Номер 1, страница 42 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Как получают кислород в промышленности и в лаборатории?

В промышленности

Основным промышленным способом получения кислорода является криогенная ректификация (или фракционная перегонка) жидкого воздуха. Этот физический метод основан на различии температур кипения основных компонентов воздуха.

Процесс состоит из нескольких стадий:

1. Воздух сжимают и охлаждают, предварительно очистив от пыли, влаги и углекислого газа. При сильном охлаждении (примерно до $-200$ °C) и высоком давлении воздух сжижается.
2. Жидкий воздух представляет собой смесь, в основном состоящую из жидкого азота (температура кипения $–196$ °C) и жидкого кислорода (температура кипения $–183$ °C).
3. Эту смесь подают в ректификационную колонну, где ее медленно нагревают.
4. Азот, как компонент с более низкой температурой кипения, испаряется первым и поднимается в верхнюю часть колонны, откуда его отводят.
5. Кислород, имеющий более высокую температуру кипения, остается в жидком состоянии дольше и скапливается в нижней части колонны, где его и собирают.

Данный метод экономически выгоден для производства больших объемов кислорода высокой чистоты.

Ответ: В промышленности кислород получают в основном путем перегонки жидкого воздуха.

В лаборатории

В лабораторных условиях кислород получают в небольших количествах с помощью химических реакций, как правило, разложением кислородсодержащих соединений при нагревании или с использованием катализаторов.

Основные лабораторные способы:

• Разложение перманганата калия ($KMnO_4$) при нагревании:

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

• Каталитическое разложение пероксида водорода ($H_2O_2$):

  В качестве катализатора, ускоряющего реакцию, часто используют оксид марганца(IV) ($MnO_2$). Реакция протекает без нагревания.

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

• Разложение хлората калия ($KClO_3$, бертолетова соль) при нагревании с катализатором ($MnO_2$):

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

• Электролиз воды ($H_2O$):

  При пропускании постоянного электрического тока через воду (с добавлением небольшого количества кислоты или щелочи для увеличения электропроводности) она разлагается на водород и кислород.

  $2H_2O \xrightarrow{\text{электролиз}} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Ответ: В лаборатории кислород получают путем разложения перманганата калия, пероксида водорода, хлората калия или электролизом воды.