Як можна добути кисень?

У промислових масштабах кисень отримують або електролізом води, або з повітря. Для цього повітря при підвищеному тиску охолоджують і перетворюють в рідину. Потім рідке повітря нагрівають. Спочатку виділяється азот (температура кипіння –196 °С).

Якого типу хімічну реакцію використовують для добування кисню?

Реакції за допомогою яких добувають кисень в лабораторії належать до реакцій розкладу. Реакції розкладу – це хімічні реакції, в які вступає одна складна речовина, а утворюється дві і більше простіших речовин.

Що таке добування кисню з повітря?

У промисловості велику кількість кисню добувають із рідкого повітря розрідженням (ректифікацією). Повітря охолоджують до -200ОС, а потім поступово нагрівають. При -196 ОС азот випаровується, а рідкий кисень залишається.

Добування кисню. Реакція розкладу - Хімія. 7 клас. Савчин 1. Поясніть на прикладах, що вам відомо про перші лабораторні спроби добування кисню. 2. Перетворіть схеми на відповідні рівняння реакцій: 3. Допишіть пропущені формули. Складіть рівняння ...

§ 17. Добування кисню. Реакція розкладу

З історії відкриття. Вам уже відомо, що кисень відкривали тричі. Англійський хімік Дж. Прістлі добув кисень у чистому вигляді за допомогою експерименту. Він розжарив меркурій(ІІ) оксид HgO, фокусуючи сонячне проміння лінзою (рис. 61). На стінках приладу, у якому проводився експеримент, з’явилися крапельки сріблястої металічної ртуті й виділилося досить багато газу. Добутий газ характеризувався такими властивостями: запалена свічка горіла в ньому яскраво-блискучим полум’ям, а дихати ним було легко й приємно.

Рис. 61. Прилад, за допомогою якого Дж. Прістлі добув кисень

Добування кисню в лабораторії. Про один із лабораторних способів добування кисню вам уже відомо з досліду, проведеного Дж. Прістлі.

Реакцію розкладу меркурій(II) оксиду в уже згадуваному експерименті можна записати рівнянням

де t означає, що реакція відбулася за нагрівання.

Реакцію, описану в досліді Дж. Прістлі, не проводять у шкільних умовах через високу токсичну дію парів ртуті. Проте існує багато інших оксигеновмісних речовин, здатних розкладатися з виділенням кисню. До них належать: гідроген пероксид Н₂О₂, калій хлорат КСlО₃, натрій нітрат NaNO₃, калій нітрат KNO₃, вода Н₂О, калій перманганат KMnO₄ (марганцівка) тощо.

Досить безпечним і доступним у лабораторних умовах є добування кисню розкладом гідроген пероксиду. Проведемо демонстраційний дослід.

Дослід 1. Наллємо в пробірку гідроген пероксиду Н₂О₂, умонтуємо її в лапку штатива, а кінець газовідвідної трубки опустимо в циліндр для збирання кисню. Нагріємо обережно пробірку з її вмістом і перевіримо на наявність кисню. Кисень не виділяється.

Рис. 62. Добування кисню розкладом гідроген пероксиду

Видозмінимо дослід. У пробірку з гідроген пероксидом додамо трохи манган(ІV) оксиду (рис. 62) і знову нагріємо. Перевіримо наявність газу тліючою скіпкою, яку опустимо в циліндр. Вона загоряється яскравим полум’ям. Отже, робимо висновок про те, що в циліндрі зібрався газ кисень.

Яким способом, на вашу думку, збирали кисень?

Чому реакція відбувається швидко у випадку, коли до реагенту додати чорного порошку манган(ІV) оксиду? Останній проявляє здатність прискорювати перебіг хімічного перетворення, але сам залишається незмінним.

Речовини, що прискорюють хімічні реакції, але не витрачаються, називають каталізаторами.

Реакції, що відбуваються за участю каталізаторів, називають каталітичними. Каталітичною є й реакція добування кисню з калій хлорату за нагрівання:

У живих організмах теж містяться каталізатори, що прискорюють хімічні реакції в їхніх клітинах. Такі каталізатори називають ферментами. Вони беруть участь у всіх біологічних перетвореннях. Дію ферментів спостерігають під час виготовлення сиру, випікання хліба, виробництва квасу тощо.

Під дією постійного електричного струму вода теж розкладається на два гази — кисень і водень:

Способи збирання кисню. У хімічних лабораторіях застосовують два способи збирання кисню: витісненням повітря та витісненням води. З першим способом ви ознайомилися під час добування кисню з гідроген пероксиду. Його застосовують, ураховуючи те, що кисень є важчим за повітря, тому й може витіснити повітря з посудини, у яку його збирають. Другий спосіб ґрунтується на властивості кисню дуже слабо розчинятися у воді (рис. 63).

У промисловості кисень добувають з повітря. Основним завданням є відділити його від інших газів, зокрема від азоту. З цією метою повітря під тиском або за сильного охолодження спочатку зріджують (перетворюють на рідину). Потім температуру поступово підвищують. За температури -196 °С азот випаровується. Кисень за таких умов залишається в рідкому стані. Газоподібний кисень зберігають під високим тиском у сталевих балонах, які за будовою подібні до термоса.

Окрім цього способу, кисень у промисловості добувають з води. Вода розкладається на кисень і водень, якщо пропускати крізь неї постійний електричний струм. Таку реакцію називають електролізом води.

Рис. 63. Збирання кисню витісненням води

Електроліз води можна застосувати також для добування водню (див. опис реакції вище).

Реакції розкладу. Реакції добування кисню в лабораторії характеризуються тим, що з однієї речовини добувають дві й більше інших сполук. Такий тип реакцій у хімії називають реакціями розкладу.

Реакції розкладу — це реакції, під час яких утворюється дві або кілька простих чи складних речовин.

Поміркуйте, про що говорить сама назва типу реакцій.

Дуже ефектною реакцією розкладу є дослід «хімічний вулкан». У фарфоровій ступці розтирають оранжево-червоні кристали амоній дихромату (NH₄)₂Cr₂O₇. Висипають сіль на металеву пластинку, надаючи їй форми гірки. У вершину гірки вставляють дві-три головки сірників і запалюють їх. Від тепла, що виділяється палаючими сірниками, амоній дихромат починає бурхливо розкладатися. Із «кратера вулкана» вилітає сніп яскравих іскор. Гірка помітно збільшується від утвореного під час реакції хром(ІІІ) оксиду темно-зеленого кольору. Об’єм продуктів реакції є більшим за об’єм реагента. Увесь процес нагадує виверження вулкана (рис. 64). Рівняння цієї реакції (не для запам’ятовування):

Рис. 64. Хімічний вулкан

Реакції розкладу відіграють важливу практичну роль у житті людини. До них належать: реакція випалювання вапняку (схема СаСО₃ → СаО + СО₂↑), за якою в промисловості добувають негашене вапно СаО; реакція розкладу амоній карбонату (порошку для випікання), яку можна зобразити схемою (NH₄)₂CO₃ → NH₃↑ + CO₂↑ + Н₂О, тощо.

Перепишіть ці схеми в робочий зошит і перетворіть їх на рівняння реакцій.

Численні реакції розкладу постійно відбуваються в нашому організмі, завдяки чому вивільняється багато енергії, необхідної для роботи всіх органів.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• У лабораторії кисень добувають за допомогою реакцій розкладу речовин, що містять Оксиген: гідроген пероксиду Н₂О₂; калій хлорату КСlО₃; калієвої чи натрієвої селітри (відповідно KNO₃ чи NaNO₃) тощо. У промисловості — дистиляцією повітря за відповідних температур і тиску.
• Реакції розкладу — реакції, під час яких утворюється дві або кілька простих чи складних речовин. Реакції розкладу мають велике практичне значення для життєдіяльності організмів і добробуту людини.
• Речовини, що прискорюють хімічні реакції, але не витрачаються, називають каталізаторами.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Нині в промисловому виробництві застосовують понад 400 каталітичних реакцій.
• Ферменти використовують у фармацевтичній промисловості, виробництві синтетичних мийних засобів, маргарину тощо.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. Поясніть на прикладах, що вам відомо про перші лабораторні спроби добування кисню.
• 2. Перетворіть схеми на відповідні рівняння реакцій:

ДОСЛІДЖУЄМО ВДОМА

Для експерименту використайте розчин гідроген пероксиду з масовою часткою розчиненої речовини 3 %. Цей розчин є в кожній домашній аптечці.

Покладіть на блюдце сир, сирі та заздалегідь відварені й охолоджені картоплю, моркву, буряк, м’ясо. Крапніть розчином гідроген пероксиду на кожний із цих продуктів. Спостерігайте, як поводить себе гідроген пероксид. Опишіть ваші спостереження.

Розв’язання вправ та завдань до підручника «Хімія» О. Г. Ярошенка 7 клас - 2015 рік

Мета роботи: освоїти одержання кисню лабораторним способом та навчитись виявляти його наявність.

Речовини та обладнання: гідроген пероксид, пробірки, штатив для пробірок, пробка з газовідвідною трубкою, лабораторний штатив, напівзаповнений водою хімічний стакан чи плоскодонна колба, скляна чи виготовлена з іншого матеріалу, пластинка невеликих розмірів, скіпка, сірники, фільтрувальний папір, лійка, хімічний стакан, скляна паличка.

Повторили правила безпеки під час роботи в хімічному кабінеті.

Запишемо рівняння реакції отримання кисню: 2Н₂O₂ → 2Н₂O + O₂↑

Завдання 1. Добування та збирання кисню

1. Зібрали прилад для добування кисню.

2. Перевіріли його на герметичність.

3. Добавили 5 мл водного розчину гідроген пероксиду.

4. У пробірку помістили трохи манган (IV) оксиду.

5. Пробірку закрили пробкою з газовідвідною трубкою. Кінець трубки опустили у склянку.

6. Прогріли всю пробірку, потім нагріли розчин.

7. Зібрали кисень витісненням повітря у пробірку, розташовану отвором вгору.

8. Через 2-3 хв опустили у склянку скіпку, що жевріє, та відразу ж вийняли ЇЇ.

9. Долили у пробірку трохи вапняної води.

4. Манган (IV) оксид прискорює реакцію розкладу гідроген пероксиду, внаслідок її перебігу не витрачається і не входить до складу її продуктів.

7. Тому що густина кисню більша за густину повітря.

9. Скіпка у склянці яскраво спалахнула. Це доказує, що у пробірці є кисень.

10. Вапняна вода набула білого кольору. Це доказує, що при горінні утворився вуглекислий газ.

1. Кисень добувають термічним розкладенням гідроген пероксиду.

2. Збирають кисень витісненням повітря у пробірку, розташовану отвором вгору.

3. Кисень підтримує горіння.

4. При горінні утворюється вуглекислий газ, який можна визначити за допомогою побіління вапняної води.

1. Здійснили фільтрування суміші речовин, що залишилися у приладі для добування кисню після закінчення реакції.

2. Залишки каталізатора осіли на фільтрі.

1. Манган (IV) оксид прискорює реакцію розкладу гідроген пероксиду, внаслідок її перебігу не витрачається і не входить до складу її продуктів.

1. Кисень добувають каталітичним розкладанням гідроген пероксиду.

2. Речовини —- каталізатори можуть пришвидшувати розкладення гідроген пероксиду, але самі не витрачаються.

Запишемо рівняння реакції горіння вуглецю: С + О₂→ СО₂↑

1. Ознайомилися з лабораторним способом добування кисню.

2. Добули і зібрали кисень, методом витіснення повітря.

3. Довели наявність кисню за допомогою скіпки, що жевріє.

4. Сформували поняття про каталізатор та реакцію розкладу на прикладі реакції добування кисню.

5. При горінні утворився вуглекислий газ, який можна визначити за допомогою вапняної води.

ДОСЛІДЖУЄМО НА УРОЦІ ТА ВДОМА

Дія гідроген пероксиду на сирі та відварені овочі, м’ясо.

Завдання 1. Одночасно нанесли по кілька крапель гідроген пероксиду на свіжі зрізи сирих та варених овочів: картоплі, моркви, буряка.

На поверхні сирих овочів виділяються бульбашки газу, тому що під дією каталізаторів відбувається розклад гідроген пероксиду:

Завдання 2. Одночасно нанесли по кілька крапель гідроген пероксиду на шматочок сирого (яке не було заморожене) та шматочок відвареного м’яса.

На шматочку сирого м’яса виділяються бульбашки газу, тому що під дією каталізаторів-ферментів відбувається розклад гідроген пероксиду: 2Н₂О₂ = 2Н₂О + 2О₂;

На шматочку відвареного м’яса не виділяються бульбашки газу, тому що під дією температури при варенні м’яса відбулося порушення структури каталізаторів-ферментів і розклад гідроген пероксиду не відбувся.

Використовуючи сайт ви погоджуєтесь з правилами користування

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Ми приєднуємось до закону про авторське право в цифрову епоху DMCA прийнятим за основу взаємовідносин в площині вирішення питань авторських прав в мережі Інтернет. Тому підтримуємо загальновживаний механізм "повідомлення-видалення" для об'єктів авторського права і завжди йдемо на зустріч правовласникам.

Копіюючи матеріали во повинні узгодити можливість їх використання з авторами. Наш сайт не несе відподвідальність за копіювання матеріалів нашими користувачами.

© 2008-2023 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.