Понятие аллотропии. Аллотропные видоизменения кислорода. Ответ следует начать с определения понятия аллотропии как способности химических элементов существовать в виде нескольких простых веществ (аллотропных

. Нахождение в природе.

Воздух – 21% по объёму

23% по массе.

Атмосфера (верхний слой)

– озоновый экран Земли.

. Строение молекулы.

О=О

неполярная

Mr = 32

устойчив

полярная

Mr = 48

неустойчив

. Физические свойства.

Свойства(н.у.)

Кислород

Озон

газ

газ

Цвет

бесцветный

голубой

Запах

без запаха

запах

свежести

1,43 г/л

2,14 г/л

Агрегатное

состояние

Плотность

Растворимост малораство ь в воде

рим

Токсичность

нетоксичен

хорошо

растворим

токсичен

Химические свойства

• Сильный окислитель, но

не окисляет Au и Pt,

окисляет многие металлы,

образуя оксиды.

2Cu O2 = 2CuO

• Взаимодействует со

всеми неметаллами, кроме

галогенов, за исключением

S O2 = SO2

• Горение сложных

веществ:

2H2S 3O2 = 2H2O

2SO2

• Очень сильный окислитель,

более реакционноспособнее,

чем двухатомный кислород.

• Окисляет почти все металлы

(за исключением золота,

платины и иридия).

2Ag O3 = Ag2O O2

(комнатная температура)

• Окисляет многие неметаллы.

C 2O3 = CO2 2O2

• Окисление сложных веществ

2KI O3 H2O = 2KOH I2 O2

. Получение в природе.

6СО2 6Н2О = С6Н12О6 6О2

Процесс фотосинтеза.

3О2 ⇄ 2О3

Грозовые разряды.

. Значение кислорода и озона в природе.

дыхание

(животные)

гемоглобин

Озоновый слой поглощает

солнечные излучения,

губительные для всего

живого на ЗЕМЛЕ.

Н2О СО2

хлорофилл

фотосинтез

(растения)

Равновесие всего живого в

природе.

О П А С Н О !!!

«озоновые дыры»

Конспект урока химии, географии, биологии в 8 классе по теме: «Аллотропия. Аллотропные видоизменения атома кислорода (модификации)». | План-конспект урока по химии (8 класс) по теме: | Образовательная социальная сеть

Аллотропия (от греческих слов allos – другой и tropos – образ, способ)

Способность атомов одного

элемента

образовывать несколько

простых веществ.

Аллотропные модификации кислорода.

кислород

(простое вещество)

К. В. Шееле 1772 г.

Дж. Пристли 1774 г.

А. Лавуазье 1777г.

«рождающий кислоты»

озон

(простое вещество)

Х. Ф. Шёнбейн 1839 г.

«пахнущий»

1772 год. Карл Вильгельм

Шееле (шведский учёный)

хотел раскрыть загадку огня и

при этом неожиданно

обнаружил, что воздух — не

элемент, а смесь двух газов,

которые он называл воздухом

«огненным».

В 1777 г. был опубликован

труд Шееле «Химический

трактат о воздухе и огне».

(1742–1786)

Однако приоритет открытия кислорода принадлежит

Джозефу Пристли, который описал его в 1774 г.

независимо от Шееле.

1774 год. Джозеф Пристли, изучая

(1733-1804)

состав воздуха, пытался выяснить,

какие его составляющие могут

выделиться из химических веществ

при их нагревании. Нагревая оксид

ртути (II), он получил газ и назвал его

«дефлогистированным воздухом».

Исследуя свойства полученного газа,

Пристли обнаружил, что зажженная

свеча горела в нем ослепительно

ярко и что он поддерживает дыхание.

Позднее А.Лавуазье назвал этот газ кислородом.

Прибор для получения

кислорода ( Д.Пристли )

Впервые количественный состав воздуха

установил французский ученый

Антуан Лоран Лавуазье ( 1775 г. )

( 1743-1794 )

Опыт Лавуазье

По результатам своего известного 12дневного опыта он сделал вывод, что весь

воздух в целом состоит из кислорода,

пригодного для дыхания и горения, и азота,

неживого газа, в пропорциях 1/5 и 4/5 объема

соответственно. Ученый предложил

«жизненный воздух» переименовать в

«кислород», поскольку при сгорании в

кислороде большинство веществ

превращается в кислоты, а «удушливый

воздух» – в «азот», т.к. он не поддерживает

жизнь, вредит жизни.

Впервые озон обнаружил в 1785 голландский физик М.

ван Марум по характерному запаху (свежести) и

окислительным свойствам, которые приобретает

воздух после пропускания через него электрических

искр. Однако как новое вещество он описан не был, ван

Марум считал, что образуется особая «электрическая

материя».

Кристиан Фридрих

Шёнбей

Термин озон предложен

немецким химиком

X.Ф. Шёнбейном в 1840 г.,

вошёл в словари в конце 19ого века. Многие источники

именно ему отдают приоритет

открытия озона в 1839 г.

( 1799 – 1868 )

I. проверка знаний.

1. Расскажите о строении атома кислорода и свойствах этого элемента на основании его положения в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева.
2. Какие степени окисления может проявлять кислород в различных соединениях?
3. Назовите простые вещества, которые при взаимодействии с кислородом образуют высший оксид, и те, которые в полученном оксиде имеют промежуточную степень окисления.
4. Бывают ли реакции соединения простых веществ с кислородом эндотермическими? Если да, то приведите пример.
5. Откуда появляется кислород в атмосфере Земли? Почему его концентрация не уменьшается из-за расходования в процессах дыхания и горения?
6. Расскажите об областях применения кислорода в технике, промышленности, медицине, химическом производстве. Как окрашены баллоны, в которых хранится кислород?

Ii. изучение нового материала: объяснение с помощью таблиц, презентации.

(На слайде – задачи урока ).

Сообщение учащегося об опыте Лавуазье по определению состава воздуха.

В 1774 г. французский ученый А. Лавуазье доказал, что воздух – это смесь в основном двух газов – азота и кислорода. Он нагревал металлическую ртуть в реторте на жаровне в течение 12 суток. Конец реторты был подведен под колокол, поставленный в сосуд с ртутью.

В результате уровень ртути в колоколе поднялся примерно на 1/5. На поверхности ртути в реторте образовалось вещество оранжевого цвета – оксид ртути. Оставшийся под колоколом газ был непригоден для дыхания. Этим опытом было доказано, что в воздухе содержится примерно 4/5 азота и 1/5 кислорода (по объему).

Учитель: В конце XIX в. исследованиями было доказано, что в состав воздуха, кроме кислорода и азота, входят еще 5 газообразных простых веществ: гелий Не, неон Ne, аргон Аг, криптон Кг, ксенон Хе. Долгое время не удавалось получить соединения этих элементов.

Примерный состав воздуха показан в таблице.

Кислорода в воздухе содержится 78,08%, азота – 20, 95%, инертных газов – 0,93%, углекислого газа – 0,03%, озона – 0.00004%. (Содержание составных частей воздуха указано по объему).

Атомы кислорода могут образовывать два простых вещества – кислород и озон. Молекулы кислорода, как известно, состоят из двух атомов, связанных ковалентной неполярной связью.

В природе озон образуется или во время грозы вследствие электрических разрядов, или при окислении смолы хвойных деревьев. Озон и придает приятный свежий запах воздуху в хвойных лесах и после грозы.

При обычных условиях озон – это газ с характерным запахом, в 1,5 раза тяжелее кислорода. Он гораздо лучше растворяется в воде, чем кислород.

Озон и кислород хотя и состоят из атомов одного и того же химического элемента, но представляют собой совершенно различные вещества.

Озон химически значительно активнее кислорода. Так, например, некоторые вещества (фосфор, спирт) в озоне воспламеняются, каучук становится хрупким, а красители под действием озона обесцвечиваются.

Явление, когда один и тот же химический элемент образует несколько простых веществ, называют аллотропией. Простые вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, называют аллотропными видоизменениями этого элемента.

Кислород и озон – это аллотропные видоизменения одного и того же химического элемента – кислорода.

Сообщение учащегося. Трижды открытый элемент (история открытия кислорода).

Кислород впервые получили многие химики, не зная, правда, что это за газ.

За кем же закрепили приоритет его открытия?

С кислородом химики сталкивались давно, но установить природу газа им не удавалось. Полагают, что первым кислород получил голландский алхимик-технолог Корнелиус-Якобсон Дреббел (1572-1633) нагреванием нитрата калия:

2KNO₃ = 2KNO₂ О₂↑.

Дреббел установил, что в кислороде, который он назвал «воздухом», вспыхивает тлеющий уголь, а человек спокойно дышит. В 1615 г. он построил первое подводное судно, наполнил его кислородом и вместе с двенадцатью мужчинами опустил на дно Темзы около Лондона на три часа.

Предполагают, что в подводном судне находился и король Англии Джеймс I. В 1665 г. ассистент Бойля, английский физик Роберт Гук (1635-1703) в книге «Микрография» писал, что воздух состоит из газа, который находится в селитре (нитрате калия KNO3), и большого количества, какого-то инертного газа.

Позднее, в 1678 г. датский химик Оле Борх снова установил, что при нагревании селитры действительно выделяется газ, в котором вспыхивает тлеющий уголь. В 1721 г. священник Стефен Гейлс (1667-1761), повторив опыт Борха, собрал этот газ над водой, но принял его за очищенный воздух. В 1772 г. К. Шееле выделил кислород, используя реакцию взаимодействия диоксида марганца МпО2 с серной кислотой:

2МnО₂ 2H₂SO₄ = 2MnSO₄ 2Н₂О О₂↑.

Полученный газ Шееле назвал «огненным воздухом». Через два года английский священник Пристли, ничего не зная о работах своих предшественников, снова открыл кислород, нагревая оксид ртути (II):

2HgO = 2Hg O₂↑.

В полученном газе ярко вспыхивала тлеющая лучинка, горела железная проволока, рассыпая искры. Полученный им газ Пристли назвал «дефлогистированным воздухом». Приоритет открытия кислорода был закреплен за Шееле и Пристли.

В том же 1774 г. Лавуазье, проводя опыты с нагреванием оксида ртути (II) и горением фосфора, пришел к выводу, что в воздухе находится газ, поддерживающий горение. Сначала он назвал его «жизненным газом», но впоследствии дал газу название «кислотообразующий принцип», или «оксиген».

Лабораторная работа (работа в парах).

(Инструктивная карточка к лабораторной работе на слайде).

Получение кислорода разложением пероксида водорода.

Цель:

1. получить кислород разложением пероксида водорода;
2. доказать наличие кислорода.

Ход работы

1. Получение кислорода разложением пероксида водорода. В пробирку с пероксидом водорода добавьте катализатор – оксид марганца IV).
2. Доказательство наличия кислорода. В пробирку с выделавшимся в результате реакции кислородом поместите тлеющую лучину (для этого лучину подожгите в пламени спиртовки, а затем погасите ее).

Что наблюдается в результате реакции? Какие выводы можно сделать?

Планируемый ответ.

1. В результате лабораторной работы при разложении пероксида водорода наблюдали выделение кислорода.
   2Н₂О₂ =2Н₂О О₂↑.
2. Доказали наличие кислорода по возгоранию тлеющей лучины.

Учитель: Рассмотрим физические и химические свойства кислорода.

Физические свойства. При нормальных условиях кислород – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Температура кипения -183° С, тяжелее воздуха, плотность 1,43 г/см3. В 1 литре при н.у. растворяется 0,04 г кислорода.

Химические свойства. Как элемент, занимающий место в правом верхнем углу периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, кислород обладает ярко выраженными неметаллическими свойствами. Имея на наружном энергетическом уровне 6 электронов, атом кислорода может перейти к предельно заполненной 8-й электронной оболочке (условие максимальной химической устойчивости)

Кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме гелия, неона и аргона. С большинством элементов он взаимодействует непосредственно, кроме галогенов, золота и платины.

Такой активный металл, как цезий, самовозгорается в кислороде воздуха уже при комнатной температуре.

С фосфором кислород активно реагирует при нагревании до 60° С, с серой – до 250°С, а водородом – более 300°С, с углеродом (в виде угля и графита) – при 700-800°С:

4Р 5О₂ = 2Р₂О₅;
S O₂ = SO₂;
2Н₂ О₂ = 2Н₂О;
С О₂ = СО₂.

С кислородом реагируют и металлические вещества.

Составьте уравнение реакции горения магния и алюминия.

Планируемый ответ.

4Al 3О₂ = 2Al₂O₃;
2Mg О₂ =2MgO

При горении сложных веществ в избытке кислорода образуются оксиды соответствующих элементов:

2Н₂S 3O₂ =2SO₂ 2Н₂О
СН₄ 2О₂ = СО₂ 2Н₂О

Рассмотренные реакции сопровождаются выделением как теплоты, так и света. Такие процессы с участием кислорода называются горением.

Кроме указанного типа взаимодействия имеют место и такие, которые сопровождаются выделением только теплоты. К ним прежде всего следует отнести процесс дыхания.

Сообщение учащегося. Роль кислорода в природе и его применение в технике.

При участии кислорода совершается один из важнейших жизненных процессов – дыхание. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. В организме при участии кислорода совершается один из важнейших жизненных процессов – дыхание.

Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. В организме человека содержание кислорода составляет 61% от массы тела. В виде различных соединений он входит состав всех органов, тканей, биологических жидкостей. Человек вдыхает в сутки 20-30 м3 воздуха.

Кислород широко используют практически во всех отраслях химической промышленности: для получения азотной и серной кислот, в органическом синтезе, в процессах обжига руд и др. Процесс производства стали невозможен без кислорода, металлургия использует свыше 60% всего промышленного кислорода.

Огромная потребность в кислороде ставит перед человечеством серьезную экологическую проблему сохранения его запасов в атмосфере. До настоящего времени единственным источником, пополняющим атмосферу кислородом, является жизнедеятельность зеленых растений. Поэтому особо важно следить за тем, чтобы их количество на Земле не уменьшалось.

Учитель: Решите экологическую проблему: «Осуществимы ли жизненные процессы на Земле без кислорода?»

Планируемый ответ.

1. Кислород – основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток – белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, а также множества низкомолекулярных соединений.
2. В результате процесса фотосинтеза масса кислорода в воздухе пополняется.
3. Кислород является окислителем многих химических веществ как в живой, так и в неживой природе.

Вывод: жизнь на Земле без кислорода невозможна.

Iii. закрепление изученного.

Выполните тест:

1. Аллотропными видоизменениями являются:
   а) фосфор и азот;
   б) азот и кислород;
   в) озон и кислород;
   г) азот и озон.

2. Значение озонового слоя для жизни на Земле заключается в том, что он:
   а) задерживает ультрафиолетовое излучение;
   б) обладает бактерицидным действием;
   в) предохраняет поверхность Земли от перегрева;
   г) задерживает поток мелких метеоритов.

3. Объем каждого газа: азота и кислорода – в 100 л воздуха составляет:
   а) 10 л и 60 л;
   б) 78 л и 21 л;
   в) 56 л и 25 л;
   г) 90 л и 10 л.

4. Первым состав воздуха установил:
   а) М.В. Ломоносов;
   б) К. Шееле;
   в) А. Лавуазье;
   г) Д.И. Менделеев.

5. К переменным составным частям воздуха относятся:
   а) инертные газы;
   б) азот и кислород;
   в) примеси;
   г) углекислый газ и водяные пары.

6. При сгорании натрия в кислороде образуется:
   а) пероксид натрия;
   б) оксид натрия;
   в) карбонат натрия;
   г) гидроксид натрия.

Планируемый ответ.

1. Аллотропными видоизменениями являются: в) озон и кислород;
2. Значение озонового слоя для жизни на Земле заключается в том, что он: а) задерживает ультрафиолетовое излучение;
3. Объем каждого газа: азота и кислорода – в 100 л воздуха составляет: б) 78 л и 21 л.
4. Первым состав воздуха установил: в) А. Лавуазье;
5. К переменным составным частям воздуха относятся: г) углекислый газ и водяные пары.
6. При сгорании натрия в кислороде образуется: а) пероксид натрия.

V. домашнее задание.

1. Решите экологическую проблему: что такое озоновые дыры и как предупредить их появление?
2. Выучить §15, вопрос 2, 3 письменно.

Приложение.