8 класс. Химия. Получение кислорода - Получение кислорода

Содержание

Основное состояние атома кислорода
Общая характеристика элементов via группы
Получение
Природные соединения
Разложение перманганата калия уравнение
Химические свойства

Основное состояние атома кислорода

У атома кислорода (как и атомы азота, фтора, неона) нет возбужденного состояния, так как отсутствует свободная орбиталь с более
высоким энергетическим уровнем, куда могли бы перемещаться валентные электроны.

Атом кислорода имеется два неспаренных электрона, максимальная валентность II.

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

Получение

В промышленности кислород получают из сжиженного воздуха. Также активно применяются кислородные установки, мембрана которых
устроена как фильтр, отсеивающие кислород (мембранная технология).

В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия (марганцовки) или бертолетовой соли при нагревании. Применяется реакция
каталитического разложения пероксида водорода.

KMnO4 → K2MnO4 MnO2 O2↑

KClO3 → KCl O2↑

H2O2 → (кат. — MnO2) H2O O2

На подводных лодках для получения кислорода применяют следующую реакцию:

Na2O2 CO2 → Na2CO3 O2↑

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

Разложение перманганата калия уравнение

Перманганат калия представляет собой мелкокристаллический порошок красно-фиолетового (почти черного) цвета, который разлагается при нагревании. Он умеренно растворяется в воде (раствор окрашивается в интенсивный фиолетовый цвет) и при этом не гидролизуется. Не образует кристаллогидратов.
Перманганат калия — сильный окислитель в растворе и при спекании; в сильнокислотной среде восстанавливается, как правило, до $Mn^{II}$ , в нейтральной среде — до $Mn^{IV}$ , в нейтральной среде — до $Mn^{IV}$ , в сильнощелочной среде — до $Mn^{VI}$ .
Один из способов получения кислорода в лабораторных условиях – это разложение перманганата калия. Уравнение данной реакции выглядит следующим образом:
.
Один из способов получения кислорода в лабораторных условиях – это разложение перманганата калия. Уравнение данной реакции выглядит следующим образом:
2KMnO_4 = K_2MnO_4 MnO_2 O_2 ().
Рассчитаем количество вещества этой соли (значения относительных атомных масс химических элементов, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел):
).
Рассчитаем количество вещества этой соли (значения относительных атомных масс химических элементов, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел):
M(KMnO_4) = Ar(K) Ar(Mn) 3 cdot Ar(O) ;
.
.
n = m / M ;
;
;
n(KMnO_4) = 20 / 158 = 0,13 mole .
Согласно уравнению реакции, перманганат калия и кислород находятся в следующих мольных соотношениях:
.
Это означает, что количество вещества кислорода будет равно:
.
Это означает, что количество вещества кислорода будет равно:
n(O_2) = n(KMnO_4) div 2 = 0,13 div 2 = 0,065 mole .
Тогда, объем выделившегося в ходе реакции разложения перманганата калия кислорода будет равняться:
;
;
V(O_2) = n(O_2) times V_m ;
.

Химические свойства

Является самым активным неметаллом после фтора, образует бинарные соединения со всеми элементами кроме гелия, неона, аргона. Чаще всего реакции
с кислородом экзотермичны (горение), ускоряются при повышении температуры.