§ 17. Получение кислорода

1. Из чего и как получают кислород в промышленных масштабах?

В промышленных масштабах кислород получают из воздуха, отделяя его от остальных газов с помощью физических методов.

2. Приведите формулы двух веществ, из которых в лабораторных условиях можно получить кислород.

В лабораторных условиях кислород можно получить из перманганата калия, пероксида водорода.

3. При нагревании бертолетовой соли KClO₃ выделяется кислород и образуется вещество KCl. Составьте уравнение этой реакции.

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

4. К какому типу относятся известные вам реакции получения кислорода из сложных веществ (KMnO₄, H₂O)?

Реакция разложения.

5. Укажите тип каждой из следующих реакций:

а) 3H₂ + N₂ = 2NH₃ – реакция синтеза (соединения);

б) 2CO + O₂ = 2CO₂ – реакция окисления;

в) CaCO₃ = CaO + CO₂ – реакция разложения;

г) H₂CO₃ = CO₂ + H₂O – реакция разложения.

6. Какую максимальную массу газовой смеси кислорода и водорода можно получить при полном разложении воды массой 240 г под действием электрического тока?

При полном разложении воды под действием электрического тока образуются водород и кислород по уравнению реакции:

2H₂O = 2H₂ + O₂.

Молярная масса воды равна: $M(\mathrm{H_2O})=18\,г/моль.$

Масса воды, которая участвует в реакции, равна 240 г. Найдём количество воды:

$\nu(\mathrm{H_2O}) = \dfrac{240\,г}{18\,г/моль}=13.33\,моль.$

По уравнению реакции на 2 моль воды приходится 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, при разложении 13,33 моль воды образуется 13,33 моль водорода и 6,67 моль кислорода.

Вычислим массу образовавшегося водорода:

$m(\mathrm{H})=M(\mathrm{H})· \nu(\mathrm{H});$

$m(\mathrm{H})=2\,г/моль·13.33\,моль=26.66\,г.$

Массу образовавшегося кислорода:

$m(\mathrm{O})=32\,г/моль·6.67\,моль=213.44\,г.$

Максимальная масса газовой смеси кислорода и водорода, которую можно получить при полном разложении воды массой 240 г под действием электрического тока, равна:

26,66 г + 213,44 г = 240 г.

Ответ: 240 г.

7. Рассчитайте массу 200 молекул кислорода.

Дано:

$M(\mathrm{O_2})=32\,г/моль;$

$Na=6.02·10^{23}\dfrac{1}{моль}.$

Решение:

Вычислим массу одной молекулы:

$m(\mathrm{O_2})=\dfrac{M(\mathrm{O_2})}{Na};$

$m(\mathrm{O_2})=\dfrac{32\,г/моль}{6.02·10^{23}\dfrac{1}{моль}}=5.31\cdot 10^{-23}\,г.$

Тогда масса 200 молекул кислорода равна:

$200\cdot 5.31\cdot 10^{-23}\,г=1.06\cdot 10^{-20}\,г.$

Ответ: $1.06\cdot 10^{-20}\,г.$

8. К углекислому газу объемом 32.4 дм³ добавили сернистый газ, объемная доля которого в полученной смеси составила 20 %. Рассчитайте объем этой смеси.

Дано:

$V(\mathrm{CO_2})=32.4\,дм^3;$

$\varphi(\mathrm{SO_2})=20\,\%.$

Найти:

$V(смеси)\,-\,?$

Решение:

Найдём объёмную долю углекислого газа в смеси:

$100\,\%-20\,\%=80\,\%.$

Зная объёмную долю углекислого газа и его объём, вычислим общий объем смеси из простого пропорционального уравнения:

$\dfrac{32.4\,дм^3}{80\,\%} = \dfrac{x}{100\,\%};$

$x=\dfrac{32.4\.дм^3\cdot 100\,\%}{80\,\%}=40.5\,дм^3.$

Общий объем смеси равен 40.5 дм³.

Ответ: 40.5 дм³.