vodík - ML
19. 12. 2012
Laboratorní práce č….
Příprava vodíku - Metodický list pro učitele
Cíle:
· Příprava vodíku reakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou
· Provedení zkoušky na třaskavost
· Ověření teoreticky získaných vlastností vodíku
· Naučit se dodržovat pravidla bezpečnosti práce
· Zlepšování čtenářské gramotnosti a pochopení textu, práce podle písemného návodu
Práce je určena na dvouhodinové laboratorní cvičení. Žáci pracují ve dvojicích.
Co musíme připravit pro dvojici:
Frakční baňka, dělící nálevka, spojovací materiál (hadičky, zátky s dírou), trubičky, vana, zkumavka, špejle, zápalky.
Chemikálie:
Granule zinku, HCl.
Chemická rovnice:
Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
Vysvětlení efektu s jarem: jarové bublinky slouží jako zásobníky vodíku a při větším množství zachyceného plynu vzniká po přiblížení hořící špejle poměrně efektní relativně bezpečný výbuch vodíku na vodní hladině.
Nákres:
Odpovědi na otázky:
1. Napiš vlastnosti vodíku, které vyplynuly přímo z průběhu pokusu: bezbarvý plyn lehčí než vzduch, se vzduchem tvoří výbušnou směs, dokazuje se „štěknutím“.
2. Zapiš informace o vodíku, které lze zjistit nebo vyvodit z periodické tabulky prvků: značka H, 1 proton, 1 valenční elektron, nejlehčí prvek
3. Jedna z vlastností vodíku měla zásluhu na tom, že začínal být nadějně využíván v jednom odvětví techniky, ale další jeho vlastnost po špatné zkušenosti vývoj tohoto odvětví na mnoho let zastavila. O jaké odvětví techniky a o které vlastnosti jde?
Jde o leteckou dopravu. V průběhu 2. sv. války začalo Německo vyvíjet vzducholodě plněné vodíkem. Největší z nich, Hindenburg, havarovala dne 6. května 1937 při přistávání na letišti Lakehurst v New Jersey. Došlo k výbuchu vodíku a nehoda si vyžádala 36 lidských životů. Výroba vzducholodí byla zastavena a dnes ji hodnotíme jako velmi drahou, pomalou, a pokud je plněna vodíkem, taky nebezpečnou epizodu letecké dopravy.
Před 2. sv. válkou se vzducholodi plnily hořlavým svítiplynem a především zcela bezpečným heliem. Helium se vyrábělo pouze v USA, a proto Němci hledali jiný nosný plyn. Proto začali využívat vodík.
4. Vodík má teplotu plamene až 3 000°C. Kde se toho využívá? Využití spočívá hlavně k řezání a sváření kovů. Toto použití se však již stává minulostí, protože jsou dnes využívány levnější postupy (kyslík, laser, proud vody za vysokého tlaku, vzduch).
Hodnocení:
Žáci vyplňují pracovní list. Jsou hodnoceni za jeho vypracování a zároveň za práci v laboratoři.
Poznámky:
· HCl je potřeba žákům osobně nalít do dělicí nálevky a před použitím důkladně poučit žáky jak pracovat bezpečně s kyselinou. K reakci je třeba okolo 100 cm3.
· HCl lze použít 31%, můžete ji koupit v drogerii 1l asi za 40 Kč.
· V pokusu lze místo zinku použít např. železo (např. hřebíky).
· Upozorněte žáky na poměrně vysoké zahřátí frakční baňky a využijte jej na vysvětlení exotermické reakce (ve vznikajících produktech jsou částice vázány energeticky chudšími vazbami, mají nižší vnitřní energii a přebytek energie se uvolňuje ve formě tepla). Žáci již z fyziky znají zákon zachování energie a umí vysvětlit pojem vnitřní energie.
· Pokus lze provést i jednodušším způsobem: jako aparatura na vývoj vodíku poslouží zkumavka a klasický nafukovací balónek. Zvednutí balónku vodíkem žáky zaujme a dobře si zapamatují, že je vodík lehčí než vzduch.
· Zkoušku na třaskavost lze provést také prostřednictvím zapáleného lihového kahanu, který leží na stole, a žák může manipulovat pouze se zkumavkou, kterou nad kahan přiblíží. Tento postup není tak náročný na koordinaci a nevyžaduje pomoc od spolužáka.