Підручник з Хімії. 7 клас. Григорович - Нова програма

§ 18. Хімічні властивості кисню

Загальна характеристика хімічних властивостей кисню

Описати хімічні властивості речовини означає описати її здатність вступати в різні хімічні реакції. Розглянемо хімічні властивості кисню.

Кисень — одна з найактивніших речовин. Із простих речовин за активністю він поступається лише фтору. Ще з курсу природознавства ви знаєте, що кисень підтримує дихання і горіння. У чистому кисні яскраво спалахує тліюча скіпка і можуть займатися деякі речовини, такі як бензин, спирт, мастило.

При взаємодії речовин з киснем утворюються оксиди. Такі реакції називають окисненням.

Взаємодія кисню з простими речовинами

Більшість реакцій взаємодії з киснем відбуваються бурхливо, із виділенням великої кількості теплоти і світла. Зазвичай ми називаємо такі реакції горінням.

Швидкий процес окиснення речовини, що супроводжується виділенням великої кількості теплоти і, здебільшого, світла, називають горінням.

Розжаримо в полум’ї спиртівки шматочок деревного вугілля до почервоніння та внесемо до посудини з киснем. Вугілля продовжує горіти, не утворюючи полум’я, але набагато яскравіше, ніж у повітрі (мал. 99а). Продуктом згоряння вугілля є карбон(ІV) оксид — вуглекислий газ:

C + O₂ = CO₂↑

Помістимо в сталеву ложечку для спалювання невеликий шматочок сірки й нагріватимемо на спиртівці. Сірка спочатку плавиться, а потім спалахує тьмяним синім полум’ям. У разі внесення ложечки до посудини з киснем полум’я стає набагато яскравішим (мал. 99б). Унаслідок згоряння сірки утворюється задушливий сульфур(ІV) оксид — сірчистий газ:

S + O₂ = SO₂↑

Аналогічно вчинимо з фосфором. Фосфор на повітрі горить відносно активно, але без полум’я, утворюючи густі клуби білого задушливого диму. У чистому кисні фосфор згоряє сліпучо-білим полум’ям (мал. 99в). Дим, що виділяється під час згоряння фосфору, складається з найдрібніших частинок твердого фосфор(V) оксиду:

4Р + 5O₂ = 2Р₂O₅

Кисень дуже активно взаємодіє з багатьма речовинами. Причому, чим вищий уміст кисню в суміші газів, тим активніше відбувається горіння. За звичайних умов залізо в повітрі не горить, але в атмосфері чистого кисню воно активно взаємодіє з киснем. Якщо сильно нагріти кінчик тонкого залізного дроту й опустити його в посудину з киснем, то залізо займеться, розкидаючи яскраві іскри — частинки розжареного ферум(ІІІ) оксиду (мал. 99г):

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃

Мал. 99. Горіння різних речовин у кисні: а — вугілля; б — сірки; в — фосфору; г — заліза

Деякі метали взаємодіють з киснем набагато активніше, наприклад, магній. Якщо підпалити магнієву стрічку в повітрі, то відбудеться реакція з утворенням білого порошку магній оксиду з виділенням великої кількості енергії у вигляді світла (мал. 100):

2Mg + O₂ = 2MgO

Мал. 100. Горіння магнієвої стрічки

Менш активні метали взаємодіють з киснем не так бурхливо, тобто вони не здатні горіти. Наприклад, мідь і ртуть взаємодіють з киснем лише при сильному нагріванні. Так, при нагріванні в полум’ї пальника міді — металу червоного кольору — утворюється купрум(ІІ) оксид чорного кольору:

Є деякі метали, наприклад, золото або платина, які взагалі не взаємодіють з киснем.

Зверніть увагу на рівняння реакцій взаємодії простих речовин із киснем. У всіх цих рівняннях у лівій частині записані формули двох речовин, а в правій частині — однієї речовини. Тобто в процесі реакції з двох речовин утворюється одна. Такі реакції називають реакціями сполучення.

Реакції, у яких із двох простих або складних речовин утворюється одна речовина, називають реакціями сполучення.

У загальному вигляді рівняння реакції сполучення можна записати в такий спосіб:

А + В = С

Взаємодія кисню зі складними речовинами

Велика кількість складних речовин також здатна горіти в кисні. Під час горіння складної речовини утворюються оксиди всіх елементів, з яких складається ця речовина. Наприклад, у результаті горіння метану СН₄ утворюються два оксиди: карбон(ІV) оксид і гідроген оксид (мал. 101):

СН₄ + 2O₂ = СO₂↑ + 2Н₂O

Мал. 101. Горіння метану на нафтовидобувній платформі

Сірководень H₂S — газ із запахом тухлих яєць — згоряє в кисні також з утворенням двох оксидів: сульфур(ІV) оксиду та гідроген оксиду:

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂↑ + 2Н₂O

За певних умов із киснем може взаємодіяти глюкоза С₆Н₁₂O₆ — це цукор, що міститься у винограді й у деяких інших плодах. У цій реакції також утворюється суміш оксидів:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6СO₂↑ + 6H₂O

Наведені реакції не відображають усього різноманіття хімічних властивостей кисню, ми розглянули лише найважливіші з них. Із багатьма властивостями ви ознайомитеся надалі.

Дізнайтеся більше

Із киснем можуть взаємодіяти також деякі оксиди. Елементи зі змінною валентністю здатні утворювати декілька оксидів. У цьому випадку оксид із нижчою валентністю елемента може взаємодіяти з киснем з утворенням оксиду з вищою валентністю. Наприклад, Карбон здатний утворювати карбон(ІІ) оксид і карбон(ІV) оксид. У цьому випадку чадний газ СО здатний взаємодіяти з киснем з утворенням вуглекислого газу СO₂:

2СО + O₂ = 2СO₂

Аналогічно нітроген(ІІ) оксид може взаємодіяти з киснем з утворенням нітроген(ІV) оксиду:

2NO + O₂ = 2NO₂↑

Нітроген(ІV) оксид під час утворення виділяється у вигляді густого бурого газу, що нагадує хвіст лисиці, тому його іноді називають «лисячий хвіст»

Висновки:

1. Кисень — хімічно активна речовина. Кисень взаємодіє майже зі всіма простими речовинами (металами й неметалами) і з великою кількістю складних речовин. Багато речовин взаємодіють з киснем з утворенням полум'я, тобто горить.

2. Взаємодії простих речовин із киснем є реакціями сполучення, оскільки в реакції з кількох речовин утворюється одна. Взаємодію речовин із киснем називають реакцією окиснення.

3. При взаємодії простої речовини з киснем утворюється один оксид, а при взаємодії складних — кілька оксидів.

Контрольні запитання

1. Охарактеризуйте хімічні властивості кисню.

2. Що таке горіння?

3. Які реакції є реакціями окиснення?

4. Які реакції називають реакціями сполучення?

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Доберіть коефіцієнти:

2. Складіть рівняння реакцій горіння таких речовин: а) алюмінію; б) силіцію; в) срібла.

3. Складіть рівняння реакцій добування оксидів Кальцію, Літію та Гідрогену з простих речовин.

4. Унаслідок взаємодії кисню масою 13,5 г із сіркою утворився сульфур(ІV) оксид SO₂ масою 27 г. Яка маса сірки згоріла під час реакції?

5. У результаті згоряння сірковуглецю CS₂ витрачено кисень масою 24 г і утворилися карбон(ІV) оксид масою 11 г і сульфур(ІV) оксид масою 32 г. Складіть рівняння цієї реакції та обчисліть масу сірковуглецю, що згорів.

6. У складі бензину містяться Карбон і Гідроген. Які оксиди утворюються під час роботи автомобільного двигуна?

7. Унаслідок горіння невідомої речовини утворилися сульфур(ІV) оксид і вода. З яких елементів могла складатися ця речовина?

8. У результаті горіння невідомої речовини утворилися карбон(ІV) оксид, вода й азот. З яких елементів могла складатися ця речовина?

9. У який спосіб можна довести, що при згорянні метану утворюється вуглекислий газ?

10^*. Як ви вважаєте, чому під час горіння деяких речовин, наприклад, вугілля, не утворюється полум'я?

Цікаво, що...

• Під час пожежі в закритому приміщенні утворюється карбон(ІІ) оксид — чадний газ, який спричиняє тяжкі отруєння. Щоб уникнути небезпеки, необхідно подбати про доступ свіжого повітря. Відбудеться доокиснення, унаслідок якого чадний газ СО перетвориться на вуглекислий газ СO₂.

• Реакцію горіння магнію раніше фотографи використовували для створення світлового спалаху при фотографуванні.