Физические и химические свойства кислорода (реакции окисления, горение). Понятие об оксидах

Научиться понимать, как и почему кислород вступает в реакции, что такое оксиды и как их различать.

Кислород — самый распространённый элемент на Земле, он необходим для дыхания, горения, гниения, ржавления. Знание его свойств помогает объяснить пожары, коррозию металлов, процессы дыхания и фотосинтеза, а также использовать кислород в промышленности, медицине и технике.

• Кислород — химически активный неметалл, который при нагревании или в присутствии катализатора реагирует с большинством простых и сложных веществ.
• Реакции, в которых вещества соединяются с кислородом, называются реакциями окисления.
• Горение — это быстрое окисление, сопровождающееся выделением большого количества теплоты и света.
• Продуктами окисления элементов являются оксиды — бинарные соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.
• Оксиды могут быть основными, кислотными и амфотерными (последние в 8 классе рассматриваются кратко).
• Медленное окисление (например, ржавление, гниение) протекает без видимого выделения света, но с выделением тепла.
• Катализаторы ускоряют реакции окисления, сами при этом не расходуются (например, оксид марганца(IV) при разложении пероксида водорода).

Окисление

Химическая реакция, при которой вещество соединяется с кислородом (или отдаёт электроны, но в 8 классе — просто соединение с кислородом).

Горение

Быстро протекающая реакция окисления, сопровождающаяся выделением света и большого количества теплоты.

Оксиды

Сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород в степени окисления -2.

Катализатор

Вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само в ней не расходуется.

Тление

Медленное горение без пламени, часто при недостатке кислорода (например, тлеющая лучинка).

Экзотермическая реакция

Реакция, протекающая с выделением теплоты (все реакции горения — экзотермические).

• Кислород реагирует с металлами (например, с магнием, железом, медью) с образованием оксидов: 2Mg + O₂ → 2MgO (оксид магния), 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ (смешанный оксид железа).
• Кислород реагирует с неметаллами (например, с углеродом, серой, фосфором): C + O₂ → CO₂ (углекислый газ), S + O₂ → SO₂ (сернистый газ), 4P + 5O₂ → 2P₂O₅ (оксид фосфора(V)).
• Реакции горения — экзотермические, выделяется большое количество теплоты и света.
• Оксиды делятся на основные (например, CaO, Na₂O), кислотные (CO₂, SO₂, P₂O₅) и амфотерные (ZnO, Al₂O₃).
• Озон (O₃) — аллотропная модификация кислорода, более сильный окислитель, чем O₂.
• Кислород поддерживает горение, но сам не горит (не является горючим веществом).
• В лаборатории кислород получают разложением пероксида водорода в присутствии катализатора MnO₂: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑.

1. Пример 1случай

   Дыхание

   Пояснение

   • это медленное окисление органических веществ в клетках, при котором выделяется энергия, необходимая для жизни
2. Пример 2случай

   Ржавление железа

   Пояснение

   • медленное окисление железа кислородом воздуха в присутствии влаги, приводит к разрушению металла
3. Пример 3случай

   Горение древесины

   Пояснение

   • быстрое окисление углерода и водорода, входящих в состав целлюлозы, с образованием CO₂ и H₂O
4. Пример 4случай

   Тлеющая лучинка вспыхивает в банке с кислородом

   Пояснение

   • это качественная реакция на кислород
5. Пример 5случай
   • Сварочные горелки используют горение ацетилена в кислороде для получения высокой температуры (до 3000°C)

• Кислород — самый распространённый элемент земной коры: его массовая доля около 49%.
• В атмосфере кислорода около 21% по объёму, и именно благодаря ему возможно горение и дыхание.
• Озон в стратосфере защищает Землю от ультрафиолетового излучения, но в приземном слое он вреден для дыхания.
• При горении магния выделяется так много света, что на него нельзя смотреть без защиты глаз (ослепляет).

• Кислород поддерживает горение, поэтому нельзя работать с открытым огнём вблизи чистого кислорода — возможен взрыв.
• Горение магния даёт ослепительно яркий свет — нельзя смотреть на пламя без защитных очков.
• При сжигании серы и фосфора образуются едкие оксиды (SO₂, P₂O₅) — опыты проводить только в вытяжном шкафу.
• Нельзя подносить тлеющую лучинку к сосуду с кислородом, если в нём есть горючие вещества — может произойти вспышка.

• Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе (урок 21)
• Получение кислорода в лаборатории и промышленности (урок 20)
• Валентность и степень окисления (урок 15)
• Химические уравнения (урок 17)
• Свойства водорода (урок 23)