Автор:
Janice Evans
Дата На Създаване:
3 Юли 2021
Дата На Актуализиране:
13 Може 2024
Съдържание
Други разделиВодородът е най-лекият елемент и има много промишлени цели, включително създаването на хидрогенирани мазнини за използване в кухнята и производството на въглеводороди от въглища. Той е съществена част от водните молекули и може да бъде отделен с малко количество електричество. Можете също така да произвеждате водороден газ, като използвате някои активни метали и силни киселини. И двата метода са относително прости и ще ви позволят да събирате водороден газ.
Стъпки
Метод 1 от 2: Използване на изместване на вода с активни метали
Съберете необходимите материали. За събиране на водород, използвайки реакцията на смесване на силна киселина с активен метал, ще ви трябват: колба на Ерленмайер, гумена запушалка, пластмасови тръби, дестилирана вода, епруветки, голям контейнер, 3 моларна солна киселина (HCl) и магнезиеви или цинкови пелети.
- Ерленмайеровата колба е стъклена колба, която има конично дъно и цилиндрична шийка.
- Гумената запушалка е за горната част на колбата и трябва да има отвор в средата, за да премине тръбата.
- Или магнезият, или цинкът ще работят за този експеримент, не са ви необходими и двете.
- Някои от тези консумативи може да се наложи да бъдат закупени онлайн или в лабораторен магазин за консумативи.
Носете подходящи предпазни средства. Когато работите със силна киселина като солна киселина, искате да сте сигурни, че сте взели правилните мерки за безопасност. Носенето на лабораторно палто, ръкавици, затворени обувки и защита на очите са от съществено значение.- Очилата трябва да се увиват около страните на очите ви, за да ги предпазят от пръски.
- Носете ръкавици, които прилягат правилно, така че да поддържате добра сръчност на ръцете и пръстите си.
Подгответе експерименталната настройка. Поставете единия край на тръбата в отвора на гумената запушалка. Искате тръбите да преминат през гумената запушалка и леко да стърчат от края. Напълнете големия съд с вода и поставете свободния край на тръбата във водата. Когато експериментът започне, ще поставите гумената запушалка в колбата на Ерленмайер.- Оставете тези парчета настрани, докато сте готови да ги използвате.
Потопете епруветката във водата. Вземете поне една епруветка (можете да използвате повече, ако искате да съберете повече водород) и я потопете във водата. Наклонете тръбата, така че всички въздушни мехурчета да могат да излязат. Поставете тръбата върху потопената тръба, прикрепена към гумената запушалка на противоположния край.- От съществено значение е всички въздушни мехурчета да бъдат отстранени от тръбата, преди да започнете. Ако не са, събраният в тръбата газ ще бъде нещо повече от водород.
Добавете солна киселина в колбата на Ерленмайер. Добавете достатъчно солна киселина, за да напълните колбата около половината. Около 100 ml трябва да са достатъчни. Уверете се, че колбата е чиста и суха, преди да добавите киселината. Носете гумени ръкавици и внимавайте, когато пълните колбата.
- Внимавайте да не разлеете вода в киселината. Водата, добавена към киселина, може да доведе до експлозия и нараняване.
Започнете химическата реакция чрез добавяне на метални гранули към HCl. Добавете шепа пелети от цинк или магнезий към солната киселина в колбата. Точното количество, което сте вложили, не е важно, но малка шепа трябва да е достатъчна, за да започне реакцията.
- След добавяне на пелетите, поставете запушалката в колбата, така че системата да е затворена.
Водородът се събира в потопена епруветка. Тъй като металът реагира с киселината, се получава водороден газ. Този водород преминава към горната част на колбата, през тръбата и в епруветката, потопена във водата. Газът ще измести водата и трябва да видите мехурче в горната част на епруветката.
- Когато епруветката се напълни с водород, потопете друга епруветка с вода и я поставете върху тръбата. Можете да съберете толкова водород, колкото се получава от вашата реакция.
- Дръжте епруветките надолу, за да предотвратите изтичането на водородния газ във въздуха.
Потвърдете, че газът е водород. За да потвърдите, че газът е водород, можете да направите това, което се нарича тест за шина. Запалете кибрит и го задръжте под тръбата. Ще чуете звук „пукане“ или скърцане, показващ наличието на водород.
Метод 2 от 2: Използване на електролиза
Съберете необходимите материали. В този експеримент ще използвате електричество, за да отделите газовете водород и кислород от молекулите на водата. За да събирате водороден газ с помощта на електролиза, ще ви трябва 9-волтова батерия, молив, две епруветки, пластмасов съд, вода, сода за хляб, две големи ластици (по избор) и щипка за батерия със скоби в края.
- Моливът трябва да има графит в него, за да работи това. Молив номер 2 е перфектен. Две малки парчета графит също ще работят за това.
- Достатъчен е малък контейнер или купа за съхранение на храна.
- Уверете се, че щипката за батерията може да побере 9-волтова батерия и че има червена и черна жица с алигаторни скоби в края. Тези скоби ще се използват за свързване на вашата система към батерията.
Извадете гумичката от молива и чупете молива наполовина. Необходими са ви две части графит, едната за положителния край на батерията и за отрицателния край на батерията. Заточете двата края на всяко парче молив до точка. Уверете се, че графитът е добре изложен.
- Тази стъпка може да бъде пропусната, ако вече имате две парчета чист графит.
Увийте 2 гумени ленти около контейнера в X-образна форма. Тази стъпка не е задължителна, но е лесен начин да задържите епруветките на място, докато експериментът тече. Опънете една гумена лента върху контейнера и опънете втора гумена лента върху нея, така че да пресича първата, образувайки X.
- Ако не използвате ластици, не забравяйте да закрепите епруветките с лента или връв, така че да останат с главата надолу по време на експеримента.
Направете разтвор на сода за хляб и вода. Разтварянето на сода за хляб във вода ще помогне да се извърши електричеството в системата. Точното количество добавена сода за хляб не е важно, но около 1 чаена лъжичка на 1 чаша вода трябва да е достатъчна. Разбъркайте, докато се разтвори напълно.
- Използвайте топла вода, за да ускорите разтварянето на содата за хляб.
Напълнете пластмасовия контейнер и епруветките с разтвор на сода за хляб. Контейнерът трябва да е достатъчно голям, за да побере и двете епруветки. Добавете достатъчно количество разтвор, за да напълните контейнера с около три четвърти. Потопете епруветките в разтвора на контейнера и ги обърнете с главата надолу. Поставете всяка тръба в кръста на гумената лента X, за да я задържите на място.
- Много е важно и двете епруветки да са напълно пълни с вода и да не останат въздушни мехурчета.
Прикрепете скобите на алигатор към графита. Вземете една скоба от скобата на батерията и я прикрепете към края на един от моливите. Уверете се, че докосва колкото се може повече от графита. Направете същото с останалата скоба за алигатор и молив.
- Един молив трябва да бъде прикрепен към червената скоба и един молив към черната скоба.
Плъзнете незакрепения край на молива в епруветката. Поддържайки епруветката напълно потопена, леко я наклонете, така че да можете да плъзнете незакрепения край на молива в епруветката. Повторете този процес с другия молив и другата епруветка.
- В този момент всичко трябва да е под вода и във всяка епруветка трябва да има по едно парче молив.
- Дръжте края на скобата на батерията, която е прикрепена към батерията, извън водата.
Прикрепете скобата на батерията към 9-волтовата батерия. С всичко настроено вече сте готови да прилагате електричеството, осигурено от 9-волтовата батерия. Краят на щипката за батерията трябва да стърчи от контейнера, така че просто поставете батерията на място. След като батерията е прикрепена, трябва да забележите, че мехурчета се издигат от края на графита и се носят до върха на всяка епруветка.
- Ако не виждате произведени мехурчета, проверете дали алигаторните скоби са здраво закрепени към графита на молива. Също така проверете дали батерията ви е напълно заредена.
- Епруветката с отрицателния проводник, прикрепен към молива, ще произвежда водород, докато епруветката, прикрепена към положителния проводник на батерията, ще произвежда кислород.
Събирайте водород и кислород в двете епруветки, докато имате няколко инча газ във всяка епруветка. Не забравяйте, че тръбата, свързана към отрицателния край на батерията, ще има водород и кислородът ще бъде в тръбата, свързана към положителния край. Извадете епруветките от буркана, една по една. Дръжте ги с главата надолу и оставете водата да изтече навън. Газът в тръбите ще остане, въпреки че не можете да го видите.
Тест за наличие на водород. Можете да тествате за присъствие на водород, като ударите кибрит и задържате пламъка до газта. Той ще издаде много отчетлив „писклив поп“ звук, ако е водород. Можете също да използвате запалена свещ вместо кибритена клечка.
- За да тествате кислород в епруветката, която е свързана към положителната страна на източника на захранване, издухайте запалена клечка кибрит (или свещ) и поставете все още светещия край под епруветката. Ако свещта се запали, присъства кислород.
Въпроси и отговори на общността
Трябва ли ми две епруветки, ако искам да събирам само водород?
Учената по околна среда Бес Руф е докторант по география в Университета на Флорида. Тя е получила магистърска степен по наука и управление на околната среда от Калифорнийския университет, Санта Барбара през 2016 г. Провела е проучвателна дейност за морски проекти за териториално планиране в Карибите и е осигурила изследователска подкрепа като дипломиран сътрудник за Групата за устойчиво рибарство.
Колко водород може да се събере от този прост експеримент за електролиза? И какво би било налягането на водородния газ?
Това зависи. Скоростта на реакцията (разделяне на водата) се основава на усилвателите на батерията и времето, останало за реакция. Обикновено водородът ще бъде под налягане на морското равнище, освен ако не направите експеримента в наистина гореща или студена среда.
Защо водородът се събира в отрицателната тръба
Поради начина, по който водните молекули споделят електрони, водородните атоми са заредени положително, а кислородните атоми са отрицателно заредени. При изтегляне на газовете положително зареденият водород ще бъде привлечен към отрицателната тръба, докато отрицателно зареденият кислород ще бъде привлечен към положителната тръба.
Защо газта не изтича от моята тръба за събиране на газ?
Това е водород, газ, който е по-лек от всички останали, включително хелий, което означава, че той ще остане в епруветката, докато затвореният край на епруветката е отгоре, защото другите газове го изместват. Причината да използваме хелий вместо водород е, че той не е запалим. Това се дължи на факта, че той е благороден газ (има пълна валентна обвивка от 8 електрона) и следователно не реагира.
Дали газът би бил много запалим?
Да. Вижте бедствието в Хинденбург в YouTube. Цепелините са използвали водород, тъй като той е най-лекият газ и е доста лесен за получаване. Ето защо някои производители на автомобили работят върху автомобили с водород.
това ли е течната форма на водорода?
Не - водородът в този експеримент ще бъде газообразен
Как да втечня водорода? Отговор
Предупреждения
- Внимавайте с чист водород. Той е силно експлозивен, когато се смесва с въздух.
- Уверете се, че целият друг въздух е отстранен от оборудването, в което събирате водород.
