Лабораторная работа №10. Качественная реакция на водород
Химия, 7 класс. Учебник: Оспанова М.К. и др. (Мектеп, 2025). Глава 5: Химические реакции. Страницы 76–77.
Чему научишься
- Получать водород из цинка и соляной кислоты и собирать его в пробирку.
- Узнавать водород «по почерку»: по звуку при поднесении к пламени.
- Объяснять, зачем водород проверяют на чистоту.
- Описывать физические свойства водорода, которые видно прямо в опыте.
- Записывать реакцию словами и формулами.
Разминка
- Что такое качественная реакция? Это реакция, по которой вещество можно узнать: у неё есть яркий признак (газ, осадок, цвет, звук). Например, известковая вода мутнеет от углекислого газа.
- Какой газ образуется, когда цинк попадает в соляную кислоту? Водород. Пузырьки, которые ты увидишь в лабораторной работе № 9, и есть он.
- Почему возле горящих газов нельзя «просто так» стоять? Некоторые газы смешиваются с воздухом и сгорают очень быстро, то есть со взрывом. Водород как раз из таких.
💡 В работе № 9 ты только смотрел на пузырьки. Теперь ты их соберёшь и докажешь, что это именно водород.
Разбираемся
Цель
Получить водород взаимодействием цинка с соляной кислотой, собрать его и доказать, что это водород, а не какой-то другой газ.
Что понадобится
| Что | Для чего |
|---|---|
| Гранулы цинка (1–2 штуки) | «поставщик» водорода |
| Разбавленная соляная кислота, около 2 мл | вступает в реакцию с цинком |
| Две пробирки | в одной идёт реакция, во второй собирают газ |
| Пробка с газоотводной трубкой | «трубопровод» для газа |
| Штатив для пробирок | держит всю конструкцию |
| Спиртовка (или спички) | проверка газа пламенем |
⚠️ Техника безопасности. Опыт только в кабинете химии и только с учителем. Соляная кислота разъедает кожу и одежду: работай в перчатках и очках, капли на коже сразу смывай водой и зови учителя. Водород в смеси с воздухом взрывоопасен, поэтому пламя подносят только к пробирке с газом, а не к той, где идёт реакция. Пробирки держи отверстием от себя и от соседей. Дома такой опыт повторять нельзя.
Почему вторую пробирку держат вверх дном
Водород самый лёгкий из всех газов: он почти в 14 раз легче воздуха. Поэтому он поднимается вверх и собирается в перевёрнутой пробирке, а воздух вытесняется вниз. Если перевернуть пробирку отверстием вверх, газ просто «улетит». Вот почему её несут к пламени тоже отверстием вниз.
🌟 Именно из-за такой лёгкости водородом наполняли первые воздушные шары и дирижабли. Но газ горюч, поэтому сейчас для шаров берут гелий.
Заполненная таблица наблюдений
| Что делаем | Что наблюдаем | Вывод |
|---|---|---|
| Кладём цинк в соляную кислоту | Гранула покрывается пузырьками, они быстро поднимаются, раствор «кипит» без нагревания, пробирка слегка нагревается | Идёт химическая реакция, выделяется газ |
| Газ по трубке идёт во вторую пробирку | Пробирка заполняется бесцветным газом без запаха | Газ без цвета и запаха, легче воздуха |
| Подносим пробирку с газом к пламени | Слышен тихий «пуф» (если газ чистый) или громкий лающий хлопок (если с воздухом); внутри на стенках может появиться мелкая роса | Газ горит, это водород |
Реакции словами и формулами
Цинк + соляная кислота → хлорид цинка + водород
Zn+2HCl₂+H₂
Горение водорода (то самое «пуф»):
Водород + кислород → вода
2H₂+O₂→2H₂O
📌 Качественная реакция на водород: пробирка с газом, поднесённая к пламени, даёт «пуф» или хлопок. Больше никакой газ «не отвечает» так же, поэтому метод надёжный.
Зачем проверять водород на чистоту
Если в пробирке водород смешан с воздухом (а в начале опыта он всегда смешан: ведь внутри был воздух), то при поджигании смесь сгорает мгновенно. Раздаётся громкий хлопок, а в большом приборе это был бы взрыв. Чистый водород горит спокойно, с тихим «пуф». Поэтому, прежде чем поджигать водород из прибора, его проверяют на чистоту в маленькой пробирке.
⚠️ Частая ошибка. Подносить пламя к самому прибору, где идёт реакция. Там смесь водорода с воздухом, и может хлопнуть вся пробирка. Проверять надо только газ из маленькой пробирки.
👨👩👧 Родителю. Дома водород получать нельзя, но можно показать «газ из ничего» безопасно: в бутылку насыпать чайную ложку соды, налить немного уксуса и сразу надеть воздушный шарик на горлышко. Шарик надуется углекислым газом. Только со взрослым, без огня и без закрытой пробки.
Проверь себя
- Почему водород собирают в пробирку, перевёрнутую вверх дном? Он намного легче воздуха и поднимается вверх. В пробирке «вверх дном» он остаётся, а воздух вытесняется вниз.
- Какие признаки показывают, что цинк реагирует с кислотой? Выделяются пузырьки газа, гранула постепенно уменьшается, пробирка слегка нагревается.
- Почему водород опасен, когда смешан с воздухом? Такая смесь сгорает мгновенно, со взрывом. Поэтому водород сначала проверяют на чистоту.
- Что значит «качественная реакция»? Это реакция с ярким признаком, по которому можно узнать вещество.
- Из каких веществ получен водород в работе? Из цинка и разбавленной соляной кислоты.
Решаем упражнения
№ 1
Что происходит при взаимодействии цинка с соляной кислотой? Составь словесное уравнение реакции.
Как думать. Цинк — активный металл, он «вытесняет» водород из кислоты. Вместо водорода в кислоте оказывается цинк, получается соль.
Решение. Видно, что на грануле появляются пузырьки газа, она постепенно растворяется. Цинк соединяется с хлором из кислоты, а водород выделяется газом. Словами: цинк + соляная кислота → хлорид цинка + водород. Формулами: Zn+2HCl₂+H₂.
Ответ: цинк + соляная кислота → хлорид цинка + водород.
№ 2
Опиши физические свойства водорода, которые видно прямо при проведении опыта.
Как думать. Подумай, что ты видишь и чувствуешь у газа в пробирке: цвет, запах, поведение в пробирке.
Пример ответа. Водород бесцветен, прозрачный: пробирка с ним выглядит пустой. Запаха у него нет. Он легче воздуха: поэтому поднимается вверх и собирается в перевёрнутой пробирке, а в открытой пробирке отверстием вверх удержаться не может. Он горюч: при поджигании слышен «пуф».
Ответ: бесцветный газ без запаха, намного легче воздуха, горит.
№ 3
Опиши, как можно распознать водород.
Как думать. Нужна качественная реакция: яркий признак, которого нет у других газов.
Пример ответа. Собираем газ в пробирку, перевёрнутую вверх дном. Не поворачивая её, подносим к пламени спиртовки. Если водород чистый, слышен тихий «пуф», если с воздухом, то громкий лающий хлопок. Так по звуку мы узнаём водород.
Ответ: поднести пробирку с газом к пламени: водород загорается с характерным звуком.
№ 4
Зачем нужно проверять водород на чистоту?
Как думать. Вспомни, что было в пробирке до начала опыта. Газ «из воздуха» там был, а водорода не было.
Пример ответа. В начале опыта в приборе есть воздух. Водород в смеси с воздухом сгорает мгновенно, со взрывом. Если поджечь такую смесь, пробирка или прибор может разлететься, и пострадает человек. Чистый водород горит спокойно, поэтому сначала проверяют маленькую порцию в пробирке и только потом зажигают газ из трубки.
Ответ: смесь водорода с воздухом взрывоопасна, проверка на чистоту защищает от взрыва.
Шпаргалка
- Цинк «вытесняет» водород из соляной кислоты, получается хлорид цинка.
- Водород собирают вверх дном, потому что он легче воздуха.
- Водород проверяют на чистоту: смесь с воздухом взрывается.
- Все опыты с кислотой и огнём только в кабинете химии с учителем.