«Кислород: горение и окисление»
методическая разработка по химии (8 класс) на тему

ОБОБЩАЮЩИЙ УРОК

«Кислород: горение и окисление»

Кислород – это вещество,

вокруг которого вращается

земная химия.

Я. Берцелиус

ЦЕЛИ УРОКА: Способствовать развитию у школьников интереса к химической науке; углубить знания о свойствах кислорода, его роли в природе и жизни людей; раскрыть межпредметные связи; осознать значение химии в различных отраслях народного хозяйства; обсудить проблемы окружающей среды.

ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ: Плакат «Круговорот кислорода в природе», «Применение кислорода».

Вед. Учитель: Сегодня на уроке мы обобщаем тему «Кислород», мы рассмотрели его свойства, получение, применение. Прошу всех принимать активное участие в нашей работе. Итак, начинаем нашу пресс-конференцию (корреспонденты задают вопросы представляясь).

        Когда и кем был открыт кислород на Земле?

        Историк: На этот вопрос отвечу я. Еще в начале XVII в. Газ, позднее названный кислородом, был выделен изобретателем подводной лодки К. Дреббелем, который установил его способность поддерживать дыхание. Однако результаты этих исследований были засекречены из-за их военной направленности, и поэтому они не были известны современникам.

        В 1750 г. М.В. Ломоносов на основании своих опытов доказал, что в состав воздуха входит вещество, окисляющее металл.

        В 1771 г. это вещество было получено шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле.

        В 1774 г. английский химик и философ Джозеф Пристли нагревал красный оксид ртути HgO, направляя на него солнечные лучи с помощью увеличительного стекла. При этом он получал газ, который считал воздухом. Пристли писал: «Этот воздух не поглощался водой. Каково же было мое изумление, когда я обнаружил, что свеча горит в этом воздухе необычайно ярким пламенем». Он поместил двух мышей, одну – в сосуд с обыкновенным воздухом, а другую – в такой же сосуд с полученным им газом. Первая мышь быстро задохнулась, а вторая в это время еще чувствовала себя хорошо и активно двигалась. Ученый и сам пробовал дышать полученным газом и нашел, что им дышится особенно легко и приятно. Открытый Пристли газ был кислород.

        И все-таки главная фигура в истории открытия кислорода – не Шееле и не Пристли, а великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье, объяснивший смысл опытов, проведенных этими учеными. В 1775 г. он установил, что кислород входит в состав воздуха и содержится во многих веществах.

. Я прочитал в одной книге такое четверостишие:

Он всюду и везде:

В камне, в воздухе, в воде.

Он и в утренний росе,

И в небес голубизне.

Вопрос 2. Где же встречается кислород?

Географ. Кислород – наиболее распространенный на Земле химический элемент. Литосфера на 47% по массе состоит из кислорода, входящее в состав оксидов и солей. В атмосфера содержится по массе 23% (∼21% по объему) свободного кислорода. Гидросфера содержит 85,8% кислорода, основная доя которого приходится на воду. Кислород входит в состав растений (∼40%), животных (∼20%), минералов, оснований, большинства солей и кислот, органических веществ. Тело человека примерно на 65% состоит из этого элемента.

Географ. Атмосфера Земли представляет собой смесь газов. Сухой воздух вблизи поверхности Земли, если удалить из него влагу и частицы пыли, по объему содержит: 78,09% азота, 20,94% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа и всего лишь 0,01% приходится на долю всех остальных газов – водорода, гелия, неона, криптона, ксенона, радона, оксидов азота.

Вопрос 3. Способен ли меняться состав атмосферы?

Физик. Если говорить кратко, то атмосфера загрязняется как по естественным причинам (извержение вулканов, пыльные бури и т.д.), так и из-за хозяйственной деятельности человека. Его состав при этом изменяется. Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности земли и частично из космоса. При сильных волнениях ветры подхватывают капли воды из морей и океанов. Вместе с водяными  каплями в атмосферу попадают и частицы соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров и других природных явлений воздух загрязняется продуктами сгорания. Больше всего пыли и других примесей – в приземном свое воздуха. Все эти мельчайшие примеси влияют на цвет неба. Молекулы газов рассеивают фиолетовые и синие лучи, поэтому днем небо голубого цвета. А частицы примесей рассеивают световые лучи почти всех длин волн. Поэтому, когда воздух запылен или в нем содержаться капельки воды, небо становится белесоватым. На больших высотах небо темно-фиолетовое и даже черное.

Вопрос 4. Что является основным источником загрязнения атмосферы?

Эколог. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в индивидуальных странах являются автомобили. Углекислый, угарный и сернистый газы – самые распространенные газообразные загрязнители, делающие атмосферу неблагоприятной для жизни человека и животных.

        Ежегодно в атмосферу выбрасываются 200-250 млн. т. золы и ∼60 млн. т. сернистого газа.

        В результате сжигания на тепловых электростанциях угля и нефти в воздушный бассейн выбрасываются 74% всех поступающих в атмосферу оксидов серы и около половины оксидов азота.

Вопрос 5. Как же на земле решается проблема чистоты атмосферы?

Эколог. Проблема охраны окружающей среды стоит перед землянами очень остро.

        Ее можно решить только путем международного сотрудничества в области охраны воздуха: правильное сжигание топлива, строительство очистных сооружений, совершенствование технологии (особенно в металлургической и химической отраслях промышленности), модернизация транспорта, расширение площадей зеленых насаждений.

Вопрос 6. Что вы можете сказать о свойствах кислорода? Мне известно, что кислород – газ не без цвета, вкуса и запаха.

Физик. 1 л. Кислорода 1,43 г., т.е. он тяжелее воздуха. Кислород плохо растворяется в воде. В 100 л. Воды при давлении 1 атм. и температуре 0°С растворяется ∼5 л. кислорода. При -183°С он превращается в голубоватую, очень подвижную жидкость, при дальнейшем охлаждении (до - 219°С) – в замерзающую темно – голубую массу, притягивающуюся магнитом.

Вопрос 7. Правда ли, что кислород – сильный окислитель?

Химик. Кислород в химических реакциях выступает в роли окислителя, уступая лишь фтору. Кислород отличается высокой химической активностью. Из 99 элементов он взаимодействует с 86 элементами, но не соединяется с золотом, платиной, криптоном и ксеноном.

        Для развития активной реакции кислорода с большинством простых и сложных веществ нужно нагревание.

        С фосфором кислород активно реагирует при нагревании до 60°С.

4Р+502=2Р2О5

С серой – до 250°С

С водородом – до температуры выше 300°С

С углеродом (в виде графита) – 700 - 800°С.

Кислород окисляет и сложные вещества:

        Правда, есть вещество – гемоглобин крови, - способное реагировать с кислородом при комнатной температуре.

        Есть две разновидности реакций окисления: горение (реакции, сопровождающиеся интенсивным выделением энергии) и медленное окисление.

Эколог. Говоря о горении, мы, прежде всего, имеем в виду сжигание топлива. Это уголь и газ в котельных, и бензин в двигателях внутреннего сгорания автомобилей! Процессы сжигания топлива ставят серьезные экологические проблемы. Например, образующийся в результате таких процессов СО2 вызывает загрязнение атмосферы.

Вопрос 8. Кислород – окислитель. Находит ли применение это свойство кислорода?

Химик (рассказывает по слайдам).

На земле и под землею

Нужен кислород.

        Обогащение воздуха кислородом делает более эффективными и экономичными многие технологические процессы, в основе которых лежит реакция окисления. Черная металлургия поглощает более 60% получаемого кислорода. При работе двигателя внутреннего сгорания автомобиля расходуется 825 кг. О2  на каждые 100 км. пути. Кислородно-ацетиленовая смесь при ее сжигании дает пламя с температурой до 3500°С, остаточной для резки и сварки многих металлов.

        Кислород используют для окисления ракетного топлива. Это впервые предложил К.Э. Циолковский. Любое пористое горючее вещество, например опилки, мох, торф, уголь, в результате пропитки жидким кислородом становится взрывчатым. Такие вещества (их называют оксиликвитами) в случае необходимости могут заменить динамит при разработке месторождений полезных ископаемых. Кислород нужен для производства многих веществ, например азотной кислоты.

        Медленное окисление веществ пищи в нашем организме – энергетическая основа жизни. Благодарю медленному окислению навоза и перегноя согреваются парники. Кислород необходим также человеку для дыхания, а дыхание – частный случай окислительных реакций в нашем организме. Установлено, например, что космонавту в межпланетном рейсе необходимо в сутки (в лежачем положении) 0, 49 кг. О2 масками. Если без пищи и воды человек может прожить несколько суток, то без кислорода – несколько минут.

Вопрос 9. Сколько кислорода в сутки необходимо человеку для дыхания?

Медик. В сутки через легкие человека проходит 800 л. кислорода.

        Я хочу кое-что добавить. Все живые организмы нуждаются в кислороде. Вот интересные факты. Наименее требователен к кислороду из рыб – карась, спокойно живущий в заросших прудах, где почти весь растворенный в воде кислород расходуется на окисление органических веществ. Самый привередливый в этом смысле карп. Ему нужно, чтобы концентрация кислорода в воде была не менее 4мг/л.

        Хочу как врач добавить следующее. Человеку, впервые попавшему в горы, на высоте не хватает воздуха, точнее кислорода. В разреженном воздухе кровь успевает насытиться кислородом и наступает кислородное голодание. Люди, постоянно живущие в горных районах, кислородной недостаточностью не страдают, так как их организм приспособился к горным условиям.

Вопрос 10. За счет чего восстанавливается запас кислорода на Земле?

Биолог. Главные поставщики кислорода – океан, морские водоросли и растения. Растения, поглощая атмосферный кислород в темное время суток, в утренние часы (на свету) активно, выделяют его в процессе фотосинтеза органических соединений:

                   свет

6 СО2 + 6 Н2О → С6Н12О6 + 6 О2↑

                          глюкоза

        Образующиеся органические вещества разлагаются. Продолжительность одного цикла в круговороте кислорода 2000 лет. За это время весь кислород проходит через живое вещество. При фотосинтезе образуется ежегодно 177 млрд. т. органических веществ, химическая энергия которых в 100 раз больше, чем энергия, вырабатываемая всеми электростанциями мира.

Вопрос 11. Где же берут кислород те, кто отправляется в путешествие в космическом корабле?

Физик. Для дыхания  в замкнутых помещениях используют твердые источники кислорода, действие которых основано на самораспространяющейся экзотермической реакции между носителем кислорода и горючим.

 Вопрос 12. А не можете ли вы сейчас получить кислород?

Экспериментатор. В лаборатории чаще всего используют промышленный кислород, поставляемый в баллонах под давлением, однако его можно легко получить из кислородсодержащих веществ: из KCIO3 (хлорат калия), HgO (оксид ртути (II), H2O2 (пероксид водорода), KMnO4 (перманганат калия). При нагревании эти вещества разлагаются с выделением кислорода. Также кислород получают электролизом водного раствора NaOH Пероксид водорода разлагается с выделением кислорода, этот процесс идет быстрее при нагревании. Но я и без нагревания этот процесс ускорю. Мы убедились, что катализаторы – волшебники химии. Эти соединения делают сложное – простым, дорогое – дешевым, недоступное – доступным, невозможное – возможным.

Вопрос 13. Кислород в промышленности получают так же, как в лаборатории?

Физик. Что вы! В промышленности его получают в больших количествах из жидкого воздуха методом низкотемпературной ректификации. Температуры кипения азота и кислорода различаются (при атмосферном давлении) на 12,8°С. Сначала воздух превращают в жидкость, охлаждая его до -196°С (температура кипения азота). Затем жидкий кислород отделяют от азота, испаряя азот. Хранят кислород в стальных баллонах, окрашены в голубой цвет и имеют надпись черными буквами «Кислород».

Ведущий. Вездесущий, всемогущий и в то же время невидимый – все эти три эпитета можно отнести к кислороду. Кислород – вездесущ: из него в значительной степени состоят не только воздух, вода и земля, но и мы с вами. Могущество кислорода проявляется уже в том, что мы им дышим, а ведь дыхание – синоним жизни. «Dum spiro spero» («пока дышу, надеюсь).

        При обычных условиях кислород не только бесцветен и поэтому невидим, но и никак нами не воспринимается, он не ощутим никакими органами чувств. Правда, недостаток кислорода, а тем более отсутствие мы почувствовали бы мгновенно.

Кангаласская средняя общеобразовательная школа

ОБОБЩАЮЩИЙ УРОК

«Кислород: горение и окисление»

                                                                        Учитель химии:

                                                                        Стриганова Н.А.

Кангалассы .