Кислород и его соединения

Общие сведения о кислороде

Химический символ — O. Порядковый номер — 8. Относительная атомная масса — 16,00. Положение в ПСХЭ — VI группа, главная подгруппа (16 группа, неметалл). Электронная конфигурация — $1s^2$ $2s^2$ $2p^4$. Степени окисления — –2 (в большинстве соединений), –1 (в пероксидах), +1, +2 (в $OF_2$ и некоторых фторидах). Аллотропия — $O_2$ (кислород), $O_3$ (озон).

Мисал: Кислород имеет химический символ O и порядковый номер 8.

Физические свойства $O_2$ и $O_3$

• Цвет, запах — $O_2$: без цвета, запаха; $O_3$: голубоватый газ, резкий запах.
• Агр. состояние — газ при н.у. для обоих.
• Темп. кипения — $O_2$: –183 °C; $O_3$: –112 °C.
• Растворимость — $O_2$: плохо растворим в воде; $O_3$: легче растворим, чем $O_2$.
• Химическая активность — $O_2$: менее активен; $O_3$: более сильный окислитель.

Мисал: $O_2$ — без цвета и запаха, а $O_3$ — голубоватый газ с резким запахом.

Химические свойства кислорода

1. Реакция с металлами: Активные металлы → при н.у. и при нагревании: $4Na + O_2 \to 2Na_2O$. Менее активные (Cu, Hg) → только при нагревании: $2Cu + O_2 \to 2CuO$.

2. Реакция с неметаллами: $C + O_2 \to CO_2$. $S + O_2 \to SO_2$.

3. Реакция с соединениями (горение, окисление): $2CO + O_2 \to 2CO_2$. $CH_4 + 2O_2 \to CO_2 + 2H_2O + Q$.

4. Окислительные свойства: Кислород принимает электроны, степень окисления уменьшается от 0 до –2.

Мисал: Реакция кислорода с натрием: $4Na + O_2 \to 2Na_2O$.

Получение кислорода

В лаборатории:

1. Разложение перманганата калия: $2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2↑$.
2. Разложение пероксида водорода: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2↑$.

В промышленности:

• Фракционная перегонка жидкого воздуха.
• Электролиз воды.

Мисал: Кислород можно получить разложением перманганата калия.

Соединения кислорода

1. Оксиды: Основные ($Na_2O$, CaO) — реагируют с кислотами. Кислотные ($SO_2$, $CO_2$) — реагируют с основаниями. Амфотерные (ZnO, $Al_2O_3$) — реагируют и с кислотами, и со щелочами. Несолеобразующие (CO, $N_2O$) — не реагируют с кислотами и щелочами.

2. Пероксиды: Общая формула: $M_2O_2$. Степень окисления O: –1. Пример: $H_2O_2$ (перекись водорода). Химические свойства: сильный окислитель, разлагается с выделением $O_2$.

3. Озон ($O_3$): Сильный окислитель. Получение: электрический разряд в кислороде. Реакции: $2KI + O_3 + H_2O \to 2KOH + I_2 + O_2$.

Мисал: Озон ($O_3$) — сильный окислитель, получаемый электрическим разрядом в кислороде.

Применение кислорода и его соединений

• Металлургия (кислородные конвертеры).
• Химическая промышленность (синтез $H_2SO_4$, $HNO_3$).
• Медицинское применение (кислородные подушки).
• Озон — дезинфекция воды.

Мисал: Кислород используется в металлургии и медицинских целях.

Важные реакции для ОРТ

1. Окисление металлов: $4Fe + 3O_2 \to 2Fe_2O_3$.

2. Горение неметаллов: $P_4 + 5O_2 \to 2P_2O_5$.

3. Разложение пероксида: $2H_2O_2 \to 2H_2O + O_2$.

Мисал: Окисление железа: $4Fe + 3O_2 \to 2Fe_2O_3$.