Способ собирания кислорода вытеснением воздуха

Урок №24. Практическая работа №3. Получение и свойства кислорода

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

Необходимое оборудование и реактивы

штатив лабораторный с лапкой или пробиркодержатель;

два химических стакана;

пробка с газоотводной трубкой;

ложка для сжигания веществ;

перманганат калия (твердый) KMnO 4 ;

известковая вода — Са(ОН) 2.

Меры предосторожности

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.

Загрузите по очереди два следующих видео — опыта и внимательно наблюдайте за экспериментом:

1. Получение кислорода (нажмите «Посмотреть опыт»)

Кислород( O 2 ) в лаборатории получают разложением перманганата калия KMnO 4 (марганцовки). Для опыта понадобится пробирка с газоотводной трубкой. В пробирку насыпаем кристаллический перманганат калия. Для сбора кислорода приготовим колбу. При нагревании перманганат калия начинает разлагаться, выделяющийся кислород поступает по газоотводной трубке в колбу. Кислород тяжелее воздуха, поэтому не покидает колбу и постепенно заполняет ее. Тлеющая лучинка вспыхивает в колбе: значит нам удалось собрать кислород.

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ↑

Чистый кислород впервые получили независимо друг от друга шведский химик Шееле (при прокаливании селитры) и английский ученый Пристли (при разложении оксидов ртути и свинца). До их открытия ученые считали, что воздух ‑ однородная субстанция. После открытия Шееле и Пристли Лавуазье создал теорию горения и назвал новый элемент Oxygenium (лат.) – рождающий кислоту, кислород. Кислород — необходим для поддержания жизни. Человек может выдержать без кислорода всего несколько минут.

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:

С+О 2 = СО 2

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.

Источник

Получение кислорода

История открытия кислорода

Открытие кислорода ознаменовало новый период в развитии химии. С глубокой древности было известно, что для горения необходим воздух. Процесс горения веществ долгое время оставался непонятным. В эпоху алхимии широкое распространение получила теория флогистона, согласно которой вещества горят благодаря их взаимодействию с огненной материей, то есть с флогистоном, который содержится в пламени. Кислород был получен английским химиком Джозефом Пристли в 70-х годах XVIII века. Химик нагревал красный порошок оксида ртути (II), в итоге вещество разлагалось, с образованием металлической ртути и бесцветного газа:

Оксиды – бинарные соединения, в состав которых входит кислород При внесении тлеющей лучины в сосуд с газом она ярко вспыхивала. Ученый считал, что тлеющая лучина вносит в газ флогистон, и он загорается. Д. Пристли пробовал дышать полученным газом, и был восхищен тем, как легко и свободно им дышится. Тогда ученый и не предполагал, что удовольствие дышать этим газом предоставлено каждому. Результатами своих опытов Д. Пристли поделился с французским химиком Антуаном Лораном Лавуазье.

Имея хорошо оснащенную на то время лабораторию, А. Лавуазье повторил и усовершенствовал опыты Д. Пристли. А. Лавуазье измерил количество газа, выделяющееся при разложении определенной массы оксида ртути. Затем химик нагрел в герметичном сосуде металлическую ртуть до тех пор, пока она не превратилась в оксид ртути (II). Он обнаружил, что количество выделившегося газа в первом опыте равно газу, поглотившемуся во втором опыте. Следовательно, ртуть реагирует с каким-то веществом, содержащимся в воздухе. И это же вещество выделяется при разложении оксида. Лавуазье первым сделал вывод, что флогистон здесь совершенно ни при чем, и горение тлеющей лучины вызывает именно неизвестный газ, который в последствии был назван кислородом. Открытие кислорода ознаменовало крах теории флогистона!

Способы получения и собирания кислорода в лаборатории

Лабораторные способы получения кислорода весьма разнообразны. Существует много веществ, из которых можно получить кислород. Рассмотрим наиболее распространенные способы.

1) Разложение оксида ртути (II)

Одним из способов получения кислорода в лаборатории, является его получение по описанной выше реакции разложения оксида ртути (II). Ввиду высокой токсичности соединений ртути и паров самой ртути, данный способ используется крайне редко.

2) Разложение перманганата калия

Перманганат калия (в быту мы называем его марганцовкой) – кристаллическое вещество темно-фиолетового цвета. При нагревании перманганата калия выделяется кислород. В пробирку насыплем немного порошка перманганата калия и закрепим ее горизонтально в лапке штатива. Недалеко от отверстия пробирки поместим кусочек ваты. Закроем пробирку пробкой, в которую вставлена газоотводная трубка, конец которой опустим в сосуд- приемник. Газоотводная трубка должна доходить до дна сосуда-приемника. Ватка, находящаяся около отверстия пробирки нужна, чтобы предотвратить попадание частиц перманганата калия в сосуд-приемник (при разложении выделяющийся кислород увлекает за собой частички перманганата). Когда прибор собран, начинаем нагревание пробирки. Начинается выделение кислорода.

Уравнение реакции разложения перманганата калия:

2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2↑

Как обнаружить присутствие кислорода? Воспользуемся способом Пристли. Подожжем деревянную лучину, дадим ей немного погореть, затем погасим, так, чтобы она едва тлела. Опустим тлеющую лучину в сосуд с кислородом. Лучина ярко вспыхивает! Газоотводная трубка была не случайно опущена до дна сосуда-приемника. Кислород тяжелее воздуха, следовательно, он будет собираться в нижней части приемника, вытесняя из него воздух. Кислород можно собрать и методом вытеснения воды. Для этого газоотводную трубку необходимо опустить в пробирку, заполненную водой, и опущенную в кристаллизатор с водой вниз отверстием. При поступлении кислорода газ вытесняет воду из пробирки.

Разложение пероксида водорода

Пероксид водорода – вещество всем известное. В аптеке оно продается под названием «перекись водорода». Данное название является устаревшим, более правильно использовать термин «пероксид». Химическая формула пероксида водорода Н2О2 Пероксид водорода при хранении медленно разлагается на воду и кислород. Чтобы ускорить процесс разложения можно произвести нагрев или применить катализатор.

Катализатор – вещество, ускоряющее скорость протекания химической реакции

Нальем в колбу пероксид водорода, внесем в жидкость катализатор. Катализатором может служить порошок черного цвета – оксид марганца MnO2. Тотчас смесь начнет вспениваться вследствие выделения большого количества кислорода. Внесем в колбу тлеющую лучину – она ярко вспыхивает. Уравнение реакции разложения пероксида водорода:

2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2↑

Обратите внимание: катализатор, ускоряющий протекание реакции, записывается над стрелкой, или знаком «=», потому что он не расходуется в ходе реакции, а только ускоряет ее.

Разложение хлората калия

Хлорат калия – кристаллическое вещество белого цвета. Используется в производстве фейерверков и других различных пиротехнических изделий. Встречается тривиальное название этого вещества – «бертолетова соль». Такое название вещество получило в честь французского химика, впервые синтезировавшего его, – Клода Луи Бертолле. Химическая формула хлората калия KСlO3. При нагревании хлората калия в присутствии катализатора – оксида марганца MnO2, бертолетова соль разлагается по следующей схеме:

2KClO3 t°, MnO2 → 2KCl + 3O2↑.

Разложение нитратов

Нитраты – вещества, содержащие в своем составе ионы NO3⎺. Соединения данного класса используются в качестве минеральных удобрений, входят в состав пиротехнических изделий.

Нитраты – соединения термически нестойкие, и при нагревании разлагаются с выделением кислорода:

Обратите внимание, что все рассмотренные способы получения кислорода схожи. Во всех случаях кислород выделяется при разложении более сложных веществ.

Реакция разложения – реакция, в результате которой сложные вещества разлагаются на более простые В общем виде реакцию разложения можно описать буквенной схемой:

Реакции разложения могут протекать при действии различных факторов. Это может быть нагревание, действие электрического тока, применение катализатора. Существуют реакции, в которых вещества разлагаются самопроизвольно.

Получение кислорода в промышленности

В промышленности кислород получают путем выделения его из воздуха.

Воздух – смесь газов, основные компоненты которой представлены в таблице.

Сущность этого способа заключается в глубоком охлаждении воздуха с превращением его в жидкость, что при нормальном атмосферном давлении может быть достигнуто при температуре около -192°С. Разделение жидкости на кислород и азот осуществляется путем использования разности температур их кипения, а именно: Ткип.

N2 = -196°С (при нормальном атмосферном давлении).

При постепенном испарении жидкости в газообразную фазу в первую очередь будет переходить азот, имеющий более низкую температуру кипения, и, по мере его выделения, жидкость будет обогащаться кислородом. Многократное повторение этого процесса позволяет получить кислород и азот требуемой чистоты. Такой способ разделения жидкостей на составные части называется ректификацией жидкого воздуха.

• В лаборатории кислород получают реакциями разложения
• Реакция разложения – реакция, в результате которой сложные вещества разлагаются на более простые
• Кислород можно собрать методом вытеснения воздуха или методом вытеснения воды
• Для обнаружения кислорода используют тлеющую лучину, она ярко вспыхивает в нем
• Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию, но не расходующееся в ней

Источник

Конспект практическая работа получение кислорода

Учитель химии высшей категорий, кандидат педагогических наук:

План урока по химии для 8 класс a

Тема: «Получение и свойства кислород»

Цель: Уметь получать кислород в лаборатории и собирать его вытеснением воздуха; подтвердить опытным путем свойства кислорода; знать правила техники безопасности.

Образовательные: Ознакомить учащихся со способами получения кислорода в лаборатории

Развивающие: умение наблюдать и затем формулировать свое мнение, взгляд на происходящее; умение экспериментировать и создавать многовариантность результатов. Развивать познавательную активность, логическое и творческое мышление

Воспитывающие: Воспитывать исследовательскую активность в познании предметов и явлений; способность продвигать свои идеи и уметь защищать свои исследовательские наработки; чувство коллективизма и взаимопонимания при работе в творческих группах; ответственность, стремление добиваться лучших результатов.

Тип урока: Совершенствование знаний и способов деятельности

Форма организации урока: практическое занятие

Оборудование: Металлический штатив с лапкой, спиртовка, спички, пробирка с газоотводной трубкой, пробирка, комочек ваты, пипетка, химический стакан, лучинка, пероксид водорода, оксид марганца (II) кристаллизатор с водой, две конические колбы с пробками.

Реактивы. KMnO₄ кристаллический (5–6 г), пероксид водорода, оксид марганца (II).

Организационный момент 4мин

Этап самостоятельного выполнения задания 25 мин

Этап рефлексии 5мин

Этап информации о домашнем задании 3 мин

Этап подведения итогов урока 8мин

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ 4МИН (проверка готовности учащихся к уроку, отметка отсутствующих, постановка целей урока и сообщение плана проведения занятия).

Учитель: —Здравствуйте, ребята. Садитесь. Кто отмечает отсутствующих в классе? Сегодняшняя тема урока «Получение кислорода в лаборатории».

Учитель: При изучении этой темы:

вы узнаете, какие вещества и химические реакции используются для получения кислорода;

научитесь получать кислород и доказывать его наличие;

научитесь записывать соответствующие уравнения реакций.

Учитель: Все вместе давайте вспомним правила техники безопасности.
Осторожно обращайтесь с химическим оборудованием!
Помните! Пробирку прогревают, держа ее в наклонном положении, по всей длине двумя-тремя движениями в пламени спиртовки. При нагревании направляйте отверстие пробирки в сторону от себя и соседей.

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)

Учитель: я вам давала самостоятельно изучить получение кислорода в лаборатории изучить самостоятельно. Вы прочитали? В тетрадях для практических работ запишите название темы, цель, перечислите оборудование и реактивы, и после оформите таблицу для отчета.

Уч-ся: да написали.

Учитель: Тогда приступаем в практическому занятию. Будете собирать кислород методом вытеснения воздуха и разложением пероксида водорода.

ЭТАП САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ 25 МИН

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

Для проверки герметичности конец газоотводной трубки опустите в стакан с водой не глубже, чем на 1 см. Пробирку слегка нагрейте на пламени спиртовки. Если при этом в воду выделяются пузырьки воздуха, то прибор собран герметично. После этого можно приступать к опыту. 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. Оформите проделанную работу

разложением пероксида водорода

Учитель: Налейте в стакан по 8—15 мл раствора пероксида водорода. Добавьте в стакан (на кончике шпателя) оксид марганца (IV). Что наблюдаете? Проверяем наличие кислорода тлеющей лучинкой. Лучинку не макните в пероксид водорода. Напишите уравнение реакции.

пероксид катализатор кислород

Учитель: Оформите проделанную работу

Практическая работа №3 Тема «Получение и свойства кислорода»

Поместили KMnO 4 в пробирку, у отверстия пробирки положили рыхлый комочек ваты, проверили на герметичность, опустили газоотводную трубку в стакан, подогрели вещество, проверили кислород тлеющей лучинкой

При проверке на герметичность выделялись пузырки, это означает что прибор собран правильно.

Выделение кислорода проверили лучинкой.

Тлеющая лучинка загорелась ярким пламенем.

При нагревании перманганат калия начинает разлагаться, выделяющийся кислород поступает по газоотводной трубке в колбу. Кислород тяжелее воздуха, поэтому не покидает колбу и постепенно заполняет ее. Тлеющая лучинка вспыхивает в колбе: значит нам удалось собрать кислород.

2.Разложение пероксида водорода

Налили в стакан пероксид водорода и добавили оксид марганца (IV). Проверили кислород тлеющей лучинкой

Пошла бурная реакция между пероксидом водорода и оксидом марганца (IV).

Тлеющая лучинка загорелась ярким пламенем.

Кислород – газ без цвета и запаха.

Учитель: ВЫВОД. Один из способов получения кислорода в лаборатории – разложение КMnO₄. Кислород – газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,103 раза (M_r(O₂) = 32, M_r(возд.) = 29, из чего следует 32/29 1,103), малорастворим в воде. Вступает в реакции с простыми веществами, образуя оксиды. Приведите рабочее место в порядок. Сдайте тетради на проверку.

ЭТАП ПОДВЕДЕНИЯ ИТОГОВ УРОКА 8МИН

Учитель: ВЫВОД. Один из способов получения кислорода в лаборатории – разложение КMnO₄. Кислород – газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,103 раза (M_r(O₂) = 32, M_r(возд.) = 29, из чего следует 32/29 1,103), малорастворим в воде. Вступает в реакции с простыми веществами, образуя оксиды. Приведите рабочее место в порядок. Сдайте тетради на проверку.

Учитель: А теперь займемся решением задачи. Пишем условие задачи.

Задача. Определите, какое из соединений железа – Fe₂О₃ или Fe₃О₄ – богаче железом?

(Fe) в Fe₂O₃,
‘ (Fe) в Fe₃O₄

(Х) = n•A_r(X)/M_r, где n – число атомов элемента Х в формуле вещества.

(Fe) = 56•2/160 = 0,7,
(Fe) = 70%,

M _r (Fe ₃ O ₄ ) = 56•3 + 16•4 = 232,
‘ (Fe) = 56•3/232 = 0,724,
‘ (Fe) = 72,4%.

ЭТАП ИНФОРМАЦИИ О ДОМАШНЕМ ЗАДАНИИ 3 МИН

ЭТАП РЕФЛЕКСИИ 5МИН

Учитель: Насколько вы довольны выполненной работой. Покажите смайлики «веселый» или «грустный».

Источник