- строение атома кислорода

- простое вещество - кислород

- строение молекулы - кислорода

- аллотропные состояния кислорода - кислород и озон

- строение молекулы озона

- физические свойства кислорода

- физические свойства озона

- химические свойства кислорода

- химические свойства озона

- получение и применение кислорода

- получение и применение озона

II. (40 мин)

- озоновый слой планеты, его значение для жизни всего живого на планете

- образование и разрушение озонового слоя

- кислород в атмосфере нашей планеты, его значение для живых организмов. Круговорот кислорода

- способ получения кислорода в природе - фотосинтез. Реакции связывания кислорода в природе, выводящие его из круговорота

Домашнее задание - выучить все свойства и методы получения кислорода и озона. Составить таблицу.

3.3.2 Урок № 2. Лабораторная работа 1. «Изучение способов получения кислорода»

Чтобы получить чистый кислород, нужны вещества, богатые этим элементом. К ним относятся нитраты и хлориды, а также пероксиды.

1. Разложение перекиси водорода в присутствии катализатора

Оборудование и реактивы: пробирка, лучинка, пероксид водорода (3 %-ный), оксид марганца (IV).

Ход работы: В пробирку налить 5 мл пероксида (Н2О2) добавить две гранулы MnO2 и поднести лучинку. Мы будем наблюдать ее горение. Значит, выделяется кислород.

2Н2О2 2H2O + O2

Пероксид водорода очень неустойчив и уже на воздухе разлагается с образованием кислорода и воды. Оксид марганца (IV) значительно ускоряет эту реакцию, т.к. является катализатором.

2. Разложение нитратов калия или натрия

Оборудование и реактивы: пробирка, 5 г порошкообразной селитры (KNO3 или NaNO3), чашка с песком, лучинка, горелка.

Ход работы: Укрепим пробирку на штативе и внесем в нее нитрат. Поставим под пробирку чашку с песком, т.к. при этом опыте стекло часто плавится и вытекает горячая масса. Поэтому и горелку при нагревании будем держать сбоку. Когда мы сильно нагреем селитру, она расплавится и из нее выделится О2 (обнаружим его с помощью лучинки):

2KNO3 2KNO2 + O2

В пробирке после выделения О2 останется нитрит.

3. Разложение перманганата калия.

Оборудование и реактивы: пробирка с герметичной пробкой и отводной трубкой, горелка, стакан для сбора кислорода.

Рис. 2. Разложение перманганата калия

Ход работы: собрать прибор как показано на рис. 2, вносим в пробирку 5 г KМnO4 и нагреваем. Кислород улавливаем в специальный стакан и проверяем его на наличие с помощью лучинки.

2KMnO4 MnO2 + K2MnO4 + O2

3.3.3 Урок № 3. Лабораторная работа 2. «Изучение способов получения и химических свойств озона»

1. Одновременно можно провести два следующих опыта:

а) получение озона

б) качественное определение озона

Оборудование и реактивы: пробирка, йодо-крахмальная бумага, H2SO4 (к), KМnO4.

Ход работы. В небольшой сухой стаканчик насыпать очень немного KMnO4 (на конце ложечки) и прилить несколько капель H2SO4 концентрированной. Происходит бурная реакция с выделением озона:

2KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + 2HMnO4

2HMnO4 H2O + Mn2O7

Mn2O7 2MnO2 + O3

Озон легко определяем с помощью иодокрахмальной бумаги, которую предварительно смачиваем. Она при пропускании озона окрашивается в синий цвет, т.к. происходит реакция выделения свободного йода

2KI + H2O + O3 2KOH + I2 + O2

свободный йод с крахмалом дает синее окрашивание.

По окончании каждой лабораторной работы ученики должны заполнить рабочую таблицу. [3]

3.3.4 Урок № 4. «Экскурсия в кислородный цех»

Предварительная подготовка

После рассмотрения лабораторного способа получения кислорода с учащимися обсуждают может ли этот способ получения кислорода удовлетворить промышленную потребность в нем. В процессе беседы выясняют, что пероксид водорода и перманганат калия, из которых получают кислород в лабораторных условиях, непригодны для получения его в промышленности, т.к. эти вещества являются дорогостоящими продуктами производства. Следовательно, получать из них кислород в больших количествах экономически невыгодно: его стоимость будет слишком высокой.

В качестве самого дешевого и доступного сырья учащиеся называют воздух. Они знают, что воздух это механическая смесь газов, в основном кислорода и азота. Вместе с преподавателем ученики устанавливают различия в физических свойствах кислорода и азота, обратив внимание на различие температур кипения азота (-196 С) и кислорода (-183 С) при парциальном давлении 10,1 МПа.

Экскурсия

Учащиеся посещают кислородный цех, который включает в себя машинный зал, разделительное отделение, наполнительное отделение, слесарную мастерскую и др.

Экскурсия проводится по следующему плану:

сырье для получения кислорода (воздух), его подготовка (очистка)

производственный процесс получения кислорода

продукция данного производства и ее применение

контроль производства (работа химической лаборатории завода)

Экскурсия начинается с осмотра машинного зала; учащиеся наблюдают работу турбокомпрессоров, подающих воздух, фильтров для его очистки, водяных холодильников, регенераторов, турбодетандеров, теплообменников, ректификационных колонн, конденсаторов, абсорбера для поглощения оксида углерода (IV) и др. оборудования. Ученикам объясняют, что воздух, из которого получают кислород, засасывается турбокомпрессорами из атмосферы и очищается в фильтрах от пыли. Учащиеся наблюдают за работой машиниста-компрессорщика, а экскурсовод рассказывает, что входит в его обязанности. Машинист компрессорных установок обеспечивает пуск, остановку, переключение компрессоров, наблюдает за работой всего вспомогательного оборудования. При этом следует подчеркнуть, что для успешного выполнения работы машинист-компрессорщик должен владеть знаниями основ механики и химии, законов термодинамики и электротехники, он должен уметь читать схемы и чертежи и т.д.

Далее экскурсовод должен рассказать, как переводится воздух в жидкое состояние. Учащимся объясняют, что воздух, как и любой газ, переходит во время сжатия в жидкое состояние только тогда, когда его температура будет ниже критической при данном давлении. Известно, что для воздуха критическая температура равна -141 С при критическом давлении 3,7 МПа. При этих параметрах начинается сжижение воздуха, поэтому воздух подвергают глубокому охлаждению (зона температур -100 С). Сначала турбокомпрессором воздух сжимают (до 20 МПа). При этом он разогревается, вследствие межмолекулярного взаимодействия. Затем дают возможность быстро расшириться, предварительно пропускают через водяной холодильник, а затем делят на четыре потока и направляют в регенераторы для дальнейшего охлаждения. Во время расширения у реальных газов ослабевает взаимное притяжение соседних молекул. На разрушение межмолекулярных связей расходуется внутренняя энергия газа, в результате чего и происходит охлаждение. С этой целью осуществляют дросселирование: сжатый воздух пропускают через специальный вентиль, вследствие этого понижается давление. Но чаще сжатый воздух подают в специальные поршневые детандеры, принцип работы которых такой же, как и у паровой машины. Воздух двигает поршень; при этом на выполнение работы расходуется энергия, и температура воздуха понижается.

В результате этих процессов воздух сжимается. Теперь он подается для разделения на отдельные компоненты в специальные ректификационные колонны, в основе действия которых лежит различие в температурах кипения азота (-196 С) и кислорода (-183 С) при нормальном давлении (0,1 МПа).

Для более полного разделения последовательно используют две ректификационные колонны. Одна из них работает при более высоком давлении (до 0,6 МПа), другая при более низком (0,1 МПа). Первым из жидкого воздуха удаляется азот, затем инертные газы.

Экскурсовод показывает учащимся жидкий воздух, азот и кислород; рассказывает об устройстве сосуда Дьюара, используемого для хранения жидких газов; обращает внимание на материалы, из которых изготовлены типовые аппараты; отмечает, что все колонны, конденсатор, теплообменники изготовлены из меди, что установка тщательно изолируется для уменьшения потерь холода; показывает учащимся теплоизоляционные материалы - шлакоотвод, магнезит и др.

Затем учащихся знакомят с работой химической лаборатории. Там показывают, как лаборант берет пробу газовой смеси, выходящей из колонны, и анализирует ее, чтобы убедиться в том, что разделение сжиженных газов уже закончилась (если объемная доля азота не превышает 0,5 %).

Далее наблюдают, как из колонны отбирают азот и кислород и помещают в специальные аппараты для хранения. Учащимся показывают «танки» с жидким кислородом, газгольдеры и баллоны с газообразным кислородом, знакомят их с правилами обращения с кислородными баллонами, отмечают, что кислородные баллоны окрашиваются в светло-голубой цвет, а азотные - в черный с коричневой полоской вверху.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15