misc / 32846_e06b06cd6e9ad04f315d37bd4131ce33

Физические и химические свойства кислорода

111

разование углекислого газа можно, добавив в колбу

немного известковой воды. Помутнение свидетель-

а

ствует о присутствии CO2 в колбе.

Возгорание уголька можно использовать для

отличия кислорода от других газов. Если в сосуд

(колбу, пробирку) с газом внести тлеющий уголек и

он вспыхнет, то это указывает на наличие в сосуде

кислорода.

т

Кроме неметаллов, с кислородом реагируют и

Рис. 82.

Горение

многие металлы. Внесем в колбу с кислородом рас-

еуглерода в кисло-

каленную стальную проволоку, состоящую в о нов-

роде

ном из железа. Проволока начинает ярко

ветить я

в

и разбрасывать в разные стороны раск ленные ис-

с

кры, как при горении бенгальского огня (рис. 83).

При этом протекает следующая химическая реакция:

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

а

В результате реакции

обр зуется

вещест-

во Fe3O4 (железная окали

я

). В сост в формуль-

ной единицы этого вещества входятатри атома же-

леза, причем один из них имеет валентность II, а

два других атома имеют валентность III. Поэтому

Рис. 83.

Горение

н

формулу этого вещества м жно представить в виде

железа в

кисло-

FeO Fe2O3.

д

роде

Реакцию железа сокислородом используют для резки стальных изделий. Для

этого определенный участок детали сначала нагревают с помощью кислородно-

газовой горелки. З тем направляют на нагретое место струю чистого кислорода,

р

для чего перекрыв ют кран поступления горючего газа в горелку. Нагретое до

высокой температуры железо вступает в химическую реакцию с кислородом и

а

Так можно разрезать очень толстые железные детали.

превращается в окалину.

а

Реакциями горения называются химические реакции, протека-

ющие с выделением большого количества теплоты и света.

т

е

Кроме простых веществ, в кислороде горят и многие сложные

вещества, например метан CH4. При горении м

ана образуются уг-

лекислый газ и вода:

с

CH4 + 2O2 =t

CO2 + 2H2O.

В результате этой реакции выделяет я очень много теплоты. Вот

почему ко многим домам подведен природныйв

газ, основным ком-

горении метана, используется для приготовления пищи и других

целей.

а

гих газах. Об этих процессах вы узнаете при дальнейшем изучении

химии.

н

д

Горение веществ на воздухе и в кислороде

Вы уже знаете, что в состав окружающего нас воздуха входит кис-

о

лород. Поэтому многие вещества горят не только в чистом кислороде,

но и на воздухе.

р

воздухе протекает чаще всего гораздо медленнее, чем

Горение на

ступ воздуха к горящему предмету (а следовательно, уменьшить доступ

кислородаН

), горение замедляется или прекращается. Отсюда понятно,

Физические и химические свойства кислорода

113

При пожарах для тушения горящих пред-

метов часто используют пену (рис. 84).

Она обволакивает горящий предмет и пре-

а

кращает доступ к нему кислорода. Горение

сначала замедляется, а затем прекращает-

ся совсем.

Некоторые вещества, быстро сгора-

ющие в кислороде, на воздухе не горят

в

вообще. Так, если нагреть

железную

т

Рис. 84. Туш ние пожара пеной

проволоку на воздухе даже до белого ка-

с

ления, она все равно не станет гореть, тогда как чистоме

кислороде

быстро сгорает с образованием раскаленных и кр.

При обычных условиях кислород — г з, не имеющий цвета,

я

запаха и вкуса, плохо растворимый в воде.

а

Кислород обладает высокой химическойаактивностью. Он всту-

пает в химические реакции со многими простыми и сложными ве-

ществами.

н

Химические реакции, протек ющие с выделением большого

количества теплоты и света,

азывают реакциями горения.

В чистом кислоро е вещества горят намного быстрее, чем на

воздухе.

о

р

Вопросы и заданияд

2.

В к ких п и одных процессах принимает участие кислород?

3.

К кое вещество образуется при горении фосфора в кисло-

роде? Сост вьте уравнение соответствующей реакции.

4.

Почемуав чистом кислороде многие вещества горят более

интенсивно, чем на воздухе?

5.

Почему, если на тлеющие угольки костра сильно подуть, они

вспыхиваютНярким пламенем?

6.

Почему для тушения горящих предметов следует использо-

114

Кислород

7. Рассчитайте массовую долю кислорода в Fe2O3 и Fe3O4.

8. Рассчитайте массу кислорода,

который можно получить

а

при полном разложении с помощью электрического тока воды

массой 20 г.

т

Практическая работа 5

е

Получение кислорода и изучение го свойс в

в

Цель работы: освоить один из лабораторных способов получе-

ния кислорода и собирание его методом

ыт сн ния воздуха; закре-

пить знания о физических и химиче ких

ой т ах кислорода.

4

а

I. Получение и собирание газов.

1) Соберите прибор для получения г зов. Проверьте его на гер-

метичность.

я

с

2) В пробирку примерно на

1

ее объема насыпьте порошок мар-

на

Соединения элементов с кислородом

115

III. Сделайте отчет о проделанной работе по плану.

1)

Название работы.

а

2)

Цель работы.

3)

Использованное оборудование.

4) Название каждой части работы с краткой записью результ тов,

5)

Уравнения соответствующих химических р акций.

6)

Общий вывод из проделанной работы.

т

§ 23. Соединения элементов с кислородом

е

Большинство веществ относится к сложнымввеществам, каждое

из которых принадлежит к одному из известных классов. Знаком-

с

ство с ними мы начнем с самого простого кл сса неорганических ве-

ществ — оксидов.

а

а

Оксиды — сложные вещества

н

В состав многих сложных химическихявеществ входят атомы толь-

д

ко двух химических элеме тов, од им из которых является кислород.

В составе сложных веществ атомы кислорода всегда проявляют ва-

о

лентность, равную II. Например: SiO2, CuO, CaO, Al2O3 и др. Такие

сложные вещества называют оксидами.

р

Оксиды — сл жные вещества,

а

состоящие из атомов двух хими-

ческих элементов, один из кото-

рых — кислород.

Продуктами реакции в рассмотрен-

ных нами процессах горения простых и

сложныхвеществвкислородеявляются

оксиды: H O, CO

, SO

, P

O

5

и Fe

O

.

Н2

2

2

2

3

4

а

черные CuO, Ag2O, красный HgO, коричневый Fe2O3) и различаться

другими физическими свойствами.

Как следует из приведенных примеров, в сост в оксидов входит

различное число атомов кислорода и другого элемен . Почему так

е

происходит? Как вы знаете, атомы соединяются в химические соедине-

в

ния согласно их валентностям. Как правильно сос ави ь химическую

формулу бинарного соединения, вы также зна те.т

с

а

2. Исследуйте отношение к воде выданных оксидов металлов. Чем

отличаются эти оксиды?

я

3. Вода, углекислый газ — оксиды неметаллов. Дайте им сравни-

а

тельную характеристику по плану: а) агрегатное состояние; б) цвет;

в) запах; г) отношение к горению.

н

Название ксид дв

Известно очень много оксидов самых разных элементов. Каждый

о

из них имеет свою химическую формулу и название. Название оксида

следует указать римскую цифру, показывающую валентность этого

химическогоН

элемента в данном оксиде. Например, оксид серы(IV) —

Соединения элементов с кислородом

117

день встречаемся, — оксид кремния(IV) SiO2, или обычный песок.

В выдыхаемом нами воздухе содержится оксид угл рода(IV) CO2,

или углекислый газ.

а

иде минтралов.

Многие оксиды встречаются в земной коре

е

В результате реакции горения простых и

ложных веществ в

кислороде образуются оксиды.

в

Оксиды — сложные вещества, состоящие из атомов двух хи-

с

мических элементов, одним из которых является кислород.

Название оксида образуется из слова «оксид» и названия хи-

мического элемента.

я

а

Вопросы и задания

1. Какие газообраз ые оксидыа, загрязняющие атмосферу Зем-

ли, вы знаете?

2. Назовите сле ующиеноксиды: Fe2O3, NO, NO2, P2O5, SO2.

3. Почему оксиды являются широко распространенными хими-

д

ческими соединениями на Земле?

4. Составьте у авнения реакций получения оксидов алюминия,

о

кальция и водо ода из простых веществ.

5. Молекулы веществ, входящих в состав бензина, состоят из

р

атомов углерода и водорода. Какие оксиды образуются при сго-

рании бензинаав автомобильном двигателе?

6. Составьте формулы оксидов, в состав которых входят ато-

118

Кислород

8. Рассчитайте массу алюминия и объем (н. у.) кислорода, ко-

торые необходимы для получения оксида алюминия химическим

количеством 0,80 моль.

§ 24. Окислительные процессы

Вы хорошо знаете, что человеку и животным необходим воздух

(а следовательно, и кислород) для дыхания. Какую же роль играет

кислород в организме человека и животных?

а

т

Процессы с участием кислорода

е

В живом организме протекают проце

ы,

которых сложные

вещества пищи — белки, жиры и углеводы — вступают в хими-

в

ческие реакции с кислородом. При этом выделяется необходимая

для жизнедеятельности энергия. Кислородс, необходимый для про-

текания этих реакций,

поступает в организм благодаря процессу

дыхания.

а

Еще одной разновидностью взаимодействия кислорода и слож-

ных веществ является процесс гниения. Вы,

я

вер ое, видели, как над кучами гниющей

листвыаили каких-либо отходов, особенно по

утрам, поднимается пар (рис. 86). Это слож-

нные вещества вступают в реакцию с кислоро-

дом воздуха. В результате этой реакции обра-

д

о

зуется вода и выделяется теплота, благодаря

которой вода превращается в пар.

р

Можно сказать, что гниение и дыхание —

это «медленное горение». Эти процессы ши-

Рис. 86. Процесс

роко распространены в природе.

гниения

а

Присоединение кислорода как окислительный процесс

Общим для всех рассмотренных процессов с участием кислоро-

даНO является то, что продуктами реакции в них являются сложные

2

вещества, которые образуются путем присоединения атомов кислоро-

да к атомам других элементов.

Окислительные процессы

119

Например:

+ 3O2 = 2Al2O3;

4Al

оксид алюминия

а

2Zn + O2 = 2ZnO;

оксид цинка

4P + 5O2 = 2P2O5.

оксид фосфора(V)

Такие реакции называют

реакциями окисления.

т

Окисление — химическая реакция, в результате которой про-

исходит присоединение атомов кислорода к атомамедругих эле-

ментов.

в

При сгорании сложного вещества с х розы (это обычный сахар)

с

C12H22O11 в кислороде также протекает окисление. В этом процессе

я

а

происходит соединение атомов кислорода с атомами углерода и водо-

а

рода. При этом образуются углекислый газ и вода:

н

=t 12CO2 + 11H2O.

C12H22O11 + 12O2

д

Окисление может протекать с выделением большого количест-

В результате п оцесс в г рения, гниения и дыхания образуются новые

сложные вещества (ообычно оксиды).

Понятие о топливе

р

Процессы горения издавна используются для удовлетворения нужд

человека в энергииа

и тепле.

Н

120

Кислород

а

т

Рис. 87. Добыча угля открытым

с

Рис. 88. Добыча торфа

способом

е

Запасы топлива могут быть восполнимымив(древесина, древесный

уголь) и невосполнимыми (уголь, торф, нефть).

я

Каменные и бурые угли. Уголь (рис. 87) является древнейшим

а

Торф. В Беларуси важное значение для бытового отопления и

н

работы неб льших пре приятий имеет торф (рис. 88). Это топливо,

которое об азуетсядбез доступа воздуха на низинных болотах из мха

о

р

Древесина. Как топливо древесина используется преимуществен-

но на бытовома

уровне. Основная масса ее применяется как строитель-