§23. Свойства кислорода

1. Охарактеризуйте физические и химические свойства кислорода. Составьте уравнения соответствующих химических реакций. Под формулами веществ напишите их названия, а над формулами проставьте валентность элементов в соединениях.

Физические свойства кислорода :  бесцветный газ, без вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха, слабо растворим в воде, температура кипения -183°C, температура плавления -218°C.

Химические свойства кислорода.

Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяются теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения. Например, если опустить в сосуд с кислородом тлеющий уголек, то он раскаляется добела и сгорает :
$\underset{углерод}C + \underset{кислород}{O_2} = \underset{оксид\;углерода(IV)}{\overset{IV\;II}{CO_2}}$

Сера горит в кислороде ярким синим пламенем с образованием газа с резким запахом :
$\underset{сера}S + \underset{кислород}{O_2} = \underset{оксид\;серы\;(IV)}{\overset{IV\;II}{SO_2}}$

Фосфор сгорает в кислороде ярким пламенем с образованием белого дыма :
$\underset{фосфор}{4P} + \underset{кислород}{5O_2} = \overset{V\;\;\;II}{\underset{оксид\;фосфора\;(V)}{P_2O_5}}$

В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают негорючими, например железо :
$\underset{железо}{3Fe} + \underset{кислород}{2O_2} = \underset{оксид\;железа\;(II,III)}{\overset{II,III\;\;\;II}{Fe_3O_4}}$

2. Как может протекать взаимодействие веществ с кислородом?

При нагревании кислород энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяется теплота и свет (реакции горения).

Реакции с участием кислорода могут протекать быстро (как горение) или медленно, незаметно для наблюдателя. Если какое-либо вещество медленно реагирует с кислородом, то теплота выделяется постепенно.

Горение может сопровождаться цветным пламенем и запахом (горение серы), с образованием дыма (горение фосфора), с треском и образованием искр (горение железа).
Кроме того, реакция может протекать быстро (реакции горения), а может медленно, как, например, при ржавлении металлов :
2Cu  +  O₂  =  2CuO

3. Приведите примеры медленного взаимодействия веществ с кислородом.

Гниение органических веществ, ржавление железа, окисление сливочного масла.

Пример медленного окисления вещества кислородом - образование ржавчины :
2Cu  +  O₂  =  2CuO
2Fe  +  O₂  =  2FeO
4Fe  +  3O₂  =  2Fe₂O₃

4. Какие вещества называют оксидами? Напишите уравнения химических реакций, в результате которых образуются оксиды следующих химических элементов :  а) кремния; б) цинка; в) бария; г) водорода; д) алюминия. Дайте названия этим оксидам.

Оксиды – бинарные сложные вещества, т.е. вещества, в состав которых входят атомы двух разных химических элементов :  один из них всегда кислород O, другой может быть металлом (в таком случае оксид называют основным) или неметаллом (такой оксид называют кислотным).
Реакциями образования оксида элемента, к примеру, являются реакции соединения, представляющие собой окисление кислородом атомов этого элемента :
а) оксид кремния (кремнезём) :  Si + O₂  =  SiO₂
б) оксид цинка (окись цинка) :  2Zn + O₂  =  2ZnO
в) оксид бария (окись бария) :  2Ba + O₂  =  2BaO
г) оксид водорода (вода) :  2H₂ + O₂  =  2H₂O
д) оксид алюминия (корунд) :  4Al + 3O₂  =  2Al₂O₃

5. При разложении основного карбоната меди (минерала малахита) СuСO₃ • Сu(ОН)₂ образуются три оксида. Напишите уравнение этой реакции.
В состав малахита входят 2 соединения двухвалентной меди :  карбонат CuCO₃ и гидроксид Cu(OH)₂.
CuCO₃ – соединение, разлагающееся под действием температуры на углекислый газ и оксид меди :
CuCO₃ → CuO + CO₂↑
Cu(OH)₂ – не растворимое основание, такие соединения распадаются при нагревании на воду и оксид металла (в данном случае, оксид меди) :
Cu(OH)₂ →  CuO + H₂O
Таким образом, суммарное уравнение реакции будет выглядеть следующим образом :
CuCO₃· Cu(OH)₂  =  2 CuO + CO₂↑ + H₂O
Т.е. минерал малахит разлагается с образованием оксидов водорода , меди (II) и углерода (IV).

6. Составьте уравнения реакций, протекающих при горении :  а) фосфора; б) алюминия.
Горение – взаимодействие с кислородом O₂; горение простых веществ – реакция соединения, приводящая к образованию оксида :
а) 4P + 5O₂  =  2P₂VO₅^II
б) 4Al + 3O₂  =  2Al₂^IIIO₃^II

7 Определите, какое из соединений железа — Fe₂O₃ или богаче железом.

Fe₂O₃ :
M(Fe₂O₃) = 2Ar(Fe) + 3Ar(O) = 2·56 + 3·16 = 160
ω(Fe) = (2Ar(Fe))/M(Fe₂O₃) •100% = 112/160•100% = 70%
Fe3O₄ :
M(Fe3O₄) = 3Ar(Fe) + 4Ar(O) = 3·56 + 4·16 =  232
ω(Fe) = (3Ar(Fe))/M(Fe₃O₄) •100% = 168/232•100% = 72,4%

Таким образом, в Fe3O₄ содержание железа выше.

Тест

1. Определите вещество по описанию :  бесцветный газ, без вкуса и запаха, малорастворим в воде. При давлении 760 мм рт. ст. и температуре -218,8 °С затвердевает.
1) кислород
2) водород
3) углекислый газ
4) сероводород
Указанные физические свойства соответствуют кислороду.
Правильный ответ 1.

2. Реакция горения фосфора в кислороде относится к реакциям
1) соединения
2) разложения
3) замещения
4) окисления
из 2-х простых веществ образуется одно сложное - реакция соединения.
Правильный ответ 1.