Урок химии "Кислород: химический элемент и простое вещество. Свойства, получение и применение кислорода"

Сабақтың тақырыбы:

Тема уроков:

Кислород: химический элемент и простое вещество. Свойства, получение и применение кислорода.

Сабақтың мақсаты:

Цель урока:

Сформировать понятие о кислороде, как о химическом элементе и о простом веществе. Ознакомить учащихся со свойствами кислорода и способами его получения.

Міндеттер:

Задачи:

Білімділік: Образовательные:

• Дать общую характеристику кислороду и понятие о нахождении в природе;

• Ознакомить учащихся с физическими свойствами кислорода;

• рассмотреть получение кислорода в лаборатории и промышленности;

• Ознакомить учащихся с характеристикой химических свойств элемента на примере кислорода;

• Сформировать представление о сущности процесса горения;

Тәрбиелік:

Воспитательные:

• Продолжить формирование научного мировоззрения на основе общей характеристики кислорода, знаний о свойствах кислорода и способах его получения;

Дамытушылық:

Развивающие:

• Развивать умения учащихся характеризовать элемент и простое вещество, анализировать, обобщать, использовать ранее полученные знания;

• Развивать умения учащихся рассказывать по плану о физических свойствах одного из простых веществ – кислорода.

• Развивать умения учащихся обобщать, сравнивать, анализировать, делать выводы, составлять уравнения химических реакций, использовать ранее полученные знания.

Сабақтың түрі:

Тип урока:

Өткізу:

Методы:

комбинированный

Словесные, наглядные, интерактивные.

Құрал жабдық: Оборудование:

KMnO₄, H₂O, кристаллизатор, пробирки, пробка с газоотводной трубкой, вата, горелка, спички, лучина, штатив, предметное стекло, сера, фосфор, лучина.

Сабақтың барысы.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Подготовка к восприятию нового материала.

На предыдущем уроке мы познакомились с составом воздуха. Какие основные компоненты воздуха вам известны?

Ознакомившись с первоначальными понятиями химии, приступим к изучению важнейших химических элементов и их соединений. Начнём с кислорода, так как кислород самый распространённый элемент на Земле; при его участии как простого вещества происходит дыхание и многие важные процессы в неживой природе и технике.

- Что вы знаете о кислороде?

Вы видите, что кислород имеет очень большое значение, поэтому необходимо всестороннее изучение этого жизненно важного вещества.

1. Изучение нового материала.

Кислород – широко распрстранённый в природе элемент. Он имеет очень большое значение для жизнедеятельности человека, животных, растений. Поэтому в этом разделе рассматриваются характеристики кислорода как элемента и как простого вещества, распространение в природе, физические и химические свойства, круговорот в природе и его примениние.

Кислород и другие химические элементы мы будем изучать по плану:

1. Кислород химический элемент и простое вещество.

2. Распространение в природе.

3. Физические свойства простого вещества.

4. Получение.

5. Химические свойства.

6. Применение. Значение в природе и деятельности человека.

По мнению людей религиозный вездесущим, всемогущим и в то же время невидимым может быть только бог. В действительности все эти три эпитета вполне можно отнести к химическому элементу кислороду. Кислород вездесущ: из него в значительной степени состоят не только воздух, вода и земля, но и мы с вами, наши еда, питьё, одежда; в подавляющем большинстве окружающих нас веществ есть кислород.

Могущество кислорода проявляется уже в том, что мы им дышим, а ведь дыхание это синоним жизни. И ещё кислород можно считать всемогущим потому, что могучая сила огня, как правило, сильно зависит от нашего кандидата во вездесущие и всемогущие.

Что касается третьего эпитета «невидимый», то здесь, вероятно, нет нужды в доказательствах. При обычных условиях элементный кислород не только бесцветен и потому невидим, не ощутим никакими органами чувств. Правда, недостаток, а тем более его отсутствие мы ощутили бы моментально.

То, что кислород невидим, безвкусен, лишён запаха, газообразен при обычных условиях, надолго задержало его открытие.

Многие учёные прошлого догадывались, что существует вещество со свойствами, которые присущи кислороду.

Изобретатель подводной лодки К. Дреббель ещё в начале XVII века выделил кислород, выяснил роль этого газа для дыхания и использовал его в своей подводной лодке. Но работы Дреббеля практически не повлияли на развитие химии. Его изобретения носили военный характер, и всё, что было, так или иначе связано с ним, постарались своевременно засекретить.

Кислород открыли почти одновременно два выдающихся химика второй половины XVIII века – швед Карл Вильгельм Шееле и англичанин Джозеф Пристли.

Шееле удалось наблюдать выделение кислорода при нагревании пиролюзита с концентрированной серной кислотой, а позже при разложении оксида ртути (II) и карбоната серебра. Результаты своих исследований Шееле включил в «Химический трактат о воздухе и огне». Но издание этого труда задержалось по вине издателя, и книга появилась, когда Джозеф Пристли издал свою работу по этому вопросу.

В конце XVIII века английский учёный Джозеф Пристли занимался нагреванием разных веществ, собирая солнечные лучи при помощи увеличительного стекла. Когда он накалил, таким образом, оксид ртути (II) в пробирке, выделилось много газа.

кислород

оксид ртути

ртуть

Сначала Джозеф Пристли подумал, что это воздух. Но когда он опустил в сосуд с собранным газом горящую свечу, то увидел нечто необычное. «Меня поразило, - писал Джозеф Пристли, - больше, чем я мог выразить, что свеча в этом газе горела замечательно блестящим пламенем».

Джозеф Пристли поместил одну мышь в сосуд с обыкновенным воздухом, а другую в сосуд с полученным газом. Первая мышь быстро задохнулась, а вторая в это время ещё чувствовала себя хорошо и оживлённо двигалась. Джозеф Пристли и сам пробовал дышать этим газом и нашёл, что им дышится особенно легко и приятно. Открытый газ и был кислород.

При изучении нового материала вы будете заполнять бланк ответа, используя текст параграфов и наблюдая эксперимент.

Химический знак – О.

Ar(О) = 16

Валентность = 2

Молекула кислорода – О₂

Мr(О₂) = 32

Кислород самый распространенный элемент на поверхности Земного шара (49%). В свободном виде он содержится в воздухе. Но больше всего кислорода как химического элемента содержится в воде и в сложных веществах, входящих в состав горных пород, минералов. На кислород приходится почти половина массы земной коры, гидросферы и атмосферы. Кислород входит в химические соединения, составляющие организмы растений, животных и человека.

Итак, кислород – это газ, без вкуса, цвета и запаха, малорастворим в воде, тяжелее воздуха, при давлении 760 мм рт. ст. и температуре -183⁰С превращается в голубую легкоподвижную жидкость, которая затвердевает при температуре -218⁰С.

В результате известного вам процесса фотосинтеза, происходящего под действием солнечных лучей, зелёные растения в природе выделяют кислород. Кислород получают и в производственных условиях.

- С какой же целью надо получать кислород?

Рассмотрим способы получения кислорода.

Получение в промышленности.

Из воздуха, путём сжижения под давлением и с последующим испарением.

- Нельзя ли лабораторные способы перенести в промышленность?

Производить кислород на заводах разложением перманганата калия очень дорого, так как это вещество само является продуктом химической промышленности. Полученный кислород будет ещё дороже, чем разлагаемое вещество. Поэтому чтобы получить какой-либо продукт в больших количествах, то для этого нужно брать дешёвые исходные вещества (дешёвое природное сырьё, легко добываемое), чтобы производство было экономически выгодным, а продукт бы имел не высокую себестоимость.

Кислород в связанном состоянии входит в состав воды, а в свободном состоянии является составной частью воздуха. Для получения кислорода из воды затрачивается значительное количество энергии. Это очень дорого. Наиболее дешёвый способ получения кислорода в промышленности – глубокое охлаждение воздуха.

Собирают кислород двумя способами: вытеснением воды и вытеснением воздуха (рис. 14 и 15, стр. 58).

- Почему кислород можно собирать вытеснением воды?

- Кислород тяжелее или легче воздуха?

- Поэтому как нужно держать пробирку при собирании вытеснением воздуха?

- Как определить, что сосуд заполнен кислородом?

В лабораториях его достаточно получать в небольших количествах. Для этого используют легко разлагающиеся с выделением кислорода вещества не зависимо от того, встречаются они в природе или получены. Для получения кислорода в лаборатории служат термически неустойчивые оксиды, соли и другие вещества.

Получение в лаборатории.

2KMnO₄ ^t→ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

перманганат манганат оксид кислород

калия калия марганца (IV)

Чтобы получить кислород из перманганата калия, собирают прибор, как показано на рисунке 14, стр. 58. В сухую пробирку, примерно на 1/3 её объёма, насыпают перманганат калия, закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опускают до дна сосуда, в который собирается кислород. При нагревании пробирки с перманганатом калия выделяется кислород. Полноту заполнения сосуда кислородом проверяют тлеющей лучиной. Она ярко вспыхивает, если её поднести к горлышку сосуда, в котором собран кислород.

Легко разлагается даже при ударе бертолетова соль:

2KClO₃ ^t→ 2KCl + 3O₂↑

хлорат ^MnO₂ хлорид кислород

калия калия

Уже известная вам реакция разложения воды. При этом получается чистый кислород. Иногда этот способ используют и в промышленности:

2Н₂О → 2Н₂↑ + О₂↑

вода водород кислород

Можно получить кислород разложением пероксида водорода:

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂↑

пероксид вода кислород

водорода

При комнатных условиях из пероксида водорода медленно выделяется кислород, если же в пробирку добавить немного оксида марганца (IV), то можно наблюдать активное выделение кислорода. Эту смесь можно профильтровать и убедиться, что на фильтре остаётся столько же оксида марганца (IV) сколько его было взято. Его можно использовать вновь. Следовательно, оксида марганца (IV) ускоряет реакцию, но сам при этом не расходуется. Такие вещества называются катализаторами.

Вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами не участвуют в ней и остаются без изменения, называются катализаторами.

Впервые кислород получил Джозеф Пристли из оксида ртути (II):

2HgO ^t→ 2Hg + O₂ ↑

оксида ртуть кислород

ртути (II)

К химическим свойствам относят способность веществ превращаться в другие под воздействием определённых условий: при изменении температуры, давлении и взаимодействии с другими веществами. Кислород может взаимодействовать со многими веществами, как с простыми, так и со сложными.

1. Взаимодействие с простыми веществами.

С неметаллами. Если кусочек древесного угля поместить на железную ложечку или укрепить на конце проволоки и опустить в сосуд и кислородом, то реакция при обычной температуре не начинается. Если же раскалить уголь в пламени горелки и внести его в сосуд с кислородом, то он раскаляется добела и сгорает. Когда закончится горение угля, следует вынуть ложечку, а в сосуд прилить известковую воду и взболтать (известковая вода мутнеет). Это говорит о том, что в результате реакции образуется углекислый газ.

С + О₂ → СО₂

Так же как и уголь в кислороде сгорают сера и фосфор. Для начала реакции вещества нужно нагреть и в кислороде они горят быстрее, чем на воздухе. На воздухе сера горит голубоватым пламенем, а в кислороде ярко-синим, образуется сернистый газ с резким запахом:

S + О₂ → SО₂

Как вы думаете, почему скорость реакции горения веществ в воздухе меньше, чем в кислороде? В воздухе помимо кислорода содержатся и другие газы, а в тех сосудах, где сжигаются вещества – чистый кислород.

Фосфор горит ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твёрдых частиц оксида фосфора (V):

4Р + 5О₂ → 2Р₂О₅

С металлами. В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают не горючими.

3Fе + 2О₂ → Fе₃О₄ (FеО · Fе₂О₃)

2Сu + О₂ → 2СuО

Какие условия необходимы для начала всех реакций?

Нагревание исходного вещества. Соприкосновение с кислородом.

К какому типу относятся все эти реакции? (Соединения).

Т. е. кислород соединяется с исходным веществом.

Реакции взаимодействия веществ с кислородом относят к реакциям окисления.

Какие общие признаки у всех этих реакций? Выделение тепла и света.

Реакции окисления веществ, которые сопровождаются выделением тепла и света, называются реакциями горения.

Чем сходны по составу вещества, полученные в результате данных реакций? Они состоят из двух элементов, один из которых кислород. Такие вещества называются оксидами.

II. Взаимодействие со сложными веществами.

Могут ли с кислородом взаимодействовать сложные вещества? Да могут. При горении сложных веществ тоже образуются оксиды. Например, при горении ацетилена образуются углекислый газ и вода:

2С₂Н₂ + 5О₂ → 4СО₂ + 2Н₂О

Круговорот кислорода в природе

Кислород расходуется в природе на процессы окисления (дыхания, гниения, горения)

Масса кислорода в воздухе пополняется в ходе процесса ………………………..

_свет

СО₂ + Н₂О

Применение кислорода

Поддержание дыхания:

Поддержание горения:

1. в авиации для двигателей.

2. в медицине для облегчения затруднённого дыхания (кислородные подушки).

3. на взрывных работах (гремучий газ).

4. в авиации, в космосе, при работах под водой (кислородные маски).

5. в металлургии и химической промышленности для ускорения химических реакций.

6. при работе в заражённых и задымлённых участках.

7. для резки и сварки металлов.

1. Закрепление знаний, умений, навыков.

Беседа по вопросам новой темы.

1. Задание на дом: §§ 21, 22, 24,25, учить.