Номер 2, страница 75 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис

Глава 2. Кислород. Горение. Параграф 22. Кислород, его общая характеристика, нахождение в природе и получение. Подумай, ответь, выполни... - номер 2, страница 75.

Условие.

2. Как получают кислород в лаборатории и в промышленности? Напишите уравнения соответствующих реакций. Обсудите с соседом по парте, чем различаются эти способы.

Решение.

Решение 2.

Решение

Получение кислорода в лаборатории

В лабораторных условиях кислород получают в небольших количествах путем химического разложения некоторых кислородсодержащих веществ. Наиболее распространенные способы:

1. Разложение пероксида водорода ($H_2O_2$) в присутствии катализатора, например, оксида марганца(IV) ($MnO_2$). Реакция протекает при комнатной температуре.

Уравнение реакции: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$

2. Термическое разложение перманганата калия ($KMnO_4$), известного в быту как марганцовка. При нагревании этого вещества выделяется кислород.

Уравнение реакции: $2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$

3. Термическое разложение хлората калия ($KClO_3$) (бертолетовой соли), обычно с использованием катализатора ($MnO_2$) для снижения температуры разложения.

Уравнение реакции: $2KClO_3 \xrightarrow{t, \ MnO_2} 2KCl + 3O_2\uparrow$

Ответ: В лаборатории кислород получают разложением пероксида водорода, перманганата калия или хлората калия. Уравнения реакций: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$; $2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$; $2KClO_3 \xrightarrow{t, \ MnO_2} 2KCl + 3O_2\uparrow$.

Получение кислорода в промышленности

В промышленности кислород производят в огромных объемах, используя дешевое и доступное сырье.

1. Основной промышленный способ — ректификация (фракционная перегонка) сжиженного воздуха. Воздух охлаждают до очень низких температур (около $-200^\circ C$) и сжижают. Затем жидкий воздух медленно нагревают. Азот, имеющий более низкую температуру кипения ($-196^\circ C$), испаряется первым, а жидкий кислород (температура кипения $-183^\circ C$) остается. Этот процесс является физическим, а не химическим.

2. Электролиз воды. Через воду, в которую для повышения электропроводности добавлена щелочь или кислота, пропускают электрический ток. Вода разлагается на водород и кислород.

Уравнение реакции: $2H_2O \xrightarrow{электрический \ ток} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

Этот способ более энергозатратен, поэтому используется реже, в основном там, где требуется кислород высокой чистоты или где есть избыток дешевой электроэнергии.

Ответ: В промышленности кислород получают главным образом путем сжижения и последующей ректификации воздуха (физический способ), а также электролизом воды (химический способ). Уравнение реакции электролиза: $2H_2O \xrightarrow{электрический \ ток} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$.

Различия между лабораторными и промышленными способами

Лабораторные и промышленные способы получения кислорода различаются по нескольким ключевым параметрам:

Масштабы производства: В лаборатории получают граммы или литры кислорода для проведения опытов. В промышленности — тысячи тонн для металлургии, медицины, химического синтеза и других нужд.

Сырье: В лаборатории используют относительно дорогие химические реактивы (перманганат калия, пероксид водорода). В промышленности — самое дешевое и доступное сырье: атмосферный воздух или вода.

Сущность процесса: Лабораторные методы основаны на химических реакциях разложения. Основной промышленный метод (перегонка воздуха) — это физический процесс разделения смеси. Электролиз воды — химический, но требует больших затрат энергии.

Стоимость: Себестоимость кислорода, полученного в лаборатории, очень высока по сравнению с промышленным. Промышленные методы экономически выгодны для производства больших объемов.

Ответ: Лабораторные и промышленные способы различаются масштабами производства (малые/большие), используемым сырьем (дорогие реактивы/дешевый воздух, вода), типом процесса (химическое разложение/физическое разделение) и итоговой стоимостью продукта (высокая/низкая).