Презентація "Добування кисню в лабораторії та промисловості. Реакція розкладу. Поняття про каталізатор. Способи збирання кисню. Доведення наявності кисню"

Добування кисню в лабораторії та промисловості. Реакція розкладу. Поняття про каталізатор. Способи збирання кисню. Доведення наявності кисню. 

У лабораторії кисень добувають розкладом деяких складних оксигеновмісних сполук.1. Дуже чистий кисень добувають розкладом калій перманганату. Якщо зібрати прилад, як показано на рис., і в пробірці нагрівати калій перманганат KMn. O4, то в циліндрі над водою почне збиратися кисень, витискуючи з циліндра воду. Під час нагрівання калій перманганат розкладається на три нові речовини: калій манганат (K2 Mn. O4), манган(IV) оксид (Mn. O2) і кисень (О2). Розкладання калій перманганату можна виразити таким хімічним рівнянням:2 KMn. O4 = K2 Mn. O4 + Mn. O2 + O2 ↑. Вата необхідна для того, щоб затримати тверді продукти реакції розкладу.

Добування кисню і збирання його витісненням води: 1 – вата; 2 – вода.

Добути кисень можна також нагріванням калій хлорату KCl. O3 (бертолетової солі). Розкладання цієї солі відбувається дуже повільно, тому, щоб прискорити його розклад, реакцію проводять за наявності Mn. O2. Калій хлорат спочатку плавиться, а потім бурхливо розкладається на дві речовини – кисень і калій хлорид (KCl):2 KCl. O3 2 KCl + 3 O2 ↑. Манган (ІV) оксид при цьому не витрачається і до складу продуктів реакції не входить. Він служить каталізатором.

Каталізатори – це речовини, які змінюють швидкість хімічної реакції, але не входять до складу її продуктів. Каталізатори широко використовують у промисловості. Вони прискорюють хімічні реакції, а отже, підвищують продуктивність хімічних процесів.

Добувати кисень можна також розкладом гідроген пероксиду за наявності каталізатора манган(IV) оксиду (Mn. O2):2 H2 O2 2 H2 O + O2 ↑Прискорення реакції розкладання гідроген пероксиду за наявності манган(IV) оксиду. Кисень збирають методом витіснення повітря.

Джозеф Прістлі добував кисень, нагріваючи меркурій(ІІ) оксид (Hg. O) за допомогою великої скляної лінзи, що фокусувала на сполуці сонячне світло:2 Hg. O 2 Hg + O2 ↑

Кисень можна добути також розкладом води постійним електричним струмом:2 H2 O 2 H2 O + O2 ↑Прилад для добування кисню електролізом води

Отже, у результаті цих реакцій з однієї речовини утворюється кілька нових речовин. Такі реакції належать до реакцій розкладу. Реакцією розкладу називають таку хімічну реакцію, у результаті якої з однієї складної речовини утворюється дві або більше простих чи складних речовин.

Існує два методи збирання кисню: метод витіснення повітря та метод витіснення води. а) метод витіснення повітря Кисень важчий від повітря, отже посудину-приймач слід тримати дном донизу. Кисень буде опускатися на дно посудини витісняючи повітря, що міститься в ній.

б) метод витіснення води. Посудину-приймач заповнюють водою по вінця. Закривають та перевертають догори дном. Опустивши отвір посудини у кристалізатор з водою, її відкривають під водою. Вода тримається у посудині. Знизу через трубку надходить кисень, який піднімається вгору, виштовхуючи воду.

Щоб переконатися, що посудина наповнилася киснем, до її отвору підносять жевріючу скіпку. Якщо посудина наповнилася киснем по самі вінця, скіпка спалахує біля її шийки. Виявлення кисню: а — жевріюча скіпка на повітрі; б — спалахування скіпки в кисні

У промисловості кисень добувають із повітря. Спочатку повітря піддають глибокому охолодженню, аж до його перетворення на рідину. Потім температуру добутого рідкого повітря поступово підвищують. Першим з нього починає виділятися газ азот, а рідина збагачується киснем. (Температура кипіння рідкого азоту –196ºС, кисню –183ºС). Установка для виробництва кисню методом електролізу води Установка для одержання кисню із повітря (киснева станція)

Чистий кисень зберігають у газоподібному стані під тиском у балонах, пофарбованих у блакитний колір. Вентилі таких балонів не можна змащувати машинним мастилом ба може відбутися вибух.

Добутий рідкий кисень зберігають у спеціальних балонах — посудинах Дьюара, які за будовою нагадують звичайний термос. Посудина Дьюара має дві стінки, з простору між якими відкачане повітря. Завдяки цьому посудина майже не пропускає теплоту, і в ній тривалий час при низькій температурі може зберігатися зріджений газ.

Для зберігання кисню і зручного користування ним у лабораторії використовують інший пристрій — газометр. Це великий скляний балон із великою лійкою, заповненою водою. Спочатку газометр заповнюють киснем методом витіснення води. Коли газометр заповнений, відкривають кран 2 і вода з лійки витісняє зібраний газ через кран 1. Газометр для зберігання і використання газів у лабораторії: а — наповнення газометру киснем методом витіснення води (крани 1 і 2 закриті, кран 3 відкритий); б — використання зібраного кисню (крани 1 і 2 відкриті, кран 3 закритий)

ВИСНОВКИКисень був відкритий у XVIII ст. кількома вченими. Цей газ добувають у промисловості переважно з повітря, а в лабораторіях — із деяких оксигеновмісних сполук. Реакції, під час яких з однієї речовини утворюються дві або більше, називають реакціями розкладу. Речовину, яка прискорює хімічну реакцію, називають каталізатором. Кисень можна зібрати в посудину витисненням із неї води або повітря.

Цікавинки. Попіл – каталізатор. Спробуємо запалити шматочок рафінаду в полум’ї спиртівки. Цукор при цьому не загоряється, а лише плавиться і набуває темного забарвлення. Посипте поверхню цукру попелом від цигарки і знову внесіть його в полум’я спиртівки. Цукор загориться і буде горіти рівним блакитним полум’ям навіть поза полум’ям спиртівки.

1. Які умови перебігу реакцій є загальними для описаних лабораторних методів добування кисню?2. Виберіть речовини, розкладанням яких можна добути кисень: а) калій перманганат КМn. O4; б) вуглекислий газ СO2; в) вода Н2 O; г) манган(ІV) оксид Мn. O2.3. Які реакції називають реакціями розкладу?4. Як кисень добувають у промисловості?5. Які речовини називаються каталізаторами? Чому каталізатори додають у невеликих кількостях?

6. Чим принципово відрізняються лабораторні та промислові способи добування кисню?7. У який спосіб можна довести наявність чистого кисню в посудині? На якій властивості кисню він ґрунтується?8. Наведіть способи збирання кисню. На яких властивостях кисню вони ґрунтуються?9. У яких посудинах зберігають газуватий і рідкий кисень?10. Як відрізнити балон, у якому зберігається кисень? Чому не можна змащувати вентилі кисневих балонів мастилом?

11. Перетворіть на хімічні рівняння схеми реакцій, під час яких утворюється кисень: Ag2 O →t Ag + O2↑;Mn2 O7 →t Mn. O2 + O2↑;Al(NO3)3 →t Al2 O3 + NO2↑ + O2↑;Ag2 CO3 →t Ag + CO2↑ + O2↑.

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!