Прибор кирюшкина из чего состоит

Исследование одного экспоната. «Аппарат Киппа»

Побывав на экскурсии в музее Санкт-Петербургской академии постдипломного педагогического образования (СПб АППО), ученик 8 класса задумался, почему аппарат для получения газообразного водорода называется аппаратом Киппа. Кто такой Кипп? Для чего можно использовать этот аппарат?

Скачать:

Вложение	Размер
Проект «Аппарат Киппа»	95.5 КБ
Презентация к проекту «Аппарат Киппа». Часть 1	2.82 МБ
Презентация к проекту «Аппарат Киппа». Часть 2	2.47 МБ

Предварительный просмотр:

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 422

Кронштадтского района Санкт-Петербурга

Работу выполнил ученик 8 « М » класса Александров Марк

Руководитель: учитель химии

Яковлева Надежда Валентиновна

2.2. Предшественник аппарата Киппа………………………………

2.3.3. Кирюшкин Дмитрий Максимович

2.4.2.Результаты практической части………………………………..

2.6.Использование аппаратов в наше время

Изучить аппарат Киппа, понять принцип его действия; выяснить, возможно ли заменить его другими приборами.

1) Изучить литературу по теме «Аппарат Киппа, его создание и его применение», а также об аналогичных аппаратах.

2) Подробнее узнать о создателе и его последователях.

3) Выяснить, с какой целью используется этот аппарат.

4) Узнать, есть ли аналоги этого прибора.

6) Выступить с результатами работы.

Объект исследования: Приборы.

Предмет исследования: лабораторный аппарат Киппа и его аналоги.

1. Научный: Анализ литературы по данному вопросу для более полного понимания темы.

2. Сравнительно-описательный: Самостоятельное изучение данного аппарата и его аналогов.

В нашей жизни мы редко пользуемся аппаратом Киппа. Как же он выглядит? Для чего предназначен? Какие правила безопасности должен соблюдать каждый человек, используя его?

• Изучение литературы.
• Изучение аппарата Киппа.
• Исследование самого аппарата.
• Выводы.

У аппарата Киппа есть «прародители» и «последователи».

Аппарат Киппа — универсальный прибор для получения газов (ППГ) действием растворов кислот и щелочей на твёрдые вещества. Выпуск прибора налажен в середине XIX века голландской фирмой, основанной аптекарем Петером-Якобом Киппом, создавшей его на основе изобретённого в 1823 году «огнива Дёберейнера», автором которого является химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер.

Колба-реактор имеет верхнюю шарообразную часть с тубулусом, в который вставляется газоотводная трубка, снабженная краном или зажимом Мора, и нижний резервуар в виде полусферы. Нижний резервуар и колба-реактор разделены резиновой или пластиковой прокладкой с отверстием, через которое проходит в нижний резервуар длинная трубка воронки, доходящая почти до дна.

Раствор в нижнем резервуаре прибора служит затвором, препятствующим выделению газа обратно через воронку во время опыта. Нижний резервуар обычно имеет тубулус, закрытый притёртой стеклянной пробкой: он необходим для слива жидкости после использования прибора.

На прокладку через боковой тубулус шпателем насыпают твёрдые вещества (мрамор, цинк, алюминий, сульфид натрия, сульфит натрия). Тубулус закрывается пробкой с газоотводной трубкой. Затем при открытом кране или зажиме в верхнюю воронку заливается раствор реагента. Когда уровень жидкости достигает вещества на прокладке, начинается химическая реакция с выделением газа.

При закрытии крана давление выделяющегося газа выдавливает жидкость из реактора в верхнюю часть воронки. Реакция прекращается. Открытие крана приводит к возобновлению реакции[2]. Таким образом, аппарат Киппа относится к аппаратам автоматического действия.

2.2. Предшественник аппарата Киппа.

Итак, у аппарата Киппа был предшественник: Огниво Дёберейнера ( водородное огниво ) — первая полноценная зажигалка .

Огниво было изобретено Иоганном Вольфгангом Деберейнером в 1823 году . Этот прибор вскоре стали продавать по всей Германии . Практичное и относительно безопасное огниво Дёберейнера имело успех , его выпуск достиг 20 000 экземпляров к 1829 году . Оно производилось до 1880 года .

Во внешнюю герметичную банку, в которую налита серная кислота, встроен внутренний стеклянный сосуд без дна, в котором располагается цинковая пластина. При контакте с кислотой цинк вступает с ней в реакцию, в результате чего выделяется водород. При открытии выпускного клапана струя водорода устремляется наружу, где она, направленная на губчатую платину, воспламеняется на воздухе. Губчатая платина играет роль катализатора. Горение прекращается перекрытием выпускного клапана. При этом давление водорода в сосуде возрастает, оттесняя кислоту от цинка, в результате чего образование водорода прекращается до тех пор, пока выпускной клапан не будет вновь открыт.

2.3. Немного о создателях приборов.

2.3.1. И. Дёберейнер – не только учёный, но и выдающийся химик-технолог. Он занимался изучением процессов крашения тканей, организовал крахмально-паточное производство, изучал химические основы брожения и т.д. В 1823 году создал огниво.

2.3.2. Петр-Якоб Кипп (1808-1864) — голландский химик и аптекарь, владелец фирмы, выпускающей приборы для научных исследований.

2.3.3. Кирюшкин Дмитрий Максимович (1889-1978)- химик-методист, д-р педагогических наук (1960). Преподавал в вузах Москвы, с 1949 в системе АПН РСФСР. Автор работ по методике преподавания химии в средней школе, по вопросам дидактики естественно-научного образования, учебников и учебных пособий.

Проверяют герметичность всех соединений, наличие трещин. В нижний тубулус вставляют пробку и закрепляют её с помощью скобы или резинки. Воронку с длинной трубкой плотно вставляют в колбу-реактор. Прибор наклоняют и через средний тубулус засыпают твёрдое вещество, затем средний тубулус закрывают пробкой с газоотводной трубкой, кран на трубке закрывают. Далее в воронку заливают раствор кислоты (HCl), в воронку вставляют ловушку, заполненную водой. При открытии крана кислота поступает через трубку в нижний резервуар, а затем в колбу-реактор, где происхотит реакция взаимодействия с твёрдым веществом с выделением газа, время заполнения колбы-реактора газом составляет около 5 минут. Затем кран закрывают, выделяющийся газ из-за повышения давления в колбе-реакторе вытесняет кислоту в воронку, реакция прекращается. Прибор готов к работе, для этого необходимо открыть кран на газоотводной трубке.

2.4.2.Результаты практической работы.

Оказывается, в аппарате Киппа можно получить не только водород, но и другие газы.

Аппарат Кирюшкина – небольшая установка для получения газов. Фактически это малый аналог аппарата Киппа. На газоотводную трубку надет зажим Мора.

2.6. Использование аппаратов в наше время.

В наше время аппарат Киппа не используется нигде, кроме как в химических лабораториях для получения газов. Но, нельзя не отметить, что в самом деле это изобретение довольно опасно. Дело в том, что в нём получают в основном водород. А ведь этот газ взрывоопасен! Поэтому, не дай Бог, если рядом с этим аппаратом окажется открытое пламя или ещё что-нибудь горящее или тлеющее. Впрочем, его аналог – аппарат Кирюшкина более распространён, потому как более безопасен.

1) Эта проектная работа дала мне возможность изучить одно из интересных химических изобретений.

2) Изучил аналоги аппарата Киппа.

3) Смог провести несколько реакций с использованием аппарата Киппа.

4) Узнал об использовании данного изобретения в наше время.

5) Доказал свою гипотезу, которая гласит, что у аппарата Киппа есть прародители и последователи.

4. Список использованной литературы и интернет-ресурсов:

Источник

§ 19. Водород

Строение и свойства атомов. Вы, очевидно, обратили внимание на то, что каждому элементу в Периодической системе Д. И. Менделеева отводится одно, строго определённое место. Совсем другое дело химический элемент водород. Это единственный элемент, для которого химики отводят в Периодической системе Д. И. Менделеева два места — да каких! Его записывают в две резко противоположные по свойствам группы химических элементов: в главную подгруппу I группы — подгруппу щелочных металлов, а также в главную подгруппу VII группы — подгруппу галогенов. Почему?

Подобно атомам щелочных металлов, атом водорода содержит на внешнем и единственном энергетическом уровне один электрон, поэтому легко отдаёт его и проявляет восстановительные свойства, получая при этом степень окисления +1. Эти особенности сближают водород с щелочными металлами.

Но, подобно атомам галогенов (химических элементов главной подгруппы VII группы Периодической системы Д. И. Менделеева), атому водорода до завершения внешнего энергетического уровня не хватает одного электрона (атом благородного газа 2-го периода, гелия, содержит на первом и единственном завершённом уровне два электрона), поэтому водород способен проявлять окислительные свойства в реакциях с металлами, забирая у них этот электрон и получая в результате степень окисления -1. Молекулы водорода, как и молекулы галогенов, двухатомны и образованы за счёт неполярной ковалентной химической связи. При обычных условиях водород — это газ, так же как и фтор, и хлор.

Водород — простое вещество. Молекула водорода состоит из двух атомов и образована ковалентной неполярной химической связью. Это самый лёгкий из газов. Он более чем в 14 раз легче воздуха, поэтому водород собирают в перевёрнутый вверх дном сосуд (рис. 76).

Рис. 76.
Получение водорода взаимодействием соляной кислоты и цинка; сбор водорода методом вытеснения воздуха

Водород почти нерастворим в воде, поэтому его можно собирать и способом вытеснения воды (рис. 77).

Рис. 77.
Получение водорода взаимодействием кальция с водой; сбор водорода методом вытеснения воды

Как распознают водород, вы уже знаете: по характерному глухому хлопку-взрыву при поднесении горящей спички к сосуду (пробирке) с чистым водородом и по особому («лающему») взрыву при поднесении горящей спички к сосуду со смесью водорода с воздухом или с кислородом (2V (Н₂) : IV (O₂)), которую называют «гремучим газом».

Химические свойства водорода определяются его способностью как к восстановлению, так и к окислению.

Восстановительные свойства водорода. Реакцию горения водорода, уравнение которой

применяют как при сварке и резке металлов из-за высокой температуры, сопровождающей эту реакцию. Водород также используют в качестве топлива в ракетных двигателях.

Реакции водорода с неметаллами используют для получения важнейших химических продуктов, например аммиака и хлороводорода:

Водород является восстановителем не только по отношению к простым веществам, но также и по отношению к сложным. Так, его можно использовать для восстановления металлов из их оксидов (рис. 78), например:

Рис. 78.
Взаимодействие оксида меди (II) с водородом

Водород взаимодействует с оксидом углерода (II), образуя важнейшее органическое соединение — метиловый спирт, который служит сырьём при получении некоторых пластмасс. С помощью водорода жидкие жиры масла превращают в твёрдые — маргарин. С этими реакциями водорода вы познакомитесь при изучении органической химии.

Окислительные свойства водорода проявляются при его взаимодействии с металлами, в результате которого образуются твёрдые солеподобные соединения — гидриды:

Важнейшие области применения водорода, основанные на его свойствах, приведены на рисунке 79.

Рис. 79.
Применение водорода:
1 — водородная горелка; 2 — производство маргарина; 3 — ракетное топливо; 4—7 — производство различных веществ (аммиака 4, металлов, например вольфрама 5, соляной кислоты 6, органических веществ 7)

Водород в природе. Получение водорода. В космосе водород является самым распространённым элементом — из каждых 10 атомов Вселенной на долю водорода приходится 8. Наше Солнце более чем наполовину состоит из водорода. На этой звезде, как и на многих других, из ядер атомов водорода образуются ядра атомов гелия и других более тяжёлых химических элементов. Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии, за счёт которой и существует жизнь на нашей планете.

На Земле водород содержится в виде соединений, важнейшим из которых является вода, образующая такую геологическую оболочку планеты, как гидросфера. Этот элемент наряду с углеродом образует все органические вещества, в том числе и жизненно важные (белки, жиры, углеводы), и богатые энергией (природный газ, нефть, каменный уголь).

Водород в лаборатории можно получить взаимодействием соляной или разбавленной серной кислот с металлами, стоящими в ряду напряжений до (Н₂), в первую очередь цинка:

С этой целью в лабораторных условиях применяют специальные приборы: аппарат Киппа (рис. 80, а) или его маленький аналог — прибор Кирюшкина (рис. 80, б).

Рис. 80.
Приборы, используемые для лабораторного получения водорода:
а — аппарат Киппа; б — прибор Кирюшкина

Лабораторный опыт № 19
Получение и распознавание водорода

В пробирку налейте 2 мл раствора серной кислоты и поместите в неё две гранулы цинка. Что наблюдаете? Закройте отверстие пробирки большим пальцем на несколько секунд, пока не почувствуете давление газа на палец. Направьте пробирку на пламя спиртовки и уберите палец. (Внимание! Горлышко пробирки не направлять на себя!) Что наблюдаете? Какой водород вы собрали в пробирке: чистый или в смеси с воздухом? Запишите уравнения реакций и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

В промышленности водород получают конверсией (превращением) водяных паров с углем или метаном:

Открытие водорода. Ещё в XVI в. было замечено, что при действии кислот на металлы выделяется газ, который средневековые химики называли «горючим воздухом». Первооткрывателем водорода считают английского физика и химика Г. Кавендиша. В 1766 г. он собрал чистый водород, получив его действием серной и соляной кислот на цинк, железо и олово. Однако вывод о том, что водород представляет собой вещество, а не «горючий воздух», был сделан только в 1784 г. французским химиком А. Лавуазье, который и дал этому элементу название «водород» — рождающий воду.

Новые слова и понятия

1. Двойственное положение водорода в Периодической системе Д. И. Менделеева.
2. Физические свойства водорода.
3. Химические свойства водорода — окислительные и восстановительные.
4. Применение водорода.
5. Получение, собирание, распознавание водорода.

Задания для самостоятельной работы

1. Водород образует три изотопа: протий, дейтерий и тритий. Запишите все возможные формулы воды, которые образуют эти изотопы водорода с одним из изотопов кислорода, например . В какой из молекул содержание водорода наименьшее? Рассчитайте его.
2. В лаборатории водород можно получить, как вы знаете, взаимодействием щелочного или щёлочноземельного металла с водой, а также по реакции:

В каком случае объём водорода наибольший, если для получения водорода используются одинаковые количества веществ металлов?

Вычислите объём водорода (н. у.), который потребуется для восстановления 928 кг оксида вольфрама (VI), содержащего 25% примесей. Вычислите количество вещества металла, которое получится при этом.

Запишите уравнения реакций для следующих переходов:

В стеклянном толстостенном сосуде (эвдиометре) взорвали смесь 4 мл водорода и 3 мл кислорода. Найдите массу продукта реакции и объём непрореагировавшего газа.

Источник