Химия: Как распознать кислород среди других газов

Химия: Как распознать кислород среди других газов Кислород

Биологическая роль

К. как в сво­бод­ном ви­де, так и в со­ста­ве разл. ве­ществ (напр., фер­мен­тов ок­си­даз и ок­си­до­ре­дук­таз) при­ни­ма­ет уча­стие во всех окис­лит. про­цес­сах, про­те­каю­щих в жи­вых ор­га­низ­мах. В ре­зуль­та­те вы­де­ля­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ст­во энер­гии, рас­хо­дуе­мой в про­цес­се жиз­не­дея­тель­но­сти.

Историческая справка

К. по­лу­чи­ли в 1774 не­за­ви­си­мо К. Шее­ле (пу­тём про­ка­ли­ва­ния нит­ра­тов ка­лия KNO3 и на­трия NaNO3, ди­ок­си­да мар­ган­ца MnO2 и др. ве­ществ) и Дж. При­стли (при на­гре­ва­нии тет­ра­ок­си­да свин­ца Pb3О4 и ок­си­да рту­ти HgО). Позд­нее, ко­гда бы­ло ус­та­нов­ле­но, что К. вхо­дит в со­став ки­слот, А. Ла­ву­а­зье пред­ло­жил назв. oxy­gène (от греч. ὀχύς – кис­лый и γεννάω – ро­ж­даю, от­сю­да и рус. назв. «К.»).

Как распознать кислород среди других газов

Общая характеристика элементов via группы

Общее название элементов VIa группы O, S, Se, Te, Po — халькогены. Халькогены (греч. χαλκος — руда γενος —
рождающий) — входят в состав многих минералов. Например, кислород составляет 50% массы земной коры.

От O к Po (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств.
Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизации, сродство к электрону.

Среди элементов VIa группы O, S, Se — неметаллы. Te, Po — металлы.


Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns2np4:

  • O — 2s22p4
  • S — 3s23p4
  • Se — 4s24p4
  • Te — 5s25p4
  • Po — 6s26p4

Положение в периодической системе химических элементов

Кислород расположен в главной подгруппе VI группы  (или в 16 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Получение

В пром. мас­шта­бах К. про­из­во­дят пу­тём сжи­же­ния и фрак­ци­он­ной пе­ре­гон­ки воз­ду­ха (см. в ст. Воз­ду­ха раз­де­ле­ние), а так­же элек­тро­ли­зом во­ды. В ла­бо­ра­тор­ных ус­ло­ви­ях К. по­лу­ча­ют раз­ло­же­ни­ем при на­гре­ва­нии пе­рок­си­да во­до­ро­да (2Н2О2=2О О2), ок­си­дов ме­тал­лов (напр., ок­си­да рту­ти: 2HgO=2Hg O2), со­лей ки­сло­род­со­дер­жа­щих ки­слот-окис­ли­те­лей (напр., хло­ра­та ка­лия: 2KClO3=2KCl 3O2, пер­ман­га­на­та ка­лия: 2KMnO4=K2MnO4 MnO2 O2), элек­тро­ли­зом вод­но­го рас­тво­ра NaOH. Га­зо­об­раз­ный К. хра­нят и транс­пор­ти­ру­ют в сталь­ных бал­ло­нах, ок­ра­шен­ных в го­лу­бой цвет, при дав­ле­нии 15 и 42 МПа, жид­кий К. – в ме­тал­лич. со­су­дах Дьюа­ра или в спец. цис­тер­нах-тан­ках.

Применение

Тех­нич. К. ис­поль­зу­ют как окис­ли­тель в ме­тал­лур­гии (см., напр., Ки­сло­род­но-кон­вер­тер­ный про­цесс), при га­зопла­мен­ной об­ра­бот­ке ме­тал­лов (см., напр., Ки­сло­род­ная рез­ка), в хи­мич. пром-сти при по­лу­че­нии ис­кусств. жид­ко­го то­п­ли­ва, сма­зоч­ных ма­сел, азот­ной и сер­ной ки­слот, ме­та­но­ла, ам­миа­ка и ам­ми­ач­ных удоб­ре­ний, пе­рок­си­дов ме­тал­лов и др. Чис­тый К. ис­поль­зу­ют в ки­сло­род­но-ды­ха­тель­ных ап­па­ра­тах на кос­мич. ко­раб­лях, под­вод­ных лод­ках, при подъ­ё­ме на боль­шие вы­со­ты, про­ве­де­нии под­вод­ных ра­бот, в ле­чеб­ных це­лях в ме­ди­ци­не (см. в ст. Ок­си­ге­но­те­ра­пия). Жид­кий К. при­ме­ня­ют как окис­ли­тель ра­кет­ных то­п­лив, при взрыв­ных ра­бо­тах. Вод­ные эмуль­сии рас­тво­ров га­зо­об­раз­но­го К. в не­ко­то­рых фто­рор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях пред­ло­же­но ис­поль­зо­вать в ка­че­ст­ве ис­кусств. кро­ве­за­ме­ни­те­лей (напр., пер­фто­ран).

Природные соединения

  • Воздух — в составе воздуха кислород занимает 21% (это число пригодится в задачах!)
  • В форме различных минералов в земной коре кислорода содержится около 50%
  • В живых организмов кислород входит в состав органических веществ: белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот

Распространённость в природе.

К. – са­мый рас­про­стра­нён­ный хи­мич. эле­мент на Зем­ле: со­дер­жа­ние хи­ми­че­ски свя­зан­но­го К. в гид­ро­сфе­ре со­став­ля­ет 85,82% (гл. обр. в ви­де во­ды), в зем­ной ко­ре – 49% по мас­се. Из­вест­но бо­лее 1400 ми­не­ра­лов, в со­став ко­то­рых вхо­дит К. Сре­ди них пре­об­ла­да­ют ми­не­ра­лы, об­ра­зо­ван­ные со­ля­ми ки­сло­род­со­дер­жа­щих ки­слот (важ­ней­шие клас­сы – кар­бо­на­ты при­род­ные, си­ли­ка­ты при­род­ные, суль­фа­ты при­род­ные, фос­фа­ты при­род­ные), и гор­ные по­ро­ды на их ос­но­ве (напр., из­вест­няк, мра­мор), а так­же разл. ок­си­ды при­род­ные, гид­ро­кси­ды при­род­ные и гор­ные по­ро­ды (напр., ба­зальт). Мо­ле­ку­ляр­ный К. со­став­ля­ет 20,95% по объ­ё­му (23,10% по мас­се) зем­ной ат­мо­сфе­ры. К. ат­мо­сфе­ры име­ет био­ло­гич. про­ис­хо­ж­де­ние и об­ра­зу­ет­ся в зе­лё­ных рас­те­ни­ях, со­дер­жа­щих хло­ро­филл, из во­ды и ди­ок­си­да уг­ле­ро­да при фо­то­син­те­зе. Ко­ли­че­ст­во К., вы­де­ляе­мое рас­те­ния­ми, ком­пен­си­ру­ет ко­ли­че­ст­во К., рас­хо­дуе­мое в про­цес­сах гние­ния, го­ре­ния, ды­ха­ния. К. – био­ген­ный эле­мент – вхо­дит в со­став важ­ней­ших клас­сов при­род­ных ор­га­нич. со­еди­не­ний (бел­ков, жи­ров, нук­леи­но­вых ки­слот, уг­ле­во­дов и др.) и в со­став не­ор­га­нич. со­еди­не­ний ске­ле­та.

Свойства

Строе­ние внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма К. 2s22p4; в со­еди­не­ни­ях про­яв­ля­ет сте­пе­ни окис­ле­ния –2, –1, ред­ко 1, 2; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 3,44 (наи­бо­лее элек­тро­от­ри­ца­тель­ный эле­мент по­сле фто­ра); атом­ный ра­ди­ус 60 пм; ра­ди­ус ио­на О2– 121 пм (ко­ор­ди­нац. чис­ло 2). В га­зо­об­раз­ном, жид­ком и твёр­дом состояни­ях К. су­ще­ст­ву­ет в ви­де двух­атом­ных мо­ле­кул О2. Мо­ле­ку­лы О2 па­ра­маг­нит­ны. Су­ще­ст­ву­ет так­же ал­ло­троп­ная мо­ди­фи­ка­ция К. – озон, со­стоя­щая из трёх­атом­ных мо­ле­кул О3.

В осн. со­стоя­нии атом К. име­ет чёт­ное чис­ло ва­лент­ных элек­тро­нов, два из ко­то­рых не спа­ре­ны. По­это­му К., не имею­щий низ­кой по энер­гии ва­кант­ной d-ор­би­та­ли, в боль­шин­ст­ве хи­мич. со­еди­не­ний двух­ва­лен­тен. В за­ви­си­мо­сти от ха­рак­те­ра хи­мич. свя­зи и ти­па кри­стал­лич. струк­ту­ры со­еди­не­ния ко­ор­ди­нац. чис­ло К. мо­жет быть раз­ным: 0 (ато­мар­ный К.), 1 (напр., О2, СО2), 2 (напр., Н2О, Н2О2), 3 (напр., Н3О ), 4 (напр., ок­со­аце­та­ты Ве и Zn), 6 (напр., MgO, CdO), 8 (напр., Na2O, Cs2O). За счёт не­боль­шо­го ра­диу­са ато­ма К. спо­со­бен об­ра­зо­вы­вать проч­ные π-свя­зи с др. ато­ма­ми, напр. с ато­ма­ми К. (О2, О3), уг­ле­ро­да, азо­та, се­ры, фос­фо­ра. По­это­му для К. од­на двой­ная связь (494 кДж/моль) энер­ге­ти­че­ски бо­лее вы­год­на, чем две про­стые (146 кДж/моль).

Па­ра­маг­не­тизм мо­ле­кул О2 объ­яс­ня­ет­ся на­ли­чи­ем двух не­спа­рен­ных элек­тро­нов с па­рал­лель­ны­ми спи­на­ми на два­ж­ды вы­ро­ж­ден­ных раз­рых­ляю­щих π*-ор­би­та­лях. По­сколь­ку на свя­зы­ваю­щих ор­би­та­лях мо­ле­ку­лы на­хо­дит­ся на че­ты­ре элек­тро­на боль­ше, чем на раз­рых­ляю­щих, по­ря­док свя­зи в О2 ра­вен 2, т. е. связь ме­ж­ду ато­ма­ми К. двой­ная. Ес­ли при фо­то­хи­мич. или хи­мич. воз­дей­ст­вии на од­ной π*-ор­би­та­ли ока­зы­ва­ют­ся два элек­тро­на с про­ти­во­по­лож­ны­ми спи­на­ми, воз­ни­ка­ет пер­вое воз­бу­ж­дён­ное со­стоя­ние, по энер­гии рас­по­ло­жен­ное на 92 кДж/моль вы­ше ос­нов­но­го. Ес­ли при воз­бу­ж­де­нии ато­ма К. два элек­тро­на за­ни­ма­ют две раз­ные π*-ор­би­та­ли и име­ют про­ти­во­по­лож­ные спи­ны, воз­ни­ка­ет вто­рое воз­бу­ж­дён­ное со­стоя­ние, энер­гия ко­то­ро­го на 155 кДж/моль боль­ше, чем ос­нов­но­го. Воз­бу­ж­де­ние со­про­во­ж­да­ет­ся уве­ли­че­ни­ем меж­атом­ных рас­стоя­ний О–О: от 120,74 пм в осн. со­стоя­нии до 121,55 пм для пер­во­го и до 122,77 пм для вто­ро­го воз­бу­ж­дён­но­го со­стоя­ния, что, в свою оче­редь, при­во­дит к ос­лаб­ле­нию свя­зи О–О и к уси­ле­нию хи­мич. ак­тив­но­сти К. Оба воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ния мо­ле­ку­лы О2 иг­ра­ют важ­ную роль в ре­ак­ци­ях окис­ле­ния в га­зо­вой фа­зе.

К. – газ без цве­та, за­па­ха и вку­са; tпл –218,3 °C, tкип –182,9 °C, плот­ность га­зо­об­раз­но­го К. 1428,97 кг/дм3 (при 0 °C и нор­маль­ном дав­ле­нии). Жид­кий К. – блед­но-го­лу­бая жид­кость, твёр­дый К. – си­нее кри­стал­лич. ве­ще­ст­во. При 0 °C те­п­ло­про­вод­ность 24,65·103 Вт/(м·К), мо­ляр­ная те­п­ло­ём­кость при по­сто­ян­ном дав­ле­нии 29,27 Дж/(моль·К), ди­элек­трич. про­ни­цае­мость га­зо­об­раз­но­го К. 1,000547, жид­ко­го 1,491. К. пло­хо рас­тво­рим в во­де (3,1% К. по объ­ё­му при 20 °C), хо­ро­шо рас­тво­рим в не­ко­то­рых фто­рор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях, напр. пер­фтор­де­ка­ли­не (4500% К. по объ­ё­му при 0 °C). Зна­чит. ко­ли­че­ст­во К. рас­тво­ря­ют бла­го­род­ные ме­тал­лы: се­реб­ро, зо­ло­то и пла­ти­на. Рас­тво­ри­мость га­за в рас­плав­лен­ном се­реб­ре (2200% по объ­ё­му при 962 °C) рез­ко по­ни­жа­ет­ся с умень­ше­ни­ем темп-ры, по­это­му при ох­ла­ж­де­нии на воз­ду­хе рас­плав се­реб­ра «за­ки­па­ет» и раз­брыз­ги­ва­ет­ся вслед­ст­вие ин­тен­сив­но­го вы­де­ле­ния рас­тво­рён­но­го ки­сло­ро­да.

К. об­ла­да­ет вы­со­кой ре­ак­ци­он­ной спо­соб­но­стью, силь­ный окис­ли­тель: взаи­мо­дей­ст­ву­ет с боль­шин­ст­вом про­стых ве­ществ при нор­маль­ных ус­ло­ви­ях, в осн. с об­ра­зо­ва­ни­ем со­от­вет­ст­вую­щих ок­си­дов (мн. ре­ак­ции, про­те­каю­щие мед­лен­но при ком­нат­ной и бо­лее низ­ких темп-рах, при на­гре­ва­нии со­про­во­ж­да­ют­ся взры­вом и вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ло­ты). К. взаи­мо­дей­ст­ву­ет при нор­маль­ных ус­ло­ви­ях с во­до­ро­дом (об­ра­зу­ет­ся во­да Н2О; сме­си К. с во­до­ро­дом взры­во­опас­ны – см. Гре­му­чий газ), при на­гре­ва­нии – с се­рой (се­ры ди­ок­сид SO2 и се­ры три­ок­сид SO3), уг­ле­ро­дом (уг­ле­ро­да ок­сид СО, уг­ле­ро­да ди­ок­сид СО2), фос­фо­ром (фос­фо­ра ок­си­ды), мн. ме­тал­ла­ми (ок­си­ды ме­тал­лов), осо­бен­но лег­ко со ще­лоч­ны­ми и щё­лоч­но­зе­мель­ны­ми (в осн. пе­рок­си­ды и над­пе­рок­си­ды ме­тал­лов, напр. пе­рок­сид ба­рия BaO2, над­пе­рок­сид ка­лия KO2). С азо­том К. взаи­мо­дей­ст­ву­ет при темп-ре вы­ше 1200 °C или при воз­дей­ст­вии элек­трич. раз­ря­да (об­ра­зу­ет­ся мо­но­ок­сид азо­та NO). Со­еди­не­ния К. с ксе­но­ном, крип­то­ном, га­ло­ге­на­ми, зо­ло­том и пла­ти­ной по­лу­ча­ют кос­вен­ным пу­тём. К. не об­ра­зу­ет хи­мич. со­еди­не­ний с ге­ли­ем, не­оном и ар­го­ном. Жид­кий К. так­же яв­ля­ет­ся силь­ным окис­ли­те­лем: про­пи­тан­ная им ва­та при под­жи­га­нии мгно­вен­но сго­ра­ет, не­ко­то­рые ле­ту­чие ор­га­нич. ве­ще­ст­ва спо­соб­ны са­мо­вос­пла­ме­нять­ся, ко­гда на­хо­дят­ся на рас­стоя­нии не­сколь­ких мет­ров от от­кры­то­го со­су­да с жид­ким ки­сло­ро­дом.

К. об­ра­зу­ет три ион­ные фор­мы, ка­ж­дая из ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет свой­ст­ва отд. клас­са хи­мич. со­еди­не­ний: $ce{O2^-}$су­пер­ок­си­дов (фор­маль­ная сте­пень окис­ле­ния ато­ма К. –0,5),  $ce{O2^2^-}$пе­рок­сид­ных со­еди­не­ний (сте­пень окис­ле­ния ато­ма К. –1, напр. во­до­ро­да пе­рок­сид Н2О2), О2– – ок­си­дов (сте­пень окис­ле­ния ато­ма К. –2). По­ло­жи­тель­ные сте­пе­ни окис­ле­ния 1 и 2 К. про­яв­ля­ет во фто­ри­дах O2F2 и ОF2 со­от­вет­ст­вен­но. Фто­ри­ды К. не­ус­той­чи­вы, яв­ля­ют­ся силь­ны­ми окис­ли­те­ля­ми и фто­ри­рую­щи­ми реа­ген­та­ми.

Мо­ле­ку­ляр­ный К. яв­ля­ет­ся сла­бым ли­ган­дом и при­сое­ди­ня­ет­ся к не­ко­то­рым ком­плек­сам Fe, Co, Mn, Cu. Сре­ди та­ких ком­плек­сов наи­бо­лее ва­жен же­ле­зо­пор­фи­рин, вхо­дя­щий в со­став ге­мо­гло­би­на – бел­ка, ко­то­рый осу­ще­ст­в­ля­ет пе­ре­нос К. в ор­га­низ­ме те­п­ло­кров­ных.

Соединения кислорода

Основные степени окисления кислород 2, 1, 0, -1 и -2.

Соединения кислорода:

Степень окисления Типичные соединения
2 Фторид кислорода OF2
1 Пероксофторид кислорода O2F2
-1 Пероксид водорода H2O2

Пероксид натрия Na2Oи др.

-2 Вода H2O

Оксиды металлов и неметаллов Na2O, SO2 и др.

Кислородсодержащие кислоты

Соли кислородсодержащих кислот

Кислородсодержащие органические вещества

Основания и амфотерные гидроксиды

Способы получения кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха.

Лабораторные способы получения кислорода:

  • Разложение некоторых кислородосодержащих веществ:

Разложение перманганата калия:

2KMnO4 → K2MnO4 MnO2 O2

Разложение бертолетовой соли в присутствии катализатора  MnO2:

2KClO3 → 2KCl 3O2

Разложение пероксида водорода в присутствии оксида марганца (IV):

2H2O2 →  2H2O O2

2HgO → 2Hg O2

2KNO3 → 2KNO2 O2

Урок "газообразные вещества". 11-й класс

Цель:

  • актуализировать знания о некоторых
    свойствах газообразных веществ;
  • установить отличие газообразных
    веществ от твердых и жидких;
  • повторить закон Авогадро;
  • обобщить и систематизировать знания
    учащихся о способах получения, собирания
    и распознавания водорода, кислорода,
    аммиака, углекислого газа и этилена;
  • расширять кругозор детей; формировать
    научное мировоззрение.

Тип урока: урок обобщения и
систематизации знаний.

Методы и методические приемы:
демонстрационный, словесный (беседа по
вопросам, рассказ), наглядный.

Оборудование и реактивы:

а)на столах у учащихся

: карточки с
таблицей для заполнения по ходу урока

Газ (краткая характеристика)

Получение (уравнение реакции)

Собирание

Распознавание

       

б)на демонстрационном столе

:

  • реактивы – оксид марганца (IV), пероксид
    водорода, перманганат калия; карбонат
    кальция, соляная кислота и известковая
    вода; соляная кислота и цинк; хлорид
    аммония, гидроксид натрия, лакмусовая
    бумажка; этиловый спирт и
    концентрированная серная кислота;
  • оборудование – химический стакан (2 шт.);
    пробирки (5 шт.); прибор для получения
    газов (штатив с зажимами для 2-х пробирок, 2
    пробирки); пробиркодержатель, лучина,
    спички, спиртовка, пробки с газоотводными
    трубками (2 шт.); плоскодонная колба,
    аппарат Кипа, стеклянная трубочка,
    стеклянная палочка.

I. Организация.

II. Проверка домашнего задания (7 мин.).

Вопросы для беседы.

1.Что такое полимер, мономер, структурное
звено, степень полимеризации?

2.Что такое пластмассы?

3.Что такое волокна?

4.На какие группы делят пластмассы?
Восстановите схему:

Химия: Как распознать кислород среди других газов

(Заполнение схемы: термопласты и
термореактопласты.)

5.На какие группы делят волокна?
Восстановить схему:

Химия: Как распознать кислород среди других газов

(Заполнение схемы: природные и химические;
растительные и животные; искусственные и
химические.)

6.Каковы области применения пластмасс? При
ответе используйте рисунок 40 на с.56.

7.Какие неорганические полимеры вам
известны? Какова их роль в неживой природе?

III. Актуализация, систематизация и
обобщение знаний.

-Вы знаете, что зависимости от условий
вещества могут находиться в разных
агрегатных состояниях. Назовите эти
состояния.

Планируемый ответ ученика.

(В зависимости от условий вещества могут
находиться в жидком, твердом или
газообразном состояниях).

-Рассмотрите рис. 51 на с. 67. Что характерно
для газообразных веществ? Чем строение
газообразных веществ отличается от
строения веществ в твердом и жидком
состояниях?

Планируемый ответ ученика.

(В газовой фазе расстояния между
молекулами во много раз превышает размеры
самих частиц.)

-При атмосферном давлении объем сосуда в
сотни тысяч раз больше объема молекул газа,
поэтому для газов выполняется закон
Авогадро
:

в равных объемах различных газов при
одинаковых условиях содержится одинаковое
число молекул.

-Вспомните, сколько молекул содержит один
моль любого газа при нормальных условиях?

Планируемый ответ ученика.

(Один моль любого газа при нормальных
условиях содержит 6х1023 молекул.)

-Как называется это число?

Планируемый ответ ученика.

(Это число называется число Авогадро.)

-Какие условия считаются нормальными?

Планируемый ответ ученика.

(760 мм. рт.ст. и 0 0С).

-Какой объем занимает 1 моль любого
газообразного вещества при нормальных
условиях? Как называют такой объем?

Планируемый ответ ученика.

(1 моль любого газа при нормальных
условиях занимает объем 22,4 л. Такой объем
называется молярным.)

-Найдите в учебнике на с.68 описание
основных свойств газообразных веществ.

1.Газы не имеют собственной формы и объема.
Поэтому занимают весь объем сосуда, в
котором находятся.

2.Газы легко сжимаются.

3.Благодаря большому расстоянию между
молекулами газы смешиваются друг с другом в
любом отношении.

-При изучении химии, вы познакомились со
свойствами некоторых газов, узнали способы
их получения, собирания и распознавания. На
сегодняшнем уроке вам предстоит вспомнить,
как в лабораторных условиях получают
водород, кислород, углекислый газ, аммиак и
этилен; как собирают и распознают эти газы.
По ходу изучения материала вы должны
заполнить таблицу.

Водород – это самый легкий газ. В
лаборатории его получают чаще всего в
аппарате Кипа взаимодействием цинка с
соляной кислотой:

Zn 2HCl = ZnCl2 H2 ↑.

Демонстрация получения водорода в
аппарате Киппа.

— Так как водород самый легкий газ, его
собирают в перевернутый вверх дном сосуд.

Демонстрация собирания водорода.

-Вспомните, как распознают водород?

Планируемый ответ ученика.

(К отверстию перевернутого вверх дном
сосуда подносят зажженную лучину.
Раздается глухой хлопок, если водород
чистый или «лающий» звук, если водород
содержит примеси.)

Демонстрация опыта по распознаванию
водорода.

Формулу водорода, уравнение реакции
получения водорода, способ его собирания и
распознавания ученики записывают в
соответствующие колонки таблицы.

— Кислород – газ, содержание которого в
атмосфере составляет 21%. Кроме кислорода в
верхних слоях атмосферы содержится
аллотропное видоизменение – озон О3.
В лаборатории кислород получают
разложением перманганата калия KMnO4
или пероксида водорода H2O2 .

Демонстрация опытов получения кислорода:

1) разложением перманганата калия

2KMnO

4

= K

2

MnO

4

MnO

2

О

2

↑;

2)разложением пероксида водорода в
присутствии катализатора MnO2

2H

2

O

2

= 2Н

2

О О

2

↑ .

— Собирают кислород в сосуд методом
вытеснения воздуха или методом вытеснения
воды. Почему?

Планируемый ответ ученика.

(Кислород собирают в сосуд вытеснением
воздуха, потому что он тяжелее воздуха.
Кислород собирают методом вытеснения воды,
так как он мало растворим в воде.)

— Вспомните, как распознают кислород.

Планируемый ответ ученика.

(Распознают кислород по вспыхиванию,
внесенной в сосуд с этим газом, тлеющей
лучинки.)

Демонстрация опыта по распознаванию
кислород: внесение в колбу с кислородом
тлеющей лучинки; внесение тлеющей лучинки в
химический стакан, в котором

проходит
разложение пероксида водорода.

Формулу кислорода, уравнения реакций
получения кислорода, способы его собирания
и распознавания ученики записывают в
соответствующие колонки таблицы.

— Углекислый газ или оксид углерода (IV) СО2
– бесцветный, не имеющий запах газ.

Он примерно в полтора раза тяжелее
воздуха. Растворим в воде. В лаборатории
углекислый газ получают действием соляной
кислоты на карбонат кальция:

CaCO3 2HCl = CaCl2 H2O CO2↑.

Демонстрация опыта получения углекислого
газа и его собирание.

— Вспомните, как получают углекислый газ в
промышленности.

Планируемый ответ ученика.

(В промышленности углекислый газ получают
обжигом известняка:

CaCO3 = СаО СО2. )

— Вспомните, как можно распознать
углекислый газ.

Планируемый ответ ученика.

(Углекислый газ можно распознать по
помутнению известковой воды или с помощью
горящей лучинки.)

Демонстрация опытов по распознаванию
углекислого газа:

  1. помутнение известковой воды (продувание
    углекислого газа через известковую воду)

СО

2

Са(ОН)

2

= СаСО

3

v Н

2

О

;

  • горящую лучину опустить в сосуд с
    углекислым газом. Лучина гаснет.
  • — Почему горящая лучина гаснет в атмосфере
    углекислого газа?

    Планируемый ответ ученика.

    (Потому что углекислый газ не
    поддерживает горение.)

    — Где используют это свойство углекислого
    газа?

    Планируемый ответ ученика.

    (Свойство углекислого газа не
    поддерживать горение применяют при тушении
    пожаров.)

    Формулу углекислого газа, уравнения
    реакций получения углекислого газа, способ
    его собирания и способы распознавания
    ученики записывают в соответствующие
    колонки таблицы.

    — Аммиак NH3 – газ с резким запахом,
    бесцветный, хорошо растворим в воде.

    В промышленности его получаютвзаимодействием
    азота с водородом, соблюдая следующие
    условия: катализатор (Fe), высокие
    температура и давление. Запишите уравнение
    реакции получения аммиака в промышленности,
    укажите, что реакция обратимая и условия,
    при которых она протекает:

    3H2 N2 = 2NH3 .

    В лаборатории аммиак получают
    взаимодействием щелочей с солями аммония:

    NH4Cl NaOH = NaCl H2O NH3↑.

    — Сравните молярные массы аммиака и
    воздуха.

    Планируемый ответ ученика.

    (Молярная масса аммиака равна 17 г/моль,
    молярная масса воздуха – 29 г/моль. Аммиак
    легче воздуха.)

    — Как следует собирать аммиак?

    Планируемый ответ ученика.

    (Так как аммиак легче воздуха, то его
    следует собирать так же как и водород – в
    перевернутую вверх дном пробирку.)

    Демонстрация опыта получения и собирания
    аммиака.

    — Как можно распознать аммиак?

    Планируемый ответ ученика.

    (Аммиак можно распознать по характерному
    запаху.)

    -Еще аммиак можно распознать по изменению
    окраски влажной лакмусовой бумажки и по
    появлению белого дыма при поднесении
    стеклянной палочки, смоченной в соляной
    кислоте.

    Демонстрация опытов по распознаванию
    аммиака:

    1. по запаху, соблюдая правило техники
      безопасности;
    2. поднести влажную лакмусовую бумажку к
      пробирке с аммиаком. Лакмусовая бумажка
      посинеет;
    3. стеклянную палочку смочить в соляной
      кислоте и опустить в пробирку с аммиаком.
      Наблюдается появление дыма. (Опыт «Дым
      без огня).

    Формулу аммиака, уравнение реакции
    получения аммиака, способ его собирания и
    способы распознавания ученики записывают в
    соответствующие колонки таблицы.

    — На уроках органической химии вы
    познакомились с газом этиленом С2Н4.
    Этилен – газ без цвета и запаха. В
    промышленности его получают
    дегидрированием этана:

    СН3 − СН3 > СН2 = СН2
    Н2.

    Реакция протекает в присутствии
    катализатора и при высокой температуре.

    В лаборатории этилен получают двумя
    способами: деполимеризацией полиэтилена
    или каталитической дегидратацией
    этилового спирта:

    (-СН2 – СН2 – )n → nСН2
    = СН2 ,

    С2Н5ОН → С2Н4 Н2О.

    Распознают этилен по обесцвечиванию
    подкисленного раствора перманганата калия
    или бромной воды. Как можно собрать этилен?

    Планируемый ответ ученика.

    (Этилен тяжелее воздуха, поэтому его можно
    собрать вытеснением воздуха.)

    Демонстрация опыта получения этилена
    реакцией дегидрирования этилового спирта и
    распознавание этилена обесцвечиванием
    подкисленного раствора перманганата калия.

    Формулу этилена, уравнения реакции
    получения этилена, способ его собирания и
    способы распознавания ученики записывают в
    соответствующие колонки таблицы.

    Итогом работы учащихся на уроке является
    заполненная таблица, которая имеет
    следующий вид: 

    Газ(краткая характеристика)

    Получение (уравнения реакций)

    Собирание

    Распознавание

    Водород (Н2) – самый

    легкий, бесцветный,

    не имеет запаха.

    Вытеснением водорода металлами из
    растворов кислот:

    Zn 2HCl = ZnCl2 H2 ↑.

    В перевернутую вверх дном пробирку.

    При поднесении к пламени раздается «хлопок»
    или «лающий» звук.

    Кислород (О2) без запаха и цвета,
    тяжелее воздуха, мало растворим в воде.

    1.Разложением перманганата калия:

    2KMnO4 = K2MnO4 MnO2
    О2 ↑;

    2.Разложением пероксида водорода

    2H2O2 = 2Н2О О2
    ↑ .

    1.Вытеснением воздуха.

    2.Вытеснением воды.

    Вспыхивание тлеющей лучинки,
    внесенной в сосуд с кислородом.

    Углекислый газ – оксид углерода (IV) –
    СО2. Бесцветный, не имеет запаха,
    не поддерживает горение, тяжелее
    воздуха. Растворим в воде.

    1.В промышленности:
    CaCO3 = СаО СО2^;

    2.В лаборатории:
    CaCO3 2HCl = CaCl2 H2O CO2↑.

    Вытеснением воздуха.

    1.Горящая лучина гаснет в сосуде с СО2.

    2.По помутнению известковой воды:

    СО2 Са(ОН)2 =  СаСО3v
    Н2О

    Аммиак (NН3) имеет резкий
    характерный запах, без цвета, хорошо
    растворим в воде, легче воздуха.

    1.В промышленности:
    3H2 N2 = 2NH3 ;

    2.В лаборатории:
    NH4Cl NaOH = NaCl H2O NH3↑.

    В перевернутую вверх дном пробирку.

    1.По запаху.

    2.По изменению цвета влажной
    лакмусовой бумажки (синеет).

    3.По появлению дыма при поднесении
    стеклянной палочки, смоченной в
    соляной кислоте.

    Этилен (С2Н4 или СН2 =
    СН2 ) без цвета и запаха, тяжелее
    воздуха.

    1.В промышленности дегидрированием
    этана:

    СН3 − СН3 → СН2 = СН2
    Н2;

    2.В лаборатории:

    а)деполимеризацией этилена

    (-СН2 – СН2 – )n → nСН2
    = СН2 ;

    б)дегидратацией этилового спирта

    С2Н5ОН → С2Н4
    Н2О

    Вытеснением воздуха.

    1.Обесцвечивание подкисленного
    раствора перманганата калия.

    2.Обесцвечивание бромной воды.

    IV.Закрепление.

    Беседа по вопросам. (При ответах
    использовать таблицу.)

    1. Какие газообразные вещества были
      рассмотрены на уроке?
    2. Какие способы получения рассматривали?
    3. От чего зависит способ собирания того
      или иного газа?

    V. Подведение итогов.

    -На сегодняшнем уроке вы изучили общие
    свойства газообразных веществ. Вспомнили
    закон Авогадро. Повторили способы
    получения, собирания и распознавания
    водорода, кислорода, углекислого газа,
    аммиака и этилена.

    Выставление оценок.

    VI.Домашнее задание.

    1.Выучить записи в таблице.

    2.Используя текст §8, заполнить таблицу:

    Газ

    Применение

    Водород

     

    Кислород

     

    Углекислый газ

     

    Аммиак

     

    Этилен

     

    Электронное строение кислорода

    Электронная конфигурация  кислорода в основном состоянии:

    😯 1s22s22p4     1s Химия: Как распознать кислород среди других газов  2s Химия: Как распознать кислород среди других газов  2s Химия: Как распознать кислород среди других газов 2p Химия: Как распознать кислород среди других газов

    Атом кислорода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 2 неподеленные электронные пары в основном энергетическом состоянии.

    Оцените статью
    Кислород
    Добавить комментарий