§23. Кислород

Лабораторный опыт №27

Получение и распознавание кислорода
Повторите опыт получения кислорода, который вы проделывали в начале года. В две колбы объёмом 50 мл налейте по 5−10 мл раствора пероксида водорода. В первую колбу добавьте на кончике шпателя оксид марганца (IV), во вторую – свеженатёртую морковь или картофель. Что наблюдаете? Как вы докажете наличие кислорода в сосудах? Почему кислород какое−то время не улетучивается из колб? Какую роль играет в этой реакции оксид марганца (IV)? Как называется фермент, содержащийся в овощном соке?

Ответ:

Получение и распознавание кислорода
Повторили опыт получения кислорода, который мы проделывали в начале года. В две колбы объёмом 50 мл налили по 5−10 мл раствора пероксида водорода. В первую колбу добавили на кончике шпателя оксид марганца (IV), во вторую – свеженатёртую морковь или картофель.
$2H_{2}O_{2} ⟶ 2H_{2}O + O_{2}↑$
$2H_{2}O_{2} ⟶ 2H_{2}O + O_{2}↑$
Наблюдаем выделение газа − кислорода. Доказать наличие кислорода можно с помощью тлеющей лучины, она вспыхнет при внесении в колбу с кислородом. Кислород какое−то время не улетучивается из колб, так как он тяжелее воздуха. Оксид марганца (IV) в данной реакции является катализатором. Фермент, содержащийся в овощном соке − каталаза.

i

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

Электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных:
1) Сайт "Student bank".
2) Сайт "Elar".
3) Сайт "Science for you".

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

Кислород в природе
Кислород − самый распространенный элемент на нашей планете. Он входит в состав воды (88,9%), которая покрывает $\frac{2}{3}$ поверхности земного шара, образуя его водную оболочку − гидросферу. Кислород − вторая по количеству и первая по значению для жизни составная часть воздушной оболочки Земли − атмосферы, где на его долю приходится 20,95% по объёму и 23,15% по массе. Кислород входит в состав многочисленных минералов твердой оболочки земной коры − литосферы: из каждых 100 атомов земной коры на долю кислорода приходится 58 атомов.
Как вы уже знаете, кислород существует в форме $O_{2}$. Это газ без цвета, запаха. В жидком состоянии имеет светло−голубую окраску, в твёрдом − синюю. В воде газообразный кислород растворим лучше, чем азот и водород.

?

1. Напишите уравнения реакций кислорода с металлами, о которых говорится в параграфе. Рассмотрите окислительно−восстановительные процессы.

Ответ:

Уравнения реакций кислорода с металлами, о которых говорится в параграфе:
1) $4Li + O_{2} = 2Li_{2}O$
$O_{2}^{0} + 4ē ⟶ 2O^{-2}$ − окислитель
$Li^{0} - 1ē ⟶ Li^{+}$ − восстановитель
2) $2Na + O_{2} = Na_{2}O_{2}$
$O_{2}^{0} + 2ē ⟶ 2O^{-}$ − окислитель
$Na^{0} - 1ē ⟶ Na^{+}$ − восстановитель
3) $3Fe + 2O_{2} = Fe_{3}O_{4}$
$O_{2}^{0} + 4ē ⟶ 2O^{-2}$ − окислитель
$Fe^{0} - 2ē ⟶ Fe^{+2}$ − восстановитель
$2Fe^{0} - 6ē ⟶ 2Fe^{+3}$

2. Напишите уравнения реакций кислорода с неметаллами, о которых говорится в параграфе. Рассмотрите окислительно−восстановительные процессы.

Ответ:

Уравнения реакций кислорода с неметаллами, о которых говорится в параграфе:
1) $S + O_{2} = SO_{2}$
$O_{2}^{0} + 4ē ⟶ 2O^{-2}$ − окислитель
$S^{0} - 4ē ⟶ S^{+4}$ − восстановитель
2) $C + O_{2} = CO_{2}$
$O_{2}^{0} + 4ē ⟶ 2O^{-2}$ − окислитель
$C^{0} - 4ē ⟶ C^{+4}$ − восстановитель
3) $4P + 5O_{2} = 2P_{2}O_{5}$
$O_{2}^{0} + 4ē ⟶ 2O^{-2}$ − окислитель
$P^{0} - 5ē ⟶ P^{+5}$ − восстановитель

3. Какие вещества называются катализаторами? Какая реакция, применяемая для получения кислорода, осуществляется в присутствии оксида марганца (IV)? Напишите уравнение этой реакции.

Ответ:

Катализаторы – это вещества, изменяющие скорость химической реакции или путь, по которому она протекает, но остающиеся неизменёнными качественно и количественно по окончании реакции.
Реакция, применяемая для получения кислорода, осуществляется в присутствии оксида марганца (IV):
$2H_{2}O_{2} ⟶ 2H_{2}O + O_{2}↑$

4. Английский химик Дж. Пристли получил кислород разложением оксида ртути (II). Напишите уравнение этой реакции. Придумайте и решите задачу, в условии которой были бы указаны масса исходного вещества и доля в нём примесей, а требовалось бы найти объём кислорода при известном выходе его от теоретически возможного.

Ответ:

$2HgO = 2Hg + O_{2}$
Найдите объем кислорода, выделившегося при разложении 120 г оксида ртути, содержащего 12% примесей, если выход газа составляет 95%.
Дано:
$m_{техн}$ (HgO) = 120 г
ω (примесей) = 12%
η = 95%
Найти:
$V_{практ}$ ($O_{2}$) − ?
Решение:
$2HgO = 2Hg + O_{2}$
ω (HgO) = 100% − 12% = 88%
$m_{чист}$ (HgO) = 120 * 0,88 = 105,6 г
n (HgO) = $\frac{m}{M}$ = $\frac{105,6}{217}$ = 0,49 моль
n ($O_{2}$) = $\frac{1}{2}$ * n (HgO) = $\frac{1}{2}$ * 0,49 = 0,245 моль
$V_{теор}$ ($O_{2}$) = n * $V_{m}$ = 0,245 * 22,4 = 5,49 л
$V_{практ}$ ($O_{2}$) = $V_{теор}$ ($O_{2}$) * η = 5,49 * 0,95 = 5,2 л
Ответ: $V_{практ}$ ($O_{2}$) = 5,2 л.

5. Укажите признаки сходства и различия в процессах дыхания и горения.

Ответ:

Сходства в процессах дыхания и горения:
1) Кислород является окислителем.
2) Это экзотермические процессы.
3) Продукты реакций − оксиды.
Различия в процессах дыхания и горения:
Горение − это быстрая реакция, а дыхание − медленная.

6. Сравните процессы дыхания и фотосинтеза.

Ответ:

Сравнение процессов дыхания и фотосинтеза:
1) В процессе фотосинтеза поглощается углекислый газ $CO_{2}$ и выделяется кислород $O_{2}$, а в процессе дыхания наоборот – поглощается кислород $O_{2}$ и выделяется углекислый газ $CO_{2}$.
2) Процесс фотосинтеза относится к эндотермическим реакциям, а дыхание – экзотермическим.

7. Используя свои знания по химии кислорода, напишите сочинение на тему "Художественный образ вещества или процесса".

Ответ:

Художественный образ кислорода
Кислород − элемент − неметалл. Кислород был тружеником, он работал окислителем. Он трудился и на воздухе, и в почве, и в воде, и в живой и неживой природе. Особое внимание он уделял органическим веществам. В реакции с Кислородом они превращались в углекислый газ и воду. Только в одном случае Кислород мог отдохнуть, побыть восстановителем − в реакции со фтором.

8. Напишите уравнение реакции фтора с водой. В какой роли здесь выступает кислород? Рассмотрите окислительно−восстановительный процесс, определите окислитель и восстановитель.

Ответ:

$2F_{2} + 2H_{2}O = 4HF + O_{2}↑$
$F_{2}^{0} + 2ē ⟶ 2F^{-}$ − окислитель
$2O^{-2} - 4ē ⟶ O_{2}^{0}$ − восстановитель