Як отримують кисень у промисловості формула. Велика енциклопедія нафти та газу

Відкриття кисню ознаменувало новий період у розвитку хімії. З давніх-давен було відомо, що для горіння необхідне повітря. Процес горіння речовин тривалий час залишався незрозумілим. В епоху алхімії широкого поширення набула теорія флогістона, згідно з якою речовини горять завдяки їхній взаємодії з вогненною матерією, тобто з флогістоном, що міститься в полум'ї.

Кисень був отриманий англійським хіміком Джозефом Прістлі у 70-х роках XVIII століття. Хімік нагрівав червоний порошок оксиду ртуті (II), в результаті речовина розкладалася, з утворенням металевої ртуті та безбарвного газу:

2HgO t° → 2Hg + O2

Оксиди– бінарні сполуки, до складу яких входить кисень

При внесенні тліючої скіпки в посудину з газом вона яскраво спалахувала.Вчений вважав, що тліюча скіпка вносить у газ флогістон, і він спалахує.

Д. Прістлінамагався дихати отриманим газом, і був захоплений тим, як легко і вільно їм дихається. Тоді вчений і не припускав, що задоволення дихати цим газом надане кожному.

Результатами своїх дослідів Д. Прістлі поділився з французьким хіміком Антуаном Лораном Лавуазьє.Маючи добре оснащену на той час лабораторію, А. Лавуазьє повторив та вдосконалив досліди Д. Прістлі.

А. Лавуазьє виміряв кількість газу, що виділяється при розкладанні певної маси оксиду ртуті.Потім хімік нагрів у герметичній посудині металеву ртуть доти, доки вона не перетворилася на оксид ртуті (II). Він виявив, що кількість газу, що виділився в першому досвіді дорівнює газу, що поглинувся в другому досвіді. Отже, ртуть реагує з якоюсь речовиною, що міститься у повітрі. І ця ж речовина виділяється при розкладанні оксиду. Лавуазьє першим зробив висновок, що флогістон тут абсолютно ні до чого, і горіння тліючої скіпки викликає саме невідомий газ, який згодом був названий киснем. Відкриття кисню ознаменувало крах теорії флогістону!

Способи одержання та збирання кисню в лабораторії

Лабораторні методи отримання кисню дуже різноманітні. Існує багато речовин, з яких можна отримати кисень. Розглянемо найпоширеніші методи.

1) Розкладання оксиду ртуті (II)

Одним із способів отримання кисню в лабораторії є його отримання за описаною вище реакції розкладання оксиду ртуті (ІІ).Зважаючи на високу токсичність сполук ртуті та парів самої ртуті, цей спосіб використовується вкрай рідко.

2) Розкладання перманганату калію

Перманганат калію(У побуті ми називаємо його марганцівкою) – кристалічна речовина темно-фіолетового кольору. При нагріванні перманганату калію виділяється кисень.

У пробірку насипаємо трохи порошку перманганату калію і закріпимо горизонтально в лапці штатива. Неподалік отвору пробірки помістимо шматочок вати. Закриємо пробірку пробкою, в яку вставлено газовідвідну трубку, кінець якої опустимо в посудину-приймач. Газовідвідна трубка повинна доходити до дна судини-приймача.

Ватка, що знаходиться біля отвору пробірки потрібна, щоб запобігти попаданню частинок перманганату калію в посудину-приймач (при розкладі кисень, що виділяється, захоплює за собою частинки перманганату).

Коли пристрій зібраний, починаємо нагрівання пробірки. Починається виділення кисню.

Рівняння реакції розкладання перманганату калію:

2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2

Як виявити присутність кисню? Скористаємося способом Прістлі. Підпалимо дерев'яну лучину, дамо їй трохи погоріти, потім погасимо, щоб вона ледве тліла. Опустимо тліючу скіпку в посудину з киснем. Промінь яскраво спалахує!

Газовідвідна трубкабула невипадково опущена до дна судини-приймача. Кисень важчий за повітря, отже, він буде збиратися в нижній частині приймача, витісняючи з нього повітря.

Кисень можна зібрати і шляхом витіснення води. Для цього газовідвідну трубку необхідно опустити в пробірку, заповнену водою, і опущену кристалізатор з водою вниз отвором. При надходженні кисню газ витісняє воду з пробірки.

Розкладання пероксиду водню

Перекис водню- Речовина всім відома. В аптеці воно продається під назвою "перекис водню". Дана назва є застарілою, правильніше використовувати термін «пероксид». Хімічна формула пероксиду водню Н2О2

Пероксид водню при зберіганні повільно розкладається на воду та кисень. Щоб прискорити процес розкладання можна зробити нагрівання або застосувати каталізатор.

Каталізатор- Речовина, що прискорює швидкість протікання хімічної реакції

Наллємо в колбу пероксид водню, внесемо в рідину каталізатор. Каталізатором може бути порошок чорного кольору – оксид марганцю. MnO2.Негайно суміш почне спінюватися внаслідок виділення великої кількості кисню. Внесемо в колбу тліючу скіпку - вона яскраво спалахує. Рівняння реакції розкладання пероксиду водню:

2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2

Зверніть увагу: каталізатор, який прискорює перебіг реакції, записується над стрілкою або знаком «=», тому що він не витрачається в ході реакції, лише прискорює її.

Розкладання хлорату калію

Хлорат калію– кристалічна речовина білого кольору. Використовується у виробництві феєрверків та інших різних піротехнічних виробів. Зустрічається тривіальна назва цієї речовини - "Бертолетова сіль". Таку назву речовина отримала на честь французького хіміка, який вперше синтезував її, – Клода Луї Бертолле. Хімічна формула хлорату калію KСlO3.

При нагріванні хлорату калію у присутності каталізатора – оксиду марганцю MnO2, бертолетова сіль розкладається за такою схемою:

2KClO3 t°, MnO2 → 2KCl + 3O2.

Розкладання нітратів

Нітрати– речовини, що містять у своєму складі іони NO3⎺.Сполуки даного класу використовуються як мінеральні добрива, входять до складу піротехнічних виробів. Нітрати- з'єднання термічно нестійкі, і при нагріванні розкладаються з виділенням кисню:

Зверніть увагу, що всі розглянуті методи отримання кисню однакові. У всіх випадках кисень виділяється при розкладанні складніших речовин.

Реакція розкладання

У загальному вигляді реакцію розкладання можна описати літерною схемою:

АВ → А+В.

Реакції розкладання можуть протікати під час дії різних факторів. Це може бути нагрівання, дія електричного струму, застосування каталізатора. Існують реакції, у яких речовини розкладаються мимовільно.

Отримання кисню у промисловості

У промисловості кисень отримують шляхом виділення з повітря. Повітря- Суміш газів, основні компоненти якої представлені в таблиці.

Сутність цього способу полягає в глибокому охолодженні повітря з перетворенням його на рідину, що при нормальному атмосферному тиску може бути досягнуто при температурі близько -192°С. Поділ рідини на кисень та азот здійснюється шляхом використання різниці температур їх кипіння, а саме: Ткіп. О2 = -183 ° С; Ткіп.N2 = -196 ° С(При нормальному атмосферному тиску).

При поступовому випаровуванні рідини в газоподібну фазу в першу чергу переходитиме азот, що має нижчу температуру кипіння, і в міру його виділення рідина збагачуватиметься киснем. Багаторазове повторення цього процесу дозволяє отримати кисень та азот необхідної чистоти. Такий спосіб поділу рідин на складові називаються ректифікація рідкого повітря.

У лабораторії кисень одержують реакціями розкладання
Реакція розкладання– реакція, у результаті якої складні речовини розкладаються більш прості
Кисень можна зібрати методом витіснення повітря або методом витіснення води
Для виявлення кисню використовують тліючу лучину, вона яскраво спалахує в ньому.
Каталізатор– речовина, яка прискорює хімічну реакцію, але не витрачається в ній

Добрий день. Ви вже читали мої статті у блозі Tutoronline.ru. Сьогодні я розповім Вам про кисень та про способи його отримання. Нагадую, якщо у Вас будуть запитання до мене, Ви можете писати їх у коментарях до статті. Якщо Вам знадобиться будь-яка допомога з хімії, записуйтесь на мої заняття в розкладі. Радий Вам допомогти.

Кисень поширений у природі у вигляді ізотопів 16 О, 17 О, 18 О, які мають наступний відсотковий вміст на Землі – 99,76%, 0,048%, 0,192% відповідно.

У вільному стані кисень перебуває у вигляді трьох алло-тропних модифікацій : атомарного кисню - Про, дикисню - Про 2 і озону - Про 3 . Причому атомарний кисень може бути отриманий наступним чином:

КClO 3 = KCl + 3O 0

KNO 3 = KNO 2 + O 0

Кисень входить до складу понад 1400 різних мінералів та органічних речовин, в атмосфері його вміст становить 21% за обсягом. А в людському тілі міститься до 65% кисню. Кисень газ без кольору та запаху, мало розчинний у воді (у 100 об'ємах води при 20 про С розчиняється 3 об'єми кисню).

У лабораторії кисень одержують помірним нагріванням деяких речовин:

1) При розкладанні сполук марганцю (+7) та (+4):

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
перманганат манганат
калію калію

2MnO 2 → 2MnO + O 2

2) При розкладанні перхлоратів:

2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
перхлорат
калію

3) При розкладанні бертолетової солі (хлорату калію).
При цьому утворюється атомарний кисень:

2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
хлорат
калію

4) При розкладанні на світлі солей хлорнуватистої кислоти- гіпохлоритів:

2NaClO → 2NaCl + O 2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) При нагріванні нітратів.
У цьому утворюється атомарний кисень. Залежно від цього, яке становище серед активності займає метал нітрату, утворюються різні продукти реакції:

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO 3 → 2 Ag + 2NO 2 + O 2

6) При розкладанні пероксидів:

2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2

7) При нагріванні оксидів неактивних металів:

2Аg 2 O ↔ 4Аg + O 2

Цей процес має актуальне значення у побуті. Справа в тому, що посуд, виготовлений із міді або срібла, маючи природний шар оксидної плівки, при нагріванні утворює активний кисень, що є антибактеріальним ефектом. Розчинення солей неактивних металів, особливо нітратів, також призводить до утворення кисню. Наприклад, сумарний процес розчинення нітрату срібла можна представити за етапами:

AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3

2AgOH → Ag 2 O + O 2

2Ag 2 O → 4Ag + O 2

або у сумарному вигляді:

4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2

8) При нагріванні солей хрому вищого ступеня окиснення:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
біхромат хромат
калію калію

У промисловості кисень одержують:

1) Електролітичним розкладанням води:

2Н 2 О → 2Н 2 + О 2

2) Взаємодіям вуглекислого газу з пероксидами:

СО 2 + К 2 О 2 →К 2 СО 3 + О 2

Даний спосіб є незамінним технічним рішенням проблеми дихання в ізольованих системах: підводних човнах, шахтах, космічних апаратах.

3) При взаємодії озону із відновниками:

Про 3 + 2КJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2

Особливе значення одержання кисню має місце у процесі фотосинтезу, що відбувається у рослинах. Кардинально від цього процесу залежить все життя Землі. Фотосинтез – складний багатоступінчастий процес. Початок йому дає світло. Сам фотосинтез складається з двох фаз: світловий та темновий. У світлову фазу пігмент хлорофіл, що міститься в листі рослин, утворює так званий «світлопоглинаючий» комплекс, який забирає електрони у води, і тим самим розщеплює її на іони водню та кисень:

2Н 2 О = 4е + 4Н + О 2

Протони, що накопичилися, сприяють синтезу АТФ:

АДФ + Ф = АТФ

У темнову фазу відбувається перетворення вуглекислого газу та води в глюкозу. І побічно виділяється кисень:

6СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + О 2

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

У атмосферному повітрі кисень займає 21%. Більшість його знаходиться в земній корі, прісній воді та живих мікроорганізмах. Він застосовується у багатьох сферах промисловості та задіюється для господарських та медичних потреб. Затребуваність речовини обумовлена хімічними та фізичними особливостями.

Як видобувають кисень у промисловості. 3 методи

Виробництво кисню у промисловості здійснюється з допомогою розподілу атмосферного повітря. Для цього задіяні такі методи:

Виробництво кисню у промислових масштабах несе у собі високу значимість. До вибору технології та відповідного обладнання потрібно приділити підвищене виймання. Допущені помилки можуть негативно позначитися на технологічному процесі та спричинити забій збільшення витрат.

Технічні особливості обладнання для отримання кисню у промисловості

Налагодити процес отримання кисню у газоподібному стані допомагають генератори промислового типу «ОКСИМАТ». Їхні технічні характеристики та конструктивні особливості спрямовані на отримання даної речовини в промисловості необхідної чистоти та необхідної кількості протягом доби (без перерви). Слід врахувати, що працювати обладнання може у будь-якому режимі як із зупинками, так і без них. Агрегат працює під тиском. На вході має бути осушене повітря в стислому стані очищене від вологи. Передбачаються моделі малої, середньої та великої продуктивності.

Питання № 2 Як отримують кисень у лабораторії та в промисловості? Напишіть рівняння відповідних реакцій. Чим відрізняються ці методи друг від друга?

Відповідь:

У лабораторії кисень можна одержати такими способами:

1) Розкладання перекису водню у присутності каталізатора (оксиду марганцю

2) Розкладання бертолетової солі (хлорату калію):

3) Розкладання перманганату калію:

У промисловості кисень одержують із повітря, в якому його міститься близько 20% за обсягом. Повітря зріджують під тиском та при сильному охолодженні. Кисень та азот (другий основний компонент повітря) мають різні температури кипіння. Тому їх можна розділити перегонкою: азот має нижчу температуру кипіння, ніж кисень, тому азот випаровується раніше за кисень.

Відмінності промислових та лабораторних способів отримання кисню:

1) Усі лабораторні способи отримання кисню хімічні, тобто у своїй відбувається перетворення одних речовин на інші. Процес отримання кисню з повітря - фізичний процес, оскільки перетворення одних речовин на інші не відбувається.

2) З повітря кисню можна одержувати у значно більших кількостях.

Здрастуйте.. Сьогодні я розповім Вам про кисень і про способи його отримання. Нагадую, якщо у Вас будуть запитання до мене, Ви можете писати їх у коментарях до статті. Якщо Вам знадобиться будь-яка допомога з хімії, . Радий Вам допомогти.