§ 2. Кисень та вода. Реакції розкладу, сполучення

Фізичні властивості кисню

Повітря — це складна суміш близько 15 різних газів. Уміст азоту в повітрі становить 78% від об’єму повітря, а кисню — 21%. Крім того, у повітрі міститься невелика кількість аргону (0,9%), вуглекислого газу (0,03%), озону, водяної пари й інших газів.

Для живих істот найважливішим компонентом повітря є кисень, оскільки він підтримує дихання та горіння.

За звичайних умов кисень — газ без кольору, смаку та запаху. Рідкий кисень має ясно-блакитне забарвлення.

Кисень малорозчинний у воді. Густина газоподібного кисню трохи більша за густину повітря.

Добування кисню

Для добування кисню в лабораторії використовують гідроген пероксид Н₂О₂. Гідроген пероксид за звичайних умов розкладається, але дуже повільно, навіть якщо його підігріти на пальнику. Але якщо в розчин гідроген пероксиду внести дрібку манган(ІV) оксиду, то реакція відбувається дуже швидко:

У цій реакції манган(ІV) оксид є каталізатором — речовиною, що змінює швидкість хімічної реакції, але в ній не витрачається.

Кисень із води можна отримати також реакцією розкладу води за сильного нагрівання або дією електричного струму:

• Реакції добування кисню є прикладами реакцій розкладу.

Реакції розкладу — це реакції, у яких з однієї складної речовини утворюється дві або більше інших речовин.

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

А = В + С

Хімічні властивості кисню

Кисень — хімічно дуже активна речовина. Він взаємодіє майже з усіма простими речовинами та з багатьма складними. Реакції взаємодії речовин із киснем часто відбуваються бурхливо, із виділенням великої кількості теплоти та світла, тобто відбувається горіння.

Під час взаємодії простих речовин із киснем утворюються оксиди:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

С + О₂ = СО₂

S + O₂ = SO₂

4Fe + 3О₂ = 2Fe₂O₃

2Mg + O₂= 2MgO

2Cu + O₂ = 2CuO

• В усіх цих рівняннях у лівій частині записані формули двох речовин, а у правій частині — однієї речовини. Такі реакції називають реакціями сполучення.

Реакції сполучення — це реакції, у яких із двох простих або складних речовин утворюється одна складна речовина.

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

А + В = С

Деякі складні речовини також здатні горіти. У таких реакціях здебільшого утворюється декілька оксидів — оксидів тих елементів, що містилися у складній речовині:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О

2H₂S + 3О₂ = 2SO₂ + 2Н₂О

Фізичні властивості води

Формула води (гідроген оксиду) — Н₂О. За кімнатної температури вода перебуває в рідкому стані — це безбарвна рідина, у товстому шарі — блідо-блакитна.

За нормального атмосферного тиску й температури 0 °С вода перетворюється на лід, а за 100 °С — кипить. Густина води становить 1 г/см³ (за 4 °С).

Чиста вода майже не проводить електричний струм і погано проводить теплоту. Вона має високу теплоємність, тобто повільно нагрівається й повільно вихолоняє.

Замерзаючи, вода розширюється, оскільки густина льоду менша за густину рідкої води.

Взаємодія води з кислотними та основними оксидами

Усі кислотні оксиди (за винятком силіцій(ІV) оксиду SiO₂) вступають у реакції сполучення з водою з утворенням кислот:

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃ (карбонатна кислота)

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄ (ортофосфатна кислота)

У разі взаємодії основних оксидів із водою мають утворюватися основи, але більшість основних оксидів із водою не взаємодіють.

Зверніть увагу! Основні оксиди взаємодіють із водою лише в тому разі, якщо продуктом реакції є розчинна основа (луг), зокрема:

Na₂O + H₂O = 2NaOH

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂

Контрольні запитання

1. Схарактеризуйте фізичні властивості кисню та води.
2. Чому лід завжди плаває на поверхні рідкої води?
3. Які реакції називають реакціями сполучення, а які — розкладу?
4. Наведіть рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості кисню.
5. Наведіть рівняння реакцій взаємодії води з кислотними та основними оксидами.

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Які з наведених оксидів взаємодіють із водою? Складіть відповідні рівняння реакцій.

Na₂O, СО₂, SO₃, Cr₂O₃, SiO₂.

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

3. Доповніть схеми реакцій та назвіть продукти реакцій:

а) К₂О + Н₂О → ...; б) SO₂ + H₂O → ...; в) ... + Н₂О → Ва(ОН)₂.