PRÁCE S PLYNY 2


Pomůcky

Erlenmayerova baňka, skleněná trubička s těsněním, zkumavka, držák na zkumavky, kádinka, špejle, zápalky, dělicí nálevka, frakční baňka, gumová hadička, skleněná vana, odměrný válec, spalovací lžička, kahan


Chemikálie

granulovaný zinek (Zn), kyselina chlorovodíková (HCl – roztok 1:1), oxid měďnatý (CuO), manganistan draselný (KMnO4), oxid manganičitý (MnO2), peroxid vodíku (H2O2 – 10% roztok), síra (S), indikátor fenolftalein


Princip

Vodík je možné v laboratoři připravit dvěma způsoby: nejčastěji vytěsněním z kyselin a zásad pomocí kovů; druhým způsobem je uvolněním z vody reakcí s alkalickými kovy nebo kovy alkalických zemin (tuto variantu je bezpečnější provádět demonstrativně). Vznikající vodík je pak možné dokázat několika způsoby. Přítomnost třaskavé směsi vodíku a kyslíku lze dokázat přiložením hořící špejle ke zkumavce, do které jímáme vodík - přiložení špejle bude doprovázeno „štěknutím“ směsi. Přítomnost vznikajícího vodíku lze dokázat přidáním oxidu měďnatého do směsi zinku a kyseliny chlorovodíkové. Redukční vlastnosti vodíku se projeví vytěsněním mědi z oxidu měďnatého. Při reakci alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin s vodou nedokazujeme přímo vodík, ale následný vznik zásady, a to přidáním indikátoru. Kyslík je možné v laboratoři připravit několika způsoby. Prvním je tepelný rozklad látek obsahujících kyslík, jako například manganistan draselný nebo chlorečnan draselný. Druhou možností je reakce peroxidu vodíku se silnými oxidačními činidly; při této reakci se kyslík uvolňuje z obou reaktantů. Poslední možností přípravy je pak reakce peroxidu vodíku s chlorovým vápnem „mokrou cestou“. Přítomnost kyslíku lze dokázat přiložením doutnající špejle k nádobě s najímaným kyslíkem. Další možností je spálením síry v nádobě s najímaným kyslíkem, následným přidáním vody a použitím indikátorového papírku.


Postup přípravy a důkazu vodíku

  1. Do Erlenmeyerovy baňky odsypte malé množství granulovaného zinku.
  2. Přilijte do baňky kyselinu chlorovodíkovou a baňku zavřete skleněnou trubičkou s těsněním.
  3. Jímejte do zkumavky otočené dnem vzhůru plyn uvolňující se z baňky.
  4. Po najímání dostatečného množství plynu přiložte k hrdlu zkumavky hořící špejli.
  5. Pozorujte.
  6. Do nové směsi zinku a kyseliny chlorovodíkové nasypte malé množství oxidu měďnatého.
  7. Pozorujte.

Postup přípravy a důkazu kyslíku 1

  1. Do zkumavky vložte malé množství manganistanu draselného (KMnO4).
  2. Pomocí chemických kleští žíhejte zkumavku nad plynovým kahanem.
  3. Po chvíli vložte do zkumavky doutnající špejli.
  4. Pozorujte.

Postup přípravy a důkazu kyslíku 2

  1. Sestavte aparaturu dle nákresu (viz. galerie).
  2. Připravte 10% roztok peroxidu vodíku (H2O2).
  3. Do frakční baňky umístěte oxid manganičitý (MnO2).
  4. Do dělicí nálevky nalijte připravený 10% roztok peroxidu vodíku (H2O2).
  5. Z dělicí nálevky do frakční baňky přilévejte roztok peroxidu vodíku (H2O2).
  6. Vznikající kyslík (O2) jímejte do odměrného válce.
  7. Na spalovací lžičku dejte malé množství síry (S).
  8. Síru (S) zahřejte a vsuňte do válce s najímaným kyslíkem (O2).
  9. Po spálení síry (S) nalijte do válce vodu (H2O) a obsah protřepte.
  10. Do válce vložte indikátorový papírek.
  11. Pozorujte.

Úkoly

  1. Jak se mění oxidační číslo mědi při důkazové reakci vznikajícího vodíku? Jedná se o oxidaci, či redukci?
  2. Proč doutnající špejle po přiložení ke zkumavce s kyslíkem vzplála?
  3. Vysvětlete a pomocí reakcí zapište, proč po přidání vody do válce po spálení síry indikátorový papírek ukazuje kyselé pH.

Odpovědi k úkolům

  1. Oxidační číslo mědi přechází z +II na 0: CuO + H2 = Cu + H2O; když se oxidační číslo prvku snižuje, jedná se o redukci.
  2. Špejle, která pouze doutnala, vzplane díky nadbytku kyslíku, který podporuje hoření.
  3. Hořením síry dochází ke vzniku oxidu siřičitého: S + O2 = SO2. Přidáním vody vzniká kyselina siřičitá: SO2 + H2O = H2SO3. Její přítomnost můžeme dokázat indikátorovým papírkem.