Общая характеристика халькогенов. Кислород

Цель: изучить особенности строения атомов халькогенов, свойства и применение кислорода.

Задачи:

• сформировать представления об особенностях строение элементов VIA группы;
• развитие умений записывать уравнения реакций, отражающих химические свойства кислорода;
• изучить способы получения кислорода, его аллотропные модификации;

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

Халькогены — это элементы VIA группы. Родоначальником этой группы является кислород. Кроме кислорода в эту группу входят S, Se, Te, Po. Название халькогены означает «рождающие руды». Вам уже известны руды, содержащие серу, это — пирит, или железный колчедан — FeS₂, киноварь — HgS, цинковая обманка — ZnS. Кислород входит в состав таких руд, как корунд — Al₂O₃, магнитный железняк, или магнетит — Fe₃O₄, красный железняк, или гематит — Fe₂O₃, бурый железняк, или лимонит — 2Fe₂O₃ · 3H₂O, а также в состав других руд.

На внешнем энергетическом уровне у халькогенов 6 электронов. До завершения внешнего энергетического уровня атомам не хватает 2 электрона, поэтому они присоединяют электроны и проявляют в своих соединениях степень окисления -2. Кислород в соединении с фтором — OF₂ проявляет степень окисления +2. Атомы серы, селена и теллура в своих соединениях с более электроотрицательными элементами проявляют положительные степени окисления +2, +4 и +6.

Кислород — самый распространенный элемент на Земле. Он входит в состав воды, которая покрывает поверхность земного шара, образуя его водную оболочку — гидросферу. Кислород входит в состав атмосферы, где на его долю приходится 21%. Кроме этого, он ещё входит в состав многих органических соединений.

Существует несколько способов получения кислорода. В промышленности кислород получают из жидкого воздуха.

Еще в 1774 г. Дж. Пристли, используя стеклянную двояковыпуклую линзу, направил сконцентрированный ею пучок солнечных лучей на оксид ртути (II) и получил кислород.

Одновременно с Пристли кислород получил К. Шееле путём нагревания селитры.

Название кислороду — oxygenium, т. е. «рождающий кислоты», или «кислород», этому элементу дал Лавуазье.

Кислород можно получить и при разложении воды в специальном устройстве — электролизёре. Таким образом, можно получить сразу два газа: кислород и водород.

В лаборатории для получения кислорода используют пероксид водорода (Н₂О₂). Эта реакция идёт в присутствии катализатора — оксида марганца IV.

Для получения кислорода в лаборатории ещё используют реакцию разложения перманганата калия — KMnO₄ — «марганцовки».

Вы уже знаете, что кислород существует в виде двух аллотропных модификаций -O₂ и О₃. Аллотропия кислорода и озона обусловлена различным числом кислорода в молекулах веществ.

Кислород взаимодействует почти со всеми простыми веществами, кроме галогенов, благородных газов, золота и платины.

Кислород энергично реагирует с металлами. Например, в реакции с литием, образуется оксид лития, в реакции с медью — оксид меди (II).

4Li + O₂ = 2Li₂O

2Cu + O₂ = 2CuO

Кислород реагирует с неметаллами. Так в реакции с cерой образуется оксид серы (IV), в реакции с фосфором — оксид фосфора (V).

S + O₂ = SO₂

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

Почти все реакции с кислородом экзотермические (то есть сопровождаются выделением теплоты). Исключение составляет реакция азота с кислородом, которая является эндотермической.

N₂ + O₂ ↔ 2NO — Q

Кислород окисляет не только простые, но и сложные вещества. Например, в реакции горения метана образуется вода и углекислый газ, в результате горения сероводорода образуется сернистый газ и вода.

CH₄ + 2O₂ = CO₂↑ + 2H₂O

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂↑ + 2H₂O

Эта окислительная способность кислорода лежит в основе горения всех видов топлива. Кислород в этих реакциях выступает в роли окислителя.

Кислород участвует в процессах дыхания, медленного окисления различных веществ при обычной температуре. Например, медленное окисление пищи в нашем организме является источником энергии, за счёт которой живет организм. Так гемоглобин, соединенный с кислородом, оксигемоглобин доставляет во все ткани и клетки организма кислород, который окисляет белки, жиры и углеводы, образуя при этом углекислый газ и воду и освобождая при этом энергию, необходимую для деятельности организма.

Велика роль кислорода в процессах дыхания человека и животных. У растений в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды образуется глюкоза и кислород. За счет этого процесса сохраняется содержание свободного кислорода.

В природе постоянно осуществляется круговорот кислорода.

Проведём эксперимент: нальём два стаканчика перекиси водорода. В первый стаканчик добавим оксида марганца (IV), у нас наблюдается бурное выделение кислорода. Оксид марганца (IV) в данном случае катализатор, он ускоряет процесс разложения перекиси водорода. Если поднести к стаканчику тлеющую лучинку, то она вспыхнет из-за скопившегося кислорода.

В другой стаканчик добавим натёртую морковь, здесь тоже происходит бурное выделение кислорода, и если поднести тлеющую лучинку, то она вспыхнет. В данном случае фермент каталаза, который содержится в моркови, тоже способствует разложению перекиси водорода.

Кислород применяется в металлургической и химической промышленности для ускорения производственных процессов. Чистый кислород применяют при газовой сварке и резке металлов. Его используют и для жизнеобеспечения на подводных и космических кораблях, при работе водолазов и пожарных.

В медицине кислород применяют в случаях временного затруднения дыхания и различных заболеваниях. Кислород применяют в космической технике, как окислитель ракетного топлива, в производстве взрывчатых смесей.

Кислорол хранят в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет, под высоким давлением, а в лаборатории — в специальных приборах — газометрах.

Таким образом, халькогены — это элементы VIA группы. На внешнем энергетическом уровне у них 6 электронов. Они входят в состав многих руд. Кислород первый представитель группы. В реакциях он проявляет окислительные свойства. Кислород получают реакцией разложения перекиси водорода, марганцовки, воды, а в промышленности — из воздуха. Кислород участвует в круговороте веществ и применяется в химической и металлургической промышленности.

3. Закрепление.

1. С какими веществами вы познакомились сегодня на уроке?

2. Какие физические свойства характерны для кислорода?

3. Как получают кислород в промышленности?

4. Как получают кислород в лаборатории?

5. Что такое катализаторы, для чего их применяют?

6. Как осуществляется круговорот кислорода в природе?

7. Где применяют кислород?

4. Рефлексия.

«Плюс-минус»: таблица состоит из трёх граф, в графу «П» — «плюс» записывается всё, что понравилось на уроке, в графу «М» — «минус», что не понравилось.

5. Домашнее задание.