Распознавание газов
Признаки газов
| Газ | Цвет, запах | Характерная проба |
|---|---|---|
| \(\ce{H2}\) | — | лёгкий хлопок у пламени, на холодном стекле — капли воды |
| \(\ce{O2}\) | — | вспыхивает тлеющая лучина |
| \(\ce{N2O}\) | сладковатый | тоже вспыхивает лучина; с NO не буреет |
| \(\ce{CO2}\) | — | гасит пламя, мутит известковую воду |
| \(\ce{N2}\) | — | гасит пламя, не мутит известковую воду |
| CO | — | горит голубым пламенем; бумажка с \(\ce{PdCl2}\) чернеет |
| \(\ce{NH3}\) | резкий | синеет влажная красная лакмусовая бумажка; белый дым с HCl |
| HCl | резкий, дымит во влажном воздухе | белый дым с \(\ce{NH3}\); осадок с \(\ce{AgNO3}\) |
| \(\ce{Cl2}\) | жёлто-зелёный, удушливый | синеет иодкрахмальная бумажка, обесцвечивает влажную лакмусовую |
| \(\ce{SO2}\) | резкий | обесцвечивает \(\ce{KMnO4}\) и иодную воду; мутит известковую воду |
| \(\ce{H2S}\) | тухлых яиц | чернеет бумажка с ацетатом свинца |
| NO | — | на воздухе буреет (\(\ce{NO2}\)) |
| \(\ce{NO2}\) | бурый, резкий | синеет иодкрахмальная бумажка, окрашивает воду в кислую |
scienceПробы на газы
- \(\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}\) — белый дым.
- \(\ce{Cl2 + 2KI -> 2KCl + I2}\) — синяя окраска с крахмалом.
- \(\ce{2NO + O2 -> 2NO2}\) — побурение на воздухе.
- \(\ce{SO2 + I2 + 2H2O -> H2SO4 + 2HI}\) — обесцвечивание иодной воды.
Плотность и молярная масса
Молярную массу газа находят по плотности:
- при н. у.: \(M = \rho\cdot22{,}4\) л/моль;
- по относительной плотности: \(M = D_{\ce{H2}}\cdot2\) или \(M = D_\text{возд}\cdot29\).
Одинаковую молярную массу имеют \(\ce{CO2}\), \(\ce{N2O}\) и пропан (44), \(\ce{N2}\), CO и \(\ce{C2H4}\) (28) — поэтому плотность лишь сужает выбор, окончательно решает химическая проба.
Средняя молярная масса смеси \(\bar{M} = \sum\varphi_iM_i\) позволяет найти состав двойной смеси по её плотности.
edit_noteСмесь по плотности
Смесь \(\ce{H2}\) и \(\ce{O2}\) имеет плотность по водороду 7,0: \(\bar{M} = 14\). \(2x + 32(1 - x) = 14\) ⇒ \(x = 0{,}60\): 60 % водорода.
boltГазы тяжелее и легче воздуха
Тяжелее воздуха (M > 29): \(\ce{CO2}\), \(\ce{SO2}\), \(\ce{Cl2}\), \(\ce{H2S}\), HCl, \(\ce{NO2}\) — собирают, держа сосуд отверстием вверх. Легче: \(\ce{H2}\), \(\ce{NH3}\), \(\ce{CH4}\), He — отверстием вниз.
Анализ газовых смесей
Последовательное поглощение (газоанализатор Орса, 1874): смесь пропускают через поглотители, измеряя уменьшение объёма:
- раствор KOH поглощает \(\ce{CO2}\) (и другие кислотные газы);
- щелочной раствор пирогаллола — \(\ce{O2}\);
- аммиачный раствор CuCl — CO;
- остаток — обычно азот.
Порядок важен: щелочной пирогаллол поглотил бы и \(\ce{CO2}\).
Сжигание: смесь горючего газа с кислородом взрывают и измеряют сжатие (вода конденсируется) и затем поглощение \(\ce{CO2}\) щёлочью. Так определяют \(\ce{H2}\), CO, \(\ce{CH4}\) в горючих газах.
scienceПоглотители и сжигание
- \(\ce{CO2 + 2KOH -> K2CO3 + H2O}\).
- \(\ce{CuCl + CO -> [CuCl(CO)]}\) — аммиачный раствор CuCl связывает CO в карбонильный комплекс меди(I).
- \(\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}\) — сжатие на 3 объёма из 3; \(\ce{2CO + O2 -> 2CO2}\) — сжатие на 1 объём из 3.
push_pinГлавное
\(\ce{H2}\) — хлопок у пламени; \(\ce{O2}\) и \(\ce{N2O}\) — вспыхивает тлеющая лучина (\(\ce{O2}\) с NO даёт бурый \(\ce{NO2}\)); \(\ce{CO2}\) — мутит известковую воду, гасит пламя; \(\ce{SO2}\) — тоже мутит, но обесцвечивает \(\ce{KMnO4}\) и иод; \(\ce{N2}\) — гасит пламя, не мутит; CO — голубое пламя, \(\ce{PdCl2}\) чернеет; \(\ce{NH3}\) — запах, синеет влажный лакмус, белый дым с HCl; HCl — дымит, белый дым с \(\ce{NH3}\); \(\ce{Cl2}\) — жёлто-зелёный, синеет иодкрахмальная бумага, обесцвечивает; \(\ce{H2S}\) — чернеет ацетатсвинцовая бумага; NO — буреет на воздухе; \(\ce{NO2}\) — бурый. Смеси: последовательное поглощение (KOH — \(\ce{CO2}\); пирогаллол — \(\ce{O2}\); \(\ce{CuCl}\)/\(\ce{NH3}\) — CO), плотность \(M = \rho\cdot22{,}4\), сжигание с измерением сжатия.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.