Распределите уравнения химических реакций по группам способ получения кислорода химическое свойство

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.

Степень окисления	Типичные соединения
+2	Фторид кислорода OF2
+1	Пероксофторид кислорода O2F2
-1	Пероксид водорода H2O2 Пероксид натрия Na2O2 и др.
-2	Вода H2O Оксиды металлов и неметаллов Na2O, SO2 и др. Соли кислородсодержащих кислот Кислородсодержащие органические вещества Основания и амфотерные гидроксиды

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.)

Источник

Практическая работа №3. «Получение и свойства кислорода».

Практическая работа №3. «Получение и свойства кислорода».

Получить кислород (методом вытеснения воздуха) и изучить его свойства.

Приборы и оборудование : KMnO₄ – перманганат калия KMnO ₄ (марганцовка), С – древесный уголь, известковая вода, пробка с газоотводной трубкой, лучинка, спиртовка, спички, колба, вата, пробирка, штатив лабораторный с лапкой или пробиркодержатель, халат химический, перчатки.

Правила техники безопасности.

Тушите спиртовку только колпачком (а).
Запрещается зажигать одну спиртовку с помощью другой (б).
Запрещается передавать спиртовку в зажженном виде (в).
Запрещается пробовать вещество на вкус (г).
Работу проводить только над столом (д)

Работа со спиртовкой:

§ Не переносите горящую спиртовку с места на место.

§ Гасите спиртовку только с помощью колпачка.

§ При нагревании не забудьте прогреть пробирку. Для этого пробирку, закрепленную в лапке штатива, медленно проведите сквозь пламя от донышка до отверстия и обратно. Эту операцию повторите несколько раз: чтобы стекло равномерно прогрелось. Признаком прогрева стекла можно считать исчезновение запотевания на стенках пробирки.

§ Дно пробирки должно находиться в верхней части пламени.

§ Дно пробирки не должно касаться фитиля.

Работа со стеклом:

§ Помните, что горячее стекло по внешнему виду не отличается от холодного. Не прикасайтесь к горячей пробирке. Закрепляя пробирку в лапке штатива, не закручивайте сильно винт. При нагревании стекло расширяется и пробирка может треснуть

Проверка прибора на герметичность:

§ Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой,

опустите конец трубки в стакан с водой.

Плотно обхватите ладонью пробирку и внимательно следите за появлением пузырьков воздуха.

Один опыт я ставлю выше,
чем тысячу мнений,
рожденных только
воображением.

Получение кислорода
методом вытеснения воздуха

1. Перманганат калия (КMnO₄) поместите в сухую пробирку. У отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты.
2. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, проверьте на герметичность (рис. 1).

Рис. 1.
Проверка прибора
на герметичность

(Пояснения учителя, как проверить прибор на герметичность.) Укрепите прибор в лапке штатива.

3. Газоотводную трубку опустите в стакан, не касаясь дна, на расстоянии 2–3 мм (рис. 2).

Рис. 2.
Получение из перманганата калия кислорода
и собирание его методом вытеснения воздуха.
Обнаружение кислорода тлеющей лучинкой

4. Подогрейте вещество в пробирке. (Помните правила техники безопасности.)
5. Проверьте наличие газа тлеющей лучинкой (угольком). Что наблюдаете? Почему кислород можно собирать методом вытеснения воздуха?
6. Соберите полученный кислород в две колбы для проведения следующих опытов. Колбы закройте пробками.
7. Оформите отчет, пользуясь табл. 1, которую разместите на развороте тетради.

Получение кислорода
методом вытеснения воды

1. Пробирку заполните водой. Закройте пробирку большим пальцем и переверните ее вверх дном. В таком положении опустите руку с пробиркой в кристаллизатор с водой. Подведите к концу газоотводной трубки пробирку, не вынимая ее из воды (рис. 3).

Рис. 3.
Прибор для получения кислорода
и собирание его методом вытеснения воды

2. Когда кислород вытеснит воду из пробирки, закройте ее большим пальцем и выньте из воды. Почему кислород можно собирать способом вытеснения воды?
Внимание! Выньте газоотводную трубку из кристаллизатора, не прекращая нагревать пробирку с КMnО₄. Если этого не сделать, то воду перебросит в горячую пробирку. Почему?

2. Обнаружение кислорода

Кислород поддерживает горение — это свойство кислорода используется для его обнаружения

Кислород активно взаимодействует со многими веществами. Посмотрим, как реагирует кислород с углем. Для этого раскалим кусочек угля на пламени спиртовки. На воздухе уголь едва тлеет, потому что кислорода в атмосфере около двадцати процентов по объему. В колбе с кислородом уголь раскаляется. Горение углерода становится интенсивным. При сгорании углерода образуется углекислый газ:

Добавим в колбу с газом известковую воду – она мутнеет. Известковая вода обнаруживает углекислый газ. Вспомните, как разжигают гаснущий костер. Дуют на угли или интенсивно обмахивают их для того, чтобы увеличить подачу кислорода в зону горения.

Оформите отчет о работе в табл. 1.

Выполняемые операции
(что делали)

Рисунки с обозначениями исходных и полученных веществ

Наблюдения.
Условия
проведения реакций. Уравнения реакций

Объяснения наблюдений.
Выводы

Сборка прибора для получения кислорода.
Проверка прибора на герметичность

Выделяются пузырьки воздуха

Прибор собран герметично

Получение кислорода из KMnO₄
при нагревании

При нагревании KMnO₄ происходит реакция:

О₂ получают в лаборатории разложением KMnO₄ при нагревании

Доказательство получения кислорода при помощи
тлеющей лучинки

Тлеющая лучинка
(уголь) ярко загорается
в О₂

Полученный газ О₂ поддерживает горение

Характеристика
физических свойств О₂. Собирание О₂ двумя методами:
вытеснением воздуха (а),
вытеснением воды (б)

Kислород вытесняет воздух и воду из сосудов

Kислород – газ без цвета и запаха,
немного тяжелее воздуха, поэтому
его собирают в сосуд, поставленный на дно. Kислород малорастворим в воде

Характеристика химических свойств О₂. Взаимодействие с простыми веществами: горение угля (a), горение железа (стальная проволока, скрепка, стружка) (б)

Раскаленный уголек ярко горит в О₂:

Известковая вода мутнеет, т. к. образуется нерастворимый в воде осадок СaСО₃:
СО₂ + Са(ОН)₂ СaСО₃ + H₂O. Железо горит ярким пламенем в кислороде:

О₂ взаимодействует
с простыми
веществами – металлами и неметаллами. Образование осадка белого цвета подтверждает наличие в колбе СО₂

Сделайте письменный общий вывод о проделанной работе (5 мин).

Выводы: кислород в лаборатории можно получить разложением _________.

Кислород собирают методом _______. В результате горения простых веществ в кислороде

Выводы: кислород в лаборатории можно получить разложением _________.

Кислород собирают методом _______. В результате горения простых веществ в кислороде

Выводы : кислород в лаборатории можно получить разложением _________. Кислород собирают методом _______. В результате горения простых веществ в кислороде образуются _________.

Приведите рабочее место в порядок (3 мин): разберите прибор, расставьте посуду и принадлежности на свои места.

Источник