§ 2. Кислород и вода. Реакции разложения, соединения

Физические свойства кислорода

Воздух — это сложная смесь около 15 различных газов. Содержание азота в воздухе составляет 78 % от объема воздуха, а кислорода — 21 %. Кроме того, в воздухе содержится небольшое количество аргона (0,9 %), углекислого газа (0,03 %), озона, водяного пара и других газов.

Для живых существ важнейшим компонентом воздуха является кислород, поскольку он поддерживает дыхание и горение.

При обычных условиях кислород — газ без цвета, вкуса и запаха. Толстый слой жидкого кислорода — светло-голубого цвета.

Кислород малорастворим в воде. Плотность газообразного кислорода немного больше плотности воздуха.

Получение кислорода

Для получения кислорода в лаборатории используют гидроген пероксид Н₂O₂. Гидроген пероксид при обычных условиях разлагается, но очень медленно, даже если его подогреть на горелке. Но если в раствор гидроген пероксида внести щепотку манган(ІV) оксида, то реакция протекает намного быстрее:

В данной реакции манган(ІV) оксид играет роль катализатора — вещества, которое изменяет скорость химической реакции, но в ней не расходуется.

• Реакция получения кислорода является примером реакции разложения.

Реакции разложения — это реакции, в которых из одного сложного вещества образуется несколько других веществ.

В общем виде уравнение реакции разложения можно записать следующим образом:

А = В + С

Химические свойства кислорода

Кислород — химически очень активное вещество. Он взаимодействует почти со всеми простыми веществами и со многими сложными. Множество реакций взаимодействия веществ с кислородом протекают с выделением теплоты и света, т. е. происходит горение.

При взаимодействии простых веществ с кислородом образуются оксиды:

2Н₂ + O₂ = 2Н₂O

С + O₂ = CO₂↑

S + O₂ = SO₂↑

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃

2Mg + O₂ = 2MgO

2Cu + O₂ = 2CuO

• Во всех этих уравнениях в левой части записаны формулы двух веществ, а в правой части — одного вещества. Такие реакции называют реакциями соединения.

Реакции соединения — это реакции, в которых из двух простых или сложных веществ образуется одно сложное вещество.

В общем виде уравнение реакции соединения можно записать следующим образом:

А + В = С

Некоторые сложные вещества также способны гореть. В таких реакциях в большинстве случаев образуется несколько оксидов — оксидов тех элементов, которые входили в состав сложного вещества:

СН₄ + 2O₂ = СO₂↑ + 2Н₂O

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂↑+ 2Н₂O

Физические свойства воды

Формула воды (гидроген оксида) — Н₂O. При комнатной температуре вода находится в жидком состоянии — это бесцветная жидкость, в толстом слое — бледно-голубая.

При атмосферном давлении и температуре 0 °С вода превращается в лед, а при 100 °С — кипит. Плотность воды — 1 г/см³ (при 4 °С).

Чистая вода почти не проводит электрический ток и плохо проводит теплоту. Она имеет высокую теплоемкость, т. е. медленно нагревается и медленно остывает.

При замерзании вода расширяется, поскольку плотность льда меньше плотности жидкой воды.

Взаимодействие воды с кислотными и основными оксидами

Все кислотные оксиды (за исключением силиций(ІV) оксида SiO₂) вступают в реакции соединения с водой с образованием кислот:

СO₂ + Н₂O = Н₂СO₃ (карбонатная кислота)

Р₂O₅ + 3Н₂O = 2Н₃РO₄ (ортофосфатная кислота)

Поскольку гидраты основных оксидов являются основаниями, то при взаимодействии с водой эти оксиды должны образовывать основания. Но большинство основных оксидов с водой не взаимодействуют.

Обратите внимание! В реакцию с водой вступают только оксиды, гидраты которых являются щелочами, в частности:

Na₂O + Н₂O = 2NaOH

СаО + Н₂O = Са(ОН)₂

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте физические свойства кислорода и воды.

2. Почему лед всегда плавает на поверхности жидкой воды?

3. Какие реакции называют реакциями соединения? разложения?

4. Приведите уравнения реакций, характеризующие химические свойства кислорода.

5. Приведите уравнения реакций взаимодействия воды с кислотными и основными оксидами.

Задания для усвоения материала

1. Какие из данных оксидов взаимодействуют с водой? Составьте соответствующие уравнения реакций.

Na₂O, СO₂, SO₃, Сr₂O₃, SiO₂.

2. В результате сгорания сероуглерода CS₂ израсходовался кислород массой 24 г и образовались карбон(ІV) оксид массой 11 г и сульфур(ІV) оксид массой 32 г. Составьте уравнение этой реакции и определите массу сгоревшего сероуглерода.

3. Дополните схемы реакций и назовите продукты реакций:

а) К₂O + Н₂O_{—> ...;}

б) SO₂ + Н₂O_{—> ...;}

в) ... + Н₂O —> Ва(ОН)_2.