Воздух. Кислород. Озон
Химия 8 класс. Опорный конспект № 2.6 Воздух. Кислород. Получение и применение кислорода. Озон.
Проверяемые элементы содержания ФОП ООО: 2.1. Воздух — смесь газов. Состав воздуха. Кислород — элемент и простое вещество. Нахождение кислорода в природе, физические и химические свойства (реакции горения). Оксиды. Применение кислорода. Способы получения кислорода в лаборатории и промышленности. Круговорот кислорода в природе. Озон — аллотропная модификация кислорода.
Вернуться к Списку конспектов
Опорный конспект по подготовке к ОГЭ по данной теме смотрите в ОК № 8.4 Кислород: получение и свойства (9 класс).
Воздух — смесь газов
💡 Воздух — это то, чем мы дышим. Он окружает нас повсюду, но мы его не видим. Воздух — это смесь газов, а не чистое вещество.
📌 Состав воздуха (по объёму):
- Азот (N₂) — 78% (почти 4/5 части)
- Кислород (O₂) — 21% (чуть больше 1/5 части)
- Аргон (Ar) — 0,93%
- Углекислый газ (CO₂) — 0,03–0,04%
- Другие газы (неон, гелий, водород, озон) — доли процента
- Водяные пары — переменное количество (от 0,2% до 4%)
💡 Важно: состав воздуха не постоянен! В городах больше CO₂ и пыли, в горах и над океаном — больше кислорода, больше влажности.
⚠️ Важно: воздух — это гомогенная (однородная) смесь газов. Его можно разделить на компоненты методом фракционной перегонки жидкого воздуха (при очень низких температурах).
Кислород — химический элемент и простое вещество
📌 Кислород как химический элемент — это вид атомов с зарядом ядра +8 (входит в состав воды, оксидов, кислот, солей, органических веществ).
📌 Кислород как простое вещество — это газ O₂ (молекула состоит из двух атомов кислорода), которым мы дышим.
⚠️ Важно различать:
- «Вода содержит кислород» → речь о химическом элементе (O в составе H₂O).
- «Рыбы дышат растворённым в воде кислородом» → речь о простом веществе (O₂).
Нахождение кислорода в природе
📌 Кислород — самый распространённый элемент на Земле!
Где встречается кислород:
- В атмосфере: 21% по объёму (O₂).
- В земной коре: 47% по массе (входит в состав оксидов, силикатов, карбонатов).
- В гидросфере: 89% по массе (входит в состав воды H₂O).
- В живых организмах: 60–65% по массе.
💡 Интересный факт: кислород составляет почти половину массы земной коры. Он входит в состав песка (SiO₂), глины (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), известняка (CaCO₃) и многих других минералов.
Физические свойства кислорода
| Свойство | Характеристика |
| Агрегатное состояние (н.у.) | Газ |
| Цвет | Без цвета |
| Запах | Без запаха |
| Плотность | 1,43 г/л (тяжелее воздуха) |
| Растворимость в воде | Плохая (в 100 г воды — 3,1 мл O₂ при 20 °С) |
| Температура кипения | –183 °С |
| Температура плавления | –219 °С |
💡 Кислород немного тяжелее воздуха, поэтому его можно собирать методом вытеснения воздуха в сосуд, перевёрнутый вверх дном.
Химические свойства кислорода (реакции горения)
📌 Кислород — сильный окислитель. Он поддерживает горение и сам в реакциях не горит.
O₂⁰ + 4e⁻ → 2O²⁻ (кислород — окислитель)
⚠️ Важно: кислород поддерживает горение, но сам не горит! Тлеющая лучина в кислороде вспыхивает.
1. Реакции с металлами
2Mg + O₂ → 2MgO (яркая вспышка, белый дым)
3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ (железная окалина)
2Cu + O₂ → 2CuO (медная пластинка чернеет)
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ (горит белым пламенем)
💡 Реакция магния с кислородом — одна из самых ярких. Её используют в пиротехнике и для осветительных ракет.
2. Реакции с неметаллами
C + O₂ → CO₂ (уголь горит)
S + O₂ → SO₂ (сера горит синим пламенем)
4P + 5O₂ → 2P₂O₅ (фосфор горит ярким белым пламенем)
2H₂ + O₂ → 2H₂O (водород взрывается)
⚠️ Горение в кислороде происходит интенсивнее, чем на воздухе. Именно поэтому тлеющая лучина вспыхивает в кислороде.
3. Реакции со сложными веществами (горение)
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (горение метана)
C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O (горение этанола)
Оксиды
📌 Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (в степени окисления –2).
Примеры оксидов:
- Основные оксиды: Na₂O, CaO, MgO, FeO (реагируют с кислотами).
- Кислотные оксиды: CO₂, SO₂, SO₃, P₂O₅ (реагируют с основаниями).
- Амфотерные оксиды: Al₂O₃, ZnO, Fe₂O₃ (реагируют и с кислотами, и с основаниями).
- Несолеобразующие: CO, NO, N₂O (не образуют солей).
💡 Оксиды — самый распространённый класс неорганических соединений. Земная кора на 80% состоит из оксидов.
Применение кислорода
| Область применения | Как используется |
| Медицина | Дыхание (кислородные подушки), наркоз |
| Металлургия | Интенсификация горения в доменных печах, выплавка стали |
| Резка и сварка металлов | Кислородно-ацетиленовая горелка (температура до 3000 °С) |
| Ракетостроение | Как окислитель ракетного топлива |
| Химическая промышленность | Окисление веществ (производство кислот, оксидов) |
Способы получения кислорода
В лаборатории
- Разложение перманганата калия (KMnO₄):
2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑
💡 Это самый простой и безопасный способ. KMnO₄ (марганцовка) есть в каждой аптечке.
- Разложение пероксида водорода (в присутствии катализатора MnO₂):
2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑
- Разложение бертолетовой соли (KClO₃):
2KClO₃ → 2KCl + 3O₂↑
💡 Этот способ даёт много кислорода, но опасен (KClO₃ взрывоопасна).
- Электролиз воды:
2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑
В промышленности
📌 Кислород получают перегонкой жидкого воздуха.
Принцип: воздух охлаждают до очень низких температур (ниже –200 °С), превращая в жидкость. Затем медленно нагревают: сначала испаряется азот (кипит при –196 °С), затем кислород (кипит при –183 °С).
💡 Этот метод позволяет получать чистый кислород в больших количествах для промышленности и медицины.
Озон — аллотропная модификация кислорода
📌 Озон O₃ — это аллотропная модификация кислорода (второе простое вещество, образованное элементом кислородом).
| Свойство | Кислород O₂ | Озон O₃ |
| Агрегатное состояние (н.у.) | Газ | Газ |
| Цвет | Без цвета | Бледно-голубой |
| Запах | Без запаха | Резкий, «свежий» |
| Растворимость в воде | Плохая | В 10 раз лучше |
| Химическая активность | Умеренная | Сильный окислитель |
| Применение | Дыхание, горение | Дезинфекция воды, отбеливание |
📌 Озон в природе:
- Образуется в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения:
3O₂ → 2O₃ (под действием UV)
- Озоновый слой защищает Землю от жёсткого ультрафиолета.
- Озон — сильный яд! В больших концентрациях вызывает раздражение дыхательных путей.
💡 Запах озона вы чувствуете после грозы — это «свежесть» воздуха. Озон образуется во время разрядов молний.
Круговорот кислорода в природе
📌 Кислород в природе постоянно участвует в круговороте:
- Выделяется в атмосферу в процессе фотосинтеза (растения поглощают CO₂ и выделяют O₂).
- Поглощается в процессе дыхания (животные и растения поглощают O₂ и выделяют CO₂).
- Поглощается при горении и гниении органических веществ.
Фотосинтез: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑
Дыхание: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O
💡 Круговорот кислорода поддерживает постоянный состав атмосферы. Ежегодно растения выделяют около 300 миллиардов тонн кислорода!
Практическое задание
📌 Задание 1. Каков состав воздуха? Назовите основные газы.
📌 Задание 2. Напишите уравнения реакций горения в кислороде:
- Mg + O₂ →
- C + O₂ →
- S + O₂ →
- P + O₂ →
📌 Задание 3. Как в лаборатории получить кислород? Напишите уравнение реакции.
📌 Задание 4. В чём отличие озона от кислорода? Где образуется озон?
📌 Задание 5. Какой газ называют «кислородсодержащим» и почему?
⚡️ Проверьте себя:
- Задание 1: азот 78%, кислород 21%, аргон 0,93%, углекислый газ 0,03–0,04%.
- Задание 2: 1) 2Mg + O₂ → 2MgO; 2) C + O₂ → CO₂; 3) S + O₂ → SO₂; 4) 4P + 5O₂ → 2P₂O₅.
- Задание 3: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ (или 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑).
- Задание 4: озон O₃ — более сильный окислитель, голубоватый газ с запахом «свежести», образуется в атмосфере под действием ультрафиолета.
Памятка
- ✅ Состав воздуха: N₂ (78%), O₂ (21%), Ar (0,93%), CO₂ (0,03–0,04%).
- ✅ Кислород (O₂) — газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, поддерживает горение.
- ✅ Химические свойства: реагирует с металлами, неметаллами, сложными веществами (реакции горения).
- ✅ Оксиды — соединения двух элементов, один из которых кислород (степень окисления –2).
- ✅ Получение O₂ в лаборатории: разложение KMnO₄, H₂O₂, KClO₃.
- ✅ В промышленности: перегонка жидкого воздуха.
- ✅ Озон O₃ — аллотропная модификация кислорода, сильный окислитель, защищает от UV.
- ✅ Круговорот кислорода: фотосинтез (выделение O₂) → дыхание, горение (поглощение O₂).
Вы смотрели конспект урока химии для 8 класса «Воздух. Кислород. Получение и применение кислорода. Озон». Выберите дальнейшее действие:
- Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
- Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
