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.

Какими физическими свойствами обладает кислород?

Какими физическими свойствами обладает кислород?

Кислород ($O_2$) — химический элемент, который при нормальных условиях (температура около 20°C и атмосферное давление) представляет собой газ и обладает следующими основными физическими свойствами:

• Агрегатное состояние, цвет, вкус и запах: В нормальных условиях кислород — это газ без цвета, вкуса и запаха. При сильном охлаждении и сжатии он меняет агрегатное состояние. При температуре $-182,96 \text{ °C}$ кислород конденсируется в подвижную жидкость светло-голубого цвета. При дальнейшем охлаждении до температуры $-218,79 \text{ °C}$ он затвердевает, образуя кристаллы светло-синего цвета.
• Плотность: Кислород немного тяжелее воздуха. Молярная масса кислорода ($O_2$) составляет приблизительно $32 \text{ г/моль}$, в то время как средняя молярная масса воздуха — около $29 \text{ г/моль}$. Поэтому при одинаковых условиях плотность кислорода примерно в 1,1 раза больше плотности воздуха. При нормальных условиях (0°C, 1 атм) плотность газообразного кислорода равна $1,429 \text{ кг/м}^3$.
• Растворимость в воде: Кислород плохо растворяется в воде, но его растворимость жизненно важна для водных экосистем. Растворимость зависит от температуры и давления: она увеличивается при понижении температуры и повышении давления. Например, при 20°C и нормальном атмосферном давлении в 1 литре воды может раствориться около 31 мл кислорода.
• Магнитные свойства: Уникальным свойством кислорода, особенно в жидком состоянии, является его парамагнетизм. Это означает, что он притягивается магнитным полем.
• Тепло- и электропроводность: Как и большинство газов, кислород является плохим проводником тепла и электрического тока.

Ответ: Кислород в нормальных условиях — это газ без цвета, вкуса и запаха, который немного тяжелее воздуха и плохо растворяется в воде. При температуре кипения $-183 \text{ °C}$ он переходит в жидкое состояние (жидкость светло-голубого цвета), а при температуре плавления $-219 \text{ °C}$ — в твёрдое (кристаллы светло-синего цвета). Жидкий и твёрдый кислород являются парамагнетиками.

Что называют Мировым океаном и каковы запасы воды в нём?

Что называют Мировым океаном

Мировым океаном называют основную часть гидросферы, представляющую собой непрерывную водную оболочку Земли, которая окружает материки и острова. Эта глобальная водная система характеризуется общим солевым составом и занимает около 71% поверхности планеты. Несмотря на свою целостность, Мировой океан условно делится на четыре основных океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. Некоторые географы также выделяют пятый — Южный океан. Все океаны сообщаются между собой, образуя единое водное пространство.

Ответ: Мировой океан — это непрерывная водная оболочка Земли, окружающая сушу, занимающая около 71% её поверхности и являющаяся основной частью гидросферы.

Каковы запасы воды в нём

Общие запасы воды в Мировом океане колоссальны. По современным оценкам, его объём составляет приблизительно 1,338 миллиарда кубических километров, или $1.338 \times 10^9 \text{ км}^3$. Этот объём представляет собой около 96,5% всей воды на планете (всей гидросферы). Остальные 3,5% — это пресные воды, сосредоточенные в основном в ледниках, подземных источниках, реках и озёрах. Вода в Мировом океане солёная, средняя солёность составляет около 35 граммов соли на литр воды (35‰), что делает её непригодной для питья и большинства хозяйственных нужд без предварительного опреснения.

Ответ: Запасы воды в Мировом океане оцениваются примерно в $1.338 \times 10^9 \text{ км}^3$, что составляет около 96,5% от всех водных запасов Земли.