Химические свойства. Опыт. Получение и собирание кислорода

Билет № 5

Опыт. Получение и собирание кислорода. Доказательство наличия кислорода в сосуде.

В школьной лаборатории кислород чаще получают разложением перекиси водорода
в присутствии оксида марганца (IV):

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑

или разложением перманганата калия при нагревании:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Чтобы собрать газ, сосуд закрывают пробкой с газоотводной трубкой.

Чтобы доказать наличие кислорода в сосуде, вносят в него тлеющую лучинку – она ярко вспыхивает.

1. Неметаллы: положение этих химических элементов в периодической системе, строение их атомов (на примере атомов хлора, кислорода, азота). Отличие физических свойств неметаллов от свойств металлов. Реакции неметаллов с простыми веществами: металлами, водородом, кислородом.

Простые вещества – неметаллы образуют элементы главных подгрупп, расположенные в правой верхней части периодической системы (правее диагонали, соединяющей бор и астат).

Для их атомов характерно наличие на внешнем уровне 4-8 электронов. Так, у азота на внешнем уровне 5 электронов (соответствует номеру группы), у кислорода – 6, у хлора – 7 электронов.

Электроны в атомах этих элементов прочнее связаны с ядром, поэтому для неметаллов характерны такие физические свойства, как

· отсутствие электрической проводимости (исключение – графит),

· низкая, по сравнению с металлами, теплопроводность,

· хрупкость.

В реакциях с металлами и водородом неметаллы являются окислителями.

1. Например, порошок серы при нагревании реагирует с железными опилками с образованием сульфида железа:

Fe⁰ + S⁰ = Fe⁺²S^-2

2. При высокой температуре сера реагирует с водородом (например, если пропускать водород через расплавленную серу). Образуется газ с запахом тухлых яиц – сероводород:

H₂⁰ + S⁰ = H₂⁺¹S^-2

В реакциях с кислородом неметаллы являются восстановителями:

3. S⁰ + O₂⁰ = S⁺⁴O₂^-2 (при горении серы образуется оксид серы (IV), или сернúстый газ)

C⁰ + O₂⁰ = C⁺⁴O₂^-2 (графит сгорает с образованием оксида углерода (IV), или углекислого газа)

Галогены не соединяются с кислородом напрямую, но можно получить их оксиды, в которых они проявляют положительную степень окисления, например, оксид хлора (VII) Cl₂O₇.

Фторид кислорода O⁺²F₂^-1 – соединение, в котором кислород проявляет положительную степень окисления

2. Задача. Вычисление объема полученного газа, если известна масса исходного вещества. (К известняку массой 200 г прилили соляную кислоту. Определить объём выделившегося газа.)

Объем газов рассчитывается по формуле:

v = 22,4 л/моль • n,

где 22,4 – молярный объем, т.е. объем одного моля любого газа,

n – количество вещества (моль)

Пример:

Сколько литров водорода выделится при разложении электрическим током воды массой 72 г?

Решение:

1. M (H₂O) = 1 • 2 + 16 = 18 г/моль

2. Находим количество вещества воды по условию задачи:
n = m / M = 72 г: 18 г/моль = 4 моль

3. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
4 моль x моль
2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑
2 моль 2 моль

4. Составляем пропорцию:
4 моль – x моль
2 моль – 2 моль
(или с пояснением:
из 4 моль воды получится x моль водорода,
а из 2 моль – 2 моль)

5. Находим x:
x = 4 моль • 2 моль / 2 моль = 4 моль

6. Находим объем водорода:
v = 22,4 л/моль • 4 моль = 89,6 л

Ответ: 89,6 л.

Можно подставлять над и под уравнением непосредственно массу и объем веществ:
72 г x л
2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑
36 г 44,8 л

В этом случае нужно следить, чтобы друг под другом располагались одинаковые единицы измерения — граммы под граммами, литры под литрами.

Дата добавления: 2015-04-24