Номер 2, страница 37 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Как получают кислород в промышленности и в химических лабораториях?

Получение кислорода в промышленности

В промышленных масштабах кислород получают в основном из атмосферного воздуха. Основным методом является криогенная ректификация (или фракционная перегонка) жидкого воздуха. Этот метод позволяет получать большие объемы кислорода высокой чистоты. Процесс заключается в сжижении предварительно очищенного и сжатого воздуха и его последующем разделении на компоненты в ректификационной колонне. Разделение основано на разнице температур кипения основных компонентов воздуха: азота ($-196^{\circ}C$) и кислорода ($-183^{\circ}C$). При медленном нагревании жидкого воздуха азот испаряется первым, а оставшаяся жидкость обогащается кислородом.

Также в промышленности применяют электролиз воды. Этот метод более энергозатратный, но позволяет получать кислород и водород очень высокой чистоты. Уравнение реакции: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$.

Для получения кислорода в меньших объемах или не такой высокой чистоты (например, для медицинских целей) используются методы, основанные на адсорбции (например, короткоцикловая безнагревная адсорбция), где специальные материалы (цеолиты) под давлением поглощают из воздуха азот, пропуская кислород.

Ответ: В промышленности кислород получают главным образом путем фракционной перегонки жидкого воздуха, а также, в меньших масштабах, электролизом воды и методами адсорбции.

Получение кислорода в химических лабораториях

В лабораторных условиях кислород получают в небольших количествах, как правило, путем термического или каталитического разложения кислородсодержащих соединений. Наиболее распространенные способы:

1. Разложение пероксида (перекиси) водорода ($H_2O_2$) в присутствии катализатора, например, оксида марганца(IV) ($MnO_2$). Это безопасный способ, протекающий при комнатной температуре. Реакция: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$.

2. Разложение перманганата калия ($KMnO_4$) при нагревании. Это классический лабораторный метод. Реакция: $2KMnO_4 \xrightarrow{t^\circ} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$.

3. Разложение хлората калия ($KClO_3$, бертолетова соль) при нагревании в присутствии катализатора ($MnO_2$). Этот метод используется реже из-за потенциальной взрывоопасности исходного вещества. Реакция: $2KClO_3 \xrightarrow{MnO_2, t^\circ} 2KCl + 3O_2\uparrow$.

4. Электролиз воды или водных растворов электролитов также может применяться для получения чистого кислорода в лаборатории.

Ответ: В лабораториях кислород получают разложением пероксида водорода, перманганата калия, хлората калия или электролизом воды.