Химические свойства кислорода

Химические свойства кислорода Число

Химические свойства кислорода
ОФОРМЛЕНИЕ ДОСКИ

Тема урока: Химические свойства кислорода Число

Таблицы: Новые понятия:

Получение и собирание газов Термическое разложение

Лабораторный штатив Катализатор

Спиртовка Каталитическое разложение Кислород в природе Оксиды

Окисление

Горение

Медленное окислениеПриложение 2
1. Способы получения кислорода:

1) биогенный;

2) разложение сложных веществ;

3) разложение воды электрическим током;

4) разделение воздуха на составные части.

2. Слово Название Указание валентности ( в скобках ) для тех случаев, когда

«оксид» + элемента + элемент имеет переменную валентность

Например: H2O – оксид водорода, CaO – оксид кальция, HgO – оксид ртути (II)

3. Сравнение процессов горения и медленного окисления

Вопросы Горение Медленное окисление
1. Примеры Горение топлив: торфа, угля, природного газа, бензина и др. горючих веществ – серы, парафина и др. Дыхание живых организмов, окисление органических удобрений, прогоркание сливочного масла, ржавление чугуна, стали
2. К каким группам реакций относятся Реакции окисление экзотермические
3.Каковы признаки протекания? Выделение теплоты и света Выделение незначительного количества теплоты
4.При каких условиях реакции медленного окисления переходят в горение? Разогрев до температуры воспламенения
5.При каких условиях прекращаются реакции воспламенения?1) прекратить доступ О2

2) Понизить температуру среды ниже температуры

4. Упражнения для самоконтроля

1. В ряду формул веществ выберите оксиды, дайте им название

CS2, MgO, PH3, SO2, CO2, Al2O3, Mg3N2, ZnO.

2. Продолжите уравнения реакций окисления

а) Zn + O2  в) CH4 + O2  б) Al + O2 
Приложение 3

Опыт Получение кислорода из пероксида водорода.

Оборудование и материалы.

Плоскодонная колба, делительная воронка, простая воронка, цилиндр для собирания кислорода со стеклянной пластинкой, кристаллизатор, 2 штатива с лапками, лучина, пероксид водо­рода (10%-ый), оксид марганца (IV).

Соберите прибор, как указано на рисунке 1. Наполните цилиндр водой и закрепите его в кристаллизаторе. В колбу вне­сите, чайную ложку оксида марганца (IV). В делительную во­ронку налейте пероксид водорода и по каплям добавляйте его в колбу:

2Н2О22Н2О + О2

Вытесните воздух из прибора. Проверьте наличие выделяю­щегося кислорода тлеющей лучиной. Затем подведите газоотводную трубку под опрокинутый цилиндр с водой и наполните его кислородом. Если выделение кислорода замедлится, можно немного подогреть колбу.

По окончании опыта сначала выньте газоотводную трубку из воды. Переверните цилиндр с кислородом и тлеющей лучи­ной проверьте наличие в нем кислорода.

Приложение 4

Опыт Получение кислорода и изучение его свойств

Оборудование и материалы.

Лабораторный штатив с лапкой, пробир­ка с пробкой и газоотводной трубкой, химические стаканы (2 шт.) или банки с пробками, стеклянные пластины (2 шт.), железная ложечка, лучинка, спиртовка (горелка), спички, стакан с водой, Перманганат калия, древесный уголь, извест­ковая вода.

Подготовьте прибор для получения и собирания кислорода способом вытеснения воздуха, как это показано на рисун­ке 2а.

В пробирку насыпьте примерно на 1/4 ее объема перман­ганат калия, вложите внутрь пробирки вблизи отверстия рыхлый тампон ваты (пробирку держите пальцами), За­кройте теперь пробирку плотно пробкой, в которую встав­лена газоотводная трубка.

Проверьте прибор на герметичность. Для этого, плотно зажав пробирку в руке, опустите конец газоотводной трубки в стакан с водой. Если наблюдается выделение пузырьков воздуха, находящегося в пробирке, значит, прибор герме­тичен.

После этого укрепите пробирку в лапке штатива. Конец газоотводной трубки должен доходить почти до дна стакана (или банки) для собирания кислорода.

Зажгите спиртовку (или горелку) и начните нагревать пробирку. Сначала обогрейте всю пробирку, затем постепенно передвигайте спиртовку таким образом, чтобы разложение вещества начиналось с поверхности

Выделяющийся при разложении перманганата калия кислород постепенно заполняет пробирку и газоотводную трубку, и по мере накопления он начинает вытеснять воздух из стакана.

Полноту заполнения сосуда (стакана или банки) кислородом можно проверить с помощью тлеющей лучинки, поднеся ее к краю стакана. Когда вы убедитесь, что сосуд полностью заполнился кислородом, закройте стакан стек­лянной пластинкой (банку можно закрыть заранее приго­товленной пробкой).

В данном опыте кислород собирают методом вытеснения воздуха; можно использовать также метод вытеснения воды
Приложение 5

Опыт Горение в кислороде угля, серы, фосфора и же­леза.

Оборудование и материалы.

Газометр или баллон с кислоро­дом, промывалка Тищенко с концентрированной серной кислотой, 4 метал­лические, покрытые асбестом ложечки, спиртовка, напильник, 4 банки на 1000 мл, 4 стекла для покрытия стаканов, шпатель или ложечка, тигельные щипцы, наждачная шкурка, корковая пробка, стеклянная трубка по высоте стакана, согнутая под прямым углом, уголь, сера, красный фосфор, тонкая железная проволока, синие лакмусовые бумажки большого размера, извест­ковая вода, дистиллированная вода.

Наполните 4 банки кислородом путем медленного вытес­нения воздуха из них до проведения урока. Кислород пропускайте через промывалку Тищенко с концентрированной серной кислотой.

а) Горение угля.

Налейте в банку с кислородом около 100 мл дистиллированной воды и опустите в стакан накаленный небольшой кусочек древесного угля, помещенный на железную асбестированную ложечку для сжигания (рис.

3-а). После полного сгорания угля взболтайте воду в банке с образовав­шимся углекислым газом для его растворения; проверьте синей лакмусовой бумажкой реакцию среды: С + О2СО2

СО2 + Н2ОН2СО3

Прилейте в банку прозрачной известковой воды: СО2 + Са(ОН)2СаСО3|+Н2О

Появление взвеси указывает на наличие углекислого газа

б) Горение серы. Во вторую банку с кислородом и дистиллированной водой опустите кусочек зажженной серы (рис.3 б):

S+O2=SO2

Отметьте различие в яркости пламени горящей серы в воз­духе и в кислороде. Взболтайте образовавшийся оксид серы (IV) с водой в банке, прикрывая ее стеклом. Проверьте лакмусом реакцию среды:

SO2 + H2O-H2SO3

в) Горение фосфора. В третью банку с кислородом и ди­стиллированной водой опустите ложечку с красным фосфором, зажженным на воздухе. Фосфор горит ослепительным пламенем (рис. 3 в):

Р4 + 5О2 = 2Р2О5

После окончания горения взболтайте оксид фосфора с водой и сделайте пробу лакмусом: Р2О5 + 3Н2О2Н3РО4

г) Горение железа. В банке для сжигания железа насыпьте чистый песок, который должен покрыть все дно на 2—3 см. Это необходимо, чтобы банка не лопнула от расплавленной желез­ной окалины. Тонкую железную проволоку тщательно очистите шкуркой от оксидов.

На стеклянной палочке сделайте спираль из этой проволоки. К концу спирали прикрепите корковую проб­ку или ее часть для поджигания железа. Удерживая спираль тигельными щипцами, подожгите пробку. Спираль медленно опустите в кислород.

Железо горит с сильным треском без пла­мени, разбрасывая яркие искры (рис. 3 г):

3Fe + 202Fe304

Опыт протекает нагляднее, если сжигание железа проводить при непрерывной подаче кислорода, т. е. в его избытке.

Рис.1. Получение кислорода из пероксида

водорода.

Рис.2. Собирание кислорода методом вытеснения воздуха (а);

методом вытеснения воды (б)

Рис.3. Горение в кислороде

а-угля; б-серы; в-фосфора; г-железа.

Источник: http://flatik.ru/himicheskie-svojstva-kisloroda-chislo

Урок 18. Физические и химические свойства кислорода – HIMI4KA

Химические свойства кислорода
Архив уроков › Химия 8 класс

В уроке 18 «Физические и химические свойства кислорода» из курса «Химия для чайников» выясним, какие физические и химические свойства имеет кислород и узнаем о реакциях горения.

Как у любого химического вещества, у кислорода есть свой набор физических и химических свойств, по которым его можно отличить от других веществ.

Физические свойства

По своим физическим свойствам простое вещество кислород относится к неметаллам. При нормальных условиях он находится в газообразном агрегатном состоянии. Кислород не имеет цвета, запаха и вкуса. Масса кислорода объемом 1 дм3 при н. у. равна примерно 1,43 г.

При температуре ниже −183 °С кислород превращается в голубую жидкость, а при −219 °С эта жидкость переходит в твердое вещество. Это означает, что температура кипения кислорода равна: t кип.= −183 °С, а температура плавления составляет: t пл.= −219 °С. Кислород плохо растворяется в воде.

Химические свойства

Кислород является химически активным веществом. Он способен вступать в реакции с множеством других веществ, однако для протекания большинства этих реакций необходима более высокая, чем комнатная, температура. При нагревании кислород реагирует с неметаллами и металлами.

Если стеклянную колбу наполнить кислородом и внести в нее ложечку с горящей серой, то сера вспыхивает с образованием яркого пламени и быстро сгорает (рис. 80).

Химическую реакцию, протекающую в этом случае, можно описать следующим уравнением:

В результате реакции образуется вещество SO2, которое называется сернистым газом. Сернистый газ имеет резкий запах, который вы ощущаете при зажигании обычной спички. Это говорит о том, что в состав головки спички входит сера, при горении которой и образуется сернистый газ.

Подожженный красный фосфор в колбе с кислородом вспыхивает еще ярче и быстро сгорает, образуя густой белый дым (рис. 81).

При этом протекает химическая реакция:

Белый дым состоит из маленьких твердых частиц продукта реакции — P2O5.

Если в колбу с кислородом внести тлеющий уголек, состоящий в основном из углерода, то он также вспыхивает и сгорает ярким пламенем (рис. 82).

Протекающую химическую реакцию можно представить следующим уравнением:

Продуктом реакции является CO2, или углекислый газ, с которым вы уже знакомы. Доказать образование углекислого газа можно, добавив в колбу немного известковой воды. Помутнение свидетельствует о присутствии CO2 в колбе.

Возгорание уголька можно использовать для отличия кислорода от других газов. Если в сосуд (колбу, пробирку) с газом внести тлеющий уголек и он вспыхнет, то это указывает на наличие в сосуде кислорода.

Кроме неметаллов, с кислородом реагируют и многие металлы. Внесем в колбу с кислородом раскаленную стальную проволоку, состоящую в основном из железа. Проволока начинает ярко светиться и разбрасывать в разные стороны раскаленные искры, как при горении бенгальского огня (рис. 83).

При этом протекает следующая химическая реакция:

В результате реакции образуется вещество Fe3O4 (железная окалина). В состав формульной единицы этого вещества входят три атома железа, причем один из них имеет валентность II, а два других атома имеют валентность III. Поэтому формулу этого вещества можно представить в виде FeO * Fe2O3.

На заметку: Реакцию железа с кислородом используют для резки стальных изделий. Для этого определенный участок детали сначала нагревают с помощью кислородногазовой горелки.

Затем направляют на нагретое место струю чистого кислорода, для чего перекрывают кран поступления горючего газа в горелку. Нагретое до высокой температуры железо вступает в химическую реакцию с кислородом и превращается в окалину.

Так можно разрезать очень толстые железные детали.

Реакции горения

Общим для рассмотренных нами реакций является то, что при их протекании выделяется много света и теплоты. Очень многие вещества именно так взаимодействуют между собой.

Рассмотренные выше реакции простых веществ серы, фосфора, углерода и железа с кислородом являются реакциями горения.

Реакциями горения называются химические реакции, протекающие с выделением большого количества теплоты и света.

Кроме простых веществ, в кислороде горят и многие сложные вещества, например метан CH4. При горении метана образуются углекислый газ и вода:

В результате этой реакции выделяется очень много теплоты. Вот почему ко многим домам подведен природный газ, основным компонентом которого является метан. Теплота, выделяющаяся при горении метана, используется для приготовления пищи и других целей.

На заметку: Некоторые химические реакции протекают очень быстро. Такие реакции называют взрывными или просто взрывами. Например, взаимодействие кислорода с водородом может протекать в форме взрыва.

Горение может протекать не только в кислороде, но и в других газах. Об этих процессах вы узнаете при дальнейшем изучении химии.

Горение веществ на воздухе и в кислороде

Вы уже знаете, что в состав окружающего нас воздуха входит кислород. Поэтому многие вещества горят не только в чистом кислороде, но и на воздухе.

Горение на воздухе протекает чаще всего гораздо медленнее, чем в чистом кислороде. Происходит это потому, что в воздухе лишь одна пятая часть по объему приходится на кислород.

Если уменьшить доступ воздуха к горящему предмету (а следовательно, уменьшить доступ кислорода), горение замедляется или прекращается.

Отсюда понятно, почему для тушения загоревшегося предмета на него следует набросить, например, одеяло или плотную тряпку.

На заметкуПри пожарах для тушения горящих предметов часто используют пену (рис. 84). Она обволакивает горящий предмет и прекращает доступ к нему кислорода. Горение сначала замедляется, а затем прекращается совсем.

Некоторые вещества, быстро сгорающие в кислороде, на воздухе не горят вообще. Так, если нагреть железную проволоку на воздухе даже до белого каления, она все равно не станет гореть, тогда как в чистом кислороде быстро сгорает с образованием раскаленных искр.

Краткие выводы урока:

  1. При обычных условиях кислород — газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса, плохо растворимый в воде.
  2. Кислород обладает высокой химической активностью. Он вступает в химические реакции со многими простыми и сложными веществами.
  3. Химические реакции, протекающие с выделением большого количества теплоты и света, называют реакциями горения.
  4. В чистом кислороде вещества горят намного быстрее, чем на воздухе.

Надеюсь урок 18 «Физические и химические свойства кислорода» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник: https://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-18-fizicheskie-i-himicheskie-svojstva-kisloroda.html

№8 Кислород

Химические свойства кислорода

Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ “дефлогистированным воздухом”). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье. В 1775 А.

Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.Несколькими годами ранее (в 1771-м) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота.

Шееле назвал этот газ “огненным воздухом” и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода).

Нахождение в природе, получение:

Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,82 % (по массе).

Свободный кислород в атмосфере появился около 3-4 млрд лет назад (возраст земли около 4,6 млрд. лет). Сейчас основная часть кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана, лесами и зелёными растениями.

При этом около 60% производимого кислорода, расходуется на процессы гниения и разложения в самих лесах и растительных зонах.

В верхних слоях атмосферы часть молекулярного кислорода (2-8 ppm)под действием солнечного излучения переходит в озон, О3, образуя так называемый “озоновый слой”, защищающий земные организмы от вредного УФ-излучения.

Физические свойства:

Простое вещество существует в двух аллотропных модификациях: O2 и O3 (озон).
Кислород, О2 – при нормальных условиях газ без цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0°C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C).

Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объема O2 в 1 объеме Ag при 961 °C). Является парамагнетиком.
Озон, О3 – аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях это газ голубого цвета со специфическим запахом, ядовит. В твёрдом виде (Тпл.

=-197°C) представляет собой тёмно-синие, серые, практически чёрные кристаллы.

Химические свойства:

Сильный окислитель, взаимодействует, практически, со всеми элементами, образуя оксиды. Не окисляет Au и Pt, галогены и инертные газы.
Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:2NO + O2 = 2NO2Кислород поддерживает процессы дыхания, горения, гниения.

Озон – мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы.

Продуктом реакции, кроме оксида, как правило является кислород: NO + O3 = 2NO2 + O2

В соединениях кислород проявляет степени окисления от -2 до +2

Важнейшие соединения:

Оксиды, соединения элементов с кислородом, в которых кислород имеет ст. окисления -1. По химическим свойствам традиционно выделяют 4 группы оксидов: – кислотные ( CO2, Cl2O7), основные ( Na2O, MgO), амфотерные (Al2O3, ZnO) и несолеобразующие ( N2O). Свойства оксидов рассмотрены при рассмотрении соответствующих элементов.

Пероксиды – соединения кислорода со степенью окисления -1.

Пероксиды щелочных металлов получаются при их сгорании в кислороде: 2Na + O2 = Na2O2
Некоторые оксиды поглощают кислород, переходя в пероксиды:2BaO + O2 = 2BaO2
Пероксиды можно рассматривать как соли очень слабой кислоты ( H2O2), их реакция с более сильными кислотами может использоваться для получения пероксида водорода.

Надпероксиды – получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлениям и температуре: Na2O2 + O2 = NaO2
Кислород в надпероксидах имеет степень окисления -1/2, т.е. один электрон на два атома кислорода (ион O2-).

Дифторид кислорода, OF2, степень окисления кислорода +2, получают пропусканием фтора через раствор щелочи: 2F2 + 2NaOH = OF2 + 2NaF + H2O
Монофторид кислорода, (Диоксидифторид), O2F2, степень окисления кислорода +1 , нестабилен. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре -196°С.

Пропуская тлеющий разряд через смесь фтора с кислородом при определенных давлении и температуре получают смеси высших фторидов кислорода O3F2, О4F2, О5F2 и О6F2. Фториды кислорода – сильные окислители.

Широкое промышленное применение кислорода началось в середине ХХ века, после изобретения турбодетандеров — устройств для сжижения и разделения жидкого воздуха.

    – В металлургии: Конвертерный способ производства стали, сварка и резка металлов    – Ракетные двигатели: Смесь жидкого кислорода и жидкого озона один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород-озон превышает удельный импульс для пары водород-фтор и водород-фторид кислорода). В качестве окислителя для ракетного топлива применяется также жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и другие богатые кислородом соединения.    – В медицине: кислород используется для обогащения дыхательных газовых смесей (аэронетики) при нарушении дыхания, для лечения астмы, в виде кислородных коктейлей, кислородных подушек и т.д.

    – В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E948, как пропеллент и упаковочный газ.

ХФ ТюмГУ

Источники:
Кислород/Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki/Кислород
Кислород/Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki/Озон

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info08.htm

Химические свойства кислорода

Химические свойства кислорода

Кислород вступает в соединения почти со всеми элементами периодической системы Менделеева.

Реакция соединения любого вещества с кислородом называется окислением.

Большинство таких реакций идет с выделением тепла. Если при реакции окисления одновременно с теплом выделяется свет, ее называют горением. Однако не всегда удается заметить выделяющиеся тепло и свет, так как в некоторых случаях окисление идет чрезвычайно медленно. Заметить тепловыделение удается тогда, когда реакция окисления происходит быстро.

В результате любого окисления — быстрого или медленного — в большинстве случаев образуются окислы: соединения металлов, углерода, серы, фосфора и других элементов с кислородом.

Вам, вероятно, не раз приходилось видеть, как перекрывают железные крыши. Перед тем как покрыть их новым железом, старое сбрасывают вниз. На землю вместе с железом падает бурая чешуя — ржавчина. Это гидрат окиси железа, который медленно, в течение нескольких лет, образовывался на железе под действием кислорода, влаги и углекислого газа.

Ржавчину можно рассматривать как соединение окиси железа с молекулой воды. Она имеет рыхлую структуру и не предохраняет железо от разрушения.

Для предохранения железа от разрушения — коррозии — его обычно покрывают краской или другими коррозионно устойчивыми материалами: цинком, хромом, никелем и другими металлами. Предохранительные свойства этих металлов, как и алюминия, основаны на том, что они покрываются тонкой устойчивой пленкой своих окислов, предохраняющих покрытие от дальнейшего разрушения.

Предохранительные покрытия значительно замедляют процесс окисления металла.

В природе постоянно происходят процессы медленного окисления, сходные с горением.

При гниении дерева, соломы, листьев и других органических веществ происходят процессы окисления углерода, входящего в состав этих веществ. Тепло при этом выделяется чрезвычайно медленно, и поэтому обычно оно остается незамеченным.

Но иногда такого рода окислительные процессы сами по себе ускоряются и переходят в горение.

Самовозгорание можно наблюдать в стоге мокрого сена.

Быстрое окисление с выделением большого количества тепла и света можно наблюдать не только при горении дерева, керосина, свечи, масла и других горючих материалов, содержащих углерод, но и при горении железа.

Налейте в банку немного воды и наполните ее кислородом. Затем внесите в банку железную спираль, на конце которой укреплена тлеющая лучинка. Лучинка, а за ней и спираль загорятся ярким пламенем, разбрасывая во все стороны звездообразные искры.

Это идет процесс быстрого окисления железа кислородом. Он начался при высокой температуре, которую дала горящая лучинка, и продолжается до полного сгорания спирали за счет тепла, выделяющегося при горении железа.

Тепла этого так много, что образующиеся при горении частицы окисленного железа накаляются добела, ярко освещая банку.

Состав окалины, образовавшейся при горении железа, несколько иной, чем состав окисла, образовавшегося в виде ржавчины при медленном окислении железа на воздухе в присутствии влаги.

В первом случае окисление идет до закиси-окиси железа (Fe3O4), входящей в состав магнитного железняка; во втором — образуется окисел, близко напоминающий бурый железняк, который имеет формулу 2Fe2O3 ∙ Н2O.

Таким образом, в зависимости от условий, в которых протекает окисление, образуются различные окислы, отличающиеся друг от друга содержанием кислорода.

Так, например, углерод в соединении с кислородом дает два окисла — окись и двуокись углерода. При недостатке кислорода происходит неполное сгорание углерода с образованием окиси углерода (СО), которую в общежитии называют угарным газом. При полном сгорании образуется двуокись углерода, или углекислый газ (СO2).

Фосфор, сгорая в условиях недостатка кислорода, образует фосфористый ангидрид (Р2O3), а при избытке — фосфорный ангидрид (Р2O5). Сера в различных условиях горения также может дать сернистый (SO2) или серный (SO3) ангидрид.

В чистом кислороде горение и другие реакции окисления идут быстрее и доходят до конца.

Почему же в кислороде горение идет энергичнее, чем в воздухе?

Обладает ли чистый кислород какими-то особыми свойствами, которых нет у кислорода воздуха? Конечно, нет. И в том и в другом случае мы имеем один и тот же кислород, с одинаковыми свойствами.

Только в воздухе кислорода содержится в 5 раз меньше, чем в таком же объеме чистого кислорода, и, кроме того, в воздухе кислород перемешан с большими количествами азота, который не только сам не горит, но и не поддерживает горение.

Поэтому, если непосредственно около пламени кислород воздуха уже израсходован, то другой его порции необходимо пробиваться через азот и продукты горения. Следовательно, более энергичное горение в атмосфере кислорода можно объяснить более быстрой подачей его к месту горения.

При этом процесс соединения кислорода с горящим веществом идет энергичнее и тепла выделяется больше. Чем больше в единицу времени подается к горящему веществу кислорода, тем пламя ярче, тем температура выше и тем сильнее идет горение.

А горит ли сам кислород?

Возьмите цилиндр и опрокиньте его вверх дном. Подведите под цилиндр трубку с водородом. Так как водород легче воздуха, он полностью заполнит цилиндр.

Зажгите водород около открытой части цилиндра и введите в него сквозь пламя стеклянную трубку, через которую вытекает газообразный кислород. Около конца трубки вспыхнет огонь, который будет спокойно гореть внутри цилиндра, наполненного водородом. Это горит не кислород, а водород в присутствии небольшого количества кислорода, выходящего из трубки.

Что же образуется в результате горения водорода? Какой при этом получается окисел?

Водород окисляется до воды. Действительно, на стенках цилиндра постепенно начинают осаждаться капельки конденсированных паров воды. На окисление 2 молекул водорода идет 1 молекула кислорода, и образуются 2 молекулы воды (2Н2 + O2 → 2Н2O).

Если кислород вытекает из трубки медленно, он весь сгорает в атмосфере водорода, и опыт проходит спокойно.

Стоит только увеличить подачу кислорода настолько, что он не успеет сгореть полностью, часть его уйдет за пределы пламени, где образуются очаги смеси водорода с кислородом, появятся отдельные мелкие вспышки, похожие на взрывы.

Смесь кислорода с водородом — это гремучий газ. Если поджечь гремучий газ, произойдет сильный взрыв: при соединении кислорода с водородом получается вода и развивается высокая температура.

Пары воды и окружающие газы сильно расширяются, создается большое давление, при котором может легко разорваться не только стеклянный цилиндр, но и более прочный сосуд.

Поэтому работа с гремучей смесью требует особой осторожности.

Кислород обладает еще одним интересным свойством. Он вступает в соединение с некоторыми элементами, образуя перекисные соединения.

Приведем характерный пример. Водород, как известно, одновалентен, кислород двухвалентен: 2 атома водорода могут соединиться с 1 атомом кислорода. При этом получается вода. Строение молекулы воды обычно изображают Н — О — Н. Если к молекуле воды присоединить еще 1 атом кислорода, то образуется перекись водорода, формула которой Н2O2.

Куда же входит второй атом кислорода в этом соединении и какими связями он удерживается? Второй атом кислорода как бы разрывает связь первого с одним из атомов водорода и становится между ними, образуя при этом соединение Н—О—О—Н. Такое же строение имеет перекись натрия (Na—О—О—Na), перекись бария.

Характерным для перекисных соединений является наличие 2 атомов кислорода, связанных между собой одной валентностью. Поэтому 2 атома водорода, 2 атома натрия или 1 атом бария могут присоединить к себе не 1 атом кислорода с двумя валентностями (—О—), а 2 атома, у которых в результате связи между собой также остается только две свободные валентности (—О—О—).

Перекись водорода можно получить действием разбавленной серной кислоты на перекись натрия (Na2O2) или перекись бария (ВаO2). Удобнее пользоваться перекисью бария, так как при действии на нее серной кислотой образуется нерастворимый осадок сернокислого бария, от которого перекись водорода легко отделить путем фильтрования (ВаO2 + H2SO4 → BaSO4 + Н2O2).

Перекись водорода, как и озон, — соединение неустойчивое и разлагается на воду и атом кислорода который в момент выделения обладает большой окислительной способностью. При низких температурах и в темноте разложение перекиси водорода идет медленно.

А при нагревании и на свету оно происходит значительно быстрее. Песок, порошок двуокиси марганца, серебра или платины также ускоряют разложение перекиси водорода, а сами при этом остаются без изменения.

Вещества, которые только влияют на скорость химической реакции, а сами остаются неизмененными, называются катализаторами.

Если налить немного перекиси водорода в склянку, на дне которой находится катализатор — порошок двуокиси марганца, разложение перекиси водорода пойдет с такой быстротой, что можно будет заметить выделение пузырьков кислорода.

Способностью окислять различные соединения обладает не только газообразный кислород, но и некоторые соединения, в состав которых он входит.

Хорошим окислителем является перекись водорода. Она обесцвечивает различные красители и поэтому применяется в технике для отбеливания шелка, меха и других изделий.

Способность перекиси водорода убивать различные микробы позволяет применять ее как дезинфицирующее средство. Перекись водорода употребляется для промывания ран, полоскания горла и в зубоврачебной практике.

Сильными окислительными свойствами обладает азотная кислота (HNO3). Если в азотную кислоту добавить каплю скипидара, образуется яркая вспышка: углерод и водород, входящие в состав скипидара, бурно окислятся с выделением большого количества тепла.

Бумага и ткани, смоченные азотной кислотой, быстро разрушаются. Органические вещества, из которых сделаны эти материалы, окисляются азотной кислотой и теряют свои свойства. Если смоченную азотной кислотой бумагу или ткань нагреть, процесс окисления ускорится настолько, что может произойти вспышка.

Азотная кислота окисляет не только органические соединения, но и некоторые металлы. Медь при действии на нее концентрированной азотной кислотой окисляется сначала до окиси меди, выделяя из азотной кислоты двуокись азота, а затем окись меди переходит в азотнокислую соль меди.

Не только азотная кислота, но и некоторые ее соли обладают сильными окислительными свойствами.

Азотнокислые соли калия, натрия, кальция и аммония, которые в технике получили название селитры, при нагревании разлагаются, выделяя кислород. При высокой температуре в расплавленной селитре тлеющий уголек сгорает так энергично, что появляется яркобелый свет.

Если же в пробирку с расплавленной селитрой вместе с тлеющим угольком бросить кусочек серы, горение пойдет с такой интенсивностью и температура повысится настолько, что стекло начнет плавиться.

Эти свойства селитры давно были известны человеку; он воспользовался этими свойствами для приготовления пороха.

Черный, или дымный, порох приготовляется из селитры, угля и серы. В этой смеси уголь и сера являются горючими материалами. Сгорая, они переходят в газообразный углекислый газ (СO2) и твердый сернистый калий (K2S). Селитра, разлагаясь, выделяет большое количество кислорода и газообразный азот. Выделившийся кислород усиливает горение угля и серы.

В результате горения развивается такая высокая температура, что образовавшиеся газы могли бы расшириться до объема, который в 2000 раз больше объема взятого пороха.

Но стенки замкнутого сосуда, где обычно производят сжигание пороха, не позволяют газам легко и свободно расширяться. Создается огромное давление, которое разрывает сосуд в его наиболее слабом месте.

Раздается оглушительный взрыв, газы с шумом вырываются наружу, унося с собой в виде дыма размельченные частицы твердого вещества.

Так из калийной селитры, угля и серы образуется смесь, обладающая огромной разрушительной силой.

К соединениям с сильными окислительными свойствами относятся и соли кислородосодержащих кислот хлора. Бертолетова соль при нагревании распадается на хлористый калий и атомарный кислород.

Еще легче, чем бертолетова соль, отдает свой кислород хлорная, или белильная, известь. Белильной известью отбеливают хлопок, лен, бумагу и другие материалы. Хлорная известь употребляется и как средство против отравляющих веществ: отравляющие вещества, как и многие другие сложные соединения, разрушаются под действием сильных окислителей.

Окислительные свойства кислорода, его способность легко вступать в соединение с различными элементами и энергично поддерживать горение, развивая при этом высокую температуру, уже давно обратили на себя внимание ученых различных областей науки. Особенно этим заинтересовались химики и металлурги. Но использование кислорода было ограничено, так как не было простого и дешевого способа получения его из воздуха и воды.

На помощь химикам и металлургам пришли физики. Они нашли очень удобный способ выделения кислорода из воздуха, а физико-химики научились получать его в огромных количествах из воды.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://www.activestudy.info/ximicheskie-svojstva-kisloroda/

Кислород

Химические свойства кислорода

КИСЛОРОД, О (а. oxygen; и. Sauerstoff; ф. oxygene; и. oxigeno), — химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 8, атомная масса 15,9994.

В природе состоит из трёх стабильных изотопов: 16О (99,754%), 17О (0,0374%), 18О (0,2039%). Открыт независимо шведским химиком К. В. Шееле (1770) и английским исследователем Дж. Пристли (1774). В 1775 французский химик А.

Лавуазье нашёл, что воздух состоит из двух газов — кислорода и азота и дал первому название.

Свойства кислорода

Кислород — бесцветный газ без запаха и вкуса; плотность при 273,15 К и нормальном давлении 1,428 кг/м3. При 90,18 К конденсируется в бледно-голубую жидкость, при 54,36 К отвердевает.

Плотность жидкого кислорода 1142 кг/м3, t плавления — 218,7°С, t кипения — 192,98°С. Теплопроводность (при 273,15 К) 23,86•10-3 Вт/м•К. Теплоёмкость (273,15 К) Cp =28,9 Дж/моль•К; Cv=20,5 Дж/моль • К; Cp/Cv = 1,403.

Критическая температура 154,31 К, давление 4,91705 МПа.

Соединение элементов с кислородом

Простые соединения кислорода: О2 и озон О3. Степень окисления -2, -1, а также +2 (OF2). Образует соединения со всеми элементами. С некоторыми металлами образует пероксиды Me2О2, надпероксиды MeO2, озониды MeO3; с горючими газами — взрывчатые смеси. В 1 м3 воды при температуре 273,15 К растворяется 0,049 м3 О2.

Кислород занимает 3-е место после водорода и гелия по распространённости во Вселенной.

Самый распространённый химический элемент на Земле — 47% массы земной коры, 85,7% массы гидросферы, 23,15% массы атмосферы, 79% и 65% массы растений и животных соответственно.

По объёму кислород занимает 92% объёма земной коры. Известно около 1400 минералов, содержащих кислород, главные из них кварц, полевые шпаты, слюды, глинистые минералы, карбонаты.

кислорода

Более 99,9% кислорода Земли находится в связанном состоянии. Кислород — главный фактор, регулирующий распределение элементов в планетарном масштабе. его с глубиной закономерно уменьшается. Количество кислорода в магматических породах меняется от 49% в кислых эффузивах и гранитах до 38-42% в дунитах и кимберлитах.

кислорода в метаморфических породах соответствует глубинности их формирования: от 44% в эклогитах до 48% в кристаллических сланцах. Максимум кислорода в осадочных породах 49-51%. При погружении осадков происходит их дегидратация и частичное восстановление оксидного железа, сопровождающиеся уменьшением количества кислорода в породе.

При подъёме горных пород из глубин в приповерхностные условия начинаются процессы их изменения с привносом воды и углекислоты и содержание кислорода повышается.

Исключительную роль в геохимических процессах играет свободный кислород, значение которого определяется его высокой химической активностью, большой миграционной способностью и постоянным, относительно высоким содержанием в биосфере, где он не только расходуется, но и воспроизводится.

Свободный кислород

Полагают, что свободный кислород появился в протерозое в результате фотосинтеза. В гипергенных процессах кислород — один из основных агентов, он окисляет сероводород и низшие оксиды.

Кислород определяет поведение многих элементов: повышает миграционную способность халькофилов, окисляя сульфиды до подвижных сульфатов, снижает подвижность железа и марганца, осаждая их в виде гидроксидов и обусловливая этим их разделение, и т. д.

В водах океана содержание кислорода меняется: летом океан отдаёт кислород в атмосферу, зимой поглощает его. Полярные регионы обогащены кислородом. Важное геохимическое значение имеют соединения кислорода — вода и углекислота.

Первичный изотопный состав кислорода Земли отвечал изотопному составу метеоритов и ультраосновных пород (18О = 5,9-6,4%). Процессы осадконакопления привели к фракционированию изотопов между осадками и водой и обеднению тяжёлым кислородом вод океана.

Кислород атмосферы обеднён 18О по сравнению с кислородом океана, принятым за стандарт. Щелочные породы, граниты, метаморфические и осадочные породы обогащаются тяжёлым кислородом. Вариации изотопного состава в земных объектах определяются в основном температурой протекания процесса.

На этом основана изотопная термометрия карбонатообразования и других геохимических процессов.

Получение кислорода

Основной промышленный метод получения кислорода — разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Как побочный продукт кислород получают при электролизе воды. Разработан способ получения кислорода методом избирательной диффузии газов через молекулярные сита.

Газообразный кислород

Газообразный кислород применяется в металлургии для интенсификации доменных и сталеплавильных процессов, при выплавке цветных металлов в шахтных печах, бессемеровании штейнов и др.

(свыше 60% потребляемого кислорода); как окислитель во многих химических производствах; в технике — при сварке и резке металлов; при подземной газификации угля и др.; озон — при стерилизации пищевой воды и дезинфекции помещений.

Жидкий кислород используют как окислитель для ракетных топлив.

Источник: http://www.mining-enc.ru/k/kislorod/

Военный юрист
Добавить комментарий