Кисень

Хімічні властивості кисню

 

За звичайних умов кисень реагує з обмеженим числом речовин, але з підвищенням температури він реагує майже з усіма металами, а також більшістю неметалів, утворюючи складні речовини – оксиди:

Е – умовний символ неметалічного елемента (S, P, N, H, Si, C);
Ме – умовний символ металічного елемента (K, Na, Zn, Ba, Mg, Fe, Al, Li, Ca та інші).

Дослідимо хімічні властивості кисню.

1. Взаємодія кисню з неметалами

1.1. Взаємодія кисню з фосфором (Р)

У залізну ложечку наберемо червоного фосфору і внесемо у полум’я спиртівки. Коли фосфор загориться – винесемо ложечку з полум’я: спостерігаємо процес горіння фосфору на повітрі.

У посудину з киснем внесемо залізну ложечку із запаленим фосфором. Утворюється густий білий дим. Це – тверді частинки нової речовини фосфор оксиду. Якщо після закінчення досліду в посудину внести жевріючу скіпку, то виявиться, що кисню в посудині більше немає.

Відбулася реакція між киснем і фосфором.

Щоб написати рівняння цієї реакції, необхідно знати формули речовин, які взаємодіють (реагентів) і речовин, які утворюються (продуктів реакції). Формули реагентів нам відомі: фосфор – Р і кисень – О₂, а ось формулу продукту реакції потрібно скласти.

Неважко зрозуміти, що до складу утвореного оксиду входять лише два елементи: Фосфор і Оксиген.

Оскільки, валентність Фосфору – V, а Оксигену – II, то формула оксиду – P₂O₅. Рівняння реакції матиме такий вигляд:

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅ (фосфор(V) оксид).

1.2. Взаємодія кисню з вугіллям (С)

Покладемо в залізну ложечку шматочок вугілля і внесемо у посудину з киснем. Холодне вугілля не взаємодіятиме з киснем. Але якщо його розжарити, а потім внести у посудину з киснем, то відбуватиметься інтенсивне горіння. Щоб скласти формулу добутого карбон оксиду, міркуємо так: оскільки валентність Карбону змінна (II, IV), а Оксигену – стала (ІІ), то можливе утворення двох речовин: СО і СО₂.

Щоб з’ясувати, яка з речовин (СО чи СО₂) утворилась, додамо вапняної води у посудину, в якій горіло вугілля, і збовтаємо її. Якщо спостерігається помутніння, то у посудині утворився вуглекислий газ (СО₂). Тому реакцію горіння вугілля записуємо у вигляді:

С + О₂ = СО₂ (карбон(ІV) оксид).

1.3. Взаємодія кисню із сіркою (S)

Покладемо у залізну ложечку шматочок сірки і внесемо в полум’я спиртівки. Коли сірка загориться, винесемо ложечку з полум’я: спостерігаємо процес горіння і відмічаємо запах виділеного газу. На повітрі сірка горить невеликим синюватим полум’ям. Опустимо ложечку із запаленою сіркою в кисень. Сірка розгоряється гарним, синім полум’ям, при цьому утворюється газ із різким запахом – сульфур(IV) оксид:

S + O₂ = SO₂ (сульфур(ІV) оксид).

2. Взаємодія кисню з металами

Кисень взаємодіє з металами. Одні метали в кисні горять як от залізо, магній, а інші – окиснюються.

2.1. Взаємодія кисню з магнієм (горіння магнію)

Насипаємо на металічну пластину порошок магнію. Вставляємо в утворену купку порошку 3 головки сірників і запалюємо їх: магній горить на повітрі яскравим засліплюючим полум’ям з виділенням теплоти і світла. Цю реакцію використовують у фейєрверках.

2.2. Взаємодія міді й алюмінію з киснем

Мідна спіраль у кисні розжарюється, але не горить, а покривається чорним нальотом купрум(ІІ) оксиду: 2Cu + O₂ = 2CuO (купрум(ІІ) оксид).

На відміну від міді, алюміній реагує з киснем навіть без нагрівання, з утворенням на своїй поверхні надзвичайно тонкої та стійкої оксидної плівки: 2Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ (алюміній оксид).

Аналогічно взаємодіють з киснем й інші прості речовини. Хімічні реакції кисню з простими речовинами відносять до реакцій окиснення, а утворені речовини – до оксидів.

Під час взаємодії кисню з простими речовинами відбувається сполучення їхніх структурних частинок з молекулами кисню:

3. Взаємодія кисню зі складними речовинами

3.1. За певних умов у кисні горять складні речовини:

Під час взаємодії складних речовин з киснем утворюються оксиди тих хімічних елементів, які входили до складу складної речовини.

Прикладом взаємодії кисню зі складними речовинами може бути горіння природного газу метану (СН₄). При цьому утворюються дві речовини – вуглекислий газ і вода:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О.

3.2.У деяких випадках під час горіння складних речовин можуть утворюватися оксиди і прості речовини:  

4NH₃ (амоніак) + 3O₂ = CO₂ + 2H₂O .

3.3.Кисень взаємодіє з деякими оксидами. Це реакція сполучення. Продуктом такої реакції є інший оксид, у якому елемент виявляє вище значення валентності:

2CO + O₂ = 2CO₂;
2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

Підсумок

• Кисень – одна з найбільш хімічно активних простих речовин. Швидкість горіння речовин у чистому кисні більша, ніж у повітрі, тому що повітря містить домішки інших газів, які не беруть участі у реакції.
• Для виявлення кисню використовують жевріючу скіпку. Вона загоряється, якщо кисню в суміші міститься не менше 28%.
• Кисень підтримує горіння.
• Кисень взаємодіє з усіма металами, за винятком золота і платини і з неметалами, за винятком галогенів, з утворенням оксидів.
• У реакціях сполучення кілька речовин простішого складу утворюють одну більш складну речовину.

?????

1. Чому в кисні речовини горять краще, ніж у повітрі?
2. До якого типу належать реакції горіння і окиснення простих речовин?
3. Які реакції називають реакціями сполучення? Наведіть приклади.
4. Що ви знаєте про хімічні властивості кисню?
5. Які речовини можуть утворюватися під час горіння складних речовин?

Завдання для самоконтролю

Фронтальна робота

1. Закінчіть рівняння реакцій:

Р + О2 → S + O2 → N2 + O2 → C + O2 →

Mg + O2 → Al + O2 → K + O2 → Ba + O2 →

PbS + O2 → CH4 + O2 → C2H2 + O2 → ZnS + O2 →

2. Напишіть рівняння реакцій, які відповідають таким схемам:

O2 + ? → ZnO Na + ? → Na2O ? + ? → Fe2O3

KClO3 → KCl + ? Cu + ? → CuO H2O2 → H2O + ?

3. Здійсніть такі хімічні перетворення:
H₂O → O₂ → CaO;
KClO₃ → O₂ → Al₂O₃;
KMnO₄ → O₂ → CO.

4. З поданого переліку формул речовин випишіть формули оксидів:
H₂SO₄, HNO₃, SO₂, NO₂, N₂O₅, CuO, Cu(NO₃)₂.

5. З поданого переліку формул речовин випишіть формули оксидів:
SO₃, HNO₃, SO₂, KCl, NO₂, Zn(OH)₂, N₂O₅, CuO, Cu(NO₃)₂, HgO.

▲

І

1. До якого ряду хімічних формул не увійшли формули оксидів:
а) CO₂, H₂O, KCl;
б) H₂, O₂, Zn;
в) SO₂, S, KNO₃?

2. Яке з наведених рівнянь відповідає реакції сполучення:
а) 2H₂O = 2H₂ + O₂;
б) O₂ + S = SO₂;
в) 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂?

3. Яка речовина утворюється при горінні вугілля:
а) CH₄;
б) CO₂;
в) SO₂?

4. Дві банки наповнені газами: одна – повітрям, друга – киснем. Як визначити який газ міститься в кожній з них?

ІІ

5. Виберіть з наведеного переліку рівняння, яке правильно описує процес окиснення сірки:
а) S + O₂ → SO₂;
б) 2S + 3O₂ → SO₃;
в) 2S + O₂ → 2SO₂.

6. У переліку речовин виберіть оксиди, назвіть їх:
CO₂, H₂CO₃, Al₂O₃, Al(NO₃)₃, CuO, Cu(OH)₂, Na₂CO₃, MgO, Cl₂O₇.

7. Складіть формули оксидів для вказаних нижче елементів і назвіть їх:
Ca(II), Mn(VII), Cr(VI), K(I), Mn(IV), Cl(VII), Fe(II), P(III).

ІІІ

8. Складіть рівняння реакцій розкладу, користуючись схемами:
а) СaCO₃  →  CO₂  +  CaO;
б) HgO  →  Hg  +  O₂;
в) Zn(OH)₂  →  ZnO  +  H₂O.
г) Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + H₂O;
ґ) H₂O₂ → Н₂О + O₂;
д) HNO₃ → H₂O + NO₂ + O₂.
У яких реакціях виділяється кисень?

9. У якому оксиді масова частка Оксигену більша: SO₂ чи CO₂?

10. Напишіть рівняння хімічних реакцій за схемами:

а) Li + O2 → Li2O; P + O2 → P2O5;	б) Mg + O2 → MgO; C2H4 + O2 → CO2 + H2O;
в) Al + O2 → Al2O3; Fe + O2 → Fe3O4;	г) C2H2 + O2 → CO2 + H2O; ZnS + O2 → ZnO + SO2.

IV

11. Напишіть рівняння реакцій між киснем і речовинами: Zn, Fe(II), Cu, K, NH₃, C, Ba, Al, CS₂, H₂S, Na.

12. Напишіть рівняння реакцій, які відповідають таким схемам:

а) O2 + ? → ZnO; K + ? → K2O; N2 + ? → NO;

б) CH4 + ? → CO2 + H2O; CuS + ? → CuO + SO2; Fe + ? → Fe3O4;

13. Здійсніть перетворення та назвіть оксиди:

а) H2O2 → O2 → CuO; KMnO4 → O2 → CO.

б) KClO3 → O2 → P2O5; HgO → O2 → Fe3O4.

14. Як, маючи бертолетову сіль, водень, магній і алюміній, можна добути три різні оксиди? Напишіть рівняння реакцій.

Домашній експеримент

Колір полум’я

Деякі елементи забарвлюють полум’я в певний колір. Приготуйте розчини таких речовин: кухонної солі, мідного купоросу і вапняної води. Зробіть невеличку петлю на мідному або стальному дроті, довжина якого не менше 15 см. Кінець дроту із петлею прожарте у полум’ї газової плити (полум’я невеличке) і внесіть в розчин кухонної солі. Полум’я забарвлюється у гарний зелений колір, це свідчить про наявність Хлору. Прожарте дріт до зникнення забарвлення, вмокніть петлею у розчин вапняної води – внесіть у полум’я. Кальцій забарвить полум’я у цегляно-червоний колір. Повторіть дослід із розчином мідного купоросу. Купрум забарвлює полум’я у синьо-зелений колір.

http://www.chemistry.in.ua/grade-7/chemical-properties-of-oxygen

Тестові  завдання з теми "Кисень"

1.У якому з тверджень іде мова про хімічний елемент Оксиген:

1) входить до складу молекули води;2) газ без кольору та запаху;3) ним дихають риби.

2. У якому з тверджень йдеться мова про просту речовину – кисень:

    1) його валентність рівна ІІ;    2) 85,7% його входить до складу гідросфери;     3) вступає в реакцію з різними речовинами.

3. Валентність Оксигену у сполуках дорівнює:

    1) ІІІ                                 2) І                                                     3) ІІ

4. Речовина, що прискорює швидкість хімічної реакції, але не входить до складу продуктів реакції називається:

     1) оптимізатор;     2) каталізатор;     3) індикатор

5. Кисень за нормальних умов :

    1) газ;                                2) рідина;                                        3) тверда речовина.

6. В якому з варіантів серед сполук є тільки оксиди:

   1) SO₂, Al₂O₃, ZnO, Na₂O, O₂            2) KMnO₄, K₂O, FeO, Al₂O₃, KClO₃       3) P₂O₅, CO, CO₂, NO₂, Mn₂O₇

7. Реакції, в результаті яких з кількох вихідних речовин (простих чи складних) утворюється одна складна речовина називаються:

    1) реакції розкладу;    2) реакції сполучення;    3) реакції обміну

8. Знайти суму коефіцієнтів у рівняннях:

Fe + O₂ → Fe₃O₄          P + O₂ → P₂O₅

9. Як добувають кисень у промисловості:

    1) розкладанням перманганату калію;    2) зрідженням повітря під тиском;     3) розкладанням пероксиду гідрогену.

10. Як перевірити наявність кисню:

     1) внести залізну ложку;     2) внести тліючу скіпку;     3) внести свічку, що згасла.

11. Яку масову частку становить Оксиген у складі Al₂O₃

     1) 25%;        2) 43%;      3) 47%