трубке в колбу. Кислород тяжелее воздуха,
поэтому не покидает колбу и постепенно заполняет ее. Тлеющая лучинка вспыхивает
в колбе: значит нам удалось собрать кислород.
2
KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
↑
Чистый кислород впервые получили независимо друг отдруга
шведский химик Шееле (при прокаливании селитры) и английский ученый Пристли
(при разложении оксидов ртути и свинца). До их открытия ученые считали, что
воздух ‑ однородная субстанция. После открытия Шееле и Пристли Лавуазье создал
теорию горения и назвал новый элемент Oxygenium (лат.) – рождающий кислоту, кислород.
Кислород – необходим для поддержания жизни. Человек может выдержать без
кислорода всего несколько минут.
2. Обнаружение кислорода
Кислород поддерживает горение – это свойство кислорода используется для его
обнаружения
3. Горение угля в кислороде
Кислород
активно взаимодействует со многими веществами. Посмотрим, как реагирует
кислород с углем. Для этого раскалим кусочек угля на пламени спиртовки. На
воздухе уголь едва тлеет, потому что кислорода в атмосфере около двадцати
процентов по объему. В колбе с кислородом уголь раскаляется. Горение углерода
становится интенсивным. При сгорании углерода образуется углекислый газ:
С+О2= СО2
Добавим в колбу с газом известковую воду – она мутнеет.
Известковая вода обнаруживает углекислый газ. Вспомните, как разжигают гаснущий
костер. Дуют на угли или интенсивно обмахивают их для того, чтобы увеличить
подачу кислорода в зону горения.
Оформите и сдайте отчёт о проделанной работе
Практическая работа №3
Получение
и свойства кислорода
Цель работы:
Получить кислород (методом
вытеснения воздуха) и изучить его свойства.
Приборы и оборудование: KMnO4 – перманганат калия (марганцовка), С – древесный
уголь , известковая вода, пробка с газоотводной трубкой, лучинка, спиртовка,
спички, колба, вата, пробирка.
Ход работы:
Название | Наблюдения, Уравнение |
1. Получение и собирание | KMnO4t = K2MnO4 |
2. Обнаружение кислорода | |
3. Сжигание древесного угля | C + O2 t = .?. (назовите продукты) |
Вывод: __________________________________________
Источник
КОНКУРС “Я ИДУ НА
УРОК”
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА (1 ч) 8 КЛАСС
Работа проводится учащимися
самостоятельно под контролем учителя.
Предлагаю результат моей многолетней работы по
подготовке и проведению практических работ в
общеобразовательной школе на уроках химии в 8–9-х
классах:
- «Получение и свойства
кислорода», - «Приготовление
растворов солей с определенной массовой долей
растворенного вещества», - «Обобщение сведений о
важнейших классах неорганических соединений», - «Электролитическая
диссоциация», - «Подгруппа кислорода»
(см. след. номера газеты «Химия»).
Все они апробированы мною на занятиях. Их
можно использовать при изучении школьного курса
химии как по новой программе О.С.Габриеляна, так и
по программе Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана.
Ученический эксперимент – это вид
самостоятельной работы. Эксперимент не только
обогащает учащихся новыми понятиями, умениями,
навыками, но и является способом проверки
истинности приобретенных ими знаний,
способствует более глубокому пониманию
материала, усвоению знаний. Он позволяет более
полно осуществлять принцип вариативности
восприятия окружающего мира, т. к. главная
сущность этого принципа – связь с жизнью, с
будущей практической деятельностью учащихся.
Цели. Уметь получать кислород в
лаборатории и собирать его двумя методами:
вытеснением воздуха и вытеснением воды;
подтвердить опытным путем свойства кислорода;
знать правила техники безопасности.
Оборудование. Металлический штатив с
лапкой, спиртовка, спички, пробирка с
газоотводной трубкой, пробирка, комочек ваты,
пипетка, химический стакан, лучинка,
препаровальная игла (или проволока),
кристаллизатор с водой, две конические колбы с
пробками.
Реактивы. KMnO4 кристаллический (5–6
г), известковая вода Сa(OH)2, древесный уголь,
Fe (стальная проволока или скрепка).
Правила техники безопасности.
Осторожно обращайтесь с химическим
оборудованием!
Помните! Пробирку прогревают, держа ее в
наклонном положении, по всей длине двумя-тремя
движениями в пламени спиртовки. При нагревании
направляйте отверстие пробирки в сторону от себя
и соседей.
|
Тушите спиртовку только колпачком (а). |
Предварительно учащиеся получают
домашнее задание, связанное с изучением
содержания предстоящей работы по инструкции,
одновременно используя материалы учебников 8-го
класса авторов О.С.Габриеляна (§ 14, 40) или
Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана (§ 19, 20). В тетрадях для
практических работ записывают название темы,
цель, перечисляют оборудование и реактивы,
оформляют таблицу для отчета.
ХОД УРОКА
Один опыт я ставлю выше,
чем тысячу мнений,
рожденных только
воображением.
М.В.Ломоносов
1. Перманганат калия (КMnO4) поместите в
сухую пробирку. У отверстия пробирки положите
рыхлый комочек ваты.
2. Закройте пробирку пробкой с газоотводной
трубкой, проверьте на герметичность (рис. 1).
Рис. 1. |
(Пояснения учителя, как проверить
прибор на герметичность.) Укрепите прибор в лапке
штатива.
3. Газоотводную трубку опустите в стакан, не
касаясь дна, на расстоянии 2–3 мм (рис. 2).
Рис. 2. |
4. Подогрейте вещество в пробирке.
(Помните правила техники безопасности.)
5. Проверьте наличие газа тлеющей лучинкой
(угольком). Что наблюдаете? Почему кислород можно
собирать методом вытеснения воздуха?
6. Соберите полученный кислород в две колбы для
проведения следующих опытов. Колбы закройте
пробками.
7. Оформите отчет, пользуясь табл. 1, которую
разместите на развороте тетради.
1. Пробирку заполните водой. Закройте пробирку
большим пальцем и переверните ее вверх дном. В
таком положении опустите руку с пробиркой в
кристаллизатор с водой. Подведите к концу
газоотводной трубки пробирку, не вынимая ее из
воды (рис. 3).
Рис. 3. |
2. Когда кислород вытеснит воду из
пробирки, закройте ее большим пальцем и выньте из
воды. Почему кислород можно собирать способом
вытеснения воды?
Внимание! Выньте газоотводную трубку из
кристаллизатора, не прекращая нагревать
пробирку с КMnО4. Если этого не сделать, то
воду перебросит в горячую пробирку. Почему?
1. Закрепите уголек на металлической проволоке
(препаровальной игле) и внесите в пламя
спиртовки.
2. Раскаленный уголек опустите в колбу с
кислородом. Что наблюдаете? Дайте объяснение
(рис. 4).
Рис. 4. |
3. После извлечения несгоревшего угля
из колбы, прилейте в нее 5–6 капель известковой
воды
Са(ОН)2. Что наблюдаете? Дайте объяснение.
4. Оформите отчет о работе в табл. 1.
1. Прикрепите к одному концу стальной проволоки
кусочек спички. Зажгите спичку. Проволоку с
горящей спичкой опустите в колбу с кислородом.
Что наблюдаете? Дайте объяснение (рис. 5).
Рис. 5. |
2. Оформите отчет о работе в табл. 1.
Таблица 1
| Выполняемые операции (что делали) | Рисунки с обозначениями исходных и полученных веществ | Наблюдения. Условия проведения реакций. Уравнения реакций | Объяснения наблюдений. Выводы |
|---|---|---|---|
| Сборка прибора для получения кислорода. Проверка прибора на герметичность | |||
| Получение кислорода из KMnО4 при нагревании | |||
| Доказательство получения кислорода c помощью тлеющей лучинки | |||
| Характеристика физических свойств О2. Собирание О2 двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды | |||
| Характеристика химических свойств О2. Взаимодействие с простыми веществами: горение угля, горение железа (стальная проволока, скрепка) |
Сделайте
письменный общий вывод о проделанной работе (5
мин).
ВЫВОД. Один из способов получения
кислорода в лаборатории – разложение КMnO4.
Кислород – газ без цвета и запаха, тяжелее
воздуха в 1,103 раза (Mr(O2) = 32, Mr(возд.)
= 29, из чего следует 32/29 1,103),
малорастворим в воде. Вступает в реакции с
простыми веществами, образуя оксиды.
Приведите рабочее место
в порядок (3 мин): разберите прибор, расставьте
посуду и принадлежности на свои места.
Сдайте тетради на
проверку.
Домашнее задание.
Задача. Определите, какое из соединений
железа – Fe2О3 или Fe3О4 –
богаче железом?
| Дано: | Найти: |
| Fe2O3, Fe3O4. | (Fe) в Fe2O3, ‘(Fe) в Fe3O4 |
Решение
(Х) = n•Ar(X)/Mr,
где n – число атомов элемента Х в формуле
вещества.
Mr(Fe2O3) = 56•2 + 16•3 = 160,
(Fe) = 56•2/160 = 0,7,
(Fe) = 70%,
Mr (Fe3O4) = 56•3 + 16•4 = 232,
‘(Fe)
= 56•3/232 = 0,724,
‘(Fe) = 72,4%.
Ответ. Fe3O4 богаче железом, чем Fe2O3.
Учитель во время практической работы наблюдает
за правильностью выполнения приемов и операций
учащимися и отмечает в карточке учета умений
(табл. 2).
Таблица 2
Карточка учета умений
| Операции практической работы | Фамилии учащихся | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| А | Б | В | Г | Д | Е | |
| Сборка прибора для получения кислорода | ||||||
| Проверка прибора на герметичность | ||||||
| Укрепление пробирки в лапке штатива | ||||||
| Обращение со спиртовкой | ||||||
| Нагревание пробирки с KМnО4 | ||||||
| Проверка выделения О2 | ||||||
| Собирание О2 в сосуд двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды | ||||||
| Сжигание угля | ||||||
| Сжигание Fe (стальной проволоки) | ||||||
| Kультура выполнения опытов | ||||||
| Оформление работы в тетради | ||||||
Образец отчета о проделанной практической
работе (табл. 1)
| Выполняемые операции (что делали) | Рисунки с обозначениями исходных и полученных веществ | Наблюдения. Условия проведения реакций. Уравнения реакций | Объяснения наблюдений. Выводы |
|---|---|---|---|
| Сборка прибора для получения кислорода. Проверка прибора на герметичность | Выделяются пузырьки воздуха | Прибор собран герметично | |
| Получение кислорода из KMnO4 при нагревании | При нагревании KMnO4 происходит реакция: | О2 получают в лаборатории разложением KMnO4 при нагревании | |
| Доказательство получения кислорода при помощи тлеющей лучинки | Тлеющая лучинка (уголь) ярко загорается в О2 | Полученный газ О2 поддерживает горение | |
| Характеристика физических свойств О2. Собирание О2 двумя методами: вытеснением воздуха (а), вытеснением воды (б) | Kислород вытесняет воздух и воду из сосудов | Kислород – газ без цвета и запаха, немного тяжелее воздуха, поэтому его собирают в сосуд, поставленный на дно. Kислород малорастворим в воде | |
| Характеристика химических свойств О2. Взаимодействие с простыми веществами: горение угля (a), горение железа (стальная проволока, скрепка, стружка) (б) | Раскаленный уголек ярко горит в О2: Известковая вода мутнеет, т. к. | О2 взаимодействует с простыми веществами – металлами и неметаллами. Образование осадка белого цвета подтверждает наличие в колбе СО2 |
О.М.БЫКОВА,
учитель химии
Красноярской средней школы № 2
(с. Красный Яр, Астраханская обл.)
Источник