Питання № 2 Як отримують кисень у лабораторії та в промисловості? Напишіть рівняння відповідних реакцій. Чим відрізняються ці методи друг від друга?

Відповідь:

У лабораторії кисень можна одержати такими способами:

1) Розкладання перекису водню у присутності каталізатора (оксиду марганцю

2) Розкладання бертолетової солі (хлорату калію):

3) Розкладання перманганату калію:

У промисловості кисень одержують із повітря, в якому його міститься близько 20% за обсягом. Повітря зріджують під тиском та при сильному охолодженні. Кисень та азот (другий основний компонент повітря) мають різні температури кипіння. Тому їх можна розділити перегонкою: азот має нижчу температуру кипіння, ніж кисень, тому азот випаровується раніше за кисень.

Відмінності промислових та лабораторних способів отримання кисню:

1) Усі лабораторні способи отримання кисню хімічні, тобто у своїй відбувається перетворення одних речовин на інші. Процес отримання кисню з повітря - фізичний процес, оскільки перетворення одних речовин на інші не відбувається.

2) З повітря кисню можна одержувати у значно більших кількостях.

Кисень з'явився у земній атмосфері з виникненням зелених рослин та фотосинтезуючих бактерій. Завдяки кисню аеробними організмами здійснюється дихання чи окислення. Важливо одержання кисню у промисловості – він використовується у металургії, медицині, авіації, народному господарстві та інших галузях.

Властивості

Кисень - восьмий елемент періодичної таблиці Менделєєва. Це газ, що підтримує горіння та здійснює окислення речовин.

Мал. 1. Кисень у таблиці Менделєєва.

Офіційно кисень було відкрито 1774 року. Англійський хімік Джозеф Прістлі виділив елемент із оксиду ртуті:

2HgO → 2Hg + O 2 .

Однак Прістлі не знав, що кисень є частиною повітря. Властивості та перебування в атмосфері кисню пізніше вставив колега Прістлі – французький хімік Антуан Лавуазьє.

Загальна характеристика кисню:

• безбарвний газ;
• не має запаху та смаку;
• важче за повітря;
• молекула і двох атомів кисню (Про 2);
• у рідкому стані має блідо-блакитний колір;
• погано розчинний у воді;
• є сильним окислювачем.

Мал. 2. Рідкий кисень.

Присутність кисню легко перевірити, опустивши в посудину з газом лучину, що тліє. За наявності кисню скіпка спалахує.

Як отримують

Відомо кілька способів отримання кисню з різних сполук у промислових та лабораторних умовах. У промисловості кисень отримують з повітря шляхом його зрідження під тиском і при температурі -183°С. Рідке повітря випаровують, тобто. поступово нагрівають. При -196°C азот починає випаровуватися, а кисень зберігає рідкий стан.

У лабораторії кисень утворюється із солей, пероксиду водню та в результаті електролізу. Розкладання солей відбувається при нагріванні. Наприклад, хлорат калію або бертолетову сіль нагрівають до 500°С, а перманганат калію або марганцівку - до 240°С:

• 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2;
• 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 .

Мал. 3. Нагрівання бертолетової солі.

Також можна отримати кисень шляхом нагрівання селітри або нітрату калію:

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 .

При розкладанні пероксиду водню використовується оксид марганцю (IV) - MnO 2 , вуглець або порошок заліза як каталізатор. Загальне рівняння виглядає так:

2Н2О2 → 2Н2О+О2.

Електроліз піддається розчин гідроксиду натрію. В результаті утворюється вода та кисень:

4NaOH → (електроліз) 4Na + 2H 2 O + O 2 .

Також кисень за допомогою електролізу виділяють із води, розклавши її на водень та кисень:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 .

На атомних підводних човнах кисень отримували з піроксиду натрію - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2 . Спосіб цікавий тим, що разом із виділенням кисню поглинається вуглекислий газ.

Як застосовують

Збирання та розпізнавання необхідно для виділення чистого кисню, що використовується в промисловості для окислення речовин, а також для підтримки дихання в космосі, під водою, у задимлених приміщеннях (кисень необхідний пожежникам). У медицині балони кисню допомагають дихати пацієнтам із утрудненим диханням. Також кисень використовується для лікування респіраторних захворювань.

Кисень застосовують для спалювання палива – вугілля, нафти, природного газу. Кисень широко застосовується в металургії та машинобудуванні, наприклад, для плавки, різання та зварювання металу.

Середня оцінка: 4.9. Усього отримано оцінок: 220.

>> Отримання кисню

Отримання кисню

У цьому параграфі йдеться:

> про відкриття кисню;
> про отримання кисню у промисловості та лабораторії;
> про реакції розкладання.

Відкриття кисню.

Дж. Прістлі отримував цей газ із сполуки, назва якої - меркурій(II) оксид. Вчений використовував скляну лінзу, за допомогою якої фокусувало на речовині сонячне світло.

У сучасному виконанні цей досвід зображено малюнку 54. При нагріванні меркурій(||) оксид (порошок жовтого кольору) перетворюється на ртуть і кисень. Ртуть виділяється в газоподібному стані та конденсується на стінках пробірки у вигляді сріблястих крапель. Кисень збирається над водою у другій пробірці.

Зараз метод Прістлі не використовують, оскільки пари ртуті токсичні. Кисень одержують за допомогою інших реакцій, подібних до розглянутої. Вони зазвичай відбуваються при нагріванні.

Реакції, у яких з однієї речовини утворюються кілька інших, називають реакціями розкладання.

Для отримання кисню в лабораторії використовують такі оксигеновмісні сполуки:

Калій перманганат KMnO 4 (побутова назва марганцівка); речовинає поширеним дезінфікуючим засобом)

Калій хлорат KClO 3 (тривіальна назва – бертолетова сіль, на честь французького хіміка кінця XVIII – початку XIX ст. К.-Л. Бертолле)

Невелика кількість каталізатора - манган (IV) оксиду MnO 2 - додають калій хлорату для того, щоб розкладання сполуки відбувалося з виділенням кисню 1 .

Лабораторний досвід №8

Отримання кисню розкладанням гідроген пероксиду H 2 O 2

Налийте в пробірку 2 мл розчину гідроген пероксиду (традиційна назва цієї речовини – перекис водню). Запаліть довгу лучинку і погасіть її (як ви це робите зі сірником), щоб вона ледве тліла.
Насипте в пробірку з розчином оксиду гідроген трохи каталізатора - чорного порошку манган (IV) оксиду. Спостерігайте бурхливе виділення газу. За допомогою тліючої скіпки переконайтеся в тому, що цей газ - кисень.

Складіть рівняння реакції розкладання гідрогену пероксиду, яким продуктом реакції є вода.

У лабораторії кисень можна отримати розкладанням натрій нітрату NaNO 3 або калій нітрату KNO 3 2 . З'єднання при нагріванні спочатку плавляться, а потім розкладаються:

1 При нагріванні з'єднання без каталізатора відбувається інша реакція

2 Ці речовини використовують як добрива. Їхня загальна назва - селітри.

Схема 7. Лабораторні методи одержання кисню

Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння.

Відомості про те, як отримують кисень у лабораторії, зібрані у схемі 7.

Кисень разом із воднем є продуктами розкладання води під дією електричного струму:

У природі кисень утворюється внаслідок фотосинтезу в зеленому листі рослин. Спрощена схема цього процесу така:

Висновки

Кисень було відкрито наприкінці XVIII в. декількома вченими .

Кисень одержують у промисловості з повітря, а в лабораторії - за допомогою реакцій розкладання деяких оксигенсодержащих сполук. Під час реакції розкладання з однієї речовини утворюються дві або більше речовин.

129. Як отримують кисень у промисловості? Чому для цього не використовують калій перманганат чи гідроген пероксид?

130. Які реакції називають реакціями розкладання?

131. Перетворіть на хімічні рівняння такі схеми реакцій:

132. Що таке каталізатор? Як він може впливати на перебіг хімічних реакцій? (Для відповіді використовуйте також матеріал § 15.)

133. На малюнку 55 зображено момент розкладання білої твердої речовини, яка має формулу Cd(NO3)2. Уважно розгляньте малюнок та опишіть все, що відбувається під час реакції. Чому спалахує тліюча лучинка? Складіть відповідне хімічне рівняння.

134. Масова частка Оксигену у залишку після нагрівання калій нітрату KNO 3 становила 40 %. Чи повністю розклалося це з'єднання?

Мал. 55. Розкладання речовини під час нагрівання

Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. – К.: ВЦ «Академія», 2008. – 136 с.: іл.

Зміст уроку конспект уроку та опорний каркас презентація уроку інтерактивні технології акселеративні методи навчання Практика тести, тестування онлайн завдання та вправи домашні завдання практикуми та тренінги питання для дискусій у класі Ілюстрації відео- та аудіоматеріали фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми комікси, притчі, приказки, кросворди, анекдоти, приколи, цитати Доповнення шпаргалки фішки для допитливих статті (МАН) література основна та додаткова словник термінів Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок у підручнику заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів календарні плани навчальні програми методичні рекомендації

План:

Історія відкриття

Походження назви

Знаходження у природі

Отримання

Фізичні властивості

Хімічні властивості

Застосування

Біологічна роль кисню

Токсичні похідні кисню

10. Ізотопи

Кисень

Кисень- елемент 16-ї групи (за застарілою класифікацією - головною підгрупою VI групи), другого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 8. Позначається символом O(лат. Oxygenium). Кисень – хімічно активний неметал, є найлегшим елементом із групи халькогенів. Проста речовина кисень(CAS-номер: 7782-44-7) за нормальних умов - газ без кольору, смаку та запаху, молекула якого складається з двох атомів кисню (формула O 2), у зв'язку з чим його також називають дикисень. Рідкий кисень має світло- блакитний колір, а твердий є кристалами світло-синього кольору.

Існують інші алотропні форми кисню, наприклад, озон (CAS-номер: 10028-15-6) - за нормальних умов газ блакитного кольору зі специфічним запахом, молекула якого складається з трьох атомів кисню (формула O 3).

1. Історія відкриття

Офіційно вважається, що кисень був відкритий англійським хіміком Джозефом Прістлі 1 серпня 1774 шляхом розкладання оксиду ртуті в герметично закритій посудині (Прістлі направляв на це з'єднання сонячні промені за допомогою потужної лінзи).

Однак Прістлі спочатку не зрозумів, що відкрив нову просту речовину, він вважав, що виділив одну із складових частин повітря (і назвав цей газ «дефлогістованим повітрям»). Про своє відкриття Прістлі повідомив видатному французькому хіміку Антуану Лавуазьє. У 1775 році А. Лавуазьє встановив, що кисень є складовою повітря, кислот і міститься в багатьох речовинах.

Декількома роками раніше (1771 року) кисень отримав шведський хімік Карл Шееле. Він прожарював селітру з сірчаною кислотою і потім розкладав оксид азоту, що вийшов. Шееле назвав цей газ «вогненним повітрям» і описав своє відкриття у виданій у 1777 році книзі (саме тому, що книга опублікована пізніше, ніж повідомив про своє відкриття Прістлі, останній і вважається першовідкривачем кисню). Шееле також повідомив про свій досвід Лавуазьє.

Важливим етапом, який сприяв відкриттю кисню, були роботи французького хіміка П'єра Байєна, який опублікував роботи з окислення ртуті та подальшого розкладання її оксиду.

Нарешті остаточно розібрався в природі отриманого газу А. Лавуазьє, який скористався інформацією від Прістлі та Шееле. Його робота мала величезне значення, тому що завдяки їй була повалена панувала на той час і гальмувала розвиток хімії флогістонна теорія. Лавуазьє провів досвід зі спалювання різних речовин і спростував теорію флогістону, опублікувавши результати ваги спалених елементів. Вага золи перевищувала початкову вагу елемента, що дало Лавуазьє право стверджувати, що при горінні відбувається хімічна реакція (окислення) речовини, у зв'язку з цим маса вихідної речовини збільшується, що спростовує теорію флогістону.

Таким чином, заслугу відкриття кисню фактично ділять між собою Прістлі, Шееле та Лавуазьє.

1. походження назви

Слово кисень (йменувався на початку XIX століття ще «киснем») своєю появою в російській мові до певної міри зобов'язане М. В. Ломоносову, який увів у вживання, поряд з іншими неологізмами, слово «кислота»; в такий спосіб слово «кисень», своєю чергою, стало калькою терміна «оксиген» (фр. oxygène), запропонованого А. Лавуазьє (від др.-греч. ὀξύς - «кислий» і γεννάω - «народжую»), який перекладається як «що породжує кислоту», що пов'язано з первісним значенням його - «кислота», що раніше мали на увазі речовини, які називаються за сучасною міжнародною номенклатурою оксидами.

1. Знаходження у природі

Кисень - найпоширеніший Землі елемент, з його частку (у складі різних сполук, переважно силікатів) припадає близько 47,4 % маси твердої земної кори. Морські та прісні води містять величезну кількість зв'язаного кисню - 88,8% (за масою), в атмосфері вміст вільного кисню становить 20,95% за обсягом та 23,12% за масою. Понад 1500 сполук земної кори у складі містять кисень.

Кисень входить до складу багатьох органічних речовин і є присутнім у всіх живих клітинах. За кількістю атомів у живих клітинах він становить близько 25 %, за масовою часткою – близько 65 %.

При різанні металу здійснюється високотемпературним газовим полум'ям, одержуваним при спалюванні пального газу або парів рідини в суміші з технічно чистим киснем.

Кисень є найпоширенішим елементом на землі, що зустрічаються у вигляді хімічних сполук з різними речовинами: у землі - до 50% за масою, у поєднанні з воднем у воді - близько 86% за масою та у повітрі - до 21% за обсягом і 23% за масою.

Кисень за нормальних умов (температура 20°С, тиск 0,1 МПа) - це безбарвний, негорючий газ, трохи важчий за повітря, що не має запаху, але активно підтримує горіння. При нормальному атмосферному тиску та температурі 0°С маса 1 м 3 кисню дорівнює 1,43 кг, а при температурі 20°С та нормальному атмосферному тиску - 1,33 кг.

Кисень має високу хімічну активність, утворюючи сполуки з усіма хімічними елементами, крім (аргону, гелію, ксенону, криптону та неону). Реакції сполуки з киснем протікають із великої кількості теплоти, т. е. носять екзотермічний характер.

При дотику стиснутого газоподібного кисню з органічними речовинами, маслами, жирами, вугільним пилом, горючими пластмасами може статися їх самозаймання в результаті виділення теплоти при швидкому стисканні кисню, терті і ударі твердих частинок металу, а також електростатичного іскрового розряду. Тому при використанні кисню необхідно ретельно стежити за тим, щоб він не знаходився в контакті з легкозаймистими та горючими речовинами.

Усю кисневу апаратуру, киснепроводи та балони необхідно ретельно знежирювати.здатний утворювати в широких межах вибухові суміші з горючими газами або парами рідких горючих, що може призвести до вибухів за наявності відкритого вогню або навіть іскри.

Зазначені особливості кисню слід завжди мати на увазі при використанні його в процесах газополум'яної обробки.

Атмосферне повітря в основному є механічною сумішшю трьох газів при наступному їх об'ємному вмісті: азоту - 78,08%, кисню - 20,95%, аргону-0,94%, решта - вуглекислий газ, закис азоту та ін. Кисень одержують поділом повітряна кисень і методом глибокого охолодження (скраплення), попутно йде відділення аргону, застосування якого при безперервно зростає. Азот застосовують як захисний газ при зварюванні міді.

Кисень можна отримувати хімічним способом чи електролізом води. Хімічні методималопродуктивні та неекономічні. При електролізі водикисень постійним струмом отримують як побічний продукт при виробництві чистого водню.

У промисловості кисень отримуютьз атмосферного повітря методом глибокого охолодження та ректифікації. В установках для отримання кисню та азоту з повітря останній очищають від шкідливих домішок, стискають у компресорі до відповідного тиску холодильного циклу 0,6-20 МПа та охолоджують у теплообмінниках до температури зрідження, різниця в температурах зрідження кисню та азоту становить 13°С достатньо їхнього повного поділу в рідкій фазі.

Рідкий чистий кисень накопичується в повітророзділювальному апараті, випаровується і збирається в газгольдері, звідки його компресором накачують у балони під тиском до 20 МПа.

Технічний кисень транспортують також трубопроводом. Тиск кисню, що транспортується трубопроводом, повинен бути узгоджений між виробником і споживачем. До місця кисень доставляється в кисневих балонах, і в рідкому вигляді – у спеціальних судинах із гарною теплоізоляцією.

Для перетворення рідкого кисню на газ використовують газифікатори або насоси з випарниками для рідкого кисню. При нормальному атмосферному тиску та температурі 20°С 1 дм 3 рідкого кисню при випаровуванні дає 860 дм 3 газоподібного. Тому доставляти кисень до місця зварювання доцільно в рідкому стані, тому що при цьому в 10 разів зменшується маса тари, що дозволяє заощаджувати метал на виготовлення балонів, зменшувати витрати на транспортування та зберігання балонів.

Для зварювання та різання-78 технічний кисень випускається трьох сортів:

• 1-й – чистотою не менше 99,7%
• 2-й – не менше 99,5%
• 3-й – не менше 99,2% за обсягом

Чистота кисню має велике значення для кисневого різання. Чим менше міститься в ньому газових домішок, тим вища швидкість різу, чистіша і менша витрата кисню.