재미있는 화학 실험 - Aleksinsky V.N.  나의 수소 찰리 또는 집에서 수소를 얻는 방법 수소로 가장 멋진 경험

재미있는 화학 실험 - Aleksinsky V.N. 나의 수소 찰리 또는 집에서 수소를 얻는 방법 수소로 가장 멋진 경험

자크는 부유한 가정에서 태어났습니다. 젊었을 때 그는 재무 부서에서 근무한 다음 연구 업무로 옮겨 물리학 분야에서 큰 성공을 거두었습니다. Charles의 강의에는 Academicians Volt와 Franklin이 참석했습니다. 그는 Montgolfier의 실험에 대해 알게 되 자마자 비정상적으로 관심을 갖게되었습니다. Charles는 금융 지식을 사용하여 열기구 건설을 위한 최초의 일반 구독을 조직했습니다. 며칠 만에 1만 프랑이 모였습니다. 곧 두 명의 뛰어난 기계공인 로버트 형제가 그의 작업에 합류했습니다.

Charles는 양력을 생성하기 위해 뜨거운 공기가 아니라 수소("플로지스톤")를 사용하는 가능성에 관심이 있었습니다. 이를 위해서는 가스가 통과하지 않는 적절한 직물을 찾아야 했습니다. Cavallo의 실패한 실험은 이러한 목적을 위해 종이 및 이와 유사한 재료를 사용할 수 없음을 입증했습니다.

프랑스에서는 캔버스와 같은 실로 엮인 가볍고 촘촘한 견직물인 태피터(taffeta)를 비롯한 견직물 생산이 널리 발달했습니다. 태피터는 양면이 완전히 매끄럽습니다. 또한 광택이 유발됩니다. Montgolfier의 첫 번째 실험에서는 태피터가 때때로 사용되었지만 이러한 조밀하고 매끄러운 직물조차도 수소 투과성이 있음이 밝혀졌습니다. 한편, 제약 사업에서 태피터(taffeta)는 다양한 수지성 물질을 함침시켜 각종 드레싱 및 고약용으로 오래전부터 사용되어 왔다. 판매시 고무가 함침 된 태 피터 또는 구미 스틱도있었습니다. Charles는 그것을 사용하기로 결정했습니다. 몇 달이 지나도 천이 여전히 끈적끈적했음에도 불구하고 Charles의 선택은 Montgolfier의 선택보다 나은 것으로 판명되었습니다.
나중에 Charles와 Roberts가 사용한 재료(고무 처리된 실크 껍질과 수소)가 풍선의 주요 재료로 사용되었습니다.

따라서 공기보다 가벼운 두 가지 장치 시스템이 나타났습니다. "열기구"- 가열된 공기를 사용하여 양력을 생성하는 풍선과 수소를 사용하는 "샤를리에".

Montgolfier 형제가 처음으로 풍선을 만들었다는 사실에도 불구하고 Jacques Charles는 그럼에도 불구하고 보다 성공적이고 실용적인 디자인을 개발했습니다. Charles는 또한 균일한 하중 분배를 위해 공을 덮는 로프 그물을 발명했으며, 공기 앵커, 가스 방출 밸브는 모래를 밸러스트로 사용한 최초의 사람이었고 기압계를 사용하여 비행 고도를 결정했습니다. 강한 바람과 함께 어려운 조건에서의 착륙을 위해 Charles는 가스의 빠른 하강을 위해 공의 껍질에 불연속적인 장치를 발명했으며 또한 수십 미터 길이의 매우 무거운 특수 로프인 가이드롭을 최초로 사용했습니다. 착지 전에 떨어뜨리고 공의 속도를 줄였습니다.

성적 증명서

1 원자 수소를 이용한 실험 V.N. 비터 수소 방출 시 산이 활성 금속과 반응하면(예: 염산과 아연 사이) 수소가 방출됩니다. 이 반응의 초기 단계에서 수소는 H 2 분자의 형태로 형성되지 않고 개별 H 원자의 형태로 형성되며, 수소 원자는 짝을 이루지 않은 전자를 가지고 있어 매우 활동적이고 화학 결합을 형성하는 경향이 있습니다. 약 10분의 1초 후에 수소 원자 H가 결합하여 H 2 분자가 되지만, 다른 물질의 적절한 분자가 수소 원자의 경로에 있으면 그와 반응할 수 있습니다. 수소 원자가 용액에 포함된 물질과 반응하는 데는 1초의 1초도 충분합니다. 원자 수소는 강한 환원성을 나타냅니다. 예를 들어, 물에 용해된 산소와 반응하여 구리(II) 염을 금속, 바나듐(V), 크롬(VI) 및 망간(VII)으로 2가 상태로 환원합니다. 반면에 우리가 수소가 든 풍선(또는 Kipp의 장치)을 가지고 언급된 물질의 용액에 수소를 통과시키면 아무 일도 일어나지 않을 것입니다. 그러나 이러한 용액에 산을 첨가하고 아연 과립을 던지자마자 반응이 즉시 시작됩니다. "생애의 첫 순간에" 수소의 이러한 특별한 특성으로 인해 화학자들은 종종 분리 순간에 수소라는 용어를 사용합니다. 분자 수소 H 2는 원자 수소보다 훨씬 덜 활동적입니다. 상호 작용하기 위해서는 먼저 분자의 H-H 결합을 끊어야 하기 때문입니다. 원자 수소는 질산을 적극적으로 감소시키기 때문에 HNO 3(희석된 경우에도)와 금속의 반응 생성물에 항상 수소가 포함되어 있지는 않습니다. 첫 번째 순간에 형성된 원자 수소는 질산 분자와 즉시 반응하여 질소 산화물, 질소 또는 암모니아를 형성합니다. 몇 가지 실험을 해보자.< 229 >

2 원자수소로 중크롬산칼륨 환원 100ml 실린더 2개를 나란히 놓는다. 소량의 물에 중크롬산칼륨(또는 암모늄) 2-3 꼬집을 녹입니다. 실린더 ml에 추가하십시오. 염산, 물 20ml 및 중크롬산칼륨 용액을 실린더의 액체가 주황색으로 변하도록 합니다(중크롬산염을 너무 많이 사용하지 마십시오. 그렇지 않으면 실험에 오랜 시간이 걸립니다). 내용물을 저어주세요. 이제 5-6개의 아연 알갱이를 실린더 중 하나에 떨어뜨립니다. 격렬한 반응이 있을 것입니다. 약 1분 후에 실린더의 용액은 더러운 주황색으로 변한 다음 녹색을 띤 주황색, 더러운 녹색, 마지막으로 녹색으로 바뀝니다. 원자 수소의 작용하에 중크롬산염 음이온 Cr 2 O 2-7은 3가 크롬 양이온 Cr 3+로 환원되었습니다. Cr 2 O H + 8H + \u003d 2Cr H 2 O 중크롬산염은 비교적 쉽게 3가 크롬으로 환원됩니다. 일반적으로 전체 프로세스에는 몇 분이 걸립니다. 3가 크롬 양이온은 원자 수소에 의해 2가 크롬으로 환원될 수 있지만 이 과정은 훨씬 더 어렵습니다. 3가 크롬을 줄이기 위해서는 활발한 수소 발생이 필요합니다. 따라서 산과 아연의 반응이 느려지면 실린더에서 용액의 약 절반을 붓고 새로운 부분의 산과 아연 과립을 추가하십시오. 점차적으로 용액의 색상이 녹색에서 파란색으로 바뀝니다. 이 과정은 천천히 진행되며 여러 중간 음영을 관찰할 수 있습니다. Cr 3+ + H = Cr 2+ + H + + 2가 크롬 염은 매우 강력한 환원제입니다. 2가 크롬 염화물 CrCl 2 용액은 문자 그대로 우리 눈 앞에서 대기 산소에 의해 산화됩니다. 안믿어? 해보자. 약간의 용액이 실린더에 남도록 실린더의 파란색 용액을 비커에 붓습니다. 유리의 용액이 녹색으로 변하기 시작합니다. 이 과정의 속도를 높이려면 피펫으로 공기를 불어 넣으십시오. 유리에 있는 용액이 녹색으로 바뀌고 실린더에 남아 있는 파란색 용액의 배경에 대해 명확하게 보입니다. 2가 크롬 염화물 CrCl 2는 대기 산소에 의해 3가 크롬 클로라이드 CrCl 3으로 산화되었습니다. 이 용액을 다시 실린더에 부으면 3가 크롬을 2가 크롬으로 다시 복원할 수 있습니다(필요한 경우 더 많은 산과 아연을 추가).< 230 >

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5 원자 수소를 이용한 중크롬산칼륨 환원 사진 V.N. 비터< 233 >

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7 대기 산소에 의한 염화크롬(II)의 산화< 235 >

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10 원자 수소를 이용한 암모늄 바나데이트 환원 다시 두 개의 실린더를 살펴보자. 암모늄 바나데이트 NH 4 VO 3 를 각 실린더에 부어 바닥에 2-3mm의 층을 형성합니다. 진한 염산 50ml와 물 약 20ml를 가한다. 그 결과 용액이 황색으로 변하고 폴리바나데이트의 적색 침전물이 형성됩니다. 실린더 중 하나에 아연 과립을 추가합니다. 수소 진화가 시작되고 실린더 바닥의 용액이 즉시 녹색으로 바뀝니다. 점차적으로 실린더의 모든 액체는 황록색으로 변한 다음 녹색, 더러운 녹색, 청록색, 마지막으로 파란색으로 바뀝니다. 바나딜 1 VO 3 의 노란색 용액은 바나딜 VO 2+의 파란색 용액으로 변했습니다. 용액의 중간 녹색은 노란색 V(V)와 파란색 V(IV)의 혼합물 때문입니다. 그러나 복구 프로세스는 여기서 멈추지 않습니다. 솔루션은 곧 더러운 파란색으로 변한 다음 더러운 녹색으로, 마지막으로 녹색으로 바뀝니다. Vanadyl VO 2+는 3가 바나듐 V 3+로 환원되었습니다. 이 실험에서는 순수한 녹색을 얻을 수 없었지만 다른 실험에서는 에메랄드 녹색 용액을 관찰했습니다. 요점은 환원 과정이 V(III) 형성 단계에서 끝나지 않는다는 점이다. 녹색 용액은 곧 더러운 녹색으로 변한 다음 녹색을 띤 회색, 그 다음에는 짙은 회색(또는 짙은 갈색)으로 바뀝니다. 실험이 끝나면 용액이 더 밝아지고 자주색을 얻습니다. 마지막 변환은 비교적 천천히 지속됩니다. 그래서 우리는 2가 염화 바나듐 VCl 2를 얻었습니다. 일반적인 과정은 다음과 같습니다. VO 3 => VO 2+ => V 3+ => V 2+ 참고: 참조 용액이 있는 실린더가 빛 사이에 있으면 안 됩니다. 반응이 일어나는 소스와 실린더. 그렇지 않으면 광선이 중크롬산염(또는 바나듐산염이 있는 노란색)이 있는 주황색 실린더를 통과한 후에만 반응 용기에 떨어지므로 반응이 일어나는 용액의 색상이 왜곡됩니다. 1 더 정확하게 말하면, 무색의 바나데이트 VO 3는 산성 매질에서 황색, 갈색 및 적색 폴리바나데이트를 형성합니다. 폴리바나데이트는 복잡한 구조를 가지고 있습니다(예: (NH 4) 4 V 2 O 7, (NH 4) 6 V 10 O 28, (NH 4) 2 V 12 O 31). 다양한 형태의 폴리바나데이트가 평형 상태에 있으며 조건에 따라 서로 변형될 수 있습니다.< 238 >

11 원자 수소 사진을 이용한 암모늄 바나데이트 NH 4 VO 3 환원 V.N. 비터< 239 >

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13 V(V)와 V(IV)의 혼합물< 241 >

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15 V(V)와 V(IV)의 혼합물< 243 >

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17 거의 순수한 V(IV)< 245 >

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19 V(IV)와 V(III)의 혼합물< 247 >

20 V(III)과 V(II)의 혼합물< 248 >

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22 V(II) 염화물(기준 용액의 녹색 색조는 카메라에 의한 색상 왜곡으로 인한 것임) 2가 염화 바나듐도 강력한 환원제이지만 2가 염화 크롬만큼 강하지 않습니다. 처벌받지 않거나 몇 시간 동안 공기 중에 방치됩니다. 그러나 VCl 2의 원래 용액을 며칠 동안 방치하면 산화의 결과로 암갈색이 됩니다. 위에서 설명한 5가 바나듐을 2가 바나듐으로 환원하는 과정은 반대로 할 수 있습니다. V 2+ => V 3+ => VO 2+ => VO 3 이것은 매우 쉽습니다. 피펫으로 2가 염화바나듐 용액의 약 ml를 비커에 옮깁니다. 비교를 위해 두 번째 실린더에는 바나데이트 용액이 있습니다. 그것을 피펫에 입력하고 바나듐(II) 염화물 용액에 1-3ml의 소량을 추가합니다(용액을 유리 막대로 저어주는 것을 잊지 마십시오). 용액은 먼저 갈색으로 변한 다음 녹색으로 변하고 마지막으로 파란색(또는 청록색)으로 변합니다. 5가 바나듐은 2가 바나듐을 먼저 녹색 V(III)으로 산화시킨 다음 청색 V(IV)로 산화시킵니다. 산화시키다< 250 >

23 4가 바나듐에서 5가에 약간의 과산화수소를 추가합니다. 용액은 갈색으로 변하지만 바나데이트는 산성 환경에서 과량의 과산화수소와 함께 첫 번째 순간에만 형성되며 과산화수소 3+를 제공합니다. 비교 실린더에 남아 있는 바나데이트에 과산화수소를 추가하여 이를 확인할 수 있습니다. 용액이 적갈색으로 변합니다.< 251 >

24 바나듐산염을 이용한 염화바나듐(II)의 산화 사진 V.N. 비터< 252 >

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28 생성된 V(IV) 용액에 H 2 O 2 를 첨가< 256 >

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30 크롬은 유사하게 거동합니다. 과산화수소를 중크롬산칼륨 용액에 첨가하면 퍼옥소 화합물의 형성으로 인해 액체가 갈색으로 변합니다. 암모늄 바나데이트와 과산화수소의 강산 용액의 반응< 258 >

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32 중크롬산칼륨과 과산화수소의 반응 photo V.N. 비터< 260 >

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34 참고: 염산 대신 황산을 섭취하면 환원 반응이 훨씬 더 어려워집니다. 크롬의 경우 종종 Cr(III)의 형성 단계에서, 바나듐의 경우 V(IV) 단계에서 끝난다. 안전 예방책 크롬과 바나듐 염은 유독하므로(크롬(VI) 염도 발암물질임) 조심해서 취급하십시오. 고체 소금과 용액이 손(특히 내부)에 묻지 않도록 하십시오. 염산의 증기와 에어로졸은 호흡기를 자극하고 치아 법랑질을 파괴하므로 흡입해서는 안 됩니다. 베이킹 소다 용액으로 입을 헹구는 것은 불필요하지 않습니다(실험 전후). 이는 치아를 보호할 것입니다. 바나듐은 화합물의 다양한 색상으로 인해 게르만과 스칸디나비아의 아름다움의 여신 Vanadis(Freya)의 이름을 따서 명명되었습니다.< 262 >

35 기체 상태의 원자 수소 원자 수소는 백열등 텅스텐(백금 또는 팔라듐) 코일을 매우 희박한 분자 수소(0.01mmHg 미만의 압력) 분위기에 배치하거나 수소를 통해 글로우 전기 방전을 통과시켜 생성할 수도 있습니다. . 수소 제트를 전기 아크로 향하게 하는 또 다른 방법. 고온의 영향으로 수소 분자가 붕괴되어 많은 에너지를 흡수합니다. H: H< = >H + H kJ 1초 이내에 수소 원자가 재결합(재결합)하여 흡수된 에너지를 되돌려줍니다. 재결합 과정은 대부분의 금속 표면에서 특히 활성화되어 결과적으로 표면이 강하게 가열됩니다(최대 C). 이 현상은 환원 분위기에서 내화 금속을 용접하는 데 사용됩니다. 행성간 및 성간 공간의 수소는 종종 원자 형태로 발견됩니다. 농도가 낮아 수소 원자가 만나 재결합할 수 없지만, 수소 분자가 형성되더라도 자외선의 영향으로 분해되는 경우가 많다.< 263 >


질소 산화물 실험 V.N. 비터 일산화질소 또는 산화질소(II) NO는 무색의 유독 가스로 물에 잘 녹지 않습니다. 실온에서 산화질소(II)는 산소와 빠르게 반응하고,

구리는 염산에 녹습니까? V.N. Viter의 대답은 분명한 것 같습니다. 어떤 교과서에서도 구리는 염산에 용해되지 않는다고 쓰여 있습니다. 그들은 그것을 간단하게 설명합니다. 위치하는 금속

질산에 금속의 용해: 실제로 어떻게 보이는지 V.N. Viter 이전 섹션에서 독자들은 이미 질산과 금속 사이의 반응 메커니즘에 대해 알 수 있는 기회를 가졌습니다.

크롬 - 금속의 일반적인 특성 화학적 특성 크롬 화합물(II) 크롬 화합물(III) 크롬 화합물(VI) 용도 주기율표에서의 위치

결정 분석 V.N. Viter So, 황산구리와 중크롬산암모늄을 포함하는 용액에서 녹색 결정이 형성되었습니다. 우리는 그것이 구리 중크롬산염이라고 가정했습니다. 포럼에서 토론하는 동안

철 1. 7. 철과 산화알루미늄의 성질에 대한 다음 판단은 옳은가? A. 알루미늄과 철은 모두 +3 산화 상태에서 안정한 산화물을 형성합니다. B. 산화철(III)은 양쪽성이다. 2.

황산구리와 염화나트륨의 혼합물과 알루미늄의 반응 Viter 어떤 반응이 수소를 생성할 수 있습니까? 어떤 학교 교과서에도 황산 또는 염산의 반응 중에 수소가 방출된다고 쓰여 있습니다.

산 없이 구리를 녹이는 방법 V.N. Viter 암모니아, 과산화수소 혼합물에 구리 용해 구리 와이어 조각을 100ml 컵 바닥에 붓습니다. 농축 용액으로 구리를 붓습니다.

과제 2 문제 해결의 예 예 1. 인산 생산의 기초가 되는 화학 공정을 표시하십시오. H 3 PO 4를 얻기 위한 반응식을 쓰십시오. 인을 얻기 위한 열적 방법

질적 과제 무기 화학 MAOU "중등 학교 40", Stary Oskol, 화학 교사 Bashtrykov P.M. 1. 금속 A의 반응에 의해 얻어진 용액에 과량의 탄산나트륨 용액 첨가

과제 31의 정답은 4개의 방정식을 포함해야 하며, 각 반응 방정식을 올바르게 입력하면 1점을 얻을 수 있습니다. 이 작업의 최대 점수는 4점입니다. 모든 진실

다양한 종류의 무기 물질의 관계를 확인하는 반응. 1. 나트륨은 유황과 융합되었습니다. 생성된 화합물을 염산으로 처리하고, 방출된 기체가 다음과 완전히 반응하였다.

수소는 우주에서 가장 풍부한 원소이지만 지구에는 존재하지 않습니다. 우리 행성에서 D.I. Mendeleev의 화학 원소 주기율표에는 100개의 원소 중 단 17개의 원자만 있습니다.

1 산화환원 반응 이론적 배경: 모든 화학 반응은 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 그룹의 반응에서 반응물을 구성하는 모든 원소의 산화

14. 산화 환원 반응. 전기분해 14.1. 산화제 및 환원제 산화 환원 반응은 원소의 산화 상태가 동시에 증가 및 감소하면서 진행됩니다.

시립 교육 기관 체육관 24, TOMSK Usova Nadezhda Terentyevna 화학 카멜레온 체계적인 개발 Tomsk 2006 Usova N.T.

가장 중요한 산화제 및 환원제 OVR이 발생할 가능성을 확인하고 반응 생성물을 설정하는 것은 매우 중요합니다. 이와 관련하여 흐름 방향에 유의해야합니다.

9 학년 화학 수업 "질산"주제에 대한 독립적 인 조사 Shipilova Nadezhda Vladimirovna, 화학 교사 목적 : 물리적 및 화학적 특성에 대한 학생들의 지식을 심화하고 체계화합니다.

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화학 작업 A12 1. 변형 계획에서 물질 "X"와 "Y"는 각각 철은 매우 강한 산화제(예: 염소)로만 산화됩니다. So: 물질과의 반응에서

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1. 다른 종류의 무기 물질 간의 관계 이러한 유형의 문제를 해결할 때 특히 주의해야 합니다. 1. 제안된 변환 체인에서 대부분의 반응은 산화환원 반응입니다. 그렇기 때문에

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하위 그룹의 요소 IA 및 IIA 1. 8. 9. 2. 10. 11. 3. 4. 12. 5. 13. 14. 6. 7. 15. 16. 1 17. 26. 18. 27. 19. 28 20. 21. 29. 22. 23. 30. 24. 31. 25. 32. 2 33. 39. 산화칼슘과 물의 상호작용은

6 9급 문제 9-1 아래는 원소 X의 ​​화합물 X 1 X 5의 변환 다이어그램입니다. X 1 검정색 1200 o C X 2 red HCl p-p X 3 청록색 결정 기체 Y Na 2 CO 3 t o X 4 흰색 + CaCO3 + H2

1분기 화학 반응 단순 균일 화학 반응의 속도는 일정한 부피에서 단위 시간당 반응하거나 형성된 물질 중 하나의 농도 변화로 정의됩니다.

문제 9-1 고등학교 화학 지역 단계 9학년 주기율표에서 세 가지 화학 원소 X, Y, Z의 4가지 다른 조합을 찾으십시오.

OP.08 일반 및 무기 화학 분야의 중급 인증을 준비하기 위한 질문 1. 분자 및 이온 형태의 염화아연 가수분해 반응식을 작성하십시오. 쓰다

화학의 작업 A8 1. 아연은 용액과 반응합니다. 금속은 덜 활성인 금속의 염 용액과 반응합니다. Mg, Na, Ca는 아연보다 활성이 높은 금속이므로 이들 염의 반응은 불가능합니다.

클래스 9 할당 1. 공유 극성 결합은 다음 물질에 존재합니다. 1. H 2 O 4. Na 2 S 2. H 2 5. OF 2 3. Br 2 6. NaHSO 4 2. 화학 현상에는 다음 과정이 포함됩니다. . 그라인딩 사하라 사막

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모스크바 시 경제 및 기술 대학의 중등 직업 교육의 주 예산 교육 기관 22 직업: 19.01.17 요리사, 제과사 학업 /

7. 그룹 IV-VII의 주요 하위 그룹의 비금속의 일반적인 특성 비금속은 원자가 외부 층이 완성 될 때까지 전자를 받아들이는 능력을 특징으로하는 화학 원소입니다.

브롬 얻기 브롬은 염소 및 요오드와 유사한 매운 냄새가 나는 무거운 휘발성 액체(밀도 3.1g/cm3, Tbp. 59C)입니다. 갈색 쌍을 형성합니다. 반사광에서 브롬은 거의 검은색입니다.

옵션 1744183 1. 표시된 원소 중 5개의 원자가 전자가 있는 원소 2개를 결정하십시오. 2. 응답 필드에 선택한 요소의 번호를 기록합니다. 주기율표에 있는 세 가지 요소를 선택하십시오.

아이 스테이지. 11학년. 솔루션. 작업 1. 세 가지 기체 A, B, C의 혼합물은 수소 밀도가 14입니다. 이 혼합물의 무게가 168g인 부분을 불활성 용매에 용해된 과량의 브롬 용액에 통과시켰습니다.

문제 10-1 10등급 장식석 뿐만 아니라 A 300ºC HCl B dit D E M F KCl conc. 이즈비. E G HBr conc CsBr NH 3 conc., el. H 2 O izb. B E AND 금속 M의 화합물 A는 종종 자연에서 다음과 같은 형태로 발생합니다.

작업 22 1. 변환 계획이 제공됩니다. 이러한 변환을 수행할 수 있는 반응의 분자 방정식을 작성하십시오. 두 번째 변환의 경우 약어 이온 방정식을 작성하십시오.

MKOU HMR SOSH와 함께. NITROGEN 화학 교사의 Elizarov 화합물: Kasyanova I.A. 질소는 수소와 함께 몇 가지 강력한 화합물을 형성하며 그 중 암모니아가 가장 중요합니다. 암모니아 분자의 전자식

올림피아드의 통신 라운드의 임무 "젊은 재능. CHEMISTRY» 2009/2010 ACADEMIC YEAR 답안 파일에 있는 과제에 답하는 것이 필요합니다! 작업 1-20에서 하나 이상의 올바른 옵션을 선택해야 합니다.

Aleksinsky V. N. 재미있는 화학 실험 - M .: "계몽", 1980. - 96 p.
ISBN 5-09-005176-3
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모든 가스 중에서 수소는 다른 가스와 혼합될 때 가장 높은 확산 속도를 보입니다. 실험을 수행하는 절차는 다공성 용기에 부착된 지침에 설명되어 있습니다. 공장 장치가 없으면 다공성 용기를 독립적으로 만들 수 있습니다. 이렇게하려면 점토 (유약 없음) 용기를 가져 와서 긴 유리관이 삽입 된 코르크 마개로 닫으십시오. 철 삼각대에 용기를 고정하고 가스 배출 튜브의 자유 끝 아래에 착색된 물 한 컵을 놓습니다. 다공성 용기가 없으면 필터를 단단히 닫는 유리 깔때기로 교체 할 수 있습니다.

다공성 용기를 대체하는 2-3 층의 타원형 종이. 유리 깔때기의 크기에 따라 자전거 또는 사진 카메라에서 고무 솔리드 링으로 fT "marv를 고정합니다. 다공성 영역이 클수록 실험이 잘 진행됩니다(그림 11).

삼각대에 부착 된 다공성 용기 (모든 디자인)에 유리 벨 또는 유리 병을 놓고 손에 들지 않도록 세 개의 삼각대 다리에 놓습니다. 물 한 컵에 있는 환기 튜브에 주의하십시오. 변화가 없습니다. 다공성 용기가 있는 벨에 직접 수소를 채울 때 학생들은 다공성 용기 내부의 압력 증가에 대해 종종 오해를 합니다. 따라서 다공통에서 벨을 제거하고 공기 치환법(벨 아래에 손가락을 대면 느껴지는 약간의 오한으로 벨이 수소로 채워지는 것으로 판단할 수 있음) 또는 물에 의해 수소를 채운다. 변위 방법(버킷에서). 수소가 채워진 벨을 조심스럽게 옮기고 유리 또는 판지 뚜껑으로 바닥의 구멍을 막고 다공성 용기에 다시 놓습니다. 가스 압력 게이지 역할을 하는 가스 출구 튜브에 학생들의 주의를 환기시킵니다. 공기 방울이 튜브에서 물에 들어갑니다. 결과적으로, 질소 및 산소에 비해 수소의 더 높은 확산율로 인해 다공성 용기 내부에 증가된 압력이 생성되었다.

일정 시간 후 평형에 도달하면(이는 물에 들어가는 기포의 중단으로 판단할 수 있음) 벨을 제거합니다. 반대 현상이 발생합니다. 색이 있는 물이 유리관 위로 올라오기 시작합니다. 이것은 수소 분자가 대기에서 용기로 산소 및 질소 분자보다 용기에서 대기로 다공성 파티션을 통해 더 빨리 확산된다는 것을 다시 한 번 확인합니다. 이 실험에서는 분자의 움직임(확산)이라는 주된 것에서 학생들의 주의를 산만하게 하지 않도록 물을 뿜어내는 데 도취되지 않는 것이 좋습니다.

9. 수소 환원제

장비: 수소 생산을 위한 Kipp의 PR, 30% 과망간산 칼륨 용액 및 K)O-IIbIM 알칼리 용액, 0.1-0.01M 질산은 용액으로 병 세척, 용량 200-500ml의 실린더.

쌀. 11. 요도로차의 확산

학생들이 "^1 sid에서 구리의 환원에 대한 실험에서 수소의 환원 특성에 익숙해진 후, 수소가 수용액에서 금속으로 °K를 환원시키는 실험을 보여주어야 합니다. 이렇게하려면 질산은 용액을 필터에 붓고 Kipp 장치의 정제수를 통과시킨 후 잠시 후 검은 입자 형태의 리브가 떨어집니다.

H2 + 2AgNO3 = 2Ag J + 2HNO3

10. 하나의 튜브에서 두 가지 반응(과망간산칼륨을 수소로 환원)

장비: 2개의 시험관, 황산 및 과망간산 칼륨의 희석 용액, 2개 또는 3개의 아연 과립.

첫 번째 시험관에 묽은 황산을 붓고(부피의 2분의 1까지) 과망간산칼륨용액을 충분히 가하여 액체가 충분히 밝은 색을 띠게 한다. 얻어진 용액의 절반을 두 번째 시험관에 붓고 2방울을 떨어뜨린다. 또는 세 개의 아연 조각을 넣고 잠시 후 두 번째 시험관의 액체가 변색되기 시작합니다.이것은 첫 번째 및 두 번째 시험관의 용액 색상의 강도를 비교하여 쉽게 설정할 수 있습니다.변색 두 번째 시험관에서 용액의 양은 두 가지 반응으로 인한 것입니다.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 f 2KMnO4 + 5H2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

MnO4- + 8H+ + bе - \u003d Mn2+ -f 4H2O H9 -2e ~ \u003d 2H +

용액에서 생성된 Mn2+ 이온은 무색입니다.

11. 언제나처럼 화상을 입지만 제품은 물이 아닙니다.

장비: 수소 생산을 위한 Kipp 장치, 큰 얼음 조각, 결정화기, 황산으로 산성화된 새로 준비된 전분 요오드 용액.

수소가 연소되면 물뿐만 아니라 과산화수소도 형성됩니다. 연소에는 많은 열 방출이 수반되기 때문에 과산화수소는 즉시 물과 산소로 분해되어 즉시 수소와 반응합니다. 그러나 수소 불꽃이 차가운 물체를 향하면 분해되지 않은 과산화수소가 부분적으로 보존됩니다.

삼각대에 얼음 블록을 놓습니다. 삼각대 아래 흰 종이 위에 결정화기를 놓고 전분 요오드 용액을 넣습니다. 수소에 불을 붙이고 순도를 확인하고 수소 불꽃을 얼음 조각으로 향하게 합니다. 결정화기로 흐르는 물은 펜과 같이 파란색으로 변합니다.

수소 id는 결합된 요오드를 유리로 산화시키고 후자는 전분과 함께 파란색을 제공합니다.

우리 경험의 기초가 되는 과산화수소는 매우 불안정한 화합물입니다. 수소 원자 2개와 산소 원자 2개로 이루어진 물질은 외부 자극이 없어도 산소와 물로 분해됩니다. 그러나 이 프로세스는 매우 느립니다. 속도를 크게 높이려면 소량의 촉매만 추가하면 됩니다. 구리, 철, 망간, 심지어 이러한 금속 이온의 존재가 거의 눈에 띄지 않는 경우에도 격렬한 분해 반응을 유발할 수 있습니다.

1. 3% 과산화수소수 200ml를 플라스틱 병에 붓습니다. 이러한 솔루션은 약국에서 방부제로 판매됩니다. 과산화물 대신 표백제를 사용할 수 있습니다. 또한 H2O2를 기준으로 준비됩니다.

과산화수소(과산화수소라고도 함)는 생명체에게 위험합니다. H2O2를 산소와 물로 분해하기 위해 카탈라아제라는 효소가 사용됩니다. 카탈라아제는 우리가 실험에 사용하는 효모를 포함하여 거의 모든 살아있는 유기체에서 발견됩니다.


2. 식용 색소를 넣습니다. 식품 등급의 페인트를 사용하는 것이 좋습니다. 우리가 거품을 먹기 때문이 아니라(어쨌든 유용하지 않음) 과산화수소 분해를 위한 촉매가 확실히 포함되어 있지 않기 때문입니다.

과산화수소는 밀도가 1.4g/cm3인 액체입니다. 분해 과정에서 방출되는 산소는 가스이며, 그 중 1g은 700cm³를 차지합니다.


3. 세제를 넣습니다. 주방용 세제가 가장 좋습니다. 부피 - 과산화물 부피의 약 절반, 즉 100ml.

물론 실험을 위해 우리는 3%의 과산화수소 용액만 사용하지만 이것은 분해되어 원래의 것보다 훨씬 큰 부피의 가스를 방출하기에 충분합니다.


4. 별도의 유리잔을 사용하여 따뜻한 물에 이스트를 희석합니다. 이것은 그렇게 쉬운 일이 아닙니다. 효모가 덩어리로 뭉칠 것입니다. 50ml의 물에 효모 한 스푼을 참을성 있게 저은 다음 5분 동안 그대로 두어야 합니다. 과산화수소 병에 이스트 용액을 과감하게 붓고 볼 준비를하십시오. 운이 좋으면 반응이 너무 강해져서 거품이 말 그대로 병에서 튀어 나올 것입니다.

방출된 산소를 보기 위해 우리는 그것을 비눗방울로 포착합니다. 이렇게 하려면 거품이 나는 식기 세척 세제를 과산화수소 용액에 첨가하십시오.

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나는 꿈이 있습니다-고도의 찰리를 발사하는 것-로 가득 찬 "풍선" 수소. 다음으로 어떻게 구현했는지 자세히 설명하겠습니다.

고층 볼의 분류

고층 아마추어 공 ( 무료 풍선) 세 가지 클래스로 나뉩니다.
- 껍질은 공기보다 가벼운 가스로 채워져 있습니다.
열기구 -껍질은 뜨거운 공기로 가득 차 있습니다.
장미꽃- 쉘에는 두 개의 챔버가 있습니다. 하나는 공기보다 가벼운 가스로 채워져 있고 다른 하나는 가열된 공기로 채워져 있습니다. 이를 통해 리프트를 제어할 수 있지만 열기구보다 연료 소비가 훨씬 적습니다.

샤를리에의 역사

이제 고도 아마추어 공에 널리 사용됩니다. 헬륨(이전에 적용된 수소).

수소는 1783년 프랑스의 물리학 교수 자크 샤를(Jacques Charles)에 의해 항공학에 처음 사용되었습니다. 자크 알렉상드르 세자르 샤를):

수소는 철 충전물과 황산이 든 배럴에서 호스를 통해 공급되었으며 직경 9 미터의 공이 4 일 동안 채워졌습니다. 연구원이 " 라 샤를리에르 "(따라서 제목" "), 550m 높이에 도달했습니다.

1912년 "Nature" 10호 저널에는 기상학에서 수소 풍선을 사용하는 방법이 설명되어 있습니다.
- 최대 20m 3 의 수소로 채워진 둥근 실크 옻칠 공 비슷한 공이 9650m 높이로 올라갔습니다.

3-4 m 3 의 수소를 포함하는 Gutta-percha 풍선; 이러한 풍선에는 낙하산과 기상 관측기가 부착되어 있습니다. 대기의 상층에 도달하면 풍선이 터지고 기상계가 달린 낙하산이 땅으로 내려갑니다. 그러한 공은 29040m의 높이에 도달했습니다.

풍선 조종사- 작은 (부피 0.1 - 0.2 m 3) 수소로 채워진 구타 페르카 공과 기상 관측기 없이 자유롭게 날아가는 공을 관찰하면 다양한 높이에서 대기 중 기류의 방향과 속도를 결정할 수 있습니다. 그러한 공은 25,000m에 도달했습니다.

2002년 11월 1일 발사된 헬륨 풍선은 79,809피트에 달합니다. http://vpizza.org/~jmeehan/balloon/#launch
2007년 10월 캐나다의 Aleksey Karpenko는 온보드 컴퓨터, 사진 및 비디오 카메라가 장착된 수제 풍선을 30km 이상 높이까지 발사했습니다. http://www.natrium42.com/halo/flight2/
2008년 10월 17일 로버트 해리슨(영국)이 발사한 헬륨 풍선의 높이가 35,015미터에 달했습니다(프로젝트 이카루스) http://www.robertharrison.org/icarus/wordpress/28/icarus-i-launch-3/
그렉 클라인, 알렉스 마틴그리고 팀 휠러 2009년 9월에 발사된 90,000피트 높이에 도달한 헬륨 풍선 http://apteryx.hibal.org/

고공 풍선 발사의 법적 측면

이러한 풍선은 클래스의 항공기에 속합니다. (무료 풍선)아강 AA (공기보다 가벼운 가스에 의해 양력이 생성되는 자유 풍선, 온보드 공기 가열 장치 및 봉투의 가압 없이) 국제 항공 연맹(International Aviation Federation)의 스포츠 규정( 파이).

벨로루시 공화국에서 2016년 2월 25일자 국가원수령 No. 81은 다음과 같이 결정했습니다. 모형 항공기사람이 탑승하지 않은 항공기로서 육안으로 접촉한 경우에만 비행 제어가 가능한 항공기 및 무인 자유 비행 차량. 이런 식으로, 열기구는 항공기 모델을 나타냅니다.. 2016년 8월 16일자 벨로루시 공화국 장관 회의 법령 No. 636 승인 벨로루시 공화국의 항공기 모델 사용 규칙. 규칙에 따르면 모형 항공기 국가 등록 대상이 아님. 그러나 고도를 초과하는 곳에서는 사용이 금지됩니다. 100미터지구 또는 수면의 수준에서. 모형 항공기의 사용은 금지됩니다. 제한 구역국방부와 교통통신부가 설립하고 벨로루시 공화국 대통령 보안국이 결정한 경우 총 질량이 있는 항공기 모델 0.5kg 이상소유자 데이터가 표시된 필수 라벨링 대상입니다.

등급의 영공에서 비행하는 영공 사용자를 위한 러시아 연방 영공 사용에 대한 연방 규칙의 단락에 따르면 그리고 , 영공 사용에 대한 허가가 있는 경우 영공 사용 계획에 기초하여 영공 사용에 대한 허가 절차가 수립됩니다.

집에서 수소를 얻기

집에서 헬륨을 얻는 것이 매우 문제가 많고 구매가 너무 간단하고 재미 없기 때문에 나는 Charlier를 만들기로 결정했습니다.


수소 실험은 매우 위험합니다! 수소는 공기와 섞이면 가연성이며 폭발합니다. 수소는 알려진 모든 가스 중 밀도가 가장 낮고 유인 항공에 널리 사용되는 헬륨보다 40~50배 저렴합니다. 밀도는 90g / m 3 (공기의 경우 비교를 위해 1.23kg / m 3)입니다. 수소 찰리에의 양력은 같은 부피의 공기와 수소 사이의 무게 차이와 같습니다. 부피가 1m 3 인 공이 수소로 채워지면 양력은 1.2kg(공기 1m3의 질량) - 0.09kg(수소 1m3의 질량) = 1.01kg입니다. 따라서 1리터의 수소는 약 1g의 탑재량을 들어 올립니다.

다음은 인기 있는 과학 프로그램의 수소와 헬륨을 비교한 그림입니다. 채널에서 CGTN:

수소를 얻는 방법???

가성소다와의 반응

수소를 생산하는 가장 안전한 방법은 알루미늄과 물을 반응시키는 것입니다.
2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

그러나 이 반응의 과정은 알루미늄 표면의 산화막에 의해 방해를 받습니다. 염화수은으로 제거 가능 HgCl2 . 그러나 가정에서 수소를 생산하는 더 간단한 방법은 알루미늄과 물 및 수산화나트륨(이온 오-) 알루미늄 표면의 산화막을 파괴하고 반응이 시작됨):

2 Al + 6 NaOH = 3 H 2 + 2 Na 3 AlO 3

(이 반응에 대한 대체 설명은 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na + 3 H 2 )

알루미늄 54g(2몰) + 수산화나트륨 240g(6몰) = 수소 6g(3몰).

반응이 가열(발열)되고 물이 동시에 끓을 수 있습니다 !!!

수산화나트륨 NaOH (가성소다, 가성소다, 가성소다, 가성소다) (영어) 수산화 나트륨, 가성 소다, 잿물) 자연계에 널리 분포한다.

가성소다는 유기물을 부식시킵니다. 2차 위험 등급의 고위험 물질을 나타냅니다. 피부, 점막 및 눈과의 접촉은 심각한 화학적 화상을 일으킴. 점액 표면이 가성 알칼리와 접촉하는 경우 영향을받는 부위를 물줄기로 씻어야하고 피부와 접촉하는 경우 약한 아세트산 용액으로 씻어야합니다. 수산화나트륨이 사람이나 동물의 몸에 들어가지 않도록 하십시오!

수산화나트륨(결정체)의 밀도는 cm3당 1.59g이고, 물에 대한 용해도는 100밀리리터의 물에 108.7g입니다. 따라서 240g은 약 150cm3의 부피를 차지하며 완전히 용해되기 위해서는 220ml의 물이 필요합니다. 물이 부족하면 거품이 생깁니다.

가정용 화학 물질 상점에서 수산화 나트륨을 얻을 수 있습니다 - 하수구 청소기 :

알루미늄 호일 또는 와이어를 알루미늄 공급원으로 사용할 수 있습니다. 알루미늄의 밀도는 입방 미터당 2.7g입니다. cm 직경이 2mm인 와이어의 경우 와이어 10cm의 질량은 0.85g이고 와이어 1g의 길이는 11.8cm입니다.

정상 압력에서 6g의 수소는 67.2리터의 부피를 차지합니다(볼 껍질의 압력으로 인해 부피가 더 적음).

공 안의 수소에 대해서는 샤를의 법칙이 유효합니다(위에서 언급한 프랑스 과학자의 이름을 따서 명명됨) - "일정한 압력에서 기체의 부피는 온도에 비례합니다":
$(P = const) \to ((T_1) \over (V_1)) = ((T_2) \over (V_2)) = (const)$
묶인 풍선의 수소는 대기압에 있으므로 가열하면 풍선의 부피가 증가하고 냉각되면 부피가 감소합니다.

시약 혼합에 적합한 용기는 최대 6기압의 압력을 견딜 수 있는 샴페인 병입니다.
먼저 병에 물 500ml를 붓고 수산화나트륨 100g을 넣고 녹을 때까지 저어준 다음 수 센티미터로 자른 알루미늄 와이어(30g)를 병 안에 던진다. 반응은 처음에는 천천히 진행되지만 나중에는 가속화됩니다. 병이 눈에 띄게 가열됩니다.

지정된 양의 시약은 30리터 이상의 수소를 생성하기에 충분해야 합니다. 우리는 공을 병 목에 놓고 수소가 어떻게 채워지는지 관찰합니다.

2012년 8월 4일 최초의 성공적인 발사에서 팽창된 풍선의 부피는 25리터 이상이었습니다. 사용한 대형 어린이 풍선의 무게는 약 8g입니다. 따라서 "순" 양력은 약 25-8 = 16g이었습니다.

아연도 사용할 수 있습니다 아연알루미늄 대신 , 수산화나트륨 대신 NaOH- 수산화 칼륨 (가성 칼륨, 가성 칼륨).

"집에서" 수소 생산을 위한 대체 옵션은 황산구리와의 반응과 용액의 전기분해입니다.

황산구리와의 반응

블루 vitriol CuSO4 황산구리(황산의 구리염)입니다.

황산구리는 유독하며 세 번째 위험 등급에 속합니다. 점막과 접촉하거나 구두로 복용하면 독성 효과가 있습니다.

황산구리 몇 스푼과 식염을 조금 더 섞을 필요가 있습니다. 그런 다음 결과 혼합물과 함께 용기에 물을 첨가하십시오. 완전히 용해되면 용액이 녹색으로 변해야 합니다(그렇지 않으면 더 많은 소금을 추가해야 함). 그런 다음 알루미늄 조각을 추가하면 반응이 시작됩니다. 용액에 형성된 염화구리는 알루미늄 표면에서 산화막을 씻어내고 알루미늄은 구리가 환원되고 수소가 방출되는 반응에 들어갑니다.

반응은 열 방출과 함께 진행되므로 시약이 담긴 용기를 찬물에 두는 것이 좋습니다.

전기분해

가성소다 용액의 전기분해

수소는 증류수에 희석된 가성소다 용액을 전기분해하는 동안에도 방출되며 전극은 철("철" 장치)이어야 합니다. 반응은 열 방출과 함께 발생하므로 예를 들어 나무 용기를 모래에 넣어 용기에서 열을 제거해야 합니다(예: 약 70°C의 온도 권장). 필요한 경우 증류수를 용액에 첨가할 수 있습니다. 생성된 수소의 순도는 97%에 이릅니다(1911년 브리태니커 백과사전 참조). 1922년의 "네이처" 저널은 풍선에 수소를 채우는 이 방법이 1차 세계 대전 중에 사용되었음을 나타냅니다.

소금 용액의 전기 분해

소금 수용액의 전기분해에서 소금물) 전극 (음극) 중 하나 근처에서 수소가 방출되고 다른 (양극) 근처에서 - 염소 및 알칼리가 형성됨 - 수산화 나트륨 :
2 NaCl + 2 H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 + Cl 2

리트머스 종이가 파란색으로 변하여 알칼리성 반응을 나타냅니다.

또한 수산화물 이온과 물 분자의 분해로 인해 양극에서 소량의 산소가 방출됩니다.
불활성 흑연 전극을 양극과 음극으로 사용하는 것이 좋습니다(예: 소금에서 추출한 막대(비문 포함) 무거운 책임) 배터리:

내 실험에서 알 수 있듯이 이 경우 수소의 수율은 적습니다.

수소 테스트

수소와 대기 산소의 혼합물( 폭발성 가스)은 폭발성이며 이 속성은 수소의 존재 여부를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 연구 중인 가스가 있는 시험관에 불을 붙인 토치를 가져와야 하며, 시험관에 수소가 축적되면 큰 소리가 날 것입니다( 수소와 산소의 혼합물은 폭발과 함께 연소 ):

시험관의 산소가 적을수록 면화는 더 조용해집니다. 순수한 수소는 약간의 섬광만 줄 것입니다. 폭발 없이 연소됩니다.

샤를리에 출시

팽창된 풍선의 목은 여러 번 접힌 실로 묶인 다음 이 실을 스풀에 감긴 실에 묶습니다.

공은 매우 빨리 날아가고 실의 스풀은 빨리 풀립니다.
하늘에 있는 풍선의 다음 샷은 4배 배율로 촬영되었습니다.

2012년 8월 4일 출시 당시 200m 길이의 실 스풀이 거의 모두 풀렸지만 실이 늘어졌습니다. 망원경을 통해 공을 관찰할 때 공의 각도 치수는 시야의 약 10분의 1에 달했습니다. 망원경 "Tourist-3"의 배율은 20배이고 시야각은 2도입니다. 따라서 볼의 각도 치수는 약 0.2도였습니다. 발사 당시 공의 지름이 37cm(공의 팽창을 무시함)인 점을 감안하면 거리는 약 100m 정도였다.

계속