Кислород, водород, воздух и вода: получение, свойства, горение и оксиды
Кислород и водород получают разложением и замещением, а их свойства объясняют состав воздуха, горение и химию воды.
Горение — реакция вещества с кислородом, идущая с выделением теплоты и света. Продукт горения простого вещества — оксид, то есть сложное вещество из двух элементов, один из которых кислород со степенью окисления −2. Оксиды металлов чаще основные (CaO, Na2O), оксиды неметаллов — кислотные (SO3, CO2, P2O5). Условия возникновения горения: горючее, кислород и нагрев до температуры воспламенения; тушение убирает любое из трёх.
Получение, собирание и распознавание газов
| Газ | Уравнение получения в лаборатории | Способ собирания | Распознавание |
|---|---|---|---|
| O2 | 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (при нагревании) | вытеснением воды или в сосуд дном вниз | тлеющая лучинка вспыхивает |
| O2 | 2KClO3 → 2KCl + 3O2 (при нагревании, катализатор MnO2) | вытеснением воды | тлеющая лучинка вспыхивает |
| H2 | Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 | вытеснением воды или в сосуд дном вверх | хлопок при поджигании смеси с воздухом |
| H2 | 2H2O → 2H2 + O2 (электролиз) | вытеснением воды | объём H2 вдвое больше объёма O2 |
- ·Тяжелее воздуха, собирают в сосуд дном вниз
- ·Поддерживает горение и дыхание
- ·S + O2 → SO2; 3Fe + 2O2 → Fe3O4
- ·В природе 21 % воздуха по объёму
- ·Самый лёгкий газ, собирают в сосуд дном вверх
- ·Сам горит, но горение не поддерживает
- ·2H2 + O2 → 2H2O; CuO + H2 → Cu + H2O
- ·Восстановитель, вытесняет металл из оксида
ω(H) = (1 · 2) / 18 · 100 % = 11,1 %; ω(O) = 16 / 18 · 100 % = 88,9 %. Здесь Mr(H2O) = 2 · 1 + 16 = 18, M(H2O) = 18 г/моль. Сумма долей: 11,1 % + 88,9 % = 100 %.
V(газа) = n · Vm = n · 22,4 л/моль при н. у., где n получают из пропорции по коэффициентам уравнения. Отношение объёмов газов при одинаковых условиях равно отношению коэффициентов: для 2H2 + O2 → 2H2O объёмы V(H2) : V(O2) = 2 : 1.
Дано: m(KClO3) = 24,5 г, нормальные условия. Найти: V(O2). Решение: 2KClO3 → 2KCl + 3O2; M(KClO3) = 39 + 35,5 + 48 = 122,5 г/моль; n(KClO3) = 24,5 г : 122,5 г/моль = 0,2 моль; n(O2) = 0,2 моль · 3/2 = 0,3 моль; V(O2) = 0,3 моль · 22,4 л/моль = 6,72 л. Дополнительно масса кислорода: m(O2) = 0,3 моль · 32 г/моль = 9,6 г. Ответ: V(O2) = 6,72 л; m(O2) = 9,6 г.
Формулы воздуха не существует, его состав приводят в объёмных долях: N2 78 %, O2 21 %. Поэтому нельзя считать M(воздуха) как сумму Ar элементов; используют среднюю молярную массу 29 г/моль. Вторая ошибка — путать реакции воды: с активным металлом идёт замещение (2Na + 2H2O → 2NaOH + H2), а с оксидом металла — соединение (CaO + H2O → Ca(OH)2), водород при этом не выделяется.
- ✓Записываю уравнения получения O2 и H2 и называю способ собирания каждого газа
- ✓Называю признаки распознавания кислорода и водорода
- ✓Привожу состав воздуха в процентах по объёму и объясняю, почему это смесь
- ✓Записываю реакции воды с CaO, Na2O, SO3, P2O5 и с активным металлом
- ✓Решаю задачу на объём газа по уравнению через m → n → V с единицами г, моль, л