Из кислорода получить озон уравнение

Задача 837.
Описать электронное строение молекулы O₃, сравнить химическую активность озона и молекулярного кислорода O₂. Как получить озон из молекулярного кислорода?
Решение:
Электронное строение трёхатомной молекулы озона можно представить схемой:

Установлено, что все связи центрального атома кислорода с двумя другими атомами кислорода одинаковы (равноценны) как по длине, так и по энергии. Значит σ- связь, образованная негибридизированными р-орбиталями, является трёхцентровой ковалентной, т.е. электронная — пара делокализована и принадлежит в равной степени всем трём атомам кислорода. Молекула О₃ построена в форме равнобедренного треугольника, угол при вершине треугольника 117 0 , что указывает на то, что, центральный атом кислорода находится в состоянии sp 2 – гибридизации. Гибридная sp 2 – орбиталь, содержащая один электрон в центральном атоме, перекрывается с негибридной р_х – орбиталью одного из крайних атомов кислорода, образуя σ — связь. Не участвующая в гибридизации р_z – орбиталь центрального атома перекрывается с р_z – орбиталью другого атома кислорода, образуя σ — связь. Наконец, выступая в качестве донора электронной пары центральный атом кислорода, образует с другим атомом кислорода σ — связь по донорно-акцепторному механизму. Структуру молекулы О₃ можно представить схемой:

Рис.3. Структура молекулы О₃

Озон как и кислород является сильнейшим окислителем. Он окисляет все металлы, кроме золота и платины. Озон переводит низшие оксиды в высшие, а сульфаты металлов – в их сульфиты. В ходе этих реакций молекула озона теряет один атом кислорода, переходит в молекулу кислорода.

Из раствора иодида калия озон выделяет йод (качественная реакция на О₃):

Таким образом, озон более сильный окислитель, чем кислород.

Озон можно получить из молекулярного кислорода действием на последний тихих электрических разрядов:

В природе озон образуется под действием электрических разрядов.

Задача 838.
Может ли при комнатной температуре протекать реакция взаимодействия кислорода: а) с водородом; б) с азотом? Ответ мотивировать, используя табличные данные стандартных значений энергии Гиббса образования веществ, участвующих в процессах.
Решение:
Уравнение реакции взаимодействия водорода с кислородом имеет вид:

Реакция протекает с большим выделением теплоты. Энергия Гиббса образования Н₂О имеет отрицательное значение (-228,8 кДж/моль),
ΔG 0 0 С реакция протекает со скоростью в несколько дней, а при 500 0 С кислород и водород полностью прореагируют за несколько часов, при 700 0 С происходит быстрый подъём температуры и реакция заканчивается взрывом. Поэтому, чтобы вызвать взрыв смеси водорода с кислородом, нужно подогреть её хотя бы в одном месте до 700 0 С.

б) При обычных условиях кислород и азот не реагируют друг с другом. Объяснить это можно тем, что энергия Гиббса всех оксидов азота имеет положительное значение, ΔG 0 > 0. Из табличных данных следует, что энтальпия образования всех оксидов азота тоже положительна, т. е. данные реакции являются эндотермическими. Малая скорость взаимодействия кислорода с азотом объясняется высокой энергией активации этих процессов. Молекулы кислорода и азота очень прочны, поэтому чтобы сделать кинетическую энергию сталкивающихся молекул большой необходимо очень сильно повысить температуру системы. И только при достаточно высокой температуре некоторые соударения молекул кислорода и азота становятся эффективными и приводят к образованию активных центров. Так кислород и азот взаимодействуют при температуре электрической дуги (3000 – 4000 0 С):

N₂ + O₂ 2NO

Это эндотермическая реакция, поэтому наблюдается тенденция к уменьшению внутренней энергии, что способствует протеканию данного процесса в обратном направлении, а тенденция к увеличению вероятности состояния вызывает её частичное протекание в прямом направлении. Поэтому, чтобы система N₂ + O₂ = 2NO достигла наиболее вероятного состояния, необходима высокая температура. Поэтому все оксиды азота получают косвенным путём.

Задача 839.
После озонирования при постоянной температуре некоторого объема кислорода установлено, что объем газа, приведенный к исходному давлению, уменьшился на 500 мл. Какой объем озона образовался? Какое количество теплоты поглотилось при его образовании, если для озона ΔН 0 ₂₉₈о = 144,2 кДж/моль?
Решение:
Уравнение реакции:

Из уравнения реакции следует, что из 3 моль кислорода образуется 2 моль озона, т.е. объём системы уменьшается на 1 моль. Можно записать соотношение, показывающее зависимость от образовавшегося объёма озона и уменьшением объёма системы, получим:

2 : 1 = х : 0,5; х = (2 . 0,5)/1 = 1л.

Находим ΔН 0 реакции:

ΔН 0 _х.р. = 2 ΔН 0 (O₃) — 3 ΔН 0 (O₂) = (2 . 144,2) – 3 . 0 = 288,4 кДж.

Количество теплоты рассчитаем из пропорции:

2 : 22,4 : 288,4 = 1 : х; х = (288,4 . 1)/ (2 . 22,4) = 6,44 кДж.

Ответ: 1л О₃; 6,44 кДж.

Видео:Водород и кислород. 1 часть. 8 класс.Скачать

Напишите уравнение реакции получения озона из кислорода. Ответ дайте в виде суммы коэффициентов в уравнении реакции.

Видео:Химия 8 класс (Урок№11 - Кислород: получение, физические и химические свойства,применение. Оксиды.)Скачать

Ваш ответ

Видео:Озон. Аллотропия. 8 класс.Скачать

решение вопроса

Видео:Кислород. 8 класс.Скачать

Похожие вопросы

• Все категории
• экономические 43,296
• гуманитарные 33,622
• юридические 17,900
• школьный раздел 607,211
• разное 16,830

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Видео:8 класс Практическая работа Получение кислорода и изучение его свойствСкачать

Озон (получение применение)

Озон — аллотропное состояние кислорода состоящий из трёхатомных молекул О₃, на цвет голубоватый, образуется в атмосфере при электрических разрядах, в лабораторных условиях может быть получен пропусканием т ихих электрических разрядов на кислород.

Основное применение в органическом синтезе других веществ, а также рассматривается как вариант использования жидкого озона для окисления топлива в космических ракетах.

Видео:Химия 8 класс (Урок№12 - Озон. Аллотропия кислорода. Состав воздуха. Горение.)Скачать

Что такое озон

Это аллотропное состояние кислорода, образование озона наблюдается во всех химических процессах, в результате которого выделяется атомарный кислород.

В лабораторных условиях озон можно получить не только пропусканием разрядов через кислород, но действием быстрых электронов и протонов, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей.

При пропускании электрических искр через кислород или воздух появляется характерный запах, знакомый каждому, кто имел дело с электростатической машиной или индукционной катушкой. Причиной этого запаха является образование нового газообразного вещества — озона.

Так как озон может быть получен из совершенно чистого сухого кислорода при действии электрических искр, то отсюда следует, что озон состоит только и кислорода и представляет собой особое видоизменение этого элемента.

Видео:Озон. Вред. Свойства. Озоновые дыры. Химия – ПростоСкачать

Физические свойства, получение озона

Молекулярный вес озона равен 48, в то время как молекулярный вес кислорода 32. Атомный вес кислорода равен 16; следовательно, молекула озона состоит из трех атомов кислорода, а молекула кислорода только из двух таких же атомов.

Таким образом, кислород в свободном состоянии может существовать в виде двух аллотропических видоизменений: обыкновенного кислорода О2 и озона.

Для получения озона пользуются действием тихих электрических разрядов на кислород. Приборы, служащие для этой цели,, носят название озонаторов. На рис. 2 изображен озонатор состоящий в основном из двух стеклянных трубок, вставленных одна в другую.

Кислород медленно просасывается между трубками. Во внутреннюю трубку наливают разбавленный раствор серной кислоты, и весь прибор помещают в стакан с тем же раствором. В растворы погружают провода от индукционной катушки.

Таким образом, растворы являются электродами и в тоже время служат для охлаждения газа. При работе катушки в пространстве между стенками трубок происходит тихий электрический разряд. Выходящий из прибора кислород содержит несколько процентов озона. Чем ниже температура, тем больше получается озона.

Видео:Получение озона в лабораторных условияхСкачать

Озон что это

Озон можно отделить от кислорода сильным охлаждением, причем озон сгущается в синюю жидкость, кипящую при —112°. Жидкий озон легко взрывается.

Растворимость озона в воде значительно больше, чем растворимость кислорода: 100 объемов воды при 0° растворяют 49 объемов озона.

При обыкновенной температуре озон довольно устойчив, но. при нагревании легко разлагается, снова превращаясь в кислород. Распад озона сопровождается выделением тепла и увеличением объема в полтора раза, так как из каждых двух молекул озона получаются три молекулы кислорода:

В химическом отношении озон отличается от кислорода более сильной окислительной способностью: при действии озона блестящая серебряная пластинка быстро чернеет, покрываясь слоем перекиси серебра Ag₂O₂, сернистые соединения металлов окисляются в соли серной кислоты.

Бумага, смоченная скипидаром, воспламеняется; многие красящие вещества обесцвечиваются. При этом молекула озона теряет один атом кислорода и озон переходит в обыкновенный кислород.

Из раствора йодистого калия озон выделяет иод:

Если поместить в воздух, содержащий озон, бумажку, смоченную раствором йодистого калия и крахмальным клейстером, то она тотчас же синеет. Этой реакцией пользуются для открытия озона.

Как сильный окислитель, озон убивает бактерии и потому применяется для обеззараживания воды и для дезинфекции воздуха.

Озон постоянно образуется в небольших количествах при электрических разрядах в атмосфере. Образование озона может происходить также при различных процессах окисления, например при окислении влажного фосфора, скипидара, смолистых веществ и т. п.

Последним обстоятельством объясняется присутствие озона в воздухе хвойных лесов; этот воздух является особенно полезным для здоровья, так как не содержит бактерий.

Видео:Химия | КислородСкачать

Открытие озона

Озон был обнаружен в 1785 физиком из Голландии Мартином ван Марумом, благодаря проведению серии экспериментов, которые проводились в области воздействия электрических разрядов на кислород. В этих результатах ученый пытался исследовать странное на то время явление так называемое «электрическая материя».

В 1850 г. параллельно основной работе, он выяснил, что озон может реагировать с органическими веществами проявляя себя как окислитель.

Благодаря своим дезинфицирующим свойства был применен в 1898 году в Франции. В небольшом на то время городке Бон Вояж был построен завод для дезинфекции воды реки Вазюби.

На территории России завод по озонированию был запущен в Санкт-Петербурге в 1911 году.

Большое применение озона получил в годы Первой мировой войны как антисептическое средство.

В настоящее время с появлением надежных энергосберегающих генераторов озона возросло применение для очистки воды, что хорошо применяется на территории США и по всей Европе.

Видео:Водород. 8 класс.Скачать

Химические свойства озона

Образование озона проходит по обратимой реакции:

3O2 + 68kcal/mol(285kJ/mol) → 2О₃

Молекула О₃ неустойчива и при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно за несколько десятков минут превращается в O₂ с выделением тепла.

Повышение температуры и понижение давления увеличивают скорость перехода в двухатомное состояние. При больших концентрациях переход может носить взрывной характер.

Контакт озона даже с малыми количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение.

В присутствии небольших количеств азотной кислоты озон стабилизируется, а в герметичных сосудах из стекла, некоторых пластмасс или чистых металлов озон при низких температурах (−78 °С) практически не разлагается.

Озон — очень сильный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) до их высших степеней окисления (после некоторого поверхностного окисления довольно хорошо противостоят действию озона Ni, Cu, Sn). Озон окисляет многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород.

Озон повышает степень окисления оксидов:

Эта реакция сопровождается хемилюминесценцией. Диоксид азота может быть окислен до азотного ангидрида:

Не реагирует с молекулярным азотом при комнатной температуре, но при 295°С озон вступает с ним в реакцию:

Озон реагирует с углеродом при нормальной температуре с образованием диоксида углерода:

Озон не реагирует с аммониевыми солями, но реагирует с аммиаком с образованием нитрата аммония:

Озон реагирует с водородом с образованием воды и кислорода:

Озон реагирует с сульфидами с образованием сульфатов:

С помощью озона можно получить серную кислоту как из элементарной серы, так и из диоксида серы и сероводорода:

В газовой фазе озон взаимодействует с сероводородом с образованием диоксида серы:

В водном растворе проходят две конкурирующие реакции с сероводородом, одна с образованием элементарной серы, другая с образованием серной кислоты:

Все три атома кислорода в озоне могут реагировать по отдельности в реакции хлорида олова с соляной кислотой и озоном:

Обработкой озоном раствора иода в холодной безводной хлорной кислоте может быть получен перхлорат иода(III):

Твёрдый перхлорат нитрония может быть получен реакцией газообразных NO₂, ClO₂ и O₃:

Озон может участвовать в реакциях горения, при этом температуры горения выше, чем с двухатомным кислородом:

Озон может вступать в химические реакции и при низких температурах. При 77 K (−196 °C, температура кипения жидкого азота), атомарный водород взаимодействует с озоном с образованием гидропероксидного радикала с димеризацией последнего:

Озон может образовывать неорганические озониды, содержащие анион O₃ − . Эти соединения взрывоопасны и могут храниться только при низких температурах. Известны озониды всех щелочных металлов (кроме франция). KO₃, RbO₃ и CsO₃ могут быть получены из соответствующих супероксидов:

Озонид калия может быть получен и другим путём из гидроксида калия[13]:

NaO₃ и LiO₃ могут быть получены действием CsO₃ в жидком аммиаке NH₃ на ионообменные смолы, содержащие ионы Na + или Li + :

Обработка озоном раствора кальция в аммиаке приводит к образованию озонида аммония, а не кальция:

Озон может быть использован для удаления железа и марганца из воды с образованием осадка (соответственно гидроксида железа(III) и диоксигидрата марганца), который может быть отделён фильтрованием:

В кислых средах окисление марганца может идти до перманганата.

Озон превращает токсичные цианиды в менее опасные цианаты:

Озон может полностью разлагать мочевину:

Взаимодействие озона с органическими соединениями с активированным или третичным атомом углерода при низких температурах приводит к соответствующим гидротриоксидам.

Реакция озона с непредельными соединениями с образованием органических озонидов находит применение в анализе органических веществ.

Реакции озона с другими веществами

Озон реагирует в водном растворе с сероводородом образуя серную кислоту

и элементарной серы

Реагирует с углеродом при нормальных условиях

Видео:Свойства кислорода. 8 класс.Скачать

Озон применение для чего нужен

Давно рассматривается применение озона в качестве высокоэнергетического и вместе с тем экологически чистого окислителя в ракетной технике. Общая химическая энергия, освобождающаяся при реакции сгорания с участием озона, больше, чем для простого кислорода, примерно на одну четверть 719 ккал/кг).

Больше будет, соответственно, и удельный импульс. У жидкого озона большая плотность, чем у жидкого кислорода (1,35 и 1,14 г/см³ соответственно), а его температура кипения выше (−112 °C и −183 °C соответственно), поэтому в этом отношении преимущество в качестве окислителя в ракетной технике больше у жидкого озона.

Однако препятствием является химическая неустойчивость и взрывоопасность жидкого озона с разложением его на O и O₂, при котором возникает движущаяся со скоростью около 2 км/с детонационная волна и развивается разрушающее детонационное давление более 3·10 7 дин/см² (3 МПа), что делает применение жидкого озона невозможным при нынешнем уровне техники, за исключением использования устойчивых кислород-озоновых смесей (до 24 % озона).

Преимуществом подобной смеси также является больший удельный импульс для водородных двигателей, по сравнению с озон-водородными. На сегодняшний день такие высокоэффективные двигатели, как РД-170, РД-180, РД-191.

Также разгонные вакуумные двигатели вышли по УИ на близкие к предельным параметры, и для повышения удельного импульса необходимо найти возможность перейти на новые виды топлива.

Жидкий озон при низких температурах (в жидком азоте) также иногда применяется в органическом синтезе для мягкого разрыва двойной углерод-углеродной связи.

Видео:Химия. 8 класс. Кислород и озон /30.12.2020/Скачать

Что мы узнали о озоне?

Как пахнет озон?

Запах — резкий, специфический «металлический» (по Менделееву — «запах раков»). При больших концентрациях напоминает запах хлора. Запах ощутим даже при разбавлении 1:100000.

Как образуется озон?

Озон образуется во многих процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п.

Какая плотность озона?

Сколько атомов кислорода содержится в молекуле озона?

В молекуле озона — три атома кислорода, а в молекуле кислорода — два атома кислорода.

Вы читаете, статья на тему Озон

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

🔥 Видео

Занятие 11 | Воздух. Кислород и озон. Методы собирания газов | Курс химии | 7 классСкачать

Кислород химический элемент и простое вещество Получение кислородаСкачать

Получение озона и его определениеСкачать

Кислород и озон сравнительная характеристикаСкачать

Реакции металлов с кислородом и водой. 8 класс.Скачать

94. Превращение кислорода в озонСкачать

Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать

Химия, 8 класс, Кислород, ОзонСкачать