Как устроено получение кислорода
Следуй по этапам установки. Подсвеченный участок показывает, где возникает газ и куда он перемещается.
Устройство показано схематично, без масштаба и технических деталей. Это объяснение этапов, а не инструкция для самостоятельной сборки.
Получить кислород можно разными путями
В лаборатории кислород получают из веществ, способных выделять O₂ при разложении. В промышленности часто выделяют кислород из воздуха. В первом случае образуется новое вещество, во втором разделяют уже существующую смесь.
Выбор способа зависит от количества газа и задачи. Для небольшого лабораторного опыта важны удобство и управляемость реакции; для промышленности — масштаб и расход энергии. Слова «получение кислорода» поэтому могут обозначать и химический, и физический процесс.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Лаборатория | Разложение кислородсодержащего вещества | Химическое превращение |
| Промышленность | Разделение воздуха | Физический процесс |
| Общий результат | Выделенный газ O₂ | Разные пути к одному веществу |
Кислород получают химическим разложением или выделением из смеси. Эти способы различаются природой процесса.
Разложение: из одного вещества несколько
Реакция разложения — превращение одного сложного вещества в несколько веществ. При нагревании перманганата калия: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑. Один реагент даёт три вида продуктов, один из которых газообразный кислород.
При электролизе воды происходит другая реакция разложения: 2H₂O → 2H₂ + O₂. Для неё нужна электрическая энергия. В обоих примерах кислород не был «спрятанным пузырьком»: его молекулы образуются из атомов, ранее входивших в соединение.
Нагревание
2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑
Электрический ток
2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑
Тип реакции
Один сложный реагент → несколько веществ
При разложении из одного сложного вещества образуется несколько продуктов. Для протекания процесса могут понадобиться нагревание или электрический ток.
Лабораторная стеклянная посуда
Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.
Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Модель молекулы кислорода O₂
Два атома O образуют молекулу простого вещества O₂.
Adam Rędzikowski · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Собирание и обнаружение газа
Кислород мало растворим в воде, поэтому его можно собирать вытеснением воды. Он немного тяжелее воздуха, что позволяет использовать и вытеснение воздуха в сосуде отверстием вверх. Газоотводная трубка направляет газ от места образования к приёмнику.
Характерный лабораторный признак кислорода — вспыхивание тлеющей лучинки: O₂ поддерживает горение. Это способ обнаружения, а не получения. Схема установки объясняет устройство опыта; нагревание и проверку проводят только в учебной лаборатории под руководством учителя.
Источник
Вещество выделяет O₂
Перенос
Газ проходит по трубке
Собирание
Занимает объём приёмника
Обнаружение
Поддерживает горение тлеющей лучинки
Получение, собирание и обнаружение газа — разные этапы. Каждый этап опирается на определённые свойства кислорода.
Промышленный путь: разделение воздуха
Воздух предварительно очищают от примесей, включая влагу и углекислый газ, затем охлаждают до сжижения. Различие температур кипения его компонентов позволяет разделять жидкую смесь и получать кислород в больших количествах.
При таком процессе молекулы O₂ сохраняются: они переходят из смеси в отдельный поток. Это принципиально отличается от разложения воды или перманганата. Полученный кислород используют там, где нужен газ определённой чистоты, а хранение и подачу организуют в специальных установках.
Очистка
Удаление мешающих компонентов
Охлаждение
Получение жидкого воздуха
Разделение
Разные температуры кипения
Выделение
Поток кислорода требуемой чистоты
Промышленное разделение воздуха не создаёт кислород химической реакцией. Оно выделяет O₂ благодаря различиям физических свойств газов.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 7 класс», § 17. Материал переработан для объяснения; источник: 7 класс. Химия — § 17. Получение кислорода.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах