Spørgsmål nr. 2 Hvordan opnås ilt i laboratoriet og i industrien? Skriv ligningerne for de tilsvarende reaktioner. Hvordan adskiller disse metoder sig fra hinanden?

Svar:

I laboratoriet kan ilt opnås på følgende måder:

1) Nedbrydning af hydrogenperoxid i nærværelse af en katalysator (manganoxid

2) Nedbrydning af bertholletsalt (kaliumchlorat):

3) Nedbrydning af kaliumpermanganat:

I industrien fås ilt fra luft, som indeholder omkring 20 volumenprocent. Luften bliver flydende under tryk og ekstrem afkøling. Ilt og nitrogen (luftens anden hovedkomponent) har forskellige kogepunkter. Derfor kan de adskilles ved destillation: nitrogen har et lavere kogepunkt end ilt, så kvælstof fordamper før ilt.

Forskelle mellem industrielle og laboratoriemetoder til fremstilling af ilt:

1) Alle laboratoriemetoder til fremstilling af ilt er kemiske, det vil sige, at nogle stoffer omdannes til andre. Processen med at opnå ilt fra luft er en fysisk proces, da omdannelsen af ​​nogle stoffer til andre ikke forekommer.

2) Ilt kan fås fra luft i meget større mængder.

Ilt dukkede op i jordens atmosfære med fremkomsten af ​​grønne planter og fotosyntetiske bakterier. Takket være ilt udfører aerobe organismer respiration eller oxidation. Det er vigtigt at få ilt i industrien - det bruges i metallurgi, medicin, luftfart, national økonomi og andre industrier.

Ejendomme

Ilt er det ottende element i det periodiske system. Det er en gas, der understøtter forbrænding og oxiderer stoffer.

Ris. 1. Ilt i det periodiske system.

Oxygen blev officielt opdaget i 1774. Den engelske kemiker Joseph Priestley isolerede grundstoffet fra kviksølvoxid:

2HgO → 2Hg + O2.

Priestley vidste dog ikke, at ilt er en del af luft. Egenskaberne og tilstedeværelsen af ​​ilt i atmosfæren blev senere bestemt af Priestleys kollega, den franske kemiker Antoine Lavoisier.

Generelle egenskaber ved oxygen:

• farveløs gas;
• har ingen lugt eller smag;
• tungere end luft;
• molekylet består af to oxygenatomer (O 2);
• i flydende tilstand har den en lyseblå farve;
• dårligt opløseligt i vand;
• er et stærkt oxidationsmiddel.

Ris. 2. Flydende ilt.

Tilstedeværelsen af ​​ilt kan let kontrolleres ved at sænke en ulmende splint ned i en beholder indeholdende gas. I nærvær af ilt bryder faklen ud i flammer.

Hvordan får du det?

Der er flere kendte metoder til fremstilling af oxygen fra forskellige forbindelser under industrielle og laboratoriemæssige forhold. I industrien opnås ilt fra luft ved at gøre den flydende under tryk og ved en temperatur på -183°C. Flydende luft udsættes for fordampning, dvs. varmes gradvist op. Ved -196°C begynder nitrogen at fordampe, og ilt forbliver flydende.

I laboratoriet dannes ilt fra salte, brintoverilte og som følge af elektrolyse. Nedbrydningen af ​​salte sker ved opvarmning. For eksempel opvarmes kaliumchlorat eller bertholitsalt til 500°C, og kaliumpermanganat eller kaliumpermanganat opvarmes til 240°C:

• 2KClO3 → 2KCl + 302;
• 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2.

Ris. 3. Opvarmning af Berthollet salt.

Du kan også få ilt ved at opvarme nitrat eller kaliumnitrat:

2KNO3 → 2KNO2 + O2.

Ved nedbrydning af hydrogenperoxid anvendes mangan(IV)oxid - MnO 2, kulstof eller jernpulver som katalysator. Den generelle ligning ser således ud:

2H202 → 2H20 + O2.

En natriumhydroxidopløsning gennemgår elektrolyse. Som et resultat dannes vand og ilt:

4NaOH → (elektrolyse) 4Na + 2H2O + O2.

Ilt isoleres også fra vand ved hjælp af elektrolyse, hvorved det nedbrydes til brint og oxygen:

2H20 → 2H2 + O2.

På nukleare ubåde blev ilt opnået fra natriumperoxid - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2. Metoden er interessant ved, at der sammen med frigivelsen af ​​ilt optages kuldioxid.

Sådan bruges

Indsamling og genkendelse er nødvendig for at frigive ren ilt, som bruges i industrien til at oxidere stoffer, samt for at opretholde vejrtrækningen i rummet, under vand og i røgfyldte rum (ilt er nødvendigt for brandmænd). Inden for medicin hjælper iltflasker patienter med åndedrætsbesvær med at trække vejret. Ilt bruges også til behandling af luftvejssygdomme.

Ilt bruges til at forbrænde brændstoffer - kul, olie, naturgas. Ilt er meget udbredt i metallurgi og maskinteknik, for eksempel til smeltning, skæring og svejsning af metal.

Gennemsnitlig vurdering: 4.9. Samlede vurderinger modtaget: 220.

>> Indhentning af ilt

At få ilt

Dette afsnit taler om:

> om opdagelsen af ​​ilt;
> om at få ilt i industri og laboratorier;
> om nedbrydningsreaktioner.

Opdagelse af ilt.

J. Priestley opnåede denne gas fra en forbindelse kaldet kviksølv(II)oxid. Videnskabsmanden brugte en glaslinse, hvormed han fokuserede sollys på stoffet.

I en moderne version er dette eksperiment afbildet i figur 54. Ved opvarmning bliver kviksølv (||) oxid (gult pulver) til kviksølv og ilt. Kviksølv frigives i gasform og kondenserer på væggene i reagensglasset i form af sølvfarvede dråber. Ilt opsamles over vandet i det andet reagensglas.

Priestleys metode bruges ikke længere, fordi kviksølvdamp er giftigt. Ilt produceres ved hjælp af andre reaktioner, der ligner den diskuterede. De opstår normalt, når de opvarmes.

Reaktioner, hvor flere andre dannes af et stof, kaldes nedbrydningsreaktioner.

For at opnå ilt i laboratoriet anvendes følgende iltholdige forbindelser:

Kaliumpermanganat KMnO 4 (almindelig navn kaliumpermanganat; stof er et almindeligt desinfektionsmiddel)

Kaliumchlorat KClO 3 (trivielt navn - Berthollets salt, til ære for den franske kemiker i slutningen af ​​det 18. - begyndelsen af ​​det 19. århundrede C.-L. Berthollet)

En lille mængde katalysator - mangan (IV) oxid MnO 2 - tilsættes kaliumchlorat, således at nedbrydningen af ​​forbindelsen sker med frigivelse af oxygen 1.

Laboratorieforsøg nr. 8

Iltproduktion ved nedbrydning af hydrogenperoxid H 2 O 2

Hæld 2 ml hydrogenperoxidopløsning i et reagensglas (det traditionelle navn for dette stof er hydrogenperoxid). Tænd en lang splint og sluk den (som du gør med en tændstik), så den næsten ikke ulmer.
Hæld lidt katalysator - sort pulver mangan (IV) oxid - i et reagensglas med en opløsning af hydrogenoxid. Vær opmærksom på den hurtige frigivelse af gas. Brug en ulmende splint til at kontrollere, at gassen er ilt.

Skriv en ligning for nedbrydningsreaktionen af ​​hydrogenperoxid, hvis reaktionsprodukt er vand.

I laboratoriet kan ilt også opnås ved at nedbryde natriumnitrat NaNO 3 eller kaliumnitrat KNO 3 2. Ved opvarmning smelter forbindelser først og nedbrydes derefter:

1 Når en forbindelse opvarmes uden en katalysator, sker der en anden reaktion

2 Disse stoffer bruges som gødning. Deres almindelige navn er salpeter.

Skema 7. Laboratoriemetoder til fremstilling af ilt

Konverter reaktionsdiagrammer til kemiske ligninger.

Oplysninger om, hvordan ilt produceres i laboratoriet, er samlet i Skema 7.

Ilt sammen med brint er produkter af nedbrydning af vand under påvirkning af elektrisk strøm:

I naturen produceres ilt gennem fotosyntese i planters grønne blade. Et forenklet diagram over denne proces er som følger:

konklusioner

Ilt blev opdaget i slutningen af ​​det 18. århundrede. flere videnskabsmænd .

Ilt opnås i industrien fra luften og i laboratoriet gennem nedbrydningsreaktioner af visse iltholdige forbindelser. Under en nedbrydningsreaktion dannes to eller flere stoffer af et stof.

129. Hvordan opnås ilt i industrien? Hvorfor bruger de ikke kaliumpermanganat eller hydrogenperoxid til dette?

130. Hvilke reaktioner kaldes nedbrydningsreaktioner?

131. Konverter følgende reaktionsskemaer til kemiske ligninger:

132. Hvad er en katalysator? Hvordan kan det påvirke forløbet af kemiske reaktioner? (Til dit svar, brug også materialet i § 15.)

133. Figur 55 viser nedbrydningsmomentet af et hvidt fast stof, som har formlen Cd(NO3)2. Se nøje på tegningen og beskriv alt, hvad der sker under reaktionen. Hvorfor blusser en ulmende splint op? Skriv den passende kemiske ligning.

134. Massefraktionen af ​​ilt i remanensen efter opvarmning af kaliumnitrat KNO 3 var 40%. Er denne forbindelse fuldstændigt nedbrudt?

Ris. 55. Nedbrydning af et stof ved opvarmning

Popel P. P., Kryklya L. S., Kemi: Pidruch. for 7. klasse zagalnosvit. navch. lukning - K.: VC "Academy", 2008. - 136 s.: ill.

Lektionens indhold lektionsnoter og understøttende ramme lektionspræsentation interaktive teknologier accelerator undervisningsmetoder Øve sig test, test af online opgaver og øvelser hjemmearbejde workshops og træningsspørgsmål til klassediskussioner Illustrationer video- og lydmaterialer fotografier, billeder, grafer, tabeller, diagrammer, tegneserier, lignelser, ordsprog, krydsord, anekdoter, vittigheder, citater Tilføjelser abstracts snydeark tips til de nysgerrige artikler (MAN) litteratur grundlæggende og yderligere ordbog over termer Forbedring af lærebøger og lektioner rette fejl i lærebogen, erstatte forældet viden med ny Kun for lærere kalenderplaner træningsprogrammer metodiske anbefalinger

Plan:

Opdagelseshistorie

Navnets oprindelse

At være i naturen

Kvittering

Fysiske egenskaber

Kemiske egenskaber

Ansøgning

Biologisk rolle af oxygen

Giftige iltderivater

10. Isotoper

Ilt

Ilt- element af den 16. gruppe (i henhold til den forældede klassifikation - hovedundergruppen af ​​gruppe VI), den anden periode af det periodiske system af kemiske elementer af D.I. Mendeleev, med atomnummer 8. Benævnt med symbolet O (lat. Oxygenium) . Ilt er et kemisk aktivt ikke-metal og er det letteste grundstof fra gruppen af ​​kalkogener. Simpelt stof ilt(CAS-nummer: 7782-44-7) er under normale forhold en farveløs, smagløs og lugtfri gas, hvis molekyle består af to oxygenatomer (formel O 2), og derfor kaldes den også dioxygen Flydende oxygen har et lys blå farve, og solide krystaller er lyseblå i farven.

Der er andre allotrope former for oxygen, for eksempel ozon (CAS-nummer: 10028-15-6) - under normale forhold en blå gas med en specifik lugt, hvis molekyle består af tre oxygenatomer (formel O 3).

1. Opdagelseshistorie

Det menes officielt, at ilt blev opdaget af den engelske kemiker Joseph Priestley den 1. august 1774 ved at nedbryde kviksølvoxid i en hermetisk forseglet beholder (Priestley rettede sollys mod denne forbindelse ved hjælp af en kraftig linse).

Imidlertid indså Priestley i begyndelsen ikke, at han havde opdaget et nyt simpelt stof; han troede, at han havde isoleret en af ​​luftens bestanddele (og kaldte denne gas "dephlogisticated air"). Priestley rapporterede sin opdagelse til den fremragende franske kemiker Antoine Lavoisier. I 1775 fastslog A. Lavoisier, at oxygen er en bestanddel af luft, syrer og findes i mange stoffer.

Få år tidligere (i 1771) blev ilt opnået af den svenske kemiker Karl Scheele. Han kalcinerede salpeter med svovlsyre og nedbrød derefter det resulterende nitrogenoxid. Scheele kaldte denne gas "ildluft" og beskrev sin opdagelse i en bog udgivet i 1777 (præcis fordi bogen blev udgivet senere, end Priestley annoncerede sin opdagelse, betragtes sidstnævnte som opdageren af ​​ilt). Scheele rapporterede også sin oplevelse til Lavoisier.

Et vigtigt skridt, der bidrog til opdagelsen af ​​ilt, var den franske kemiker Pierre Bayens arbejde, som udgav værker om oxidation af kviksølv og den efterfølgende nedbrydning af dets oxid.

Endelig fandt A. Lavoisier endelig ud af arten af ​​den resulterende gas ved hjælp af oplysninger fra Priestley og Scheele. Hans arbejde var af enorm betydning, fordi takket være det blev phlogistonteorien, som var dominerende på det tidspunkt og hæmmede udviklingen af ​​kemi, væltet. Lavoisier udførte eksperimenter med forbrænding af forskellige stoffer og modbeviste teorien om phlogiston og offentliggjorde resultater om vægten af ​​de brændte elementer. Vægten af ​​asken oversteg grundstoffets oprindelige vægt, hvilket gav Lavoisier ret til at hævde, at der under forbrænding sker en kemisk reaktion (oxidation) af stoffet, og derfor stiger massen af ​​det oprindelige stof, hvilket tilbageviser teorien om phlogiston .

Således er æren for opdagelsen af ​​ilt faktisk delt mellem Priestley, Scheele og Lavoisier.

1. navnets oprindelse

Ordet oxygen (også kaldet "syreopløsning" i begyndelsen af ​​det 19. århundrede) skylder sin optræden i det russiske sprog til en vis grad M.V. Lomonosov, der introducerede ordet "syre", sammen med andre neologismer; Ordet "ilt" var således til gengæld en sporing af udtrykket "ilt" (fransk oxygène), foreslået af A. Lavoisier (fra oldgræsk ὀξύς - "surt" og γεννάω - "fødende"), som er oversat som "genererende syre", som er forbundet med dens oprindelige betydning - "syre", som tidligere betød stoffer kaldet oxider ifølge moderne international nomenklatur.

1. At være i naturen

Ilt er det mest almindelige grundstof på Jorden; dets andel (i forskellige forbindelser, hovedsageligt silikater) tegner sig for omkring 47,4% af massen af ​​den faste jordskorpe. Hav og ferskvand indeholder en enorm mængde bundet oxygen - 88,8% (efter masse), i atmosfæren er indholdet af fri oxygen 20,95% efter volumen og 23,12% efter masse. Mere end 1.500 forbindelser i jordskorpen indeholder ilt.

Ilt er en del af mange organiske stoffer og findes i alle levende celler. Med hensyn til antallet af atomer i levende celler er det omkring 25%, og i form af massefraktion - omkring 65%.

Ved skæring af metal udføres det med en højtemperatur gasflamme opnået ved afbrænding af brændbar gas eller flydende damp blandet med teknisk ren oxygen.

Ilt er det mest udbredte grundstof på jorden, fundet i form af kemiske forbindelser med forskellige stoffer: i jorden - op til 50 vægt%, i kombination med brint i vand - omkring 86 vægt% og i luften - op til 21% efter volumen og 23% af vægt.

Ilt under normale forhold (temperatur 20°C, tryk 0,1 MPa) er en farveløs, ikke-brændbar gas, lidt tungere end luft, lugtfri, men aktivt understøttende forbrænding. Ved normalt atmosfærisk tryk og en temperatur på 0°C er massen af ​​1 m 3 ilt 1,43 kg, og ved en temperatur på 20°C og normalt atmosfærisk tryk - 1,33 kg.

Ilt har høj kemisk aktivitet, der danner forbindelser med alle kemiske grundstoffer undtagen (argon, helium, xenon, krypton og neon). Reaktioner af forbindelsen med ilt sker med frigivelse af en stor mængde varme, dvs. de er eksoterme i naturen.

Når komprimeret gasformig ilt kommer i kontakt med organiske stoffer, olier, fedtstoffer, kulstøv, brændbar plast, kan de spontant antændes som følge af frigivelse af varme under hurtig komprimering af ilt, friktion og påvirkning af faste partikler på metal, samt som en elektrostatisk gnistutladning. Derfor skal man ved brug af ilt passe på, at det ikke kommer i kontakt med brandbare eller brændbare stoffer.

Alt iltudstyr, iltledninger og flasker skal affedtes grundigt. i stand til at danne eksplosive blandinger med brændbare gasser eller flydende brændbare dampe over et bredt område, hvilket også kan føre til eksplosioner i nærvær af åben ild eller endda en gnist.

De bemærkede egenskaber ved oxygen skal altid huskes, når det bruges i gasflammeprocesser.

Atmosfærisk luft er hovedsageligt en mekanisk blanding af tre gasser med følgende volumenindhold: nitrogen - 78,08%, oxygen - 20,95%, argon - 0,94%, resten er kuldioxid, dinitrogenoxid mv. Ilt opnås ved at adskille luft til oxygen og ved metoden med dyb afkøling (likvefaktion) sammen med adskillelse af argon, hvis anvendelse er konstant stigende. Nitrogen bruges som beskyttelsesgas ved svejsning af kobber.

Ilt kan opnås kemisk eller ved elektrolyse af vand. Kemiske metoder ineffektiv og uøkonomisk. På elektrolyse af vand Med jævnstrøm produceres ilt som et biprodukt ved fremstillingen af ​​rent brint.

Ilt produceres i industrien fra atmosfærisk luft ved dyb afkøling og ensretning. I installationer til opnåelse af ilt og nitrogen fra luft renses sidstnævnte for skadelige urenheder, komprimeres i en kompressor til det passende kølecyklustryk på 0,6-20 MPa og afkøles i varmevekslere til fortætningstemperaturen, forskellen i fortætningstemperaturerne på oxygen og nitrogen er 13 ° C, hvilket er tilstrækkeligt til deres fuldstændige adskillelse i væskefasen.

Flydende ren ilt akkumuleres i et luftseparationsapparat, fordamper og samles i en gastank, hvorfra det pumpes ind i cylindre af en kompressor under et tryk på op til 20 MPa.

Teknisk ilt transporteres også via rørledning. Ilttrykket, der transporteres gennem rørledningen, skal aftales mellem producenten og forbrugeren. Ilt leveres til stedet i iltflasker og i flydende form i specielle beholdere med god varmeisolering.

For at omdanne flydende ilt til gas anvendes forgassere eller pumper med flydende iltfordampere. Ved normalt atmosfærisk tryk og en temperatur på 20°C giver 1 dm 3 flydende oxygen ved fordampning 860 dm 3 gasformig oxygen. Derfor er det tilrådeligt at levere ilt til svejsestedet i flydende tilstand, da dette reducerer beholderens vægt med 10 gange, hvilket sparer metal til fremstilling af cylindre og reducerer omkostningerne til transport og opbevaring af cylindre.

Til svejsning og skæring Ifølge -78 produceres teknisk ilt i tre kvaliteter:

• 1. - renhed på mindst 99,7 %
• 2. - ikke mindre end 99,5 %
• 3. - ikke mindre end 99,2 volumenprocent

Oxygenrenhed er af stor betydning for oxyfuelskæring. Jo færre gasurenheder den indeholder, jo højere skærehastighed, renere og mindre iltforbrug.