На каких свойствах кислорода основаны области его применения

Цель урока: изучить физические и химические
свойства кислорода, дать общее понятие об
оксидах, реакциях горения; рассмотреть
практическую значимость и применение; доказать,
что кислород – один из важнейших элементов на
Земле.

Задачи урока:

Образовательные:

• Расширить представления обучающихся о
  кислороде.
• Познакомить со свойствами и применением
  кислорода.
• Совершенствовать умения составлять уравнения
  химических реакций.

Воспитательные:

• Формировать умения работать в парах у каждого
  обучающегося, считаться с мнением соседа и
  отстаивать свою точку зрения корректно, выполняя
  упражнения.
• Воспитывать бережное отношение к своему
  здоровью, окружающей природе, учить понимать
  прекрасное, ценить произведения искусства.

Развивающие:

• Способствовать продолжению развития
  устойчивого интереса к химической науке и
  практике.
• Совершенствовать навыки самостоятельной
  работы, развивать умения наблюдать,
  формулировать высказывания.
• Способствовать развитию исследовательских
  навыков, соблюдая правила техники безопасности.
• Совершенствовать умения обобщать и делать
  выводы.

Планируемые результаты:

• личностные: готовность и способность
  учащихся к саморазвитию, самоопределению;
  ответственное отношение к учению; способность
  ставить цели и строить жизненные планы;
  формирование коммуникативной культуры, ценности
  здорового и безопасного образа жизни;
• метапредметные: уметь ставить цель и
  планировать пути её достижения, выбирая более
  рациональные способы решения данной проблемы;
  учиться корректировать свои действия в связи с
  изменением создавшейся ситуации; уметь
  создавать, применять и преобразовывать знаки и
  символы, модели и схемы для решения учебных и
  познавательных задач; уметь осознанно
  использовать речевые средства в соответствии с
  задачей коммуникации для выражения своих мыслей
  и потребностей; уметь организовывать совместную
  работу со сверстниками в парах; уметь находить
  информацию в различных источниках; владеть
  навыками самоконтроля, самооценки;
• предметные:
  • знать: основные химические понятия
    “катализаторы”, “оксиды”, “реакции горения”,
    “реакции окисления”; физические и химические
    свойства кислорода; области применения
    кислорода.
  • уметь: отличить кислород от других газов;
    составлять уравнения реакций горения веществ в
    кислороде; записывать химические формулы
    оксидов и давать им названия; объяснять, как
    происходит круговорот кислорода в природе.

Тип урока: урок формирования умений и навыков.

Форма работы: фронтальная,

групповая,
работа в парах, игровая.

Методы обучения: словесный,

частично-поисковый,
наглядный, демонстрационный, интерактивный.

Приемы обучения: постановка проблемных
вопросов.

Оборудование: компьютер, проектор,
презентация “Свойства и применение кислорода.
Круговорот кислорода в природе”, колбы, пинцет,
ложки для сжигания веществ, спиртовка.

Реактивы: уголь, сера, красный фосфор,
железная пластина, вода, известковая вода.

ХОД УРОКА

І. Организационный момент. (1 мин.)

(Слайд № 1)Учитель: Добрый день! Прошу
всех садиться. Тема сегодняшнего урока
“Свойства и применение кислорода”.

(Слайд № 2) Мы с вами рассмотрим физические и
химические свойства кислорода, сформулируем
общие понятия об оксидах, реакциях горения,
окисления; ознакомимся с практической
значимостью и применением кислорода; а также
докажем, что кислород – один из важнейших
элементов на Земле.

ІІ. Актуализация знаний. (7 мин.).

Работа с карточками. От 2 до 4 обучающихся
получают задание на карточках и выполняют его у
доски.

(Слайд № 3) Фронтальный опрос “А ну-ка,
химики”.

Учитель: Но перед тем как приступить к
изучению новой темы, вам следует ответить на
следующие вопросы:

Химический знак кислорода? Ответ: О

Относительная атомная масса кислорода? Ответ:
16.

Химическая формула кислорода? Ответ: О2.

Относительная молекулярная масса кислорода? Ответ:
32.

В соединениях кислород обычно какой
валентности? Ответ: II.

Расскажите о нахождении кислорода в природе. Ответ:
Кислород — самый распространенный химический
элемент в земной коре. Кислород — самый
распространенный на Земле элемент, на его долю
приходится около 49% массы твердой земной коры.
Морские и пресные воды содержат огромное
количество связанного кислорода — 85,5% (по
массе), в атмосфере содержание свободного
кислорода составляет 21% по объёму и 23% по массе.
Более 1500 соединений земной коры в своем составе
содержат кислород. Кислород входит в состав
многих органических веществ и присутствует во
всех живых клетках. По числу атомов в живых
клетках он составляет 20,9%, по массовой доле —
около 65 %.

Перечислите способы получения кислорода в
лаборатории? Ответ: В лаборатории
кислород получают следующими способами:

1) Разложение перманганата калия. 2KMnO4 =
K2MnO4+MnO2+O2

2) Разложение перекиси водорода. 2H2O2
= 2H2O + O2

3) Разложение бертолетовой соли. 2KClO3 =
2KCl + 3O2

8. Перечислите способы получения кислорода в
промышленности. Ответ: В промышленности
кислород получают:

1) Электролиз воды. 2H2O = 2H2 + O2

2) Из воздуха. ВОЗДУХ давление, -183oC=O2
(голубая жидкость).

В настоящее время в промышленности кислород
получают из воздуха. В лабораториях небольшие
количества кислорода можно получать нагреванием
перманганата калия (марганцовка) KMnO4.
Кислород мало растворим в воде и тяжелее воздуха,
поэтому его можно получать двумя способами:

(Слайд № 4). 9. Установите соответствие
между способом получения кислорода и уравнением
химической реакцией. Работа в парах.

Ответ: А-4; Б-2; В-1; Г-5; Д-3.

10. Что называют катализаторами? Где эти
вещества применяются? Ответ: Вещества,
которые ускоряют химические реакции, но сами при
этом не расходуются, называют катализаторами.
Катализаторы широко применяют в химической
промышленности. С их помощью удается повысить
производительность химических процессов,
снизить себестоимость выпускаемой продукции и
более полно использовать сырье.

(Слайд № 5). На какой диаграмме распределение
массовых долей элементов отвечает
количественному составу (NH4)3PO4? Ответ:
4.

ІІІ. Изучение нового материала. (12 мин.)

(Слайд № 6) Учитель: Физические свойства. Кислород
– бесцветный газ, без вкуса и запаха, относительно
малорастворим в воде (в 100 объемах воды при
температуре 20?С растворяется 3,1 объема
кислорода). Кислород немного тяжелее воздуха: 1л
кислорода при нормальных условиях весит 1,43 г, а 1л
воздуха — 1,29г. (Нормальные условия – сокращенно:
н.у. – температура 0oС и давление 760 мм.рт.ст.,
или 1 атм. 0,1 МПа). При
давлении 760 мм.рт.ст. и температуре -183oС
кислород сжижается, а при снижении температуры
до -218,8oС затвердевает.

(Слайд № 7) Химические свойства. Техника
безопасности (провести инструктаж!)

Кислород при нагревании энергично реагирует
со многими веществами, при этом выделяются
теплота и свет. Такие реакции называют реакциями
горения. Если опустить в сосуд с кислородом O2
тлеющий уголек, то он раскаляется добела и
сгорает, образуя оксид углерода (IV) СO2.
Чтобы определить, какое образовалось вещество, в
сосуд наливают известковую воду — раствор
гидроксида кальция Са(ОН)2. Она мутнеет, так
как при этом образуется нерастворимый карбонат
кальция СаСO3:

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O

Видеодемонстрация №1 “Горение угля в
кислороде”
https://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/695aa82a-e84a-fa4d-7b04-16d28ded2fbb/index.htm

(Слайд № 8) Сера горит в O2 ярким синим
пламенем с образованием газа с резким запахом —
оксида серы (IV)

S + O2 = SO2

Видеодемонтсрация №2 “Горение серы в
кислороде”
https://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/600cd365-f9f2-ae10-56e4-98ee0af7e4c6/index.htm

(Слайд № 9) Горение фосфора в кислороде

Видеодемонстрация №3 “Горение фосфора в
кислороде”
https://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/f83beda5-449d-d3dc-442c-a474a89eeca6/index.htm

Опыт следует проводить под тягой. Следует
соблюдать правила обращения с нагревательными
приборами. Не допускать попадания горящего
фосфора на рабочую поверхность стола. Не вдыхать
выделяющийся дым фосфорного ангидрида.

Фосфор Р сгорает в O2 ярким пламенем с
образованием белого дыма, состоящего из твердых
частиц оксида фосфора (V).

4P + 5O2 = 2P2O5

(Слайд № 10) Горение железа в кислороде

Видеодемонстрация №4 “Горение железа в
кислороде”
https://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/deb6e939-f8c8-fea7-fe24-7b2c80013fd7/index.htm

В кислороде горят и такие вещества, которые
обычно считают негорючими, например железо. Если
к тонкой стальной проволоке прикрепить спичку,
зажечь ее и опустить в сосуд с кислородом, то от
спички загорится и железо. Горение железа
происходит с треском и разбрасыванием ярких
раскаленных искр — расплавленных капель
железной окалины Fe3O4. В этом соединении два атома
железа трехвалентны и один двухвалентен. Поэтому
реакцию горения железа в кислороде можно
выразить следующим уравнением:

3Fe + 2O2 = FeO * Fe2O3 или Fe3O4

(Слайд № 11) Взаимодействие вещества с
кислородом относится к реакциям окисления.

(Слайд № 12) Горение — это химическая реакция,
при которой происходит окисление веществ с
выделением теплоты и света.

(Слайд № 13) В большинстве случаев при
взаимодействии веществ с кислородом образуются
оксиды.Оксиды — это сложные вещества,
которые состоят из двух элементов, одним из
которых является кислород.

(Слайд № 14) Известны химические элементы,
которые непосредственно с кислородом не
соединяются. К ним относятся золото Au и некоторые
другие. Оксиды этих элементов получают косвенным
путем.

(Слайд № 15) Применение кислорода. Основано
на его химических свойствах. В больших
количествах кислород используют для ускорения
химических реакций в разных отраслях химической
промышленности и в металлургии. Например, при
выплавке чугуна для повышения
производительности доменных печей в них подают
воздух, обогащенный кислородом.

(Слайд № 16) При сжигании смеси ацетилена или
водорода с кислородом в специальных горелках
температура пламени достигает 3000oС. Такое
пламя используется для сварки металлов. Если
берут кислород в избытке, то пламенем можно
резать металл.

(Слайд № 17) Жидкий кислород применяют в
ракетных двигателях.

(Слайд № 18) В медицине кислород служит для
облегчения затрудненного дыхания. В этом случае
кислородом заполняют специальные подушки.
Кислородные маски необходимы в высотных полетах,
в космосе и при работе под водой.

Кислород расходуется в громадных количествах
на многие химические реакции, например на
сжигание топлива.

(Слайд № 19) Из сказанного видно, что очень
много кислорода расходуется на разнообразную
деятельность человека, тратится на процессы
дыхания человека, животных, растений, а также на
процессы гниения. Человек при дыхании в течение 1
мин в среднем употребляет 0,5 дм3 кислорода,
в течении суток — 720 дм3, а в год — 262,8 м3
кислорода, что все жители земного шара (5
миллиардов) в течение года для дыхания
используют 1578 миллиардов кубических метров
кислорода. Если такой объем кислорода при
нормальном давлении поместить в железнодорожные
цистерны, то поезд был бы протяженностью более 300
млн км, что равняется расстоянию до Солнца и
обратно.

(Слайд № 20) Но все же общая масса кислорода в
воздухе заметно не изменяется. Это объясняется
процессом фотосинтеза, происходящим в зеленых
растениях на свету. В результате этого процесса
выделяется кислород. С фотосинтезом вы уже
знакомились в курсе ботаники. Упрощенно процесс
фотосинтеза изображают так:

6CO2 + 6H2O = C6H12O6
+ 6O2.

Так в природе происходит непрерывный
круговорот кислорода.

В целях сохранения кислорода в воздухе вокруг
городов и крупных промышленных центров
создаются зоны зеленых насаждений. Специальная
служба систематически контролирует содержание
кислорода в воздухе. При необходимости применяют
меры по устранению загрязнения воздуха.

Физкультминутка. (1 мин.)

IV. Закрепление знаний. (6 мин.)

(Слайд № 21) Задание №1. “Правда или ложь? Если
знаешь – разберешь”

Для кислорода верны следующие утверждения:

а) Кислород – бесцветный газ, без вкуса и
запаха.

б) Кислород немного легче воздуха.

в) В кислороде горят и такие вещества, которые
обычно считают негорючими, например железо.

г) Известны химические элементы, которые
непосредственно с кислородом соединяются. К ним
относятся золото Au и некоторые другие.

д) Применение кислорода основано на его
физических свойствах.

е) Непрерывный круговорот кислорода
непосредственно связан с таким процессом, как
фотосинтез.

Ответ: а; в; е.

(Слайд № 22) Задание №2. “Скорая помощь”

Вставьте пропущенные вещества в уравнениях
реакций:

а) …….. + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O

б) S + ……. = SO2

в) ….. + 2O2 = FeO * Fe2O3 или Fe3O4

Ответ: а)CO2 б)O2 в) 3Fe

(Слайд № 23) Задание №3. “Мозговой штурм”

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

а) CO2 + H2O = C6H12O6 + O2

б) P + O2 = P2O5

(Слайды № 24-25) Задание №4. “Ассоциации”

С каким применением кислорода ассоциируется
данное изображение?

1) в металлургии;

2) для резки металлов;

3) в авиации для дыхания;

4) в авиации для двигателей;

5) для сварки металлов;

6) на взрывных работах;

7) в медицине.

(Слайд № 26) V. Домашнее задание. (1 мин.)

Параграф 20, 21;  №6-9 (с.60). Решите задачи 1-2 (с.60).

Творческое задание: подготовить сообщение
№10 с. 60 “Что делается в вашей местности для
поддержания определенного содержания кислорода
в воздухе? В чем может заключаться ваше участие в
этой деятельности?”

(Слайд № 27) VI. Рефлексия. (1 мин.)

Учитель:

• Сегодня я узнал…
• было трудно…
• я понял, что…
• я научился…
• я смог…
• было интересно узнать, что…
• меня удивило…
• мне захотелось…

VII. Подведение итогов урока. (1 мин.)

(Слайд № 28)

В чём горят дрова и газ,
Фосфор, водород, алмаз?
Дышит чем любой из нас
Каждый миг и каждый час?
Без чего мертва природа?
Правильно, без….

Обучающиеся: кислорода

(Слайд № 29) Учитель: Правильно. Спасибо за
урок! До свидания!

Литература

[1] Горковенко М. Ю. Поурочные разработки по
химии 8 класс к учебникам О. С. Габриеляна, Л. С.
Гузея, Г. Е. Рудзитиса. – М: “ВАКО”, 2004;

[2] Радецкий А. М., Горшкова В. П. Дидактический
материал: химия 8-9 классы — М: Просвещение, 1997.

[3] Химия: неорганическая химия: учебник для 8
класса общеобразовательных учреждений/ Г. Е.
Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М: “Просвещение”, 2014 г.

Интернет-ресурсы

1. https://files.school-collection.edu.ru/
2. https://www.e-osnova.ru/

Четыре элемента-«халькогена» (т.е. «рождающих медь») возглавляют главную подгруппу VI группы (по новой классификации – 16-ю группу) периодической системы. Кроме серы, теллура и селена к ним также относится кислород. Давайте подробно разберем свойства этого наиболее распространенного на Земле элемента, а также применение и получение кислорода.

Распространенность элемента

Содержание кислорода в земной коре составляет практически 50%. Он находится в различных минералах в виде оксидов и солей.

В связанном виде кислород входит в химический состав воды – его процентное соотношение составляет порядка 89%, а также в состав клеток всех живых существ – растений и животных.

В воздухе кислород находится в свободном состоянии в виде О2, занимая пятую часть его состава, и в виде озона – О3.

Физические свойства

Кислород О2 представляет собой газ, который не обладает цветом, вкусом и запахом. В воде растворяется слабо. Температура кипения – 183 градуса ниже нуля по Цельсию. В жидком виде кислород имеет голубой цвет, а в твердом виде образует синие кристаллы. Температура плавления кислородных кристаллов составляет 218,7 градуса ниже нуля по Цельсию.

Химические свойства

При нагревании этот элемент реагирует со многими простыми веществами, как металлами, так и неметаллами, образуя при этом так называемые оксиды – соединения элементов с кислородом. Химическая реакция, в которую элементы вступают с кислородом, называется окислением.

Например,

4Na + О2= 2Na2O

S + О2 = SO2

Некоторые из сложных веществ также вступают в реакцию с кислородом, тоже образуя при этом оксиды:

СН4 + 2О2= СО2 + 2Н2О

2СО + О2 = 2СО2

Если какое-либо вещество медленно реагирует с кислородом, то такое окисление называется медленным. Например, это процессы разложения пищевых продуктов, гниение.

Получение кислорода

Этот химический элемент можно получить как в лаборатории, так и на промышленном предприятии.

Получение кислорода в лаборатории проводится несколькими способами:

1. С помощью реакции разложения бертолетовой соли (хлората калия).

2. Через разложение перекиси водорода при нагревании ее в присутствии оксида марганца, выступающего в роли катализатора.

3. Через разложение перманганата калия.

Получение кислорода в промышленности проводится такими способами:

1. Для технических целей кислород получают из воздуха, в котором обычное его содержание составляет порядка 20%, т.е. пятую часть. Для этого воздух сначала сжигают, получая смесь с содержанием жидкого кислорода около 54%, жидкого азота – 44% и жидкого аргона – 2%. Затем эти газы разделяют с помощью процесса перегонки, используя сравнительно небольшой интервал между температурами кипения жидкого кислорода и жидкого азота – минус 183 и минус 198,5 градуса соответственно. Получается, что азот испаряется раньше, чем кислород.

Современная аппаратура обеспечивает получение кислорода любой степени чистоты. Азот, который получается при разделении жидкого воздуха, используется в качестве сырья при синтезе его производных.

2. Электролиз воды также дает кислород очень чистой степени. Этот способ получил распространение в странах с богатыми ресурсами и дешевой электроэнергией.

Применение кислорода

Кислород является основным по значению элементом в жизнедеятельности всей нашей планеты. Этот газ, который содержится в атмосфере, расходуется в процессе дыхания растениями, животными и людьми.

Получение кислорода очень важно для таких сфер деятельности человека, как медицина, сварка и резка металлов, взрывные работы, авиация (для дыхания людей и для работы двигателей), металлургия.

В процессе хозяйственной деятельности человека кислород расходуется в больших количествах – например, при сжигании различных видов топлива: природного газа, метана, угля, древесины. Во всех этих процессах образуется оксид углерода. При этом природа предусмотрела процесс естественного связывания данного соединения с помощью фотосинтеза, который проходит в зеленых растениях под действием солнечного света. В результате этого процесса образуется глюкоза, которую растение потом расходует для строительства своих тканей.