Свойства кислорода и способы его получения | Сварка и сварщик

Свойства кислорода и способы его получения | Сварка и сварщик Кислород

Характеристика кислорода как химического элемента

(слайды 5-8)

  • Химический знак – О,
  • латинское название – Оxygenium,
  • Аr(O) = 16;
  • валентность – II,
  • степень окисления в соединениях: – 2;
  • содержание в земной коре – I место – более 49% ,
  • самые распространённые оксиды: оксид водорода (вода) – H2O, оксид кремния – SiO2 , оксид алюминия – Al2O3 .

Демонстрация минералов:

  • кварцSiO2 эту устойчивую при низких температурах модификацию обычно называют просто кварцем; происхождение названия остается неизвестным. Кварц является одним из наиболее распространенных в земной коре.
  • аметистSiO2
  • горный хрусталь – SiO2
  • агат – SiO2
  • рубин – Аl2О3 – одна из разновидностей корунда
  • изумруд – Be3Al2[Si6O18] – одна из разновидностей берилла. Химический состав:SiO2 66,9%.Al2O3 19,0 %, BeO 14,1%, в виде примесей содержатся Na2O, K2O, Li2O, иногда Rb2O, Cs2O.
  • александрит – BeAl2O4 – разновидность хризоберилла «хризос» по гречески – золото. Химический состав. Al2O380,2 %. BeO 19,8 %, Всегда присутствуют примеси: FeO (3,5-6%), иногда TiO2 (до 3%) и Cr2O3 (до 0,4%), с чем связана окраска александрита. Цветалександрита изумрудно-зеленый, а при электрическом освещении – фиолетово-красный.

Химические свойства кислорода

( слайд 16)

  • облегчает дыхание;
  • поддерживает горение;
  • повышает температуру пламени;
  • ускоряет химические реакции;

Где и как человек использует эти свойства кислорода?

  • взаимодействует с металлами (слайды 17-19)

Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты, назвать образующиеся вещества. Что такое оксиды?

Оксиды – бинарные соединения металлов и неметаллов с кислородом. На первом месте в формуле оксида пишут химический знак элемента, на втором – химический знак кислорода.

4Fe 3O2=2Fe2O3

2Fe O2 =2FeO

3Fe 2O2 =Fe3O4

2Mg O2 = 2MgO

Fe2O3 – оксид железа (III), FeO — оксид железа (II), (Fe2O3 и FeO) – Fe3O4 – железная окалина, MgO – оксид магния.

  • взаимодействует с неметаллами; (слайды 20-21)

Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты, назвать образующиеся вещества

4P 5O2 = 2 P2O5

2H2 O2 = 2H2O

  • взаимодействует со сложными веществами, (слайд 22) демонстрационный опыт: «несгораемый платок»:

C2H6O 3O2 = 2CO2 3H2O

Реакции взаимодействия простых и сложных веществ с кислородом называются реакциями окисления.

Закрепление изученного материала

(слайды 23-25)

(химический тест):

  1. Кто назвал кислород «огненным», а азот « испорченным» воздухом?
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  2. Какие вещества образует химический элемент кислород?
    А) только простые вещества, В) простые и сложные вещества, С) только сложные вещества.

  3. Как называются бинарные соединения, молекулы которых образованы атомами какого-либо химического элемента и кислорода:
    А) сульфиды, В) хлориды, С) оксиды.

  4. В 1774 году один учёный после проведённого эксперимента написал: «Но что поразило меня больше всего – это то, что свеча горела в этом воздухе удивительно блестящим пламенем…» Это был:
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  5. Название «Оxygenium» предложил:
    А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

  6. Кислород в воде:
    А) хорошо растворим, В)малорастворим, С)вообще не растворяется.

  7. При вдувании кислорода в пламя температура пламени:
    А) не изменяется, В) понижается, С) повышается.

  8. Оксид железа (III) имеет формулу:
    А) Fe2O3, В) FeO, С) FeO2.

  9. В каком уравнении коэффициенты расставлены правильно:
    А) 2P O2 = P2O5; В) 2P 5O2 = P2O5, С) 4P 5O2 = 2P2O5

  10. В каком ряду все три формулы написаны правильно:
    А) P2O5, Al2O, H2O; В) MgO, Al2O3 , CO2; С) CO2, FeO2, P2O5

Проверка диктанта. (слайд 26-27)

Номер вопросаБуква ответаПравильно
Неправильно —
1С 
2В 
3С 
4В 
5А 
6В 
7С 
8А 
9С 
10В 

Итого:Оценка:

Критерии оценки:

  • «5» – 10-9 правильных ответов
  • «4» – 8-7 правильных ответов
  • «3» – 6-5 правильных ответов

Все тесты

  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не с теми я, кто бросил землю» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Перемена» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Петербурге» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи к Блоку» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Клеветникам России» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Завещание» Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Москве» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «И. И. Пущину!» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «День и ночь» Ф. Тютчева5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Весна в лесу» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Журавли» Р. Гамзатова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Люблю» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Когда на меня навалилась беда» К. Кулиева5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Гамлет» Б. Пастернака5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Русь» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Ночь» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения К. Симонова «Ты помнишь, Алёша, дороги Смоленщины…»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения Жуковского «Приход весны»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения Анны Ахматовой «Сероглазый король»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Июль – макушка лета…»5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Мелколесье. Степь и дали…» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не позволяй душе лениться» Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «На дне моей жизни» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Нивы сжаты, рощи голы…» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушкины сказки» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Снежок» Н. Некрасова1 вопрос
  • Тест на темуАнализ стихотворения «По вечерам» Н. Рубцова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Вчерашний день, часу в шестом…» Н. Некрасова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Цветы последние милей…» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я знаю, никакой моей вины…» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я не ищу гармонии в природе»Н. Заболоцкого5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Разбуди меня завтра рано» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Снега потемнеют синие» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Осень» Н. Карамзина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» А. Ахматовой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Вечер» А. Фета5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Не жалею, не зову, не плачу» С. Есенина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Тучи» М. Лермонтова5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Книга» Г. Тукая5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Необычайное приключение, бывшее с Владимиром Маяковским летом на даче» В. Маяковского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Деревня» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Летний вечер» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Я убит подо Ржевом» А. Твардовского5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Элегия» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Зимнее утро» А. Пушкина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Троица» И. Бунина5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушке» М. Цветаевой5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «О весна без конца и краю» А. Блока5 вопросов
  • Тест на темуАнализ стихотворения «Море» В. Жуковского5 вопросов

Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе. получение кислорода и его физические свойства

Наш урок посвящен химическому элементу, который занимает особое место в жизни человека и всего живого. Речь пойдет о кислороде. Вы познакомитесь с общей характеристикой химического элемента – кислорода по его положению в ПСХЭ, рассмотрим нахождение кислорода в природе, изучим способы получения кислорода и его физические свойства.

Также данный урок посвящен изучению истории открытия одного из самых известных неорганических веществ – кислорода. Из материалов урока вы узнаете, кому принадлежит приоритет открытия кислорода и кто дал название этом веществу.

Эпиграф урока

“Кислород — это вещество, вокруг которого вращается земная химия”.

Я. Берцелиус.

I. Познавательный фильм: “Кислород”

II. Общая характеристика кислорода как химического элемента по положению его в ПСХЭ

Свойства кислорода и способы его получения | Сварка и сварщик

Кислород — элемент главной подгруппы шестой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным порядковым номером 8.

Обозначается символом O  (лат. Oxygenium).

Относительная атомная масса химического элемента кислорода равна 16, т.е. Ar(O)=16.

Относительная молекулярная масса равна 32, т.е. Мr(O2)=32.

III. Валентность кислорода, физические свойства

В соединениях кислород обычно двухвалентен (в оксидах), валентность VI не существует. В свободном виде встречается в виде двух простых веществ: О2 («обычный» кислород) и О3 (озон). О2 — газ без цвета и запаха, с относительной молекулярной массой =32. О3 – газ без цвета с резким запахом, с относительной молекулярной массой =48.

Тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния сжи­жен­но­го кис­ло­ро­да -183 С, тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния твер­до­го кис­ло­ро­да -219 С. Ин­те­рес­но, что кис­ло­род при­тя­ги­ва­ет­ся маг­ни­том.

Кис­ло­род под­дер­жи­ва­ет ды­ха­ние и го­ре­ние. При­чем, если вне­сти в сосуд с кис­ло­ро­дом тле­ю­щую лу­чин­ку, то она вспых­нет ярким пла­ме­нем.

Это интересно: “Какого цвета твердый кислород”

При температуре 90 K газ кислород превращается в бледно-голубую жидкость, а при температуре 54 K становится твёрдым. Но твёрдый кислород твёрдому кислороду рознь: в интервале давлений от 0 до приблизительно 130 гигапаскалей (1,3 млн атмосфер) кислород может существовать по крайней мере в шести модификациях (их обозначают греческими буквами γ, β, α, δ, ε и ζ). Эти модификации отличаются друг от друга кристаллической решёткой, магнитными и электрическими свойствами, а также цветом. Например, при давлении 5,4 гПа (это примерно в 52 тысячи раз выше атмосферного) твёрдый кислород имеет бледно-голубой цвет. При дальнейшем повышении давления (до 10 гПа) твёрдый кислород становится красным. Некоторые модификации твёрдого кислорода даже называют по их характерному цвету. Например, δ-O2 называют оранжевым кислородом, а ε-O2 — красным кислородом.

IV. Кислород в природе

Свойства кислорода и способы его получения | Сварка и сварщикКислород — самый распространенный на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов), приходится около 49% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,5% (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 21% по объёму и 23% по массе. Более 1500 соединений земной коры в своем составе содержат кислород.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 20 %, по массовой доле — около 65 %.

V. Открытие и получение кислорода

От­кры­тие кис­ло­ро­да при­хо­дит­ся на XVIII век. До этого вре­ме­ни счи­та­лось, что любой газ – это раз­но­вид­ность воз­ду­ха. На­ча­лом изу­че­ния газов по­слу­жи­ло, ка­за­лось бы, незна­чи­тель­ное изоб­ре­те­ние. Ан­глий­ский уче­ный Гейлс пред­ло­жил при­бор для сбора газов. За­пол­нен­ную водой колбу он опу­стил гор­лом вниз в сосуд с водой, в горло колбы по­ме­стил изо­гну­тый ру­жей­ный ствол, по ко­то­ро­му в колбу, вы­тес­няя воду, по­сту­па­ли газы. Вот с этого при­бо­ра все и на­ча­лось…

При­о­ри­тет от­кры­тия кис­ло­ро­да при­над­ле­жит ан­гли­ча­ни­ну Джо­зе­фу Прист­ли.В 1774 г. он об­на­ру­жил, что при раз­ло­же­нии ок­си­да ртути об­ра­зу­ет­ся га­зо­об­раз­ное ве­ще­ство, в ат­мо­сфе­ре ко­то­ро­го тле­ю­щая лу­чи­на вспы­хи­ва­ет ярким пла­ме­нем, а ды­шать этим газом осо­бен­но легко. Это был кис­ло­род. Урав­не­ние ре­ак­ции раз­ло­же­ния ок­си­да ртути:

2HgO = 2Hg O2

Прист­ли по­де­лил­ся своим от­кры­ти­ем с А.Ла­ву­а­зье, и тот дал газу на­зва­ние «кис­ло­род».

Ин­те­рес­но, что еще до работ Дж. Прист­ли в 1771 г. опыты по раз­ло­же­нию ок­си­да ртути про­де­лал швед­ский химик Карл Шееле. Но ре­зуль­та­ты его ис­сле­до­ва­ний были опуб­ли­ко­ва­ны толь­ко в 1775 г., по­это­му Прист­ли о них ни­че­го не знал.

Есть еще один ин­те­рес­ный ис­то­ри­че­ский факт. Ока­зы­ва­ет­ся гол­ланд­ский химик Кор­не­ли­ус Дреб­бел при­мер­но за 150 лет до Прист­ли и Шееле по­лу­чил кис­ло­род при на­гре­ва­нии нит­ра­та калия:

2KNO3 = 2KNO2  O2

Он опи­сал свой­ства по­лу­чен­но­го га­зо­об­раз­но­го ве­ще­ства: тле­ю­щий уго­лек в нем вспы­хи­вал, в ат­мо­сфе­ре этого газа легко ды­ша­лось. Свое от­кры­тие уче­ный даже ис­поль­зо­вал на изоб­ре­тен­ном им под­вод­ном судне. Од­на­ко в то время уче­ные не ин­те­ре­со­ва­лись га­за­ми, и от­кры­тие Дреб­бе­ла даже не за­ме­ти­ли.

VI. Получение кислорода

Промышленный способ получения кислорода

В про­мыш­лен­ных целях кис­ло­род необ­хо­ди­мо по­лу­чать в боль­ших объ­ё­мах и мак­си­маль­но де­шё­вым спо­со­бом. Такой спо­соб по­лу­че­ния кис­ло­ро­да был пред­ло­жен ла­у­ре­а­том Но­бе­лев­ской пре­мии Пет­ром Лео­ни­до­ви­чем Ка­пи­цей. Он изоб­рёл уста­нов­ку для сжи­же­ния воз­ду­ха. Как из­вест­но, в воз­ду­хе на­хо­дит­ся около 21% по объ­е­му кис­ло­ро­да. Кис­ло­род можно вы­де­лить из жид­ко­го воз­ду­ха ме­то­дом пе­ре­гон­ки, т.к. все ве­ще­ства, вхо­дя­щие в со­став воз­ду­ха имеют раз­ные тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния. Тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния кис­ло­ро­да —  -183°С, а азота — -196°С. Зна­чит, при пе­ре­гон­ке сжи­жен­но­го воз­ду­ха пер­вым за­ки­пит и ис­па­рит­ся азот, а затем – кис­ло­род.

Лабораторные способы получения кислорода

В ла­бо­ра­то­рии кис­ло­род тре­бу­ет­ся не в таких боль­ших ко­ли­че­ствах, как в про­мыш­лен­но­сти. Обыч­но его при­во­зят в го­лу­бых сталь­ных бал­ло­нах, в ко­то­рых он на­хо­дит­ся под дав­ле­ни­ем. В неко­то­рых слу­ча­ях всё же тре­бу­ет­ся по­лу­чить кис­ло­род хи­ми­че­ским путём. Для этого ис­поль­зу­ют ре­ак­ции раз­ло­же­ния.

1. Разложение пероксида водорода

При ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре пе­рок­сид во­до­ро­да раз­ла­га­ет­ся мед­лен­но (при­зна­ков про­те­ка­ния ре­ак­ции мы не видим), но этот про­цесс можно уско­рить, если до­ба­вить в рас­твор несколь­ко кру­пи­нок ок­си­да мар­ган­ца(IV). Во­круг кру­пи­нок чер­но­го ок­си­да сразу на­чи­на­ют вы­де­лять­ся пу­зырь­ки газа. Это кис­ло­род. Как бы долго ни про­те­ка­ла ре­ак­ция, кру­пин­ки ок­си­да мар­ган­ца(IV) в рас­тво­ре не рас­тво­ря­ют­ся. То есть, оксид мар­ган­ца(IV) участ­ву­ет в ре­ак­ции, ее уско­ря­ет, но сам в ней не рас­хо­ду­ет­ся.

Ве­ще­ства, ко­то­рые уско­ря­ют ре­ак­цию, но не рас­хо­ду­ют­ся в ре­ак­ции, на­зы­ва­ют ка­та­ли­за­то­ра­ми.

Ре­ак­ции, уско­ря­е­мые ка­та­ли­за­то­ра­ми, на­зы­ва­ют ка­та­ли­ти­че­ски­ми.

Уско­ре­ние ре­ак­ции ка­та­ли­за­то­ром на­зы­ва­ют ка­та­ли­зом.

Таким об­ра­зом, оксид мар­ган­ца (IV) в ре­ак­ции раз­ло­же­ния пе­рок­си­да во­до­ро­да слу­жит ка­та­ли­за­то­ром. В урав­не­нии ре­ак­ции фор­му­ла ка­та­ли­за­то­ра за­пи­сы­ва­ет­ся свер­ху над зна­ком ра­вен­ства. За­пи­шем урав­не­ние про­ве­ден­ной ре­ак­ции. При раз­ло­же­нии пе­рок­си­да во­до­ро­да вы­де­ля­ет­ся кис­ло­род и об­ра­зу­ет­ся вода. Вы­де­ле­ние кис­ло­ро­да из рас­тво­ра по­ка­зы­ва­ют стрел­кой, на­прав­лен­ной вверх:

Свойства кислорода и способы его получения | Сварка и сварщик

2. Разложение перманганата калия

В по­все­днев­ной жизни вы на­вер­ня­ка стал­ки­ва­лись с ве­ще­ством, ко­то­рое в быту на­зы­ва­ет­ся «мар­ган­цов­кой». Хи­ми­че­ское на­зва­ние этого ве­ще­ства — пер­ман­га­нат калия, его хи­ми­че­ская фор­му­ла KMnO4.

При на­гре­ва­нии пер­ман­га­нат калия раз­ла­га­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем кис­ло­ро­да.

В про­бир­ку на­сы­па­ют кри­стал­ли­че­ский пер­ман­га­нат калия. При на­гре­ва­нии пер­ман­га­нат калия раз­ла­га­ет­ся, вы­де­ля­ю­щий­ся кис­ло­род по­сту­па­ет по га­зо­от­вод­ной труб­ке в кол­бу-при­ем­ник. Кис­ло­род тя­же­лее воз­ду­ха, по­это­му не по­ки­да­ет колбу и по­сте­пен­но за­пол­ня­ет ее. Если опу­стить тле­ю­щую лу­чи­ну в колбу с со­бран­ным кис­ло­ро­дом, то она ярко вспых­нет.

Урав­не­ние про­ве­ден­ной ре­ак­ции:

2 KMnO4 = K2MnO4   MnO2   O2 ↑

3. Разложение бертолетовой соли

Для получения кислорода к бертолетовой соли всегда примеши­вают оксид марганца МпО2 или другое вещество, каталитически ускоряющее процесс разложения. Если нагревать более или менее значительные количества чистой соли, то на поверхности расплава может образоваться корка тугоплавкого хлорида калия, под кото­рой скопляется кислород, в результате чего происходит взрыв. В присутствии оксида марганца MnO2 бертолетова соль начинает разлагаться раньше, чем она расплавится (около 200 ºС). 

2KClO3 t˚C , MnO2=2KCl 3O2↑

Это интересно

Кислород мало растворим в воде и тяжелее воздуха, поэтому его можно получать двумя способами:

Свойства кислорода и способы его получения | Сварка и сварщик

  • вытеснением воздуха (кислород будет собираться на дне сосуда)

Свойства кислорода и способы его получения | Сварка и сварщик

ЦОРы

Познавательный фильм: “Кислород”

Видео: “Разложение пероксида водорода”

Видео: “Разложение перманганата калия” 

Домашнее задание

  1. Параграф 22
  2. Стр. 75 упр. 4-6 (письменно)

Общая характеристика элемента

Кислород – самый распространенный элемент на Земле, на его долю приходится чуть меньше половины, 49 % от общей массы земной коры. Природный кислород состоит из 3 стабильных изотопов

16

О,

17

О и

18

О (преобладает

16

О).

Кислород входит в состав атмосферы (20,9 % по объему, 23,2 по массе), в состав воды и более 1400 минералов: кремнезема, силикатов и алюмосиликатов, мраморов, базальтов, гематита и других минералов и горных пород. Кислород составляет 50-85% массы тканей растений и животных, т.к содержится в белках, жирах и углеводах, из которых состоят живые организмы. Общеизвестна роль кислорода для дыхания, для процессов окисления.

Кислород сравнительно мало растворим в воде – 5 объемов в 100 объемах воды. Однако, если бы весь растворенный в воде кислород перешел в атмосферу, то он занял бы огромный объем – 10 млн км

3

( н.у).

Открыт шведом К. Шееле ( 1771 – 1772 г.г) и англичанином Дж. Пристли ( 1774г.). Первый использовал нагревание селитры, второй – оксида ртути ( 2). Название дал А.Лавуазье («оксигениум» — «рождающий кислоты»).

В свободном виде существует в двух аллотропных модификациях – «обыкновенного» кислорода О

2

и озона О

3

.

2

= 2О

3

– 285 кДж
Озон в стратосфере образует тонкий слой, который поглощает большую часть биологически вредного ультрафиолетового излучения.
При хранении озон самопроизвольно превращается в кислород.

Получение кислорода

1.      Промышленный способ — перегонка жидкого воздуха и электролиз воды:



2

О → 2Н

2

О

2
кислород получение

2.

В лаборатории кислород получают:
1.Электролизом щелочных водных растворов или водных растворов кислородосодержащих солей (Na

2

SO

4

и др.)

2. Термическим разложением перманганата калия KMnO

4

:
2KMnO

4

= K

2

MnO4 MnO

2

O

2

↑,

Бертолетовой соли  KClO

3

:
2KClO

3

= 2KCl 3O

2

↑      (катализатор MnO

2

)

Оксида марганца ( 4) MnO

2

:
4MnO

2

= 2Mn

2

O

3

O

2

↑      (700

o

C),

3MnO

2

= 2Mn

3

O

4

O

2

↑      (1000

o

C),

3. Разложением пероксида водорода:
2H

2

O

2

= H

2

O O

2

↑           (катализатор MnO

2

)

4. Разложение нитратов:
2KNO

3

→ 2KNO

2

O

2

На космических кораблях и подводных лодках кислород получают из смеси K

2

O

2

и K

2

O

4

:
2K

2

O

4

2H

2

O = 4KOH 3O

2


4KOH 2CO

2

= 2K

2

CO

3

2H

2

O

Суммарно:
2K

2

O

4

2CO

2

= 2K

2

CO

3

2

Когда используют K

2

O

2

, то суммарная реакция выглядит так:
2K

2

O

2

2CO

2

= 2K

2

CO

3

O

2

Если смешать K

2

O

2

и K

2

O

4

в равномолярных (т.е. эквимолярных) количествах, то на 1 моль поглощенного  СО

2

выделится один моль О

2.

Применение кислорода

Молекулярный диоксид O2 необходим для клеточного дыхания у всех аэробных организмов. Его реакционноспособные виды, такие как супероксид-ион (O2-) и пероксид водорода (H2O2), являются опасными побочными продуктами использования кислорода в организмах.

Однако части иммунной системы высших организмов используют реактивный пероксид, супероксид и синглетный кислород для уничтожения вторгающихся микробов. Реактивные виды также играют важную роль в гиперчувствительной реакции растений на воздействие патогенных микроорганизмов.

В состоянии покоя взрослый человек вдыхает от 1,8 до 2,4 г кислорода в минуту. Это составляет более 6 миллиардов тонн элемента, вдыхаемого человечеством в год. Сферы использования включают в себя следующие:

  • Люди, у которых есть проблемы с дыханием, используют кислородные маски и резервуары, чтобы получить необходимый им кислород.
  • Он используется в ракетном топливе, сочетается с водородом в двигателе. Когда водород и кислород объединяются, они выделяют очень большое количество энергии. Энергия используется для запуска ракеты в космос.
  • На производство металла приходится самый большой процент использования О2. Например, элемент используется для сжигания углерода и других примесей, которые содержатся в железе для производства стали. Небольшое количество этих примесей может быть полезным для стали, но слишком большое делает его ломким и непригодным для использования. Углерод и другие примеси сжигаются при производстве стали путём продувки О2 через расплавленное железо.
  • Используется при производстве таких металлов, как медь, свинец и цинк. Эти металлы встречаются в земле в форме сульфидов, таких как сульфид меди (CuS), сульфид свинца (PbS) и сульфид цинка (ZnS). Первым шагом в извлечении этих металлов является превращение их в оксиды. Затем оксиды нагревают с углеродом, чтобы получить чистые металлы.
  • Применяется в химической промышленности в качестве исходного материала для производства некоторых очень важных соединений. Иногда этапы перехода от кислорода к конечному соединению являются длительными. Например, газообразный этилен (C2H4) может быть обработан кислородом с образованием этиленоксида (CH2CH2O). Около 60% полученного этиленоксида превращается в этиленгликоль (CH2CH2 (OH)2). Этиленгликоль используется в качестве антифриза и служит отправной точкой при производстве полиэфирных волокон, плёнки, пластиковых контейнеров, пакетов и упаковочных материалов
  • Используется в оксиацетиленовой сварке, в качестве окислителя для ракетного топлива, а также в производстве метанола и этиленоксида.
  • Растения и животные используют его для дыхания.
  • Чистый кислород часто используется для облегчения дыхания у пациентов с респираторными заболеваниями.


Кислород и его соединения играют ключевую роль во многих важных процессах жизни и промышленности

Соединение элементов с кислородом

Простые соединения кислорода: О2 и озон О3. Степень окисления -2, -1, а также 2 (OF2). Образует соединения со всеми элементами. С некоторыми металлами образует пероксиды Me2О2, надпероксиды MeO2, озониды MeO3; с горючими газами — взрывчатые смеси. В 1 м3воды при температуре 273,15 К растворяется 0,049 м3 О2.

Кислород занимает 3-е место после водорода и гелия по распространённости во Вселенной. Самый распространённый химический элемент на Земле — 47% массы земной коры, 85,7% массы гидросферы, 23,15% массы атмосферы, 79% и 65% массы растений и животных соответственно.

По объёму кислород занимает 92% объёма земной коры. Известно около 1400 минералов, содержащих кислород, главные из них кварц, полевые шпаты, слюды, глинистые минералы, карбонаты.

Физические свойства

При нормальных условиях кислород это газ без цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Является парамагнетиком.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.

Жидкий кислород (темп. кипения −182,98 °C) это бледно-голубая жидкость.

Твердый кислород (темп. плавления −218,79 °C) — синие кристаллы. Известны шесть кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:

α-О2 — существует при температуре ниже 23,65 К; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a=5,403 Å, b=3,429 Å, c=5,086 Å; β=132,53° .β-О2 — существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 К; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки a=4,21 Å, α=46,25°.

Ещё три фазы образуются при высоких давлениях:δ-О2 интервал температур до 300 К и давление 6-10 ГПа, оранжевые кристаллы;ε-О2 давление от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от темно красного до чёрного, моноклинная сингония;

Химические свойства

Сильный окислитель, взаимодействует, практически, со всеми элементами, образуя оксиды. Степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры. Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:4K  O2 → 2K2O2Sr  O2 → 2SrO

Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:2NO  O2 → 2NO2

Окисляет большинство органических соединений:CH3CH2OH  3O2 → 2CO2  3H2O

При определенных условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:CH3CH2OH  O2 → CH3COOH  H2O


Кислород не окисляет Au и Pt, галогены и инертные газы.

Кислород образует пероксиды со степенью окисления −1.— Например, пероксиды получаются при сгорании щелочных металлов в кислороде:2Na  O2 → Na2O2

— Некоторые окислы поглощают кислород:2BaO  O2 → 2BaO2

— По принципам горения, разработанным А. Н. Бахом и К. О. Энглером, окисление происходит в две стадии с образованием промежуточного пероксидного соединения. Это промежуточное соединение можно выделить, например, при охлаждении пламени горящего водорода льдом, наряду с водой, образуется перекись водорода:H2  O2 → H2O2

Надпероксиды имеют степень окисления −1/2, то есть один электрон на два атома кислорода (ион O2-). Получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлениям и температуре:Na2O2  O2 → 2NaO2

Озониды содержат ион O3- со степенью окисления −1/3. Получают действием озона на гидроксиды щелочных металлов:КОН(тв.)  О3 → КО3  КОН  O2

Ион диоксигенил O2 имеет степень окисления 1/2. Получают по реакции:PtF6  O2 → O2PtF6

Фториды кислородаДифторид кислорода, OF2 степень окисления 2, получают пропусканием фтора через раствор щелочи:2F2  2NaOH → OF2  2NaF  H2O

Монофторид кислорода (Диоксидифторид), O2F2, нестабилен, степень окисления 1. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре −196 °C.

https://www.youtube.com/watch?v=_EING_B8boA

Пропуская тлеющий разряд через смесь фтора с кислородом при определенных давлении и температуре получаются смеси высших фторидов кислорода O3F2, О4F2, О5F2 и О6F2.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий