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प्रयोगशाला में कार्बन डाइऑक्साइड बनाना

प्रयोगशाला में संगमरमर (CaCO₃) पर तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल डालकर CO₂ बनाते हैं: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂। गैस हवा से भारी है, इसलिए जार में ऊपर की ओर वायु हटाकर इकट्ठा करते हैं। जलती तीली बुझ जाती है और चूने का पानी दूधिया हो जाता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह यंत्र है: फ्लास्क, निकास नली और गैस जार। हम CO₂ गैस बनाएँगे। अभी कुछ शुरू नहीं हुआ।
  2. फ्लास्क में सफ़ेद संगमरमर के टुकड़े डालो। संगमरमर कैल्शियम कार्बोनेट, CaCO₃ है। इसमें कार्बन और ऑक्सीजन है।
  3. तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल डालो। तेज़ी से बुलबुले उठते हैं। ये बुलबुले CO₂ के हैं। अम्ल ने संगमरमर को तोड़ दिया।
  4. गैस नली से जार में जाती है। वह नीचे बैठती है और हवा को ऊपर धकेलती है, क्योंकि CO₂ हवा से भारी है।
  5. जार की जाँच करो। जलती तीली बुझ जाती है। चूने का पानी दूधिया हो जाता है। दोनों संकेत बताते हैं कि गैस CO₂ है।
  6. खुला खेल: स्लाइडर से अम्ल बदलो। ज़्यादा अम्ल, तेज़ बुलबुले और जार जल्दी भरता है।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

गैस फ्लास्क में क्यों नहीं रुकती, जार में क्यों जाती है?

फ्लास्क बंद है, इसलिए नई गैस का दाब उसे एकमात्र खुले रास्ते, निकास नली, से बाहर धकेलता है।

टुकड़े सफ़ेद और छोटे क्यों हैं?

संगमरमर कैल्शियम कार्बोनेट है। छोटे टुकड़े एक-सी गति से अभिक्रिया करते हैं, चूर्ण बहुत तेज़ करता है।

बुलबुले लगातार क्यों आते हैं?

अम्ल को ताज़ा संगमरमर मिलता रहता है और हर अभिक्रिया से गैस निकलती है। एक अभिकर्मक खत्म होने पर बुलबुले रुकते हैं।

जार में लौ क्यों बुझ जाती है?

CO₂ जलती नहीं और भारी गैस वह हवा (ऑक्सीजन) हटा देती है जो लौ को चाहिए।

और अम्ल डालें तो क्या होगा?

गैस तेज़ बनेगी, इसलिए जार जल्दी भरेगा। अम्ल अधिक हो तो कुल गैस संगमरमर की मात्रा पर निर्भर है।

हमें क्या चाहिए: अभिकर्मक

अभिकर्मक यानी अभिक्रिया में काम आने वाला रसायन। CO₂ के लिए दो चाहिए।

अभिक्रिया: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑। शब्दों में: कैल्शियम कार्बोनेट + हाइड्रोक्लोरिक अम्ल → कैल्शियम क्लोराइड + जल + कार्बन डाइऑक्साइड।

कोई भी कार्बोनेट या हाइड्रोजनकार्बोनेट अम्ल से इसी तरह CO₂ देता है, इसलिए खाने का सोडा और सिरका भी CO₂ बनाते हैं।

यही रसायन क्यों, दूसरे क्यों नहीं?

तनु सल्फ्यूरिक अम्ल क्यों नहीं? इससे कैल्शियम सल्फेट (CaSO₄) बनता है, जो लगभग अघुलनशील है। वह संगमरमर पर परत चढ़ा देता है और अम्ल उस तक पहुँच नहीं पाता। अभिक्रिया जल्दी रुक जाती है।

चूर्ण क्यों नहीं? चूर्ण का सतह क्षेत्र बहुत बड़ा होता है, अभिक्रिया बहुत तेज़ होती है और झाग नली में चढ़ सकता है।

गाढ़ा अम्ल क्यों नहीं? उससे HCl की वाष्प भी निकलकर गैस में मिल जाती है।

उपकरण

सामान्य यंत्र में पाँच भाग होते हैं।

  1. फ्लास्क जिसमें टुकड़े रखते हैं।
  2. थिसल कीप जिससे अम्ल डालते हैं। इसका निचला सिरा अम्ल में डूबा रहे, ताकि गैस ऊपर से न निकले।
  3. कॉर्क जो फ्लास्क को बंद रखता है।
  4. निकास नली, दो बार मुड़ी हुई। यह गैस को जार तक ले जाती है।
  5. गैस जार, सीधा रखा हुआ। नली उसके तल के पास तक जाती है।

किप्प उपकरण भी यही काम करता है और नल बंद करके गैस रोक सकते हैं।

गैस इकट्ठा करना

CO₂ हवा से लगभग 1.5 गुना भारी है (आपेक्षिक द्रव्यमान 44, हवा का लगभग 29)। वह पानी में थोड़ी घुलती भी है। इसलिए हम इसे वायु के ऊपर की ओर विस्थापन से इकट्ठा करते हैं, यानी सीधे जार में गैस नीचे बैठती है और हवा ऊपर से बाहर निकलती है।

पानी के ऊपर इकट्ठा करना ठीक नहीं, क्योंकि कुछ गैस घुल जाती है और गैस गीली रहती है। सूखी गैस के लिए पहले गाढ़े सल्फ्यूरिक अम्ल की बोतल से गुज़ारते हैं।

जार भर गया है या नहीं, यह जानने के लिए उसके मुँह पर जलती तीली लाओ: तीली बुझ जाती है।

कार्बन डाइऑक्साइड की जाँच

लौ की जाँच: जलती तीली CO₂ में बुझ जाती है, क्योंकि CO₂ न जलती है, न जलने में मदद करती है।

चूने के पानी की जाँच: गैस को चूने के पानी (कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का घोल) में प्रवाहित करो। वह दूधिया हो जाता है: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O। दूध जैसा पदार्थ कैल्शियम कार्बोनेट के महीन कण हैं।

अगर CO₂ और देर तक प्रवाहित करो, तो दूधियापन फिर साफ़ हो जाता है: CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂, जो घुल जाता है।

पानी में घुली CO₂ से नीला लिटमस हल्का लाल होता है, क्योंकि कार्बोनिक अम्ल दुर्बल है।

करके देखो: घर पर झाग

गिलास में चुटकी भर खाने का सोडा डालो और थोड़ा सिरका मिलाओ। बुलबुले देखो। गिलास के ऊपर जलती तीली लाओ (किसी बड़े की निगरानी में): लौ मद्धम होती है या बुझ जाती है, क्योंकि भारी गैस गिलास में बैठी है। पहले अनुमान लगाओ, फिर जाँचो।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. प्रयोगशाला में CO₂ बनाने के दो रसायनों के नाम बताओ और समीकरण लिखो।

संगमरमर (CaCO₃) और तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल। CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂।

2. थिसल कीप का निचला सिरा अम्ल में क्यों डुबोया जाता है?

ताकि अम्ल कीप को बंद कर दे और गैस कीप से बाहर न जाए। सारी गैस निकास नली से ही जाए।

3. CO₂ कैसे और क्यों इकट्ठा की जाती है?

सीधे गैस जार में वायु के ऊपर की ओर विस्थापन से, क्योंकि CO₂ हवा से भारी है और पानी में थोड़ी घुलती है।

4. 25 g CaCO₃ से (अम्ल पर्याप्त) कितनी CO₂ मिलेगी?

100 g CaCO₃ से 44 g CO₂। अतः 25 g से 25 × 44 / 100 = 11 g।

5. एक गैस चूने के पानी को दूधिया करती है। छात्र कहता है कि यह CO₂ ही है। क्या यह पक्का प्रमाण है?

पूरी तरह नहीं। सल्फर डाइऑक्साइड भी चूने के पानी को दूधिया करती है। जलती तीली की जाँच और गैस बनने का तरीका भी देखो। CO₂ में तीली बुझती है और गैस कार्बोनेट और अम्ल से बनी होती है।

6. 10 g CaCO₃ से STP पर CO₂ का आयतन ज्ञात करो।

CaCO₃ के मोल = 10 / 100 = 0.1। एक मोल से एक मोल CO₂, अतः 0.1 मोल। आयतन = 0.1 × 22.4 = 2.24 L।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. प्रयोगशाला में CO₂ किस जोड़ी से बनती है?
2. चूने का पानी दूधिया होता है क्योंकि बनता है:
3. CO₂ कैसे इकट्ठा करते हैं?
4. तनु H₂SO₄ क्यों नहीं लेते?
5. अधिक CO₂ प्रवाहित करने पर दूधिया चूने का पानी:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रयोगशाला में कार्बन डाइऑक्साइड कैसे बनाई जाती है?

संगमरमर (कैल्शियम कार्बोनेट) पर तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल की क्रिया से। गैस को सीधे जार में वायु के ऊपर की ओर विस्थापन से इकट्ठा करते हैं।

चूने का पानी CO₂ से दूधिया क्यों होता है?

CO₂ कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड से क्रिया करके कैल्शियम कार्बोनेट बनाती है। यह सफ़ेद ठोस है, घुलता नहीं और महीन कणों के रूप में दूधिया दिखता है।

क्या संगमरमर की जगह चॉक ले सकते हैं?

हाँ। चॉक भी कैल्शियम कार्बोनेट है, इसलिए तनु HCl से CO₂ देती है। पर वह चूर्ण जैसी होने से ज़्यादा तेज़ अभिक्रिया करती है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

चीन九年级(初三)U6 Carbon and its oxides

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