Реферат: Химические свойства кислорода
Название: Химические свойства кислорода Раздел: Рефераты по химии Тип: реферат | |||||||||||||||||||||||||
Химические свойства Кислород - второй по электроотрицательности элемент после фтора, поэтому он проявляет сильные окислительные свойства. С большинством металлов он реагирует уже при комнатной температуре, образуя основные оксиды. С неметаллами (за исключением гелия, неона, аргона) кислород реагирует, как правило, при нагревании. Так, с фосфором он реагирует при температуре ~ 60 °С, образуя Р2 О5 , с серой - при температуре около 250 °С: S + О2 = SO2 . С графитом кислород реагирует при 700 °С С + О2 = СО2 . Взаимодействие кислорода с азотом начинается лишь при 1200°С или в электрическом разряде N2 + О2 2NО - Q. Кислород реагирует и со многими сложными соединениями, например с оксидом азота (II) он реагирует уже при комнатной температуре: 2NО + О2 = 2NО2 . Сероводород, реагируя с кислородом при нагревании, дает серу 2Н2 S + О2 = 2S + 2Н2 О или оксид серы (IV) 2Н2 S + ЗО2 = 2SО2 + 2Н2 О в зависимости от соотношения между кислородом и сероводорододом. В приведенных реакциях кислород является окислителем. В большинстве реакций окисления с участием кислорода выделяется тепло и свет - такие процессы называются горением. Еще более сильным окислителем, чем кислород О2 , является озон О3 . Он образуется в атмосфере при грозовых разрядах, объясняется специфический запах свежести после грозы. Обычно озон получают пропусканием разряда через кислород (реакция эндотермическая и сильно обратимая; выход озона около 5%): ЗО2 2О3 - 284 кДж.<SPAN< P> При взаимодействии озона с раствором иодида калия выделяется йод, тогда как с кислородом эта реакция не идет: 2КI + О3 + Н2 О = I2 + 2КОН + О2 . Реакция часто используется как качественная для обнаружения ионов I- или озона. Для этого в раствор добавляют крахмал, который дает характерный синий комплекс с выделившимся иодом. Реакция качественная еще и потому, что озон не окисляет ионы Сl- и Br- . При пропускании газообразного озона через раствор какого-либо алкена в тетрахлорметане при температуре ниже 20°С образуется озонид соответствующего алкена:
Озониды - неустойчивые соединения. Они подвергаются гидролизу с образованием альдегидов или кетонов, например:
В этом случае часть метаналя (формальдегида) реагирует с пероксидом водорода, образуя метановую (муравьиную) кислоту: НСНО + Н2 О2 → НСООН + Н2 О. Получение и применение В промышленности кислород получают: 1) фракционной перегонкой жидкого воздуха (азот, обладающий более низкой температурой кипения, испаряется, а жидкий кислород остается); 2) электролизом воды. Ежегодно во всем мире получают свыше 80 млн. т кислорода. В лабораторных условиях кислород получают разложением ряда солей, оксидов и пероксидов: 2КМnО4 К2 MnО4 + МnО2 + О2 ↑, 4К2 Сr2 О7 4К2 CrO4 + 2Сr2 О3 + 3O2 ↑, 2КNО3 2КNО2 + О2 ↑, 2Pb3 О4 6PbО + О2 ↑, 2НgО 2Нg + О2 ↑, 2ВаО2 2ВаО + О2 ↑, 2Н2 O2 2Н2 О + О2 ↑. Особенно легко кислород выделяется в результате последней реакции, поскольку в пероксиде водорода Н2 О2 не двойная, а одинарная связь между атомами кислорода -О-О-. В частности, пероксиды щелочных металлов используют на космических станциях для обеспечения космонавтов кислородом за счет его регенерации из выдыхаемого СО2 : 2К2 О2 + 2СО2 = 2К2 СО3 + О2 . Кислород и его соединения (в первую очередь Н2 О, СО2 ) незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхания. Большая часть добываемого в мире кислорода расходуется в металлургической промышленности для получения стали из чугуна. Кислород необходим также для сжигания всевозможных горючих топливных материалов, таких как метан, нефть, уголь и т.п. Его широко применяют в химической промышленности для получения самых разнообразных соединений. В космической технике кислород используется для сжигания водорода и других видов горючего, в медицинской практике - для поддержания жизни больных с затрудненным дыханием (кислородные подушки, барокамеры, «кислородный коктейль»). |