Другие задания смотри здесь...
Контрольные вопросы
Вопрос 1 Какие условия протекания реакций являются общими для описанных лабораторных методов получения кислорода? Используются соединения, которые при нагревании легко разлагаются с выделением кислорода.
Вопрос 2 Выберите вещества, разложением которых можно получить кислород:
а) калий перманганат KMnO4;
б) углекислый газ CO2;
в) вода H2O;
г) манган (IV) оксид MnO2.
Ответ: а), в)
Вопрос 3 Какие реакции называют реакциями разложения? Реакции, в которых из одного сложного вещества образуется несколько других веществ, называются реакциями разложения.
Вопрос 4 Как получают кислород в промышленности? Большие количества кислорода получают из жидкого воздуха физическим методом разделением (ректификацией). Сначала воздух охлаждают до –200 °С, а затем постепенно нагревают. При –196 °С азот испаряется, а жидкий кислород остается.
Часто в промышленности кислород получают из воды. Под действием электрического тока вода разлагается на два простых вещества — кислород и водород. Этот процесс называют электролизом.
2H2O = 2H2↑ + O2↑
Вопрос 5 Какие вещества называются катализаторами? Катализаторы — это вещества, которые изменяют скорость химической реакции, но сами в ней не расходуются.
Почему катализаторы добавляют в небольших количествах? Поскольку катализаторы в процессе химической реакции не расходуются.
Существует даже выражение «добавить реагент в каталитическом количестве», что означает «очень мало».
Вопрос 6 Чем принципиально отличаются лабораторные и промышленные способы получения кислорода? Стоимостью исходных веществ.
Вопрос 7 Каким способом можно доказать наличие чистого кислорода в сосуде? Тлеющая лучина, внесенная в сосуд, ярко вспыхивает.
На каком свойстве кислорода он основан? Кислород поддерживает горение.
Вопрос 8 Назовите способы собирания кислорода. Методом вытеснения воды или воздуха. Методом вытеснения воды собирают только те газы, которые плохо растворяются в воде, а растворимые в воде газы не вытесняют ее из сосуда. Методом вытеснения воздуха можно собирать все газообразные вещества, причем сначала следует определиться с тем, как располагать сосуд-приемник — вверх дном или наоборот.
На каких свойствах кислорода они основаны? Кислород малорастворим в воде и тяжелее воздуха.
Вопрос 9 В каких сосудах хранят газообразный и жидкий кислород?
Газообразный кислород хранят в специальных стальных баллонах под высоким давлением, чтобы он занимал меньше места. Жидкий кислород хранят в специальных емкостях — сосудах Дьюара, которые по строению напоминают обычный термос.
Вопрос 10 Как отличить баллон, в котором хранится кислород? Баллоны с кислородом окрашивают в синий цвет, чтобы не перепутать их с баллонами, наполненными другими газами.
Почему нельзя смазывать вентили кислородных баллонов машинным маслом?
Поскольку даже остатки смазочного масла в потоке чистого кислорода могут вызвать сильный взрыв.
Задания для усвоения материала
Упражнение 1 Назовите лабораторные методы получения кислорода. В лаборатории кислород добывают реакцией разложения калий перманганата KMnO4, калий хлората KClO3 (бертолетовая соль), гидроген пероксида Н2О2, калий нитрата KNO3 (индийская селитра).
Запишите соответствующие уравнения реакций.
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑ При нагревании
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ Над знаком "=" напишите катализатор MnO2
2Н2О2 = 2Н2О + O2↑ Над знаком "=" напишите катализатор MnO2
2KNO3 = 2KNO2 + O2↑ При нагревании
Упражнение 2 Составьте формулы соединений Оксигена с Гидрогеном, Калием, Магнием, Алюминием, Карбоном (IV), Фосфором (V) и Сульфуром (VI).
H2O, K2O, MgO, Al2O3, CO2, P2O5, SO3
Упражнение 3 В каком соединении содержание Оксигена больше (по массовой доле) — в калий перманганате или бертолетовой соли?
Массовую долю элементов в соединениях вычисляем по формуле:
w(Е)=n•Ar(Е)/Mr(соединения), n — число атомов элемента; Аг(Е) — относительная атомная масса элемента; Мг(соединения) — относительная молекулярная (формульная) масса соединения.
Mr(KMnO4)=Ar(K)+Ar(Mn)+4•Ar(O)=39+55+4•16=158
w(O)=4•Ar(O)/Mr(KMnO4)=4•16:158=0,405, или,
умножив это число на 100%, получим 40,5%
Mr(KClO3)=Ar(K)+Ar(Cl)+3•Ar(O)=39+35,5+3•16=122,5
w(O)=3•Ar(O)/Mr(KClO3)=3•16:122,5=0,392, или 39,2%
Ответ: содержание Оксигена больше в калий перманганате.
Упражнение 4 Как изменится положение весов, если в пустой стакан, уравновешенный на весах, через трубочку добавить кислород? Равновесие нарушится, стакан с воздухом опустится вниз, потому что кислород тяжелее воздуха.
Упражнение 5 В химический стакан налили раствор гидроген пероксида массой 400 г и добавили щепотку манган (IV) оксида. По завершении выделения пузырьков газа в стакане осталась вода массой 375 г. Вычислите массу выделенного кислорода.
Дано: m(H2O2)=400 г, m(H2O)=375 г
Найти: m(O2)-?
Решение:
По закону сохранения массы веществ, масса веществ до реакции равна массе веществ после реакции: m(H2O2)=m(H2O)+m(O2), отсюда
m(O2)=m(H2O2)-m(H2O)=400 г - 375 г=25 г
Ответ: m(O2)=25 г
Упражнение 6 Для получения кислорода в пробирку поместили калий перманганат массой 20 г. После прокаливания в пробирке остался твердый остаток массой 18 г. Вычислите массу полученного кислорода. Какой объем занимает этот кислород?
Дано: m(KMnO4)=20 г, m(остатка)=18 г, ρ(О2)=1,43 г/л
Найти: m(O2)-?, V(O2)-?
Решение:
По закону сохранения массы веществ, масса веществ до реакции равна массе веществ после реакции: m(KMnO4)=m(остатка)+m(O2), отсюда
m(O2)=m(KMnO4)-m(остатка)=20 г - 18 г=2 г
С формулы ρ=m/V находим объем V=m/ρ:
V(O2)=m(O2):ρ(O2)=2 г : 1,43 г/л= 1,4 л
Ответ: кислород массой 2 г занимает объем 1,4 л
Упражнение 7* Как вы считаете, на чем основано действие катализаторов? Действие катализаторов обусловлено тем, что они образуют с реагентами промежуточные соединения, поэтому реакция происходит в две стадии и очень быстро.
Почему катализаторы не расходуются в реакциях? Потому что в одних реакциях катализатор расходуется, а в других — появляется снова.
Упражнение 8* Объясните, почему сосуд Дьюара, заполненный сжиженным газом, нельзя плотно закрывать крышкой. Сосуд Дьюара, благодаря вакууму между стенками почти не пропускает теплоту, поэтому, для поддержания температуры сжижения кислорода -1830С, кислород должен испаряться. Его восстанавливают доливанием.