Câu hỏi số 2 Làm thế nào thu được oxy trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp? Viết các phương trình phản ứng tương ứng. Các phương pháp này khác nhau như thế nào?

Trả lời:

Trong phòng thí nghiệm, người ta có thể thu được oxy bằng những cách sau:

1) Sự phân hủy hydro peroxide khi có mặt chất xúc tác (mangan oxit

2) Phân hủy muối berthollet (kali clorat):

3) Phân hủy thuốc tím:

Trong công nghiệp, oxy được lấy từ không khí, chứa khoảng 20% ​​thể tích. Không khí được hóa lỏng dưới áp suất và làm mát cực độ. Oxy và nitơ (thành phần chính thứ hai của không khí) có điểm sôi khác nhau. Do đó, chúng có thể được tách ra bằng cách chưng cất: nitơ có nhiệt độ sôi thấp hơn oxy nên nitơ bay hơi trước oxy.

Sự khác biệt giữa phương pháp công nghiệp và phòng thí nghiệm để sản xuất oxy:

1) Tất cả các phương pháp sản xuất oxy trong phòng thí nghiệm đều là phương pháp hóa học, nghĩa là xảy ra sự biến đổi một số chất thành chất khác. Quá trình lấy oxy từ không khí là một quá trình vật lý, vì sự biến đổi một số chất thành chất khác không xảy ra.

2) Có thể thu được oxy từ không khí với số lượng lớn hơn nhiều.

Oxy xuất hiện trong bầu khí quyển trái đất cùng với sự xuất hiện của cây xanh và vi khuẩn quang hợp. Nhờ oxy, các sinh vật hiếu khí thực hiện quá trình hô hấp hoặc oxy hóa. Điều quan trọng là thu được oxy trong công nghiệp - nó được sử dụng trong luyện kim, y học, hàng không, nền kinh tế quốc dân và các ngành công nghiệp khác.

Của cải

Oxy là nguyên tố thứ tám của bảng tuần hoàn. Nó là một loại khí hỗ trợ quá trình đốt cháy và oxy hóa các chất.

Cơm. 1. Oxy trong bảng tuần hoàn.

Oxy được chính thức phát hiện vào năm 1774. Nhà hóa học người Anh Joseph Priestley đã phân lập được nguyên tố này từ oxit thủy ngân:

2HgO → 2Hg + O 2 .

Tuy nhiên, Priestley không biết rằng oxy là một phần của không khí. Các tính chất và sự hiện diện của oxy trong khí quyển sau đó được xác định bởi đồng nghiệp của Priestley, nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier.

Đặc tính chung của oxy:

• khí không màu;
• không có mùi hoặc vị;
• nặng hơn không khí;
• phân tử gồm có hai nguyên tử oxy (O 2);
• ở trạng thái lỏng nó có màu xanh nhạt;
• hòa tan kém trong nước;
• là chất oxi hóa mạnh.

Cơm. 2. Oxy lỏng.

Có thể dễ dàng kiểm tra sự hiện diện của oxy bằng cách hạ một mảnh vụn đang cháy âm ỉ vào một bình chứa khí. Khi có oxy, ngọn đuốc sẽ bốc cháy.

Làm thế nào bạn có được nó?

Có một số phương pháp đã biết để sản xuất oxy từ các hợp chất khác nhau trong điều kiện công nghiệp và phòng thí nghiệm. Trong công nghiệp, oxy thu được từ không khí bằng cách hóa lỏng nó dưới áp suất và ở nhiệt độ -183°C. Không khí lỏng bị bay hơi, tức là dần dần nóng lên. Ở -196°C, nitơ bắt đầu bay hơi và oxy vẫn ở dạng lỏng.

Trong phòng thí nghiệm, oxy được hình thành từ muối, hydro peroxide và là kết quả của quá trình điện phân. Sự phân hủy muối xảy ra khi đun nóng. Ví dụ, muối kali clorat hoặc muối bertholite được đun nóng đến 500°C, và kali permanganat hoặc kali permanganat được đun nóng đến 240°C:

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

Cơm. 3. Đun nóng muối Berthollet.

Bạn cũng có thể lấy oxy bằng cách đun nóng nitrat hoặc kali nitrat:

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 .

Khi phân hủy hydrogen peroxide, oxit mangan (IV) - MnO 2, bột carbon hoặc sắt được sử dụng làm chất xúc tác. Phương trình tổng quát trông như thế này:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.

Dung dịch natri hydroxit trải qua quá trình điện phân. Kết quả là nước và oxy được hình thành:

4NaOH → (điện phân) 4Na + 2H 2 O + O 2 .

Oxy cũng được tách ra khỏi nước bằng phương pháp điện phân, phân hủy nó thành hydro và oxy:

2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Trên tàu ngầm hạt nhân, oxy được lấy từ natri peroxide - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2. Phương pháp này thú vị ở chỗ, cùng với việc giải phóng oxy, carbon dioxide cũng được hấp thụ.

Cách sử dụng

Việc thu thập và ghi nhận là cần thiết để giải phóng oxy tinh khiết, được sử dụng trong công nghiệp để oxy hóa các chất, cũng như duy trì nhịp thở trong không gian, dưới nước và trong phòng có khói (oxy cần thiết cho lính cứu hỏa). Trong y học, bình oxy giúp bệnh nhân khó thở có thể thở được. Oxy cũng được sử dụng để điều trị các bệnh về đường hô hấp.

Oxy được sử dụng để đốt nhiên liệu - than, dầu, khí tự nhiên. Oxy được sử dụng rộng rãi trong luyện kim và cơ khí, ví dụ như để nấu chảy, cắt và hàn kim loại.

Đánh giá trung bình: 4.9. Tổng số xếp hạng nhận được: 220.

>> Lấy oxy

Lấy oxy

Đoạn này nói về:

> về việc phát hiện ra oxy;
> về việc thu được oxy trong công nghiệp và phòng thí nghiệm;
> về phản ứng phân hủy.

Khám phá oxy.

J. Priestley thu được khí này từ một hợp chất gọi là oxit thủy ngân(II). Nhà khoa học đã sử dụng một thấu kính thủy tinh để tập trung ánh sáng mặt trời vào chất này.

Trong phiên bản hiện đại, thí nghiệm này được mô tả trên Hình 54. Khi đun nóng, thủy ngân (||) oxit (bột màu vàng) biến thành thủy ngân và oxy. Thủy ngân được giải phóng ở trạng thái khí và ngưng tụ trên thành ống nghiệm dưới dạng giọt bạc. Oxy được thu thập trên mặt nước trong ống nghiệm thứ hai.

Phương pháp của Priestley không còn được sử dụng vì hơi thủy ngân độc hại. Oxy được tạo ra bằng các phản ứng khác tương tự như phản ứng đã thảo luận. Chúng thường xảy ra khi đun nóng.

Phản ứng trong đó nhiều chất khác được tạo thành từ cùng một chất gọi là phản ứng phân hủy.

Để thu được oxy trong phòng thí nghiệm, người ta sử dụng các hợp chất chứa oxy sau:

Thuốc tím KMnO 4 (tên thường gọi thuốc tím; chất là chất khử trùng thông thường)

Kali clorat KClO 3 (tên gọi tầm thường - muối Berthollet, để vinh danh nhà hóa học người Pháp cuối thế kỷ 18 - đầu thế kỷ 19 C.-L. Berthollet)

Một lượng nhỏ chất xúc tác - mangan (IV) oxit MnO 2 - được thêm vào kali clorat để quá trình phân hủy hợp chất xảy ra đồng thời giải phóng oxy 1.

Thí nghiệm phòng thí nghiệm số 8

Sản xuất oxy bằng cách phân hủy hydro peroxide H 2 O 2

Đổ 2 ml dung dịch hydro peroxide vào ống nghiệm (tên truyền thống của chất này là hydro peroxide). Đốt một mảnh dằm dài và dập tắt nó (như bạn làm với que diêm) để nó gần như không còn âm ỉ.
Đổ một ít chất xúc tác - bột đen mangan (IV) oxit - vào ống nghiệm chứa dung dịch hydro oxit. Quan sát sự thoát ra nhanh chóng của khí. Dùng một mảnh dằm đang cháy âm ỉ để xác minh rằng khí đó là oxy.

Viết phương trình phản ứng phân hủy hydro peroxit, sản phẩm phản ứng của nó là nước.

Trong phòng thí nghiệm, oxy cũng có thể thu được bằng cách phân hủy natri nitrat NaNO 3 hoặc kali nitrat KNO 3 2. Khi đun nóng, các hợp chất đầu tiên tan chảy và sau đó phân hủy:

1 Khi đun nóng một hợp chất mà không có chất xúc tác sẽ xảy ra phản ứng khác

2 Những chất này được sử dụng làm phân bón. Tên chung của họ là muối tiêu.

Sơ đồ 7. Phương pháp thí nghiệm sản xuất oxy

Chuyển sơ đồ phản ứng thành phương trình hóa học.

Thông tin về cách tạo ra oxy trong phòng thí nghiệm được thu thập trong Sơ đồ 7.

Oxy và hydro là sản phẩm của quá trình phân hủy nước dưới tác dụng của dòng điện:

Trong tự nhiên, oxy được tạo ra thông qua quá trình quang hợp ở lá xanh của cây. Sơ đồ đơn giản hóa của quá trình này như sau:

Kết luận

Oxy được phát hiện vào cuối thế kỷ 18. một số các nhà khoa học .

Oxy thu được trong công nghiệp từ không khí và trong phòng thí nghiệm thông qua các phản ứng phân hủy một số hợp chất chứa oxy. Trong phản ứng phân hủy, hai hoặc nhiều chất được tạo thành từ một chất.

129. Làm thế nào thu được oxy trong công nghiệp? Tại sao họ không sử dụng thuốc tím hoặc hydro peroxide cho việc này?

130. Những phản ứng nào được gọi là phản ứng phân hủy?

131. Chuyển các sơ đồ phản ứng sau thành phương trình hóa học:

132. Chất xúc tác là gì? Làm thế nào nó có thể ảnh hưởng đến quá trình phản ứng hóa học? (Đối với câu trả lời của bạn, hãy sử dụng cả tài liệu ở § 15.)

133. Hình 55 biểu diễn thời điểm phân hủy chất rắn màu trắng có công thức Cd(NO3)2. Nhìn kỹ hình vẽ và mô tả mọi thứ xảy ra trong quá trình phản ứng. Tại sao một mảnh dằm âm ỉ lại bùng lên? Viết phương trình hóa học thích hợp.

134. Phần khối lượng của Oxy trong cặn sau khi đun nóng kali nitrat KNO 3 là 40%. Hợp chất này đã bị phân hủy hoàn toàn?

Cơm. 55. Sự phân hủy của một chất khi đun nóng

Popel P. P., Kryklya L. S., Hóa học: Pidruch. cho lớp 7 zagalnosvit. điều hướng. đóng cửa - K.: VC "Học viện", 2008. - 136 tr.: ốm.

Nội dung bài học ghi chú bài học và khung hỗ trợ trình bày bài học công nghệ tương tác phương pháp giảng dạy tăng tốc Luyện tập bài kiểm tra, bài kiểm tra các nhiệm vụ và bài tập trực tuyến bài tập về nhà hội thảo và câu hỏi đào tạo để thảo luận trên lớp Minh họa tài liệu video và âm thanh hình ảnh, hình ảnh, đồ thị, bảng biểu, sơ đồ, truyện tranh, truyện ngụ ngôn, câu nói, ô chữ, giai thoại, truyện cười, trích dẫn Tiện ích bổ sung tóm tắt các mẹo gian lận cho các bài viết tò mò (MAN) văn học từ điển thuật ngữ cơ bản và bổ sung Cải thiện sách giáo khoa và bài học sửa lỗi trong sách giáo khoa, thay thế kiến ​​thức cũ bằng kiến ​​thức mới Chỉ dành cho giáo viên lịch kế hoạch chương trình đào tạo khuyến nghị về phương pháp

Kế hoạch:

Lịch sử khám phá

Nguồn gốc của tên

Ở trong tự nhiên

Biên lai

Tính chất vật lý

Tính chất hóa học

Ứng dụng

Vai trò sinh học của oxy

Dẫn xuất oxy độc hại

10. Đồng vị

Ôxy

Ôxy- nguyên tố thuộc nhóm thứ 16 (theo phân loại lỗi thời - phân nhóm chính của nhóm VI), chu kỳ thứ hai của hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D.I. Mendeleev, với số nguyên tử 8. Ký hiệu là O (tiếng Latin là Oxygenium) . Oxy là một phi kim loại có hoạt tính hóa học và là nguyên tố nhẹ nhất trong nhóm chalcogen. Chất đơn giản ôxy(Số CAS: 7782-44-7) trong điều kiện bình thường là một loại khí không màu, không vị và không mùi, phân tử của nó gồm có hai nguyên tử oxy (công thức O 2), do đó nó còn được gọi là oxy lỏng có ánh sáng. màu xanh lam, và tinh thể rắn có màu xanh nhạt.

Có các dạng oxy đẳng hướng khác, ví dụ như ozone (số CAS: 10028-15-6) - trong điều kiện bình thường, một loại khí màu xanh lam có mùi đặc trưng, ​​​​phân tử bao gồm ba nguyên tử oxy (công thức O 3).

1. Lịch sử khám phá

Người ta chính thức tin rằng oxy được nhà hóa học người Anh Joseph Priestley phát hiện vào ngày 1 tháng 8 năm 1774 bằng cách phân hủy oxit thủy ngân trong một bình kín (Priestley hướng ánh sáng mặt trời vào hợp chất này bằng một thấu kính mạnh).

Tuy nhiên, Priestley ban đầu không nhận ra rằng mình đã phát hiện ra một chất đơn giản mới; ông tin rằng mình đã cô lập được một trong những thành phần cấu thành của không khí (và gọi loại khí này là “không khí đã được khử chất”). Priestley đã báo cáo phát hiện của mình cho nhà hóa học nổi tiếng người Pháp Antoine Lavoisier. Năm 1775, A. Lavoisier đã chứng minh rằng oxy là thành phần của không khí, axit và có trong nhiều chất.

Vài năm trước đó (năm 1771), nhà hóa học người Thụy Điển Karl Scheele đã thu được oxy. Ông nung muối nitrat với axit sulfuric và sau đó phân hủy oxit nitric thu được. Scheele gọi loại khí này là “không khí lửa” và mô tả khám phá của ông trong một cuốn sách xuất bản năm 1777 (chính xác là vì cuốn sách được xuất bản muộn hơn thời điểm Priestley công bố phát hiện của mình, nên người sau này được coi là người phát hiện ra oxy). Scheele cũng báo cáo kinh nghiệm của mình cho Lavoisier.

Một bước quan trọng góp phần phát hiện ra oxy là công trình của nhà hóa học người Pháp Pierre Bayen, người đã công bố các công trình về quá trình oxy hóa thủy ngân và sự phân hủy oxit của nó sau đó.

Cuối cùng, A. Lavoisier cuối cùng đã tìm ra bản chất của khí thu được, sử dụng thông tin từ Priestley và Scheele. Công trình của ông có tầm quan trọng to lớn vì nhờ nó mà lý thuyết nhiên tố thống trị lúc bấy giờ và cản trở sự phát triển của hóa học đã bị lật đổ. Lavoisier đã tiến hành các thí nghiệm về quá trình đốt cháy các chất khác nhau và bác bỏ lý thuyết về nhiên tố, công bố kết quả về trọng lượng của các nguyên tố bị đốt cháy. Trọng lượng của tro vượt quá trọng lượng ban đầu của nguyên tố, điều này khiến Lavoisier có quyền cho rằng trong quá trình đốt cháy xảy ra phản ứng hóa học (oxy hóa) của chất này, và do đó khối lượng của chất ban đầu tăng lên, điều này bác bỏ lý thuyết về nhiên tố. .

Do đó, công lao phát hiện ra oxy thực chất được chia sẻ giữa Priestley, Scheele và Lavoisier.

1. Nguồn gốc của tên

Từ oxy (còn được gọi là “dung dịch axit” vào đầu thế kỷ 19) xuất hiện trong tiếng Nga ở một mức độ nào đó nhờ M.V. Lomonosov, người đã giới thiệu từ “axit”, cùng với các từ mới khác; Do đó, từ “oxy” lại là nguồn gốc của thuật ngữ “oxy” (oxygène trong tiếng Pháp), do A. Lavoisier đề xuất (từ tiếng Hy Lạp cổ ὀξύς - “chua” và γεννάω - “sinh con”), trong đó được dịch là “tạo ra axit”, liên quan đến nghĩa gốc của nó - “axit”, trước đây có nghĩa là các chất được gọi là oxit theo danh pháp quốc tế hiện đại.

1. Ở trong tự nhiên

Oxy là nguyên tố phổ biến nhất trên Trái đất; tỷ lệ của nó (trong các hợp chất khác nhau, chủ yếu là silicat) chiếm khoảng 47,4% khối lượng của lớp vỏ trái đất rắn. Nước biển và nước ngọt chứa một lượng lớn oxy liên kết - 88,8% (theo khối lượng), trong khí quyển hàm lượng oxy tự do là 20,95% theo thể tích và 23,12% theo khối lượng. Hơn 1.500 hợp chất trong vỏ trái đất có chứa oxy.

Oxy là một phần của nhiều chất hữu cơ và có mặt trong mọi tế bào sống. Theo số lượng nguyên tử trong tế bào sống, con số này là khoảng 25%, theo phần khối lượng - khoảng 65%.

Khi cắt kim loại, nó được thực hiện bằng ngọn lửa khí nhiệt độ cao thu được bằng cách đốt khí dễ cháy hoặc hơi lỏng trộn với oxy tinh khiết về mặt kỹ thuật.

Oxi là nguyên tố có nhiều nhất trên trái đất, được tìm thấy ở dạng hợp chất hóa học với nhiều chất khác nhau: trong đất - lên tới 50% trọng lượng, kết hợp với hydro trong nước - khoảng 86% trọng lượng và trong không khí - lên tới 21% theo thể tích và 23% theo thể tích. cân nặng.

Oxy trong điều kiện bình thường (nhiệt độ 20°C, áp suất 0,1 MPa) là chất khí không màu, không cháy, nặng hơn không khí một chút, không mùi nhưng hỗ trợ tích cực cho quá trình cháy. Ở áp suất khí quyển bình thường và nhiệt độ 0°C, khối lượng của 1 m 3 oxy là 1,43 kg, ở nhiệt độ 20°C và áp suất khí quyển bình thường - 1,33 kg.

Oxy có hoạt tính hóa học cao, tạo thành các hợp chất có tất cả các nguyên tố hóa học ngoại trừ (argon, helium, xenon, krypton và neon). Phản ứng của hợp chất với oxy xảy ra khi giải phóng một lượng nhiệt lớn, tức là chúng có bản chất tỏa nhiệt.

Khi oxy ở dạng khí nén tiếp xúc với các chất hữu cơ, dầu, chất béo, bụi than, nhựa dễ cháy, chúng có thể tự bốc cháy do tỏa nhiệt trong quá trình nén nhanh oxy, ma sát và tác động của các hạt rắn lên kim loại. như phóng tia lửa điện. Vì vậy, khi sử dụng oxy phải chú ý đảm bảo không tiếp xúc với các chất dễ cháy, dễ cháy.

Tất cả các thiết bị oxy, đường dẫn oxy và bình chứa oxy phải được tẩy dầu mỡ kỹ lưỡng. có khả năng tạo thành hỗn hợp nổ với khí dễ cháy hoặc hơi lỏng dễ cháy trên phạm vi rộng, điều này cũng có thể dẫn đến vụ nổ khi có ngọn lửa trần hoặc thậm chí là tia lửa.

Cần luôn ghi nhớ các đặc tính cần lưu ý của oxy khi sử dụng nó trong các quy trình xử lý ngọn lửa khí.

Không khí trong khí quyển chủ yếu là hỗn hợp cơ học của ba loại khí có hàm lượng thể tích như sau: nitơ - 78,08%, oxy - 20,95%, argon - 0,94%, còn lại là carbon dioxide, oxit nitơ, v.v. Oxy thu được bằng cách tách không khí oxy và bằng phương pháp làm lạnh sâu (hóa lỏng), cùng với việc tách argon, việc sử dụng nó không ngừng tăng lên. Nitơ được sử dụng làm khí bảo vệ khi hàn đồng.

Oxy có thể thu được bằng hóa chất hoặc bằng điện phân nước. Phương pháp hóa học không hiệu quả và không kinh tế. Tại điện phân nước Bằng dòng điện một chiều, oxy được tạo ra như một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất hydro tinh khiết.

Oxy được sản xuất trong công nghiệp từ không khí trong khí quyển bằng cách làm mát sâu và cải chính. Trong các hệ thống lắp đặt để thu oxy và nitơ từ không khí, khí này được làm sạch các tạp chất có hại, được nén trong máy nén đến áp suất chu trình làm lạnh thích hợp là 0,6-20 MPa và được làm mát trong bộ trao đổi nhiệt đến nhiệt độ hóa lỏng, chênh lệch nhiệt độ hóa lỏng của oxy và nitơ là 13 ° C, đủ để phân tách hoàn toàn chúng trong pha lỏng.

Oxy tinh khiết dạng lỏng tích tụ trong thiết bị tách không khí, bay hơi và thu thập trong bình khí, từ đó nó được bơm vào xi lanh bằng máy nén dưới áp suất lên tới 20 MPa.

Oxy kỹ thuật cũng được vận chuyển bằng đường ống. Áp suất oxy vận chuyển qua đường ống phải được thỏa thuận giữa nhà sản xuất và người tiêu dùng. Oxy được đưa đến hiện trường trong các bình oxy và ở dạng lỏng trong các bình đặc biệt có khả năng cách nhiệt tốt.

Để chuyển oxy lỏng thành khí, người ta sử dụng máy khí hóa hoặc máy bơm có thiết bị bay hơi oxy lỏng. Ở áp suất khí quyển bình thường và nhiệt độ 20°C, 1 dm 3 oxy lỏng khi bay hơi tạo ra 860 dm 3 oxy khí. Vì vậy, nên cung cấp oxy đến nơi hàn ở trạng thái lỏng, vì điều này giúp giảm trọng lượng của thùng chứa xuống 10 lần, giúp tiết kiệm kim loại để sản xuất xi lanh và giảm chi phí vận chuyển, bảo quản xi lanh.

Để hàn và cắt Theo -78, oxy kỹ thuật được sản xuất có 3 cấp:

• Thứ 1 - độ tinh khiết ít nhất 99,7%
• Thứ 2 - không ít hơn 99,5%
• Thứ 3 - không ít hơn 99,2% theo thể tích

Độ tinh khiết của oxy có tầm quan trọng lớn đối với việc cắt oxyfuel. Càng chứa ít tạp chất khí thì tốc độ cắt càng cao, sạch hơn và tiêu thụ ít oxy hơn.