Урок 18. Физические и химические свойства кислорода

Кислород.Физические и химические свойства. Получение и применение.
план-конспект урока по химии (8 класс) на тему

Данный материал может применяться на уроках химии для 8 класса. В нем подробно рассматриваются физические, химические свойства кислорода, его получение и применение.

Скачать:

Вложение Размер
kislorod1.docx 30.84 КБ

Предварительный просмотр:

Тема урока: Кислород.

Цель: Познакомить учащихся с элементом кислородом в свете ПСХЭ. Дать характеристику физическим и химическим свойствам кислорода. Рассмотреть основные способы получения и применение кислорода.

А) образовательная: обеспечить усвоение учащимися понятий: “кислород – химический элемент”, “кислород – простое вещество”, познакомить нахождением кислорода в природе, с физическими свойствами кислорода, методами получения кислорода в промышленности и в лаборатории и способами собирания его.

Б) воспитательная : стремление добиваться наилучших результатов, воспитание дисциплинированности.

В) развивающая : развитие умений учебного труда (умение работать в должном темпе – читать, писать); развитие умений наблюдения (умение наблюдать за демонстрационными опытами, делать выводы); развитие познавательных умений (формировать умение выделять главное, вести конспект, наблюдать, делать выводы, находить проблему и её решать); развитие мышления (развитие аналитического мышления – формирование умения выделять существенные признаки и свойства веществ), (развитие абстрактного мышления – выделять общие и существенные признаки, развитие умений применять знания на практике).

Оборудование: прибор для получения газов, лучинка, перманганат калия, спички, спиртовка, железные ложечки, химические стаканы, медная проволока, сера, фосфор,уголь.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

1. Организационный момент (его задача – подготовить учащихся к работе на уроке). Педагог и ученики приветствуют друг друга, в журнале отмечаются отсутствующие, затем учитель проверяет, готовы ли ребята к занятию.

2. Подготовка учащихся к активному и сознательному усвоению материала. Учитель демонстрирует на доске стихотворение:

Есть в природе нашей

Бесцветный, чудный газ.

Как он называется,

Содержится он в воздухе,

В воде, камнях, везде,

Им дышат все на свете ,

И рыбы в том числе.

Учащиеся зачитывают данное стихотворение и называют тему урока “кислород” и записывают её в рабочие тетради.

Далее на доске записывается план урока .

  1. Кислород в природе.
  2. Кислород – химический элемент.
  3. Кислород – простое вещество.
  4. Получение кислорода.
  5. Физические свойства кислорода.
  6. Химические свойства кислорода.
  7. Применение кислорода.

Учитель предлагает записать план урока в рабочие тетради.

Целеполагание учащимися после записи плана урока.

3. Этап усвоения новых знаний.

Учитель : переходим к изучению первого вопроса плана

Это знают все на свете:

Кислород нужен планете.

Это знают даже дети:

Без него не жить на свете.

И животные, и люди –

Все вдыхают кислород.

Без него и у растений

Фотосинтез не идет .

(Объясните смысл стихотворения, изучив материал учебника нахождение кислорода в природе стр. 53)

Учащиеся работают с материалом учебника и рассказывают о нахождении кислорода в природе.

Учитель дополняет ответы учащихся. Кислород самый распространённый элемент в земной коре. Воздух содержит 1/5 кислорода по объему. Он входит в состав всех окружающих нас веществ. Кислород входит в состав основного компонента Земли – воды. Также он входит в состав органических веществ жиров, белков и углеводов.

Учитель : Обратимся к истории. В 1774 году известный английский учёный Дж.Пристли при накаливании оксида ртути (II) получил “ воздух», который при поднесении свечи делал ее пламя ослепительно ярким.

Мы узнали, как был получен кислород, а сейчас обратимся к периодической системе, где кислород как химический элемент нашёл себе приют. Давайте дадим кислороду характеристику как химическому элементу. Учащиеся дают характеристику.

Учитель : Кислород образует соединения с большинством количеством химических элементов: Например: соединения водорода с металлами и неметаллами называются оксидами: К2О (оксид калия), CaО(оксид кальция);с неметаллами он также образует соединения: SO2 (оксид серы (IV)), CO2( оксид углерода (IV)). Во всех соединениях кислород проявляет валентность равную 2.

Учитель : Разберём кислород – как простое вещество. Охарактеризуете данную формулу.

Учащиеся : отмечают, что молекула кислорода двухатомная, Mr(О 2 ) = 32 и одновременно заполняют таблицу сравнения химического элемента и простого вещества кислорода.

Водород как простое вещество и как химический элемент.

Кислород – химический элемент

Кислород – простое вещество

Относительная атомная или молекулярная масса

(Работа осуществляется в статистических парах) а затем, самоконтроль.

Учитель : Внимательно выслушайте предложения и определите, в каком из них речь идёт о химическом элементе, а в каком о простом веществе.

1. Кислород входит в состав воды. 2. Кислород поддерживает горение. 3 . Кислород вступает в реакции с металлами. 4. В земной коре кислорода содержится 49 %. 5.Валентность кислорода равна 2.

Учащиеся работают устно, отвечают на вопрос и делают выводы, чем отличается простое вещество и химический элемент.

Учитель : А из чего поучают кислород? Учащиеся отвечают на него .

Учитель : Да, верно, воздух – самый доступный источник кислорода. В промышленности действительно кислород получают из воздуха. Давайте рассмотрим способы получения кислорода в лаборатории:

Как вы считаете, какой из способов более безопасный и простой?

Давайте получим кислород, используя наиболее удобный способ.

Демонстрация опыта, с поднесением затухающей лучинки и последующим ее вспыхиванием

А сейчас рассмотрим физические свойства кислорода. Какие физические свойства мы наблюдали в ходе демонстрации опыта. Учащиеся отвечают на вопрос и записывают физические свойства кислорода в тетрадь, учитель при необходимости дополняет ответ.

Учитель: Рассмотрим химические свойства кислорода.

Кислород при температуре реагирует со многими веществами, при этом выделяется теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения. Один из учеников записывает первую реакцию на доске, все остальные в тетрадь, следующую реакцию записывает на доске другой ученик, а остальные ученики в тетрадь и т.д.

1)Горение серы в кислороде. Учитель проводит опыты в вытяжном шкафу.

2)Горение фосфора в кислороде.

3)Горение угля в кислороде.

4) Окисление меди . Окисление-это более общее понятие, чем понятие горение.

В большинстве случаев при взаимодействии веществ с кислородом образуются оксиды.

Дайте определение оксидам. Ученики дают определение, оксидам опираясь на записанные в тетрадях реакции.

Учитель : Познакомимся с применением кислорода.

Все области применения кислорода основаны в основном на физических свойствах кислорода. Главными потребителями кислорода, конечно, являются энергетика, металлургия и химическая промышленность.

Электрические и тепловые станции, работающие на угле, нефти или природном газе используют атмосферный кислород для сжигания топлива. Если даже небольшой автомобиль является настоящим “пожирателем” кислорода (как мы выяснили в предыдущей главе), то гигантские тепловые и электрические станции расходуют кислорода неизмеримо больше. До сих пор они вырабатывают около 80 % всего электричества в нашей стране и только остальные 20 % электроэнергии дают гидростанции и атомные станции, не расходующие атмосферного кислорода. Для металлургической и химической промышленности нужен уже не атмосферный, а чистый кислород. Ежегодно во всем мире получают свыше 80 млн. тонн кислорода. Для его производства требуется огромное количество электроэнергии, получение которой, как мы уже знаем, тоже связано с расходованием кислорода.

В медицине кислород используют для поддержания жизни больных с затрудненным дыханием и для лечения некоторых заболеваний. Однако чистым кислородом при нормальном давлении долго дышать нельзя – это опасно для здоровья.

Вне земной атмосферы человек вынужден брать с собой запас кислорода. Мы уже говорили о его применении на подводных лодках. Точно так же полученный искусственно кислород используют для дыхания в любой чуждой среде, где приходится работать людям: в авиации при полетах на больших высотах, в пилотируемых космических аппаратах, при восхождении на высокие горные вершины, в экипировке пожарных, которым часто приходится действовать в задымленной и ядовитой атмосфере и т.д.

4. Этап закрепления новых знаний .

Задание. Необходимо выбрать правильные утверждения. В рабочей тетради в столбик проставьте цифры с 1 по 12. Если вы согласны с утверждением, ставьте напротив цифры плюс, если нет, то минус. Учитель зачитывает утверждения.

  1. Кислород – самый распространённый элемент в земной коре.
  2. Кислород – самый распространённый газ на Земле.
  3. Кислород поглощается в результате фотосинтеза.
  4. Кислород вступает в реакцию с водой.
  5. Валентность кислорода равна 2.
  6. Формула простого вещества кислорода равна О 2 .
  7. Газ кислород обладает наименьшей среди всех веществ молекулярной массой.
  8. Кислород хорошо растворим в воде.
  9. Водород в смеси с кислородом взрывоопасен.
  10. Чтобы собрать кислород, пробирку надо держать отверстием вверх.
  11. Кислород поддерживает горение.
  12. Соединения кислорода с металлами и неметаллами называются оксидами.

Учитель зачитывает ответы, учащиеся проверяют и оценивают: без единой ошибки – “5”, 1 ошибка – “4”, 2 ошибки – “3”, 3 и более ошибок – неудовлетворительно.

5.Этап подведения итогов. Оценивание работы учащихся на уроке

6. Этап информации учащимся о домашнем задании и инструкции по его выполнению

Самостоятельная работа на следующий урок.

Цель: Определение степени усвоения материала данного урока.

1Кислород реагирует с обоими веществами пары :

А)H2O и Са Б)Na и S В) NaCl и Сu

2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций

3 Напишите реакцию взаимодействия кислорода с цинком, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакции.

4.Рассчитайте объем кислорода, который необходим для взаимодействия с 2 моль кальция.

1.Кислород реагирует с обоими веществами пары:

А)C и Zn Б) P и Н2О В)О2 и СО2

2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций

3 Напишите реакцию взаимодействия лития с кислородом, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакции.

4.Рассчитайте объем кислорода, который понадобиться для взаимодействия с 4 моль цинка..

1.Кислород реагирует с обоими веществами пары:

А)Н2 и Fe Б) NaCl и Ba В)H2O и Al

2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций

3 Напишите реакцию взаимодействия алюминия с кислородом, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакции.

4.Рассчитайте объем кислорода, который понадобиться для взаимодействия с 6 моль магния.

Бердоносов С.С. Менделеева Е.А. Особенности содержания и методики преподавания избранных тем курса химии 8-9-х классов М: Педагогический университет «Первое сентября», 2006.

Манкевич Н.В. Весь школьный курс в таблицах. Минск: Современная школа: Кузьма, 2009.

Егоров А.С. Репетитор по химии Ростов на Дону:Феникс , 2010

Зоммер К. Аккумулятор знаний по химии Пер. с нем. М: Мир, 1984

Савинкина Е.В. Химия 8-9 классы М:Национальное образование, 2011

Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по химии М:ВАКО , 2007

Алферова Е.А., Ахметов Н.С., Богомолова Н.В. и др. Большой справочник для школьников и поступающих в вузы М :Дрофа, 2000

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКААммиак. Строение молекулы. Физические и химические свойства. Получение, применение.1. ФИО: Исмаилова Венера Владимировна2.

Предельные одноатомные спирты. Химические свойства, получение, действие на организм.

План конспект урока химии 9 клас “Аммиак. Строение молекулы. Физические и химические свойства. Получение, применение&quot.

Планируемые результаты:Личностные:Развитие самостоятельности, уважения друг к другу, терпимости.Метапредметные:Научиться обобщать полученную информацию, классифицировать объекты по предложенным .

Ознакомление с аммиаком; изучение свойств аммиака, его получение, использование в народном хозяйстве, воздействия на организм человека.

Конспект урока для 9 класса Аммиак: физические и химические свойства, получение и применение.

Цели урока:Создать условия для достижения учащимися следующих результатов:Личностных: готовность к сознательному выбору и построению индивидуальной образовательной траектории на основе познавательных .

Урок химии: “Кислород и его свойства”

Разделы: Химия

Цель урока. Конкретизировать знания о химическом элементе и простом веществе. Изучить физические свойства кислорода. Сформировать представления о способах получения и собирания кислорода в лаборатории.

  1. Образовательные:
    – Уметь различать понятия “химический элемент” и “простое вещество”
    на примере кислорода.
    – Уметь характеризовать физические свойства кислорода и способы
    собирания кислорода.
    – Уметь расставлять коэффициенты в уравнениях реакций.
  2. Воспитательные:
    формирование аккуратности при выполнении лабораторного опыта;
    внимательности, бережного отношения.
  3. Развивающие:
    – Формирование выстраивания логических цепочек, владеть химической
    терминологией, познавательной активности, умозаключений и суждений.

Основные понятия. Химический элемент, простое вещество, физические свойства, катализаторы.

Планируемые результаты обучения. Уметь различать понятия “химический элемент” и “простое вещество” на примере кислорода. Уметь характеризовать физические свойства кислорода и способы собирания кислорода. Уметь расставлять коэффициенты в уравнениях реакций.

Опыт: Получение кислорода из пероксида водорода и подтверждение его наличия.

Демонстрации. Получение кислорода из перманганата калия. Собирание кислорода методом вытеснения воздуха и подтверждение его наличия.

Оборудование и реактивы: Таблица Д.И.Менделеева, раздаточный материал (тест), прибор для получения кислорода из пермангата калия (коническая колба с резиновой пробкой, газоотводная трубка, ПХ-12, штатив, лапка, вата), пероксид водорода 20 мл (15 флаконов), оксид марганца (IV) (15 склянок), ложка-дозатор (15 шт.), спиртовка (15 шт.), спички (15 шт.), лучина (15 шт.), перманганат калия (5 г),.

Тип урока: Урок усвоения новых знаний.

Методы обучения:

  • Объяснительно-иллюстративный (словесные: беседа, изложение; словесно-наглядные: самостоятельная работа учащихся с наглядными пособиями; словесно-наглядно-практические: работа учащихся с раздаточным материалом, выполнение химического опыта, выполнение письменной самостоятельная работы).
  • Частично-поисковый (эвристический) метод (словесные: беседа-дискуссия; словесно-наглядные: дискуссия с демонстрацией средств наглядности, самостоятельная работа учащихся с наглядным пособием; словесно-наглядно-практические: работа учащихся с раздаточным материалом, выполнение химического опыта, выполнение письменной самостоятельная работы).
  • Исследовательский метод (словесно-наглядно-практический: выполнение исследовательского химического опыта).

Формы организации деятельности: фронтальная, групповая (парная).

I. Организационный этап.

  1. Приветствие.
  2. Определение отсутствующих.
  3. Проверка готовности к уроку.

Наличие дневника, классной тетрадки, учебника по химии, ручки.

II. Подготовка учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала.

Учитель: Для того чтобы определить тему сегодняшнего урока нам с вами необходимо разгадать ребус?

Разгадайте ребус и мы узнаем тему сегодняшнего урока.


Рис. 1

(КИСТИ) КИ + (СЛОН) СЛО + РОД

Учитель: Тема сегодняшнего урока: “Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе. Физические свойства кислорода. Получение”.

Тема сегодняшнего урока: “Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе. Физические свойства кислорода. Получение”.

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

Учитель: С помощью языка химии необходимо на доске записать: кислород как химический элемент и как простое вещество.

Кислород – как элемент – О .

Кислород – как простое вещество – О2.

Учитель: Сейчас на экране появится несколько фраз (изречений), вам нужно определить в каком значении упоминается в них кислород – как химический элемент или как простое вещество.

Задание: Определите кислород как химический элемент или простое вещество.

  1. Кислород входит в состав жизненно важных органических веществ: белков, жиров, углеводов.
  2. Все живые вещества на Земле дышат кислородом.
  3. В состав ржавчины входят железо и кислород.
  4. Рыбы дышат кислородом, растворенным в воде.
  5. При фотосинтезе зеленые растения выделяют кислород.

Учитель: Вам необходимо с помощью ПСХЭ им. Д.И.Менделеева дать характеристику химическому элементу “Кислород”, по следующему плану:

  1. Порядковый номер –
  2. Относительная атомная масса –
  3. Период –
  4. Группа –
  5. Подгруппа –
  6. Валентность –

Учитель: Проверим, внимание на экран

  1. Порядковый номер – 8
  2. Относительная атомная масса – Ar(О) = 16
  3. Период – второй
  4. Группа – VI
  5. Подгруппа – а (главная)
  6. Валентность – II

Распространение кислорода в природе:

Первое место по распространенности в земной коре, т.е. литосфере, занимает кислород – 49%, далее следуют кремний – 26%, алюминий – 7%, железо – 5%, кальций – 4%, натрий – 2%, калий – 2%, магний – 2%, водород – 1%.

В биосфере около 65% от массы живых организмов приходится на кислород.

В гидросфере на его долю приходится 89%.

В атмосфере: 23% по массе, 21% по объему.


Рис. 2

Учитель: Вам необходимо с помощью ПСХЭ им. Д.И.Менделеева дать характеристику простому веществу “Кислород”.

Итак, какова же химическая формула простого вещества – 02

Относительная молекулярная масса Мг(02) = 32

История открытия кислорода.

Учитель комментирует: В 1750 году М.В. Ломоносов провел опыты и доказал, что в состав воздуха входит вещество, окисляющее металл. Он назвал его флогистоном.

Получил кислород в 1771 году Карл Шееле. Независимо от него кислород был получен Дж. Пристли в 1774 году.

А история простая…
Джозеф Пристли как-то раз,
Окись ртути нагревая,
Обнаружил странный газ.
Газ без цвета , без названья,
Ярче в нем горит свеча.
А не вреден для дыханья?
Не узнаешь у врача!
Новый газ из колбы вышел –
Никому он не знаком.
Этим газом дышат мыши
Под стеклянным колпаком.
Человек им тоже дышит…

В 1775 году А. Лавуазье установил, что кислород – составная часть воздуха и содержится во многих веществах.

Из атомов мир создавала природа:
Два атома легких взяла водорода,
Прибавила атом один кислорода –
И получилась частица воды,
Море воды, океаны и льды…
Стал кислород
Чуть не всюду начинкой.
С кремнием он обернулся песчинкой.
В воздух попал кислород,
Как ни странно,
Из голубой глубины океана.
И на Земле появились растения.
Жизнь появилась:
Дыханье, горенье…
Первые птицы и первые звери,
Первые люди, что жили в пещере…
Огонь добывали при помощи трения,
Хотя и не знали причины горения.
Роль кислорода на нашей Земле
Понял великий Лавуазье.

Учитель: Теперь познакомимся с кислородом на опыте. Так как мы будем использовать нагревательный прибор (спиртовку), необходимо вспомнить ТБ при работе со спиртовкой:

  1. Пользуясь спиртовкой, нельзя ее зажигать от другой спиртовки, так как может пролиться спирт и возникнет пожар.
  2. Чтобы погасить пламя спиртовки, ее следует закрыть колпачком.

Налейте в химический стакан раствор Н2О2 (пероксида водорода).

Зажгите спиртовку, поднесите лучину в пламя и затушите лучину. Потом добавьте оксид марганца (IV) в химический стакан и поднесите тлеющую лучину к стакану – что наблюдается?

Ученик: Лучина – вспыхивает. Таким способом мы определили, что в химическом стакане находится кислород.

Учитель: В данном опыте оксид марганца (IV) является катализатором – веществом, которое ускоряет процесс химической реакции, но сам при этом не расходуется.

Демонстрационный эксперимент: “Получение кислорода из перманганата калия”.

Собираем кислород методом вытеснения воздуха в коническую колбу, через некоторое время проверяем на наличие кислорода, с помощью тлеющей лучины, если она вспыхивает, то кислорода собрано достаточное количество.

Закрываем резиновой пробкой и выставляем на подъемный столик.

И предлагаем учащимся охарактеризовать физические свойства кислорода по следующим критериям.

  1. Агрегатное состояние -.
  2. Цвет – .
  3. Запах – .
  4. Растворимость в воде – .
  5. t o кип. –.
  6. Электропроводность – .
  7. Теплопроводность – .
  8. Тяжелее или легче воздуха

Учитель: Проверим, внимание на экран.

  1. Агрегатное состояние – газ.
  2. Цвет – без цвета
  3. Запах – без запаха
  4. Растворимость в воде – плохо растворим
  5. t° кип. – 183°С
  6. Электропроводность – неэлектропроводен
  7. Теплопроводность – плохо проводит тепло (плохая)
  8. Тяжелее воздуха

Учитель: Ставим перед учащимися проблемный вопрос: Почему на картинке кислород в виде жидкости голубого цвета?


Рис. 7

Ответ учащихся (дополняет учитель): Этот кислород в сжиженном состоянии, а жидкий кислород голубого цвета.

Теперь давайте обобщим и запишем в тетрадь разные способы получения кислорода, которые мы сегодня с вами наблюдали.

Способы получения кислорода: I. Лабораторные способы:

1. Разложение пероксида водорода:

2. Разложение оксида ртути (II):

3. Разложение перманганата калия:

Задание для учащихся: расставьте коэффициенты в данных уравнениях реакций.

Учитель: Проверим, внимание на экран.

Учитель: Вопрос для учащихся: из какого вещества еще можно получить кислород?

Ученик: Электролиз воды

Записываем в тетрадь определение:

Электролиз – действие постоянного электрического тока.

А теперь обобщаем способы собирания кислорода, которые вы сегодня видели на уроке.

Собирание кислорода методом вытеснения воды Собирание кислорода методом вытеснения воздуха

Учитель: В завершении урока, проверим свои знания.

Кислород: химия кислорода

Кислород

Положение в периодической системе химических элементов

Кислород расположен в главной подгруппе VI группы (или в 16 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение кислорода

Электронная конфигурация кислорода в основном состоянии :

+8O 1s 2 2s 2 2p 4 1s 2s 2p

Атом кислорода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 2 неподеленные электронные пары в основном энергетическом состоянии.

Физические свойства и нахождение в природе

Кислород О2 — газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха. Плохо растворим в воде. Жидкий кислород – голубоватая жидкость, кипящая при -183 о С.

Озон О3 — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Кислород — это самый распространённый в земной коре элемент. Кислород входит в состав многих минералов — силикатов, карбонатов и др. Массовая доля элемента кислорода в земной коре — около 47 %. Массовая доля элемента кислорода в морской и пресной воде составляет 85,82 %.

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе.

Способы получения кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха.

Лабораторные способы получения кислорода:

  • Разложение некоторых кислородосодержащих веществ:

Разложение перманганата калия:

Разложение бертолетовой соли в присутствии катализатора MnO2 :

2KClO3 → 2KCl + 3O2

Разложение пероксида водорода:

2HgO → 2Hg + O2

Соединения кислорода

Основные степени окисления кислород +2, +1, 0, -1 и -2.

Оксиды металлов и неметаллов Na2O, SO2 и др.

Соли кислородсодержащих кислот

Кислородсодержащие органические вещества

Химические свойства

При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.

1. Кислород проявляет свойства окислителя (с большинством химических элементов) и свойства восстановителя (только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами , и с неметаллами . Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.

1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:

С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.

1.2. Кислород реагирует с серой и кремнием с образованием оксидов:

1.3. Фосфор горит в кислороде с образованием оксидов:

При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):

Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):

1.4. С азотом кислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000 о С), образуя оксид азота (II):

N2 + O2→ 2NO

1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием и алюминием кислород также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:

2Ca + O2 → 2CaO

Однако при горении натрия в кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:

2Na + O2→ Na2O2

А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:

K + O2→ KO2

Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.

Цинк окисляется до оксида цинка (II):

2Zn + O2→ 2ZnO

Железо , в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:

2Fe + O2→ 2FeO

4Fe + 3O2→ 2Fe2O3

3Fe + 2O2→ Fe3O4

1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит , образуя оксид углерода (IV):

при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

2C + O2 → 2CO

Алмаз горит при высоких температурах:

Горение алмаза в жидком кислороде:

Графит также горит:

Графит также горит, например, в жидком кислороде:

Графитовые стержни под напряжением:

2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды . При этом образуются оксиды:

4FeS + 7O2→ 2Fe2O3 + 4SO2

Ca3P2 + 4O2→ 3CaO + P2O5

2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:

  • летучие водородные соединения ( сероводород, аммиак, метан, силан гидриды . При этом также образуются оксиды:

2H2S + 3O2→ 2H2O + 2SO2

Аммиак горит с образованием простого вещества, азота:

4NH3 + 3O2→ 2N2 + 6H2O

Аммиак окисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):

4NH3 + 5O2→ 4NO + 6H2O

  • прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода, фосфора ( сероуглерод, сульфид фосфора и др.):

CS2 + 3O2→ CO2 + 2SO2

  • некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления ( оксид углерода (II), оксид железа (II) и др.):

2CO + O2→ 2CO2

2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.

Например , кислород окисляет гидроксид железа (II):

Кислород окисляет азотистую кислоту :

2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:

CH4 + 2O2→ CO2 + 2H2O

2CH4 + 3O2→ 2CO + 4H2O

CH4 + O2→ C + 2H2O

Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)

Кислород – характеристика элемента, распространённость в природе, физические и химические свойства, получение

Кислород О имеет атомный номер 8, расположен в главной подгруппе (подгруппе а) VI группе, во втором периоде. В атомах кислорода валентные электроны размещаются на 2-м энергетическом уровне, имеющем только s— и p-орбитали. Это исключает возможность перехода атомов О в возбуждённое состояние, поэтому кислород во всех соединениях проявляет постоянную валентность, равную II. Имея высокую электроотрицательность, атомы кислорода всегда в соединениях заряжены отрицательно (с.о. = -2 или -1). Исключение – фториды OF2 и O2F2.

Для кислорода известны степени окисления -2, -1, +1, +2

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). Это равно примерно 1% всего кислорода в атмосфере. Образование на земле кислородной атмосферы обусловлено процессами фотосинтеза.

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 О2 и озона О3.

Строение молекулы озона

2 = 2О3 – 285 кДж
Озон в стратосфере образует тонкий слой, который поглощает большую часть биологически вредного ультрафиолетового излучения.
При хранении озон самопроизвольно превращается в кислород. Химически кислород О2 менее активен, чем озон. Электроотрицательность кислорода 3,5.

Физические свойства кислорода

O2 – газ без цвета, запаха и вкуса, т.пл. –218,7 °С, т.кип. –182,96 °С, парамагнитен.

Жидкий O2 голубого, твердый – синего цвета. O2 растворим в воде (лучше, чем азот и водород).

Получение кислорода

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

2О → 2Н2 + О2

2. В лаборатории кислород получают:
1.Электролизом щелочных водных растворов или водных растворов кислородосодержащих солей (Na2SO4 и др.)

2. Термическим разложением перманганата калия KMnO4:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑,

Бертолетовой соли KClO3:
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ (катализатор MnO2)

3. Разложением пероксида водорода:
2H2O2 = H2O + O2↑ (катализатор MnO2)

Если смешать K2O2 и K2O4 в равномолярных (т.е. эквимолярных) количествах, то на 1 моль поглощенного СО2 выделится один моль О2.

Химические свойства кислорода

Кислород поддерживает горение. Горение — быстрый процесс окисления вещества, сопровождающийся выделением большого количества теплоты и света. Чтобы доказать, что в склянке находится кислород, а не какой-то другой газ, надо в склянку опустить тлеющую лучинку. В кислороде тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Горение различных веществ на воздухе – это окислительно-восстановительный процесс, в котором окислителем является кислород. Окислители – это вещества, «отбирающие» электроны у веществ-восстановителей. Хорошие окислительные свойства кислорода можно легко объяснить строением его внешней электронной оболочки.

Валентная оболочка кислорода расположена на 2-м уровне – относительно близко к ядру. Поэтому ядро сильно притягивает к себе электроны. На валентной оболочке кислорода 2s 2 2p 4 находится 6 электронов. Следовательно, до октета недостает двух электронов, которые кислород стремится принять с электронных оболочек других элементов, вступая с ними в реакции в качестве окислителя.

Кислород имеет вторую (после фтора) электроотрицательность в шкале Полинга. Поэтому в подавляющем большинстве своих соединений с другими элементами кислород имеет отрицательную степень окисления. Более сильным окислителем, чем кислород, является только его сосед по периоду – фтор. Поэтому соединения кислорода с фтором – единственные, где кислород имеет положительную степень окисления.

Итак, кислород – второй по силе окислитель среди всех элементов Периодической системы. С этим связано большинство его важнейших химических свойств.
С кислородом реагируют все элементы, кроме Au, Pt, He, Ne и Ar, во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород — окислитель.

Кислород легко реагирует с щелочными и щелочноземельными металлами:

Мелкий порошок железа ( так называемого пирофорного железа) самовоспламеняется на воздухе, образуя Fe2O3, а стальная проволока горит в кислороде, если ее заранее раскалить:

С неметаллами (серой, графитом, водородом, фосфором и др.) кислород реагирует при нагревании:

Почти все реакции с участием кислорода O2 экзотермичны, за редким исключением, например:

N2 + O2 2NO – Q

Эта реакция протекает при температуре выше 1200 o C или в электрическом разряде.

Кислород способен окислить сложные вещества, например:

2H2S + O2 → 2S + 2H2O (недостаток кислорода),

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (в присутствии катализатора Pt ),

Известны соединения, содержащие катион диоксигенила O2 + , например, O2 + [PtF6] — (успешный синтез этого соединения побудил Н. Бартлетта попытаться получить соединения инертных газов).

Озон химически более активен, чем кислород O2. Так, озон окисляет иодид — ионы I — в растворе Kl:

Озон сильно ядовит, его ядовитые свойства сильнее, чем, например, у сероводорода. Однако в природе озон, содержащийся в высоких слоях атмосферы, выполняет роль защитника всего живого на Земле от губительного ультрафиолетового излучения солнца. Тонкий озоновый слой поглощает это излучение, и оно не достигает поверхности Земли. Наблюдаются значительные колебания в толщине и протяженности этого слоя с течением времени (так называемые озоновые дыры) причины таких колебаний пока не выяснены.

Применение кислорода O2: для интенсификации процессов получения чугуна и стали, при выплавке цветных металлов, как окислитель в различных химических производствах, для жизнеобеспечения на подводных кораблях, как окислитель ракетного топлива (жидкий кислород), в медицине, при сварке и резке металлов.

Применение озона О3: для обеззараживания питьевой воды, сточных вод, воздуха, для отбеливания тканей.

Свойства и применение кислорода.

Тема урока: Свойства и применение кислорода.

Цель урока: изучить физические и химические свойства кислорода, дать общее понятие об оксидах, реакциях горения; рассмотреть практическую значимость и применение; д оказать, что кислород – один из важнейших элементов на Земле.

З адачи урока:

Образовательные :

Расширить представления обучающихся о кислороде.

Познакомить со свойствами и применением кислорода.

Совершенствовать умения составлять уравнения химических реакций.

Воспитательные :

Формировать умения работать в парах у каждого обучающегося, считаться с мнением соседа и отстаивать свою точку зрения корректно, выполняя упражнения.

Воспитывать бережное отношение к своему здоровью, окружающей природе, учить понимать прекрасное, ценить произведения искусства.

Развивающие :

Способствовать продолжению развития устойчивого интереса к химической науке и практике.

Совершенствовать навыки самостоятельной работы, развивать умения наблюдать, формулировать высказывания.

Способствовать развитию исследовательских навыков, соблюдая правила техники безопасности.

Совершенствовать умения обобщать и делать выводы.

Планируемые результаты:

личностные: готовность и способность учащихся к саморазвитию, самоопределению; ответственное отношение к учению; способность ставить цели и строить жизненные планы; формирование коммуникативной культуры, ценности здорового и безопасного образа жизни;

метапредметные: уметь ставить цель и планировать пути её достижения, выбирая более рациональные способы решения данной проблемы; учиться корректировать свои действия в связи с изменением создавшейся ситуации; уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач; уметь осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих мыслей и потребностей; уметь организовывать совместную работу со сверстниками в парах; уметь находить информацию в различных источниках; владеть навыками самоконтроля, самооценки;

знать : основные химические понятия «катализаторы», «оксиды», «реакции горения», «реакции окисления»; физические и химические свойства кислорода ; области применения кислорода.

уметь: отличить кислород от других газов; составлять уравнения реакций горения веществ в кислороде; записывать химические формулы оксидов и давать им названия; объяснять, как происходит круговорот кислорода в природе .

Тип урока: урок формирования умений и навыков.

Форма работы: фронтальная, групповая, работа в парах, игровая.

Методы обучения: словесный, частично-поисковый, наглядный, демонстрационный, интерактивный.

Приемы обучения : постановка проблемных вопросов.

Оборудование: компьютер, проектор, презентация « Свойства и применение кислорода. Круговорот кислорода в природе » , колбы, пинцет, ложки для сжигания веществ, спиртовка.

Реактивы: уголь, сера, к расный фосфор, железная пластина, вода, известковая вода.

І. Организационный момент. (1 мин.)

(Слайд № 1) Учитель: Добрый день! Прошу всех садиться. Тема сегодняшнего урока «Свойства и применение кислорода».

(Слайд № 2) Мы с вами рассмотрим физические и химические свойства кислорода, сформулируем общие понятия об оксидах, реакциях горения, окисления; ознакомимся с практической значимостью и применением кислорода; а также докажем, что кислород – один из важнейших элементов на Земле.

ІІ. Актуализация знаний. (7 мин.).

Работа с карточками. От 2 до 4 обучающихся получают задание на карточках и выполняют его у доски.

(Слайд № 3) Фронтальный опрос «А ну-ка, химики» .

Учитель: Но перед тем как приступить к изучению новой темы, вам следует ответить на следующие вопросы:

Химический знак кислорода? Ответ: О

Относительная атомная масса кислорода? Ответ: 16.

Химическая формула кислорода? Ответ: О2.

Относительная молекулярная масса кислорода? Ответ: 32.

В соединениях кислород обычно какой валентности? Ответ: II.

Расскажите о нахождении кислорода в природе. Ответ: Кислород — самый распространенный химический элемент в земной коре. Кислород — самый распространенный на Земле элемент, на его долю 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 20,9%, по массовой доле — около 65 %.

Перечислите способы получения кислорода в лаборатории? Ответ: В лаборатории кислород получают следующими способами:

1) Разложение перманганата калия. 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 ↑

2) Разложение перекиси водорода. 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 ↑

3) Разложение бертолетовой соли. 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 ↑

8. Перечислите способы получения кислорода в промышленности. Ответ: В промышленности кислород получают:

1) Электролиз воды. 2H 2 O = 2H 2 + O 2 ↑

2) Из воздуха. ВОЗДУХ давление, -183˚C=O 2 (голубая жидкость).

В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха. В лабораториях небольшие количества кислорода можно получать нагреванием перманганата калия (марганцовка) KMnO 4 . Кислород мало растворим в воде и тяжелее воздуха, поэтому его можно получать двумя способами:

(Слайд № 4. Рисунок1). 9. Установите соответствие между способом получения кислорода и уравнением химической реакцией. Работа в парах.

Способы получения кислорода

Уравнения химических реакций

А. Разложение перманганата калия.

Б. Разложение перекиси водорода.

В. Разложение бертолетовой соли.

Г. Электролиз воды.

1) 2KCl O 3 = 2KCl + 3 O 2 ↑

2) 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 ↑

4) 2KMn O 4 = K 2 Mn O 4 + Mn O 2 + O 2 ↑

5) 2H 2 O = 2H 2 + O 2 ↑

Ответ: А-4; Б-2; В-1; Г-5; Д-3.

10. Что называют катализаторами? Где эти вещества применяются? Ответ: Вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются, называют катализаторами. Катализаторы широко применяют в химической промышленности. С их помощью удается повысить производительность химических процессов, снизить себестоимость выпускаемой продукции и более полно использовать сырье.

(Слайд № 5. Рисунок2). На какой диаграмме распределение массовых долей элементов отвечает количественному составу (NH 4 ) 3 PO 4 ? Ответ: 4.

ІІІ. Изучение нового материала. (12 мин.)

(Слайд № 6) Учитель: Физические свойства. Кислород – бесцветный газ, без вкуса и запаха, относительно малорастворим в воде (в 100 объемах воды при температуре 20 ºС растворяется 3,1 объема кислорода). Кислород немного тяжелее воздуха: 1л кислорода при нормальных условиях весит 1,43 г, а 1л воздуха — 1,29г. (Нормальные условия – сокращенно: н.у. – температура 0ºС и давление 760 мм.рт.ст., или 1 атм. ≈ 0,1 МПа). При давлении 760 мм.рт.ст. и температуре -183ºС кислород сжижается, а при снижении температуры до -218,8ºС затвердевает.

(Слайд № 7) Химические свойства. Техника безопасности (провести инструктаж!)

Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяются теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения. Если опустить в сосуд с кислородом O 2 тлеющий уголек, то он раскаляется добела и сгорает, образуя оксид углерода( IV ) С O 2 . Чтобы определить, какое образовалось вещество, в сосуд наливают известковую воду — раствор гидроксида кальция Са(ОН) 2 . Она мутнеет, так как при этом образуется нерастворимый карбонат кальция СаС O 3 :

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

(Слайд № 8) Сера горит в O 2 ярким синим пламенем с образованием газа с резким запахом — оксида серы( IV )

(Слайд № 9) Горение фосфора в кислороде

Опыт следует проводить под тягой. Следует соблюдать правила обращения с нагревательными приборами. Не допускать попадания горящего фосфора на рабочую поверхность стола. Не вдыхать выделяющийся дым фосфорного ангидрида.

Фосфор Р сгорает в O 2 ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твердых частиц оксида фосфора( V).

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

(Слайд № 10) Горение железа в кислороде

В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают негорючими, например железо. Если к тонкой стальной проволоке прикрепить спичку, зажечь ее и опустить в сосуд с кислородом, то от спички загорится и железо. Горение железа происходит с треском и разбрасыванием ярких раскаленных искр — расплавленных капель железной окалины Fe3O4. В этом соединении два атома железа трехвалентны и один двухвалентен. Поэтому реакцию горения железа в кислороде можно выразить следующим уравнением:

3 Fe + 2 O 2 = FeO * Fe 2 O 3 или Fe 3 O 4

(Слайд № 11) Взаимодействие вещества с кислородом относится к реакциям окисления .

(Слайд № 12) Горение — это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.

(Слайд № 13) В большинстве случаев при взаимодействии веществ с кислородом образуются оксиды. Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух элементов, одним из которых является кислород.

(Слайд № 14) Известны химические элементы, которые непосредственно с кислородом не соединяются. К ним относятся золото Au и некоторые другие. Оксиды этих элементов получают косвенным путем.

(Слайд № 15) Применение кислорода. Основано на его химических свойствах. В больших количествах кислород используют для ускорения химических реакций в разных отраслях химической промышленности и в металлургии. Например, при выплавке чугуна для повышения производительности доменных печей в них подают воздух, обогащенный кислородом.

(Слайд № 16) При сжигании смеси ацетилена или водорода с кислородом в специальных горелках температура пламени достигает 3000ºС. Такое пламя используется для сварки металлов. Если берут кислород в избытке, то пламенем можно резать металл.

(Слайд № 17) Жидкий кислород применяют в ракетных двигателях.

(Слайд № 18) В медицине кислород служит для облегчения затрудненного дыхания. В этом случае кислородом заполняют специальные подушки. Кислородные маски необходимы в высотных полетах, в космосе и при работе под водой.

Кислород расходуется в громадных количествах на многие химические реакции, например на сжигание топлива.

(Слайд № 19) Из сказанного видно, что очень много кислорода расходуется на разнообразную деятельность человека, тратится на процессы дыхания человека, животных, растений, а также на процессы гниения. Человек при дыхании в течение 1 мин в среднем употребляет 0,5 дм³ кислорода, в течении суток — 720 дм³, а в год — 262,8 м³ кислорода, что все жители земного шара (5 миллиардов) в течение года для дыхания используют 1578 миллиардов кубических метров кислорода. Если такой объем кислорода при нормальном давлении поместить в железнодорожные цистерны, то поезд был бы протяженностью более 300 млн км, что равняется расстоянию до Солнца и обратно.

(Слайд № 20) Но все же общая масса кислорода в воздухе заметно не изменяется. Это объясняется процессом фотосинтеза, происходящим в зеленых растениях на свету. В результате этого процесса выделяется кислород. Анимация «Фотосинтез» http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/00000487-1000-4ddd-d288-220046bc4321/098.swf .

С фотосинтезом вы уже знакомились в курсе ботаники. Упрощенно процесс фотосинтеза изображают так:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 .

Так в природе происходит непрерывный круговорот кислорода.

В целях сохранения кислорода в воздухе вокруг городов и крупных промышленных центров создаются зоны зеленых насаждений. Специальная служба систематически контролирует содержание кислорода в воздухе. При необходимости применяют меры по устранению загрязнения воздуха.

Физкультминутка. (1 мин.)

IV. Закрепление знаний. (6 мин.)

(Слайд № 21) Задание №1. «Правда или ложь? Если знаешь – разберешь»

Для кислорода верны следующие утверждения:

а) Кислород – бесцветный газ, без вкуса и запаха.

б) Кислород немного легче воздуха.

в) В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают негорючими, например железо.

г) Известны химические элементы, которые непосредственно с кислородом соединяются. К ним относятся золото Au и некоторые другие.

д) Применение кислорода основано на его физических свойствах.

е) Непрерывный круговорот кислорода непосредственно связан с таким процессом, как фотосинтез.

(Слайд № 22) Задание №2. «Скорая помощь»

Вставьте пропущенные вещества в уравнениях реакций:

а) …….. + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

в) ….. + 2 O 2 = FeO * Fe 2 O 3 или Fe 3 O 4

Ответ: а) CO 2 б) O 2 в) 3 Fe

(Слайд № 23) Задание №3. «Мозговой штурм»

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

а) CO 2 + H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2

б) P + O 2 = P 2 O 5

(Слайды № 24-25) Задание №4. «Ассоциации»

С каким применением кислорода ассоциируется данное изображение?

1) в металлургии;

2) для резки металлов;

3) в авиации для дыхания;

4) в авиации для двигателей;

5) для сварки металлов;

6) на взрывных работах;

(Слайд № 26) V. Домашнее задание. (1 мин.)

§20,21; №6-9 (с.60). Решите задачи 1-2 (с.60).

Творческое задание: подготовить сообщение №10 с. 60 «Что делается в вашей местности для поддержания определенного содержания кислорода в воздухе? В чем может заключаться ваше участие в этой деятельности?»

(Слайд № 27) VI. Рефлексия. (1 мин.)

С егодня я узнал.

было интересно узнать, что…

VII. Подведение итогов урока. (1 мин.)

(Слайд № 28) В чём горят дрова и газ,
Фосфор, водород, алмаз?
Дышит чем любой из нас
Каждый миг и каждый час?
Без чего мертва природа?
Правильно, без….
Обучающиеся: кислорода

(Слайд № 29) Учитель: Правильно. Спасибо за урок! До свидания!

[1] Горковенко М. Ю. Поурочные разработки по химии 8 класс к учебникам О. С. Габриеляна, Л. С. Гузея, Г. Е. Рудзитиса. – М: «ВАКО», 2004;

[2] Радецкий А. М., Горшкова В. П. Дидактический материал: химия 8-9 классы — М: Просвещение, 1997.

[3] Химия: неорганическая химия: учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – М: «Просвещение», 2014 г.

Кислород

Кислород (лат. Oxygenium) – элемент VIa группы 2 периода периодической таблицы Д.И. Менделеева. Первым открывает группу халькогенов – элементов VIa группы.

Газ без цвета, без запаха, составляет 21% воздуха.

Общая характеристика элементов VIa группы

Общее название элементов VIa группы O, S, Se, Te, Po – халькогены. Халькогены (греч. χαλκος – руда + γενος – рождающий) – входят в состав многих минералов. Например, кислород составляет 50% массы земной коры.

От O к Po (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизации, сродство к электрону.

Среди элементов VIa группы O, S, Se – неметаллы. Te, Po – металлы.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns 2 np 4 :

  • O – 2s 2 2p 4
  • S – 3s 2 3p 4
  • Se – 4s 2 4p 4
  • Te – 5s 2 5p 4
  • Po – 6s 2 6p 4
Основное состояние атома кислорода

У атома кислорода (как и атомы азота, фтора, неона) нет возбужденного состояния, так как отсутствует свободная орбиталь с более высоким энергетическим уровнем, куда могли бы перемещаться валентные электроны.

Атом кислорода имеется два неспаренных электрона, максимальная валентность II.

Природные соединения
  • Воздух – в составе воздуха кислород занимает 21% (это число пригодится в задачах!)
  • В форме различных минералов в земной коре кислорода содержится около 50%
  • В живых организмов кислород входит в состав органических веществ: белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот
Получение

В промышленности кислород получают из сжиженного воздуха. Также активно применяются кислородные установки, мембрана которых устроена как фильтр, отсеивающие кислород (мембранная технология).

В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия (марганцовки) или бертолетовой соли при нагревании. Применяется реакция каталитического разложения пероксида водорода.

На подводных лодках для получения кислорода применяют следующую реакцию:

Химические свойства

Является самым активным неметаллом после фтора, образует бинарные соединения со всеми элементами кроме гелия, неона, аргона. Чаще всего реакции с кислородом экзотермичны (горение), ускоряются при повышении температуры.

    Реакции с неметаллами

Во всех реакциях, кроме взаимодействия со фтором, кислород проявляет себя в качестве окислителя.

2C + O2 = (t) 2CO (неполное окисление – угарный газ, соотношение 2:1)

C + O2 = (t) CO2 (полное окисление – углекислый газ, соотношение 1:1)

F + O2 → OF2 (фторид кислорода, O +2 )

В реакциях кислорода с металлами образуются оксиды, пероксиды и супероксиды. Реакции с активными металлами идут без нагревания.

Известна реакция горения воды во фторе.

Все органические вещества сгорают с образованием углекислого газа и воды.

При применении катализаторов и особых реагентов в органической химии достигают контролируемого окисления: алканы окисляются до спиртов, спирты – до альдегидов, альдегиды – до кислот.

Процесс можно остановить на любой стадии в зависимости от желаемого результата.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Физические и химические свойства кислорода

Атомная масса – 16 а.е.м. Молекула кислорода двухатомна и имеет формулу – О2

Кислород относится к семейству p-элементов. Электронная конфигурация атома кислорода 1s 2 2s 2 2p 4 . В своих соединениях кислород способен проявлять несколько степеней окисления: «-2», «-1» (в пероксидах), «+2» (F2O). Для кислорода характерно проявление явления аллотропии – существования в виде нескольких простых веществ – аллотропных модификаций. Аллотропные модификации кислорода – кислород O2 и озон O3.

Химические свойства кислорода

Кислород является сильным окислителем, т.к. для завершения внешнего электронного уровня ему не хватает всего 2-х электронов, и он легко их присоединяет. По химической активности кислород уступает только фтору. Кислород образует соединения со всеми элементами кроме гелия, неона и аргона. Непосредственно кислород нее вступает в реакции взаимодействия с галогенами, серебром, золотом и платиной (их соединения получают косвенным путем). Почти все реакции с участием кислорода – экзотермические. Характерная особенность многих реакций соединения с кислородом — выделение большого количества теплоты и света. Такие процессы называют горением.

Взаимодействие кислорода с металлами. Со щелочными металлами (кроме лития) кислород образует пероксиды или надпероксиды, с остальными – оксиды. Например:

Взаимодействие кислорода с неметаллами. Взаимодействие кислорода с неметаллами протекает при нагревании; все реакции экзотермичны, за исключением взаимодействия с азотом (реакция эндотермическая, происходит при 3000С в электрической дуге, в природе – при грозовом разряде). Например:

Взаимодействие со сложными неорганическими веществами. При горении сложных веществ в избытке кислорода образуются оксиды соответствующих элементов:

2H2S + 3O2 = 2SO2↑ + 2H2O (t);

4NH3 + 3O2 = 2N2↑ + 6H2O (t);

4NH3 + 5O2 = 4NO↑ + 6H2O (t, kat);

2PH3 + 4O2 = 2H3PO4 (t);

4FeS2+11O2 = 2Fe2O3 +8 SO2↑ (t).

Кислород способен окислять оксиды и гидроксиды до соединений с более высокой степенью окисления:

2CO + O2 = 2CO2 (t);

2SO2 + O2 = 2SO3 (t, V2O5);

4FeO + O2 = 2Fe2O3 (t).

Взаимодействие со сложными органическими веществами. Практически все органические вещества горят, окисляясь кислородом воздуха до углекислого газа и воды:

Кроме реакций горения (полное окисление) возможны также реакции неполного или каталитического окисления, в этом случае продуктами реакции могут быть спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и другие вещества:

Окисление углеводов, белков и жиров служит источником энергии в живом организме.

Физические свойства кислорода

Кислород – самый распространенный элемент на земле (47% по массе). В воздухе содержание кислорода составляет 21% по объему. Кислород – составная часть воды, минералов, органических веществ. В растительных и животных тканях содержится 50 -85 % кислорода в виде различных соединений.

В свободном состоянии кислород представляет собой газ без цвета, вкуса и запаха, плохо растворимый в воде (в 100 л воды при 20С растворяется 3 л кислорода. Жидкий кислород голубого цвета, обладает парамагнитными свойствами (втягивается в магнитное поле).

Получение кислорода

Различают промышленные и лабораторные способы получения кислорода. Так, в промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха, а к основным лабораторным способам получения кислорода относят реакции термического разложения сложных веществ:

Примеры решения задач

Задание При разложении 95 г оксида ртути (II) образовалось 4,48 л кислорода (н.у.). Вычислите долю разложившегося оксида ртути (II) (в мас. %).
Решение Запишем уравнение реакции разложения оксида ртути (II):

Зная объем выделившегося кислорода, найдем его количество вещества:

моль.

Согласно уравнению реакции n(HgO):n(O2) = 2:1, следовательно,

Вычислим массу разложившегося оксида. Количество вещества связано с массой вещества соотношением:

Молярная масса (молекулярная масса одного моль) оксида ртути (II), рассчитанная с помощью таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 217 г/моль. Тогда масса оксида ртути (II) равна:

Определим массовую долю разложившегося оксида:

Задание Вычислите, какое количество теплоты выделится при сжигании 100 л водорода (н.у.). Термохимическое уравнение реакции: 2H2+O2 = 2H2O+572 кДж.
Решение Еще раз запишем уравнение реакции:

Вычислим количество вещества водорода:

n(H2) = 100/22,4 = 4,46 моль.

Количество вещества связано с его массой формулой:

Молярная масса (молекулярная масса одного моль) водорода, рассчитанная с помощью таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 2 г/моль. Тогда водорода равна:

Количество вещества водорода, согласно термохимическому уравнению равно 2 моль, тогда, его теоретическая масса будет равна 4 г. Составим пропорцию:

8,92 г Н2 – Q кДж тепла

4 г Н2 – 572 кДж тепла.

Найдем, количество теплоты, выделившееся при сжигании 100 л водорода:

Читайте также:
Урок 1. Атомы и химические элементы
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: