§ 7. Хімічні властивості кисню - реакції з простими речовинами

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Як кисень взаємодіє з металами і неметалами?

Кисень взаємодіє з більшістю неметалів і майже з усіма металами. Ці реакції зазвичай відбуваються під час нагрівання і супроводжуються утворенням складних речовин — оксидів.

Які зовнішні ефекти реакцій кисню з простими речовинами?

До зовнішніх ефектів цих реакцій належать: виділення значної кількості теплоти та світла, поява полум’я різного забарвлення (наприклад, яскраво-блакитного під час горіння сірки або сліпучо-білого у випадку магнію), утворення диму, іскор або зміна кольору вихідної речовини.

Складіть рівняння реакції горіння водню.

Рівняння реакції горіння водню має такий вигляд:
$2H_2 + O_2 = 2H_2O$

Яка причина того, що зовнішні ефекти горіння сірки в повітрі та кисні різні?

Основною причиною є різна концентрація кисню. У чистому кисні концентрація молекул окисника значно вища, ніж у повітрі, де об’ємна частка кисню становить лише близько 21% (решту складають азот та інші гази). Через це в чистому кисні швидкість реакції та інтенсивність горіння є значно вищими.

Складіть рівняння реакції магнію з киснем.

Рівняння реакції взаємодії магнію з киснем:
$2Mg + O_2 = 2MgO$

Складіть рівняння реакції міді з киснем.

Рівняння реакції окиснення міді під час нагрівання:
$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, з якими металами і неметалами кисень не взаємодіє за жодних зовнішніх умов.

Кисень не вступає у безпосередню взаємодію з інертними газами (гелій $He$, неон $Ne$, аргон $Ar$), галогенами (хлор $Cl_2$, бром $Br_2$, йод $I_2$) та благородними металами (золото $Au$, платина $Pt$).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про реакції кисню з простими речовинами.

Кисень — хімічно активна речовина, яка за умови нагрівання реагує з більшістю простих речовин (металами та неметалами). Продуктами цих реакцій є оксиди. За типом хімічного перетворення це реакції сполучення, оскільки з кількох вихідних речовин утворюється одна складна.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: «Чому розжарена залізна пружинка яскраво горить у банці з чистим киснем, розкидаючи іскри, але не горить на звичайному повітрі?»
Відповідь: У чистому кисні концентрація реагуючих молекул $O_2$ набагато вища, ніж у повітрі. Це забезпечує достатню швидкість реакції та виділення теплоти для підтримання горіння заліза ($Fe_3O_4$). На повітрі швидкість окиснення занадто мала для виникнення полум’я. Ця відповідь є повною, оскільки спирається на залежність швидкості реакції від концентрації реагентів.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

67. Чим різняться реакції сполучення і розкладу?

Це протилежні за сутністю процеси. У реакції сполучення з двох або більше вихідних речовин утворюється одна складна речовина ($A + B \rightarrow AB$). У реакції розкладу з однієї складної речовини утворюється кілька нових речовин ($AB \rightarrow A + B$).

68. Допишіть формули простих речовин у схемах реакцій і складіть хімічні рівняння: а) … + … → NO; б) … + … → CaO; в) … + … → Li2O.

а) $N_2 + O_2 \xrightarrow{t} 2NO$ (реакція відбувається за дуже високої температури або електричного розряду);
б) $2Ca + O_2 = 2CaO$;
в) $4Li + O_2 = 2Li_2O$.

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

69. Обчисліть масові частки Оксигену в речовинах SO2, MgO і CuO. (Усно.)

Використовуємо формулу масової частки: $w(O) = \dfrac{n \cdot A_r(O)}{M_r(\text{сполуки})}$.

1. Для $SO_2$: $M_r(SO_2) = 32 + 2 \cdot 16 = 64$.
   $w(O) = \dfrac{32}{64} = 0{,}5 \text{ або } 50\%$

2. Для $MgO$: $M_r(MgO) = 24 + 16 = 40$.
   $w(O) = \dfrac{16}{40} = 0{,}4 \text{ або } 40\%$

3. Для $CuO$: $M_r(CuO) = 64 + 16 = 80$.
   $w(O) = \dfrac{16}{80} = 0{,}2 \text{ або } 20\%$

70. Обчисліть відношення мас хімічних елементів у речовинах CaO і SO3. (Усно.)

1. У кальцій оксиді $CaO$:
   $m(Ca) : m(O) = A_r(Ca) : A_r(O) = 40 : 16 = 5 : 2$

2. У сульфур(VI) оксиді $SO_3$:
   $m(S) : m(O) = A_r(S) : (3 \cdot A_r(O)) = 32 : 48 = 2 : 3$

У КОМАНДІ

71. Дві колби заповнили киснем. В одній колбі спалили магній, узятий у надлишку, а в другій — надлишок сірки. Під час горіння речовин колби були герметично закриті. Після закінчення дослідів і охолодження обох колб до однакової температури виявили, що в одній із них тиск зменшився. У якій саме? Відповідь аргументуйте.

Тиск значно зменшився у першій колбі (з магнієм).
Аргументація:
Рівняння реакції для першої колби:
$2Mg\text{(тв)} + O_2\text{(г)} \rightarrow 2MgO\text{(тв)}$
Газоподібний кисень витрачається на утворення твердої речовини — магній оксиду. Кількість газу в колбі зменшується майже до нуля (оскільки магній у надлишку), тому тиск падає.

Рівняння реакції для другої колби:
$S\text{(тв)} + O_2\text{(г)} \rightarrow SO_2\text{(г)}$
Один об’єм газоподібного кисню заміщується одним об’ємом газоподібного сульфур(IV) оксиду. Кількість молекул газу не змінюється, тому після охолодження до початкової температури тиск у колбі залишиться практично незмінним.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

72. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Кисень — Oxygen
• Хімічні властивості — Chemical properties
• Реакція сполучення — Combination reaction
• Оксиди — Oxides
• Горіння — Combustion
• Прості речовини — Simple substances
• Метали — Metals
• Неметали — Non-metals

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

73. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Приклад заповненої таблиці самооцінювання: