Когда в пробирку помещаются две гранулы цинка и добавляется соляная кислота (HCl), начинается химическая реакция между цинком и соляной кислотой. В результате этой реакции выделяется водород и образуется хлорид цинка. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
[ \text{Zn (тв.)} + 2\text{HCl (водн.)} \rightarrow \text{ZnCl}_2 \text{(водн.)} + \text{H}_2 \text{(газ)} ]
1) Что наблюдается?
После добавления соляной кислоты к цинку вы заметите бурное выделение пузырьков газа. Это свидетельствует о выделении водорода ((\text{H}_2)), который образуется в результате реакции. Цинк растворяется в кислоте, и реакция сопровождается выделением тепла.
2) Наблюдение при поднесении к пламени:
Когда вы накрываете пробирку пробиркой большего диаметра, водород, выделяющийся в ходе реакции, собирается в верхней пробирке. После двух минут, когда вы поднимаете большую пробирку и подносите ее к пламени, вы услышите характерный "поп" или хлопок. Это происходит из-за воспламенения водорода, который реагирует с кислородом из воздуха, образуя воду:
[ 2\text{H}_2 \text{(газ)} + \text{O}_2 \text{(газ)} \rightarrow 2\text{H}_2\text{O (жидк.)} ]
3) Чистота собранного водорода:
Чистота водорода, собранного таким образом, может быть сравнительно высокой, но он может содержать небольшие примеси воздуха, так как полное удаление воздуха из пробирки в условиях школьной лаборатории сложно. Тем не менее, характерный хлопок при воспламенении указывает на высокую концентрацию водорода.
4) Почему водород собирали в перевернутую пробирку?
Водород — это газ, который легче воздуха. Его плотность меньше плотности воздуха, поэтому он поднимается вверх. Использование перевернутой пробирки позволяет собирать водород, который естественным образом стремится вверх, и предотвращает его смешивание с окружающим воздухом. Таким образом, перевернутая пробирка является эффективным способом сбора водорода, учитывая его низкую плотность.