"Кислород: значение, получение, физические и химические свойства, применение"

«Свободный кислород – самый могущественный деятель из всех известных нам химических тел земной коры».
В.И.Вернадский 

Цели и задачи:

• Знать значение кислорода
• Знать историю открытия кислорода
• Знать свойства кислорода и его применение
• Уметь давать характеристику кислороду как химическому элементу и как простому веществу.
• Уметь составлять уравнения реакций взаимодействия кислорода с металлами и неметаллами.
• Закрепить умения расстановки коэффициентов в уравнениях реакций.

Оборудование и реактивы:

Для опыта «Получение кислорода разложением пероксида водорода в присутствии катализатора»: металлический штатив, перекись водорода (3%-ный раствор), оксид марганца (IV), колба, воронка с краном, газоотводная трубка, химический стаканчик для собирания кислорода методом вытеснения воздуха, лучинка, спички.

Для опыта «Несгораемый платок»: спирт, вода, щипцы, носовой платок, два маленьких кристаллизатора, спички.

Т.С.О. 

• Коллекция «Минералы»
• Справочник по минералогии
• Компьютер, мультимедиа-приставка.
• Презентация урока с использованием материалов «Образовательной коллекции» (Приложение 1)
• Таблица «Кислород в природе»

Ход урока

1) Значение кислорода

(слайды 3-4)

Кислород – это сознание человека. Он особенно необходим мозгу. Клетки мозга разлагаются и умирают без кислорода гораздо быстрее других клеток организма.

62% массы человека – это масса всех атомов кислорода, входящих в состав тела.

Кислород входит в состав органических соединений: белков, жиров, углеводов, витаминов, ферментов, гормонов.

Высокая окислительная способность кислорода лежит в основе горения всех видов топлива.

2) Характеристика кислорода как химического элемента

(слайды 5-8)

• Химический знак – О,
• латинское название – Оxygenium,
• А_r(O) = 16;
• валентность – II,
• степень окисления в соединениях: – 2;
• содержание в земной коре – I место – более 49% ,
• самые распространённые оксиды: оксид водорода (вода) – H₂O, оксид кремния – SiO₂ , оксид алюминия – Al₂O₃ .

Демонстрация минералов:

• кварц – SiO₂– эту устойчивую при низких температурах модификацию обычно называют просто кварцем; происхождение названия остается неизвестным. Кварц является одним из наиболее распространенных в земной коре.
• аметист – SiO₂
• горный хрусталь – SiO₂
• агат – SiO₂
• рубин – Аl₂О₃ – одна из разновидностей корунда
• изумруд – Be₃Al₂[Si₆O₁₈] – одна из разновидностей берилла. Химический состав: SiO₂ 66,9%. Al₂O₃ 19,0 %, BeO 14,1%, в виде примесей содержатся Na₂O, K₂O, Li₂O, иногда Rb₂O, Cs₂O.
• александрит – BeAl₂O₄ – разновидность хризоберилла "хризос" по гречески – золото. Химический состав. Al₂O₃ 80,2 %. BeO 19,8 %, Всегда присутствуют примеси: FeO (3,5-6%), иногда TiO₂ (до 3%) и Cr₂O₃ (до 0,4%), с чем связана окраска александрита. Цвет александрита изумрудно-зеленый, а при электрическом освещении – фиолетово-красный.

3) Характеристика кислорода как простого вещества

(слайд 9)

• Химическая формула – О₂ , M_r =32; М = 32 г / моль.
• В составе атмосферы около 21 % кислорода, (1/5 часть).
• Ежегодно в результате фотосинтеза в атмосферу Земли поступает 3000 млрд. тонн кислорода.
• Основные поставщики кислорода – тропические леса и фитопланктон океана.
• Человек в сутки вдыхает примерно 750 литров кислорода.
• Полное прохождение атмосферного кислорода через систему биологического круговорота составляет 2000 лет!

4) Физические свойства кислорода

(слайд 10)

• бесцветный газ, без вкуса, без запаха,
• малорастворим в воде,
• немного тяжелее воздуха, (М_возд.= 29 г/моль)
• t_{сжижения} = -183°C, голубая жидкость,
• t_{замерзания}= -218,8°C, синие кристаллы,

5) История открытия кислорода

(слайды 11-14)

• Древние греки: «Воздух – сложное тело».
• VIII век, Китай, Мао Хоа: «Воздух состоит из «полного воздуха» (азота) и «неполного воздуха» (кислорода).
• Карл Шееле, Швеция, опыты с 1768 по 1773: «Исследования воздуха являются в настоящее время важнейшим предметом химии». Получил кислород при нагревании селитры.
  1772 год: «Атмосферный воздух состоит из двух частей: «огненный воздух» – поддерживает дыхание и горение, «испорченный воздух» – не поддерживает горения».
  
• Джозеф Пристли, Англия, 1774 год: «Но что поразило меня больше всего – это то, что свеча горела в этом воздухе удивительно блестящим пламенем».
  При нагревании оксида ртути Дж.Пристли получил бесцветный газ, который мало растворялся в воде и поддерживал горение свечи.
• Антуан Лоран Лавуазье, Франция, 1777 год
  Подлинная природа этого газа была установлена во Франции: Лавуазье выяснил, что кислород - простое вещество и какую роль он играет в процессах окисления. Название Oxygenium – «рождающий кислоту», предложено Лавуазье.

6) Получение в лаборатории

Демонстрационный опыт (слайд 15): получить кислород способом разложения перманганата калия при нагревании; собрать его методом вытеснения воздуха, подтвердить наличие кислорода тлеющей лучинкой:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Демонстрационный опыт: получить кислород способом разложения перекиси водорода в присутствии катализатора оксида марганца (IV); собрать его методом вытеснения воды, подтвердить наличие кислорода тлеющей лучинкой:

2 H₂O₂ = 2H₂O + O₂

7) Получение в промышленности

сжижение воздуха.

8) Химические свойства кислорода

( слайд 16)

• облегчает дыхание;
• поддерживает горение;
• повышает температуру пламени;
• ускоряет химические реакции;

Где и как человек использует эти свойства кислорода?

• взаимодействует с металлами (слайды 17-19)

Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты, назвать образующиеся вещества. Что такое оксиды?

Оксиды – бинарные соединения металлов и неметаллов с кислородом. На первом месте в формуле оксида пишут химический знак элемента, на втором – химический знак кислорода.

4Fe + 3O₂=2Fe₂O₃

2Fe + O₂ =2FeO

3Fe + 2O₂ =Fe₃O₄

2Mg + O₂ = 2MgO

Fe₂O₃ – оксид железа (III), FeO - оксид железа (II), (Fe₂O₃ и FeO) – Fe₃O₄ – железная окалина, MgO – оксид магния.

• взаимодействует с неметаллами; (слайды 20-21)

Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты, назвать образующиеся вещества

4P + 5O₂ = 2 P₂O₅

2H₂ + O₂ = 2H₂O

• взаимодействует со сложными веществами, (слайд 22) демонстрационный опыт: «несгораемый платок»:

C₂H₆O + 3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O

Реакции взаимодействия простых и сложных веществ с кислородом называются реакциями окисления.

9) Закрепление изученного материала

(слайды 23-25)

(химический тест):

1. Кто назвал кислород «огненным», а азот « испорченным» воздухом?
   А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

2. Какие вещества образует химический элемент кислород?
   А) только простые вещества, В) простые и сложные вещества, С) только сложные вещества.

3. Как называются бинарные соединения, молекулы которых образованы атомами какого-либо химического элемента и кислорода:
   А) сульфиды, В) хлориды, С) оксиды.

4. В 1774 году один учёный после проведённого эксперимента написал: «Но что поразило меня больше всего – это то, что свеча горела в этом воздухе удивительно блестящим пламенем…» Это был:
   А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

5. Название «Оxygenium» предложил:
   А) Лавуазье, В) Пристли, С) Шееле.

6. Кислород в воде:
   А) хорошо растворим, В)малорастворим, С)вообще не растворяется.

7. При вдувании кислорода в пламя температура пламени:
   А) не изменяется, В) понижается, С) повышается.

8. Оксид железа (III) имеет формулу:
   А) Fe₂O₃, В) FeO, С) FeO₂.

9. В каком уравнении коэффициенты расставлены правильно:
   А) 2P + O₂ = P₂O₅; В) 2P + 5O₂ = P₂O₅, С) 4P + 5O₂ = 2P₂O₅

10. В каком ряду все три формулы написаны правильно:
    А) P₂O₅, Al₂O, H₂O; В) MgO, Al₂O₃ , CO₂; С) CO₂, FeO₂, P₂O₅

Проверка диктанта. (слайд 26-27)

Итого:
Оценка:

Критерии оценки:

• «5» – 10-9 правильных ответов
• «4» – 8-7 правильных ответов
• «3» – 6-5 правильных ответов