- Разложение перманганата калия
- Изучение свойств газов, уравнения реакций
- История открытия кислорода
- Получение кислорода в промышленности
- Получение, собирание и распознавание газов (аммиак, кислород, водород, углекислый газ, хлороводород, хлор)
- Получение, собирание и хранение газов
- Презентация по химии на тему «получение, собирание и распознавание газов»
- Разложение пероксида водорода
- Состав воздуха
- Способы получения аммиака
- Химические свойства аммиака
Разложение перманганата калия
Перманганат калия (в быту мы называем его марганцовкой) – кристаллическое вещество темно-фиолетового цвета. При нагревании перманганата калия выделяется кислород. В пробирку насыплем немного порошка перманганата калия и закрепим ее горизонтально в лапке штатива.
Недалеко от отверстия пробирки поместим кусочек ваты. Закроем пробирку пробкой, в которую вставлена газоотводная трубка, конец которой опустим в сосуд- приемник. Газоотводная трубка должна доходить до дна сосуда-приемника. Ватка, находящаяся около отверстия пробирки нужна, чтобы предотвратить попадание частиц перманганата калия в сосуд-приемник (при разложении выделяющийся кислород увлекает за собой частички перманганата). Когда прибор собран, начинаем нагревание пробирки. Начинается выделение кислорода.
Уравнение реакции разложения перманганата калия:
2KMnO4 t° → K2MnO4 MnO2 O2↑
Как обнаружить присутствие кислорода? Воспользуемся способом Пристли. Подожжем деревянную лучину, дадим ей немного погореть, затем погасим, так, чтобы она едва тлела. Опустим тлеющую лучину в сосуд с кислородом. Лучина ярко вспыхивает!Газоотводная трубка была не случайно опущена до дна сосуда-приемника.
Кислород тяжелее воздуха, следовательно, он будет собираться в нижней части приемника, вытесняя из него воздух. Кислород можно собрать и методом вытеснения воды. Для этого газоотводную трубку необходимо опустить в пробирку, заполненную водой, и опущенную в кристаллизатор с водой вниз отверстием. При поступлении кислорода газ вытесняет воду из пробирки.
Изучение свойств газов, уравнения реакций
Свойства газообразных веществ активно изучают в настоящее время. Повышенный интерес науки к газам объясняется их большим значением для существования всего человечества. Газообразные вещества и их смеси применяют в разных сферах хозяйственной деятельности.
Газообразные углеводороды могут использоваться как автомобильное топливо, которое дешевле по сравнению с бензином. С помощью газа отапливают жилые дома, здания и сооружения разного целевого назначения. Без газов не обходится медицина и фармацевтика. С помощью газов производят многие лекарственные препараты и компоненты.
- хроматография;
- спектральный анализ.
В процессе практических опытов устанавливают степень чистоты газообразных веществ и наличие в их составе примесей, а также определяют температуру конденсации и содержание масла. Особенно ценными для фармакологии являются следующие газообразные вещества и смеси:
- диоксид углерода;
- кислород;
- сжатый воздух;
- углерод.
Данные газы используют в качестве формообразующих для многих лекарственных средств. Газообразные вещества необходимы для реализации разнообразных технологических процессов в медицине и дезинфекции профессионального оборудования. С помощью газообразных веществ и их смесей упаковывают продукцию на предприятиях пищевой промышленности.
В тяжелой промышленности также используют разные газы. В больших объемах газообразные вещества получают с использованием природного сырья, к примеру:
- уголь;
- кокс;
- природный газ.
Наиболее популярным методом получения газов из атмосферного воздуха газов является криогенная технология. В процессе газы из атмосферы подвергают воздействию низких температур и сжижению. Другим известным способом синтеза газообразных веществ служит адсорбционный метод, который заключается в избирательном поглощении газов сорбентами.
Свойства и уравнения химических реакций для газообразных веществ:
История открытия кислорода
Открытие кислорода ознаменовало новый период в развитии химии. С глубокой древности было известно, что для горения необходим воздух. Процесс горения веществ долгое время оставался непонятным. В эпоху алхимии широкое распространение получила теория флогистона, согласно которой вещества горят благодаря их взаимодействию с огненной материей, то есть с флогистоном, который содержится в пламени.
2HgO t° → 2Hg O2↑
Оксиды – бинарные соединения, в состав которых входит кислородПри внесении тлеющей лучины в сосуд с газом она ярко вспыхивала. Ученый считал, что тлеющая лучина вносит в газ флогистон, и он загорается. Д. Пристли пробовал дышать полученным газом, и был восхищен тем, как легко и свободно им дышится.
Имея хорошо оснащенную на то время лабораторию, А. Лавуазье повторил и усовершенствовал опыты Д. Пристли. А. Лавуазье измерил количество газа, выделяющееся при разложении определенной массы оксида ртути. Затем химик нагрел в герметичном сосуде металлическую ртуть до тех пор, пока она не превратилась в оксид ртути (II).
Он обнаружил, что количество выделившегося газа в первом опыте равно газу, поглотившемуся во втором опыте. Следовательно, ртуть реагирует с каким-то веществом, содержащимся в воздухе. И это же вещество выделяется при разложении оксида. Лавуазье первым сделал вывод, что флогистон здесь совершенно ни при чем, и горение тлеющей лучины вызывает именно неизвестный газ, который в последствии был назван кислородом. Открытие кислорода ознаменовало крах теории флогистона!
Получение кислорода в промышленности
В промышленности кислород получают путем выделения его из воздуха.
Воздух – смесь газов, основные компоненты которой представлены в таблице.
Сущность этого способа заключается в глубоком охлаждении воздуха с превращением его в жидкость, что при нормальном атмосферном давлении может быть достигнуто при температуре около -192°С. Разделение жидкости на кислород и азот осуществляется путем использования разности температур их кипения, а именно: Ткип.
О2 = -183°С
N2 = -196°С (при нормальном атмосферном давлении).
При постепенном испарении жидкости в газообразную фазу в первую очередь будет переходить азот, имеющий более низкую температуру кипения, и, по мере его выделения, жидкость будет обогащаться кислородом. Многократное повторение этого процесса позволяет получить кислород и азот требуемой чистоты. Такой способ разделения жидкостей на составные части называется ректификацией жидкого воздуха.
Итог статьи:
- В лаборатории кислород получают реакциями разложения
- Реакция разложения – реакция, в результате которой сложные вещества разлагаются на более простые
- Кислород можно собрать методом вытеснения воздуха или методом вытеснения воды
- Для обнаружения кислорода используют тлеющую лучину, она ярко вспыхивает в нем
- Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию, но не расходующееся в ней
Получение, собирание и распознавание газов (аммиак, кислород, водород, углекислый газ, хлороводород, хлор)
Подборка по базе: ЭБ СПбПУ — Газотурбинные установки. Расчет систем охлаждения лоп, Механизм огнетушащего действия инертных газов… Флегматизация г, МКТ, газовые за5коны.docx, Этапы добычи нефти и газа. Разработка нефтяных и газовых месторо, Развитие газовой турбины.docx, Движение газового потока в сопле Лаваля вариант 1.pdf, Тест Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений., Лекция №1 Физико-механические свойства жидкостей и газов..docx, Определение дебита газовой скважины.docx, 7 кл обж Правила безопасности при пользовании газовыми приборами
Индивидуальное задание по неорганической химии
Тема: Получение, собирание и распознавание газов (аммиак, кислород, водород, углекислый газ, хлороводород, хлор)
УМК: Габриелян О.С.
Класс:
Цель: закрепить на практике способы получения, собирания и распознавания газов.
Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, химический стаканчик, штатив лабораторный, прибор Кирюшкина, сухое горючее, универсальная индикаторная бумага, фарфоровая ступка, стеклянная палочка, мокрая вата, лучинка, гранулы цинка – Zn, соляная кислота – HCl; хлорид аммония — NH4Cl, гидроксид кальция – Са(ОН)2, раствор фенолфталеина; пероксид водорода Н2О2, оксид марганца (IV) – MnO2, кусочки мрамора или мела – СаСО3, известковая вода – Са(ОН)2.
Правила техники безопасности:
Запрещается брать вещества руками
Запрещается оставлять открытыми склянки с реактивами
Кислота и щелочь- едкие вещества! Разрушают и раздражают кожу, слизистые оболочки
Попавшие на кожу капли раствора кислоты немедленно смойте сильной струей холодной воды, а затем обработайте поврежденную поверхность 2%-м раствором питьевой соды
Попавшие на кожу капли раствора щелочи немедленно смойте сильной струей холодной воды, а затем обработайте поврежденную поверхность 2%-м раствором уксусной кислоты
Определяя вещество по запаху, не наклоняйтесь к сосуду, а направляйте к себе газ рукой, не делайте глубокого вдоха
Пробирку закрепляйте в пробиркодержателе у отверстия
Зажигайте спиртовку спичкой. Гасите спиртовку, накрывая пламя колпачком
Нагревайте вещества в верхней части пламени, так как она самая горячая
Используйте для удержания нагреваемых предметов (фарфоровой чашки, металлической, стеклянной и фарфоровой пластинок) тигельные щипцы
Используйте шпатель для твёрдых веществ
Перемешивание растворов в пробирке проводите быстрым энергичным встряхиванием или постукиванием
Для перемешивания веществ в химическом стакане используйте стеклянную палочку, на которую надет небольшой отрезок резиновой трубки, совершая ею круговые движения, чтобы не разбить дно сосуда
Содержание и порядок выполнения работы:
| №п/п | Что делали | Уравнения химических реакций | Что наблюдали |
| Опыт 1 Получение, собирание и распознавание водорода | Соберите прибор для получения газов и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 1-2 гранулы цинка и прилейте в неё 1-2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой (см. рис. 76) и наденьте на кончик трубки ещё одну пробирку. Подождите некоторое время, чтобы пробирка заполнилась выделяющимся газом. Снимите пробирку с газоотводной трубки и, не переворачивая её, немного наклонив, поднесите отверстием к горящей спиртовке. Если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если «лающий» звук – водород собран в смеси с воздухом, т. е. в пробирке собран «гремучий газ». | Zn 2HCl ⟶ ZnCl2 H2↑ | Водород при нормальных условиях – газ, не имеющий цвета и запаха, который легче воздуха Распознать водород можно по звуку горения в пробирке, если в пробирке находится чистый водород, то раздастся глухой хлопок, если «лающий» звук – водород собран в смеси с воздухом, т. е. в пробирке собран «гремучий газ» |
| Опыт 2 Получение, собирание и распознавание аммиака | Соберите прибор, как показано на рисунке 168, и проверьте его на герметичность. В фарфоровую чашку насыпьте хлорид аммония и гидроксид кальция объёмом по одной ложечке для сжигания веществ. Смесь перемешайте стеклянной палочкой и высыпьте в сухую пробирку. Закройте её пробкой и укрепите в лапке штатива (обратите внимание на наклон пробирки относительно отверстая!). На газоотводную трубку наденьте сухую пробирку для собирания аммиака. Сначала 2-3 движениями пламени прогрейте всю пробирку со смесью хлорида аммония и гидроксида кальция, а затем нагревайте только в том месте, где находится смесь. Для обнаружения аммиака поднесите к отверстию перевёрнутой вверх дном пробирки влажную фенолфталеиновую бумажку. Прекратите нагревание смеси. Пробирку, в которой собран аммиак, снимите с газоотводной трубки. Конец газоотводной трубки сразу же закройте кусочком мокрой ваты. Немедленно закройте отверстие снятой пробирки большим пальцем, погрузите пробирку отверстием вниз в сосуд с водой и освободите отверстие пробирки. Что вы наблюдаете? Почему вода в пробирке поднялась? Закройте пальцем отверстие пробирки под водой и выньте её из сосуда. Переверните пробирку и добавьте в неё 2-3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете? Проведите аналогичную реакцию между растворами щёлочи и соли аммония при нагревании. Поднесите к отверстию пробирки влажную индикаторную бумажку | 2NH4Cl Ca(OH)2 ⟶ CaCl2 2NH3↑ 2H2O | Аммиак при нормальных условиях – газ, который легче воздуха, не имеющий цвета, обладающий резким запахом. Распознать аммиак можно по запаху и с помощью раствора фенолфталеина, в при растворении аммиак окрасит его в малиновый цвет. |
| Опыт 3 Получение, собирание и распознавание кислорода. | Соберите прибор, как показано на рисунке 109, и проверьте его на герметичность. Пробирку примерно на ¼ объёма заполните перманганатом калия KMnO4, у отверстия пробирки расположите рыхлый комочек ваты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите пробирку в лапке штатива так, чтобы конец газоотводной трубки доходил почти до дна сосуда для сбора кислорода. Сначала 2-3 движениями пламени прогрейте всю пробирку с KMnO4, а затем нагревайте только в том месте, где находится вещество. Наличие кислорода в сосуде проверяйте тлеющей лучинкой. | 2KMnO4 ⟶ K2MnO4 MnO2 O2↑ | Кислород при нормальных условиях – газ, не имеющий цвета и запаха, который тяжелее воздуха Наличие кислорода в сосуде подтвердили с помощью тлеющей лучинкой, она вспыхнула. |
| Опыт 4 Получение, собирание и распознавание оксида углерода (IV). | В пробирку поместите несколько кусочков мела или мрамора и прилейте 1-2 мл разбавленной соляной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку с 2-3 мл известковой воды. Несколько минут наблюдайте, как через известковую воду проходят пузырьки газа. | CaCO3 2HCl ⟶ CaCl2 H2O CO2↑ CO2 Ca(OH)2 ⟶ CaCO3 H2O | Оксид углерода (IV) при нормальных условиях – газ, не имеющий цвета и запаха, который тяжелее воздуха. Распознали оксид углерода (IV) с помощью известковой воды, в результате реакции образовался осадок белого цвета |
| Опыт 5. Получение хлора. | Соберите прибор для получения хлора в лабораторных условиях по фото-инструкции, если исходными веществами являются концентрированная соляная кислота и оксид марганца (IV) (кристаллический). Вспоминаем, что хлор ядовит, следовательно, опыт будем проводить под тягой! Собираем хлор вытеснением воздуха из реакционной колбы, одновременно пропуская в реагирующие вещества. Он тяжелее воздуха, заполняет объем колбы и поднимается по насадкам. | MnO2 4HCl → MnCl2 Cl2↑ 2H2O | Выделяется газ жёлто-зелёного цвета. |
| Опыт 6. Получение хлороводорода. | Собрали прибор для получения хлороводорода. Смешали в пробирке твердый хлорид натрия и концентрированную серную кислоту и нагрели. | NaCl H2SO4(конц.) ⟶ NaНSO4 HCl↑ | В пробирке образуется обильная пена. Распознали хлороводород влажной лакмусовой бумагой, она покраснела. |
Прибор для получения водорода:
Прибор для получения аммиака:
Прибор для получения кислорода:
Прибор для получения углекислого газа:
Прибор для получения хлора:
Прибор для получения хлороводорода:
Вывод: Мы научились получать, собирать и распознавать различные газы, убедились в правильности наших суждений и доказали правильность химических уравнений реакций.
Ссылки: https://www.lifeo2.ru/watch?time_continue=203&v=_yI8K5I_QeI&feature=emb_logo
https://5terka.com/node/10693
Индивидуальное задание по органической химии
Тема: Изучение физических и химических свойств лекарственных препаратов
УМК: Габриелян О.С.
Класс: 10
Цель: познакомиться со свойствами лекарственных препаратов и установить их качество с помощью химического анализа.
Оборудование и реактивы: анальгин, парацетамол, аспирин, аналитические весы, ступка, пестик, дистиллированная вода, этиловый спирт, фарфоровая чашка, соляная кислота, хлорид железа (III), спиртовка, штатив.
Правила техники безопасности:
Запрещается брать вещества руками
Запрещается оставлять открытыми склянки с реактивами
Кислота и щелочь- едкие вещества! Разрушают и раздражают кожу, слизистые оболочки
Попавшие на кожу капли раствора кислоты немедленно смойте сильной струей холодной воды, а затем обработайте поврежденную поверхность 2%-м раствором питьевой соды
Попавшие на кожу капли раствора щелочи немедленно смойте сильной струей холодной воды, а затем обработайте поврежденную поверхность 2%-м раствором уксусной кислоты
Определяя вещество по запаху, не наклоняйтесь к сосуду, а направляйте к себе газ рукой, не делайте глубокого вдоха
Пробирку закрепляйте в пробиркодержателе у отверстия
Зажигайте спиртовку спичкой. Гасите спиртовку, накрывая пламя колпачком
Нагревайте вещества в верхней части пламени, так как она самая горячая
Используйте для удержания нагреваемых предметов (фарфоровой чашки, металлической, стеклянной и фарфоровой пластинок) тигельные щипцы
Используйте шпатель для твёрдых веществ
Перемешивание растворов в пробирке проводите быстрым энергичным встряхиванием или постукиванием
Для перемешивания веществ в химическом стакане используйте стеклянную палочку, на которую надет небольшой отрезок резиновой трубки, совершая ею круговые движения, чтобы не разбить дно сосуда
Содержание и порядок выполнения работы:
| №п/п | Что делали | Уравнения химических реакций | Что наблюдали |
| 1. Определение растворимости анальгина. | Растворили 0,5 таблетки анальгина (0,25 г) в 5 мл воды, а вторую половину таблетки в 5 мл этилового спирта. | анальгин хорошо растворился в воде, однако практически не растворился в спирте | |
| 2. Определение наличия группы СН2SO3Na в анальгине | Нагрели 0,25 г препарата (полтаблетки) в 8 мл разбавленной соляной кислоты | 
| сначала почувствовали запах сернистого ангидрида, затем формальдегида. Это помогае тдоказать, что в состав анальгина входит группа формальде-гидсульфоната |
| 3. Определение свойств хамелеона | 1 мл полученного раствора анальгина добавляли 3—4 капли 10 % раствора хлорида железа (III). |  | При взаимодействии анальгина с Fe3 образуются продукты окисления, окрашенные в синий цвет, который потом переходит в темно-зеленый, а далее оранжевый, т.е. проявляет свойства хамелеона. Это означает, что препарат качественный. |
| 4. Определение уксусной кислоты в составе парацетамола | К 1 мл раствора парацетамола добавили 0,5 мл соляной кислоты, нагрели смесь до кипения и кипятили ее в течение 1 минуты. Затем охладили пробирку и осторожно понюхали ее содержимое. |  | Появился запах уксусной кислоты, который означает, что данный препарат действительно является парацетамолом. |
| 5. Определение фенолпроизводного парацетамола. | К 1 мл раствора парацетамола добавили несколько капель 10 % -ного раствора хлорида железа (III). |  | Появилось синее окрашивание, свидетельствует о наличии в составе вещества фенолпро-изводного. |
| 6. Определение растворимости аспирина в этаноле | Внесли в пробирки по 0,1 г лекарственных препаратов и добавили 10 мл этанола. При этом наблюдали частичную растворимость аспирина. Нагрели на спиртовке пробирки с веществами. Сравнили растворимость лекарственных препаратов в воде и этаноле. |  | Результаты эксперимента показали, что аспирин лучше растворяется в этаноле, чем в воде, но выпадает в осадок в виде игольчатых кристаллов. Поэтому недопустимо применение аспирина совместно с этанолом. Следует сделать вывод о недопустимости применения алкогольсодержащих лекарств совместно с аспирином, а тем более с алкоголем. |
Вывод: Установлено, что в настоящее время создается огромное количество лекарственных веществ, но также много подделки. Тема качества лекарственных препаратов всегда будет актуальна, так как от потребления этих веществ зависит наше здоровье. Качество лекарственных препаратов определено ГОСТ Р 52249 – 09. В определении Всемирной организации здравоохранения под фальсифицированным (контрафактным) лекарственным средством (ФЛС) подразумевается продукт, преднамеренно и противоправно снабженный этикеткой, неверно указывающей подлинность препарата и (или) изготовителя.
Нами были проанализированы и определены химические составы препаратов: анальгин, парацетамол, аспирин. Все лекарства прошли проверку на качество.
Ссылки: https://lifeo2.ru/issledovatelskaya-rabota-analiz-lekarstvennih-preparatov-1043856.html
Получение, собирание и хранение газов
Характерными агрегатными состояниями для любых веществ являются:
- газообразное;
- жидкое;
- твердое.
Газ (газообразное состояние) — является одним из трех основных агрегатных состояний вещества, для которого характерны достаточно слабые связи между составными частицами (молекулами, атомами или ионами), а также их большая подвижность.
Особенность частиц газообразного вещества заключается в способности практически свободно и хаотично перемещаться в промежутках между столкновениями, которые мгновенно изменяют характер их движения.
В природном мире газообразные вещества представлены в богатом разнообразии видов. Газы являются составными компонентами воздушной оболочки нашей планеты под названием атмосфера. Множество газообразных веществ можно встретить в растворенном состоянии в водах Мирового океана. Газы, которые залегают в недрах Земли, попадают в атмосферу в процессе вулканической активности.
Воздух состоит из двух основных компонентов:
При нормальных условиях содержание веществ в 100дм3 воздуха соответствует следующим значениям:
- 78дм3азота.
- 21дм3 кислорода.
- 1дм3 остальных веществ, в том числе аргона, углекислого газа, озона.
Презентация по химии на тему «получение, собирание и распознавание газов»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Получение, собирание и распознавание газов
Строго соблюдать правила техники безопасности. Для получения газообразных веществ необходимо собрать прибор согласно инструкции: реакционную колбу закрепляют в штативе, горло плотно закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Методика собирания газов определяется физическими свойствами образующихся веществ.
Заполните таблицу Газообразное вещество Уравнение реакции Рисунок прибора Распознавание Н2 О2 HCl NH3 CO2
1. Получение в лаборатории водорода
Собирание водорода а) метод вытеснения воды (т.к. водород в воде практически не растворяется) б) метод вытеснения воздуха (пробирка вверх дном, т.к. водород легче воздуха)
Распознавание Проверка осуществляется следующим образом: пробирку с собранным газом поднести к горящей горелке. Раздается характерный лёгкий хлопок (звук «ппа»).
2. Получение в лаборатории кислорода
Собирание кислорода Метод вытеснения воздуха или вытеснения воды
Распознавание Проверка осуществляется следующим образом: в пробирку с кислородом внести тлеющую лучинку. Она вспыхнет.
3. Получение в лаборатории хлороводорода Для распознавания газ растворяют в воде. Определяют качественный состав образовавшейся соляной кислоты.
4. Получение в лаборатории аммиака Распознать аммиак можно: а) по запаху; б) посинению влажной лакмусовой бумаги; в) появлению «дыма» при поднесении стеклянной палочки, смоченной в концентрированной соляной кислоте.
4. Получение в лаборатории углекислого газа
Домашнее задание Заполнить таблицу, вписав уравнения реакций.
Курс повышения квалификации
Разложение пероксида водорода
Пероксид водорода – вещество всем известное. В аптеке оно продается под названием «перекись водорода». Данное название является устаревшим, более правильно использовать термин «пероксид». Химическая формула пероксида водорода Н2О2 Пероксид водорода при хранении медленно разлагается на воду и кислород. Чтобы ускорить процесс разложения можно произвести нагрев или применить катализатор.
Катализатор – вещество, ускоряющее скорость протекания химической реакции
Нальем в колбу пероксид водорода, внесем в жидкость катализатор. Катализатором может служить порошок черного цвета – оксид марганца MnO2. Тотчас смесь начнет вспениваться вследствие выделения большого количества кислорода. Внесем в колбу тлеющую лучину – она ярко вспыхивает. Уравнение реакции разложения пероксида водорода:
2H2O2 MnO2 → 2H2O O2↑
Обратите внимание: катализатор, ускоряющий протекание реакции, записывается над стрелкой, или знаком «=», потому что он не расходуется в ходе реакции, а только ускоряет ее.
Состав воздуха
Основные компоненты воздуха — азот и кислород. При нормальных условиях в воздухе объемом 100 дм3 содержится азот объемом около 78 дм3 и кислород объемом около 21 дм3, а на долю всех остальных газов приходится около 1 дм3. В заметных количествах в воздухе присутствуют аргон, углекислый газ, озон и другие газы (табл. 7).
Для решения некоторых задач и проведения расчетов в физике, химии, технике очень удобно рассматривать воздух не как смесь газов, а как одно газообразное вещество. Экспериментальным путем можно установить, что при нормальных условиях масса воздуха объемом 22,4 дм3 равна 29 г.
Все газы, молярная масса которых меньше 29 г/моль, принято называть газами легче воздуха (например, водород H2, аммиак NH3, угарный газ CO, метан CH4), а газы, у которых она больше 29 г/моль — газами тяжелее воздуха (например, кислород O2, озон O3, углекислый газ CO2).
Способы получения аммиака
В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поскольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.
Например, аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:
2NH4Cl Са(OH)2 → CaCl2 2NH3 2Н2O
Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.
Видеоопытполучения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.
Еще один лабораторныйспособ получения аммиака – гидролиз нитридов.
Например, гидролиз нитрида кальция:
Ca3N2 6H2O → ЗСа(OH)2 2NH3
В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.
N2 3Н2 ⇄ 2NH3
Процесс проводят при температуре 500-550оС и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.
Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.
Химические свойства аммиака
1.В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:
:NH3 H2O ⇄ NH4 OH–
Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание. При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.
Видеоопытрастворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.
2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.
Например, аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):
NH3 H2SO4 → NH4HSO4
2NH3 H2SO4 → (NH4)2SO4
Еще один пример: аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:
NH3 H2O CO2 → NH4HCO3
2NH3 H2O CO2 → (NH4)2CO3
Видеоопытвзаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.
В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.
NH3 HCl → NH4Cl
Видеоопытвзаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.
3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов, образуя нерастворимые гидроксиды.
Например, водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):
FeSO4 2NH3 2H2O → Fe(OH)2 (NH4)2SO4
4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.
Например, хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):
4NH3 CuCl2 → [Cu(NH3)4]Cl2
Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:
4NH3 Cu(OH)2 → [Cu(NH3)4](OH)2
5.Аммиак горит на воздухе, образуя азот и воду:
4NH3 3O2 → 2N2 6H2O
Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:
4NH3 5O2 → 4NO 6H2O
6. За счет атомов водорода в степени окисления 1 аммиак может выступать в роли окислителя, например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием. С металлами реагирует только жидкий аммиак.
Например, жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:
2NH3 2Na → 2NaNH2 H2
Также возможно образование Na2NH, Na3N.
При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:
2NH3 2Al → 2AlN 3H2
7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.
Например, аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:
2NH3 3Cl2 → N2 6HCl
Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:
2NH3 3H2O2 → N2 6H2O
Оксиды металлов, которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.
Например, оксид меди (II) окисляет аммиак:
2NH3 3CuO → 3Cu N2 3H2O