Урок 18. Физические и химические свойства кислорода
В уроке 18 «Физические и химические свойства кислорода» из курса «Химия для чайников» выясним, какие физические и химические свойства имеет кислород и узнаем о реакциях горения.
Как у любого химического вещества, у кислорода есть свой набор физических и химических свойств, по которым его можно отличить от других веществ.
Физические свойства
По своим физическим свойствам простое вещество кислород относится к неметаллам. При нормальных условиях он находится в газообразном агрегатном состоянии. Кислород не имеет цвета, запаха и вкуса. Масса кислорода объемом 1 дм 3 при н. у. равна примерно 1,43 г.
При температуре ниже −183 °С кислород превращается в голубую жидкость, а при −219 °С эта жидкость переходит в твердое вещество. Это означает, что температура кипения кислорода равна: t кип.= −183 °С, а температура плавления составляет: t пл.= −219 °С. Кислород плохо растворяется в воде.
Химические свойства
Кислород является химически активным веществом. Он способен вступать в реакции с множеством других веществ, однако для протекания большинства этих реакций необходима более высокая, чем комнатная, температура. При нагревании кислород реагирует с неметаллами и металлами.
Если стеклянную колбу наполнить кислородом и внести в нее ложечку с горящей серой, то сера вспыхивает с образованием яркого пламени и быстро сгорает (рис. 80).
Химическую реакцию, протекающую в этом случае, можно описать следующим уравнением:
В результате реакции образуется вещество SO2, которое называется сернистым газом. Сернистый газ имеет резкий запах, который вы ощущаете при зажигании обычной спички. Это говорит о том, что в состав головки спички входит сера, при горении которой и образуется сернистый газ.
Подожженный красный фосфор в колбе с кислородом вспыхивает еще ярче и быстро сгорает, образуя густой белый дым (рис. 81).
При этом протекает химическая реакция:
Белый дым состоит из маленьких твердых частиц продукта реакции — P2O5.
Если в колбу с кислородом внести тлеющий уголек, состоящий в основном из углерода, то он также вспыхивает и сгорает ярким пламенем (рис. 82).
Протекающую химическую реакцию можно представить следующим уравнением:
Продуктом реакции является CO2, или углекислый газ, с которым вы уже знакомы. Доказать образование углекислого газа можно, добавив в колбу немного известковой воды. Помутнение свидетельствует о присутствии CO2 в колбе.
Возгорание уголька можно использовать для отличия кислорода от других газов. Если в сосуд (колбу, пробирку) с газом внести тлеющий уголек и он вспыхнет, то это указывает на наличие в сосуде кислорода.
Кроме неметаллов, с кислородом реагируют и многие металлы. Внесем в колбу с кислородом раскаленную стальную проволоку, состоящую в основном из железа. Проволока начинает ярко светиться и разбрасывать в разные стороны раскаленные искры, как при горении бенгальского огня (рис. 83).
При этом протекает следующая химическая реакция:
В результате реакции образуется вещество Fe3O4 (железная окалина). В состав формульной единицы этого вещества входят три атома железа, причем один из них имеет валентность II, а два других атома имеют валентность III. Поэтому формулу этого вещества можно представить в виде FeO * Fe2O3.
На заметку:Реакцию железа с кислородом используют для резки стальных изделий. Для этого определенный участок детали сначала нагревают с помощью кислородногазовой горелки. Затем направляют на нагретое место струю чистого кислорода, для чего перекрывают кран поступления горючего газа в горелку. Нагретое до высокой температуры железо вступает в химическую реакцию с кислородом и превращается в окалину. Так можно разрезать очень толстые железные детали.
Реакции горения
Общим для рассмотренных нами реакций является то, что при их протекании выделяется много света и теплоты. Очень многие вещества именно так взаимодействуют между собой.
Рассмотренные выше реакции простых веществ серы, фосфора, углерода и железа с кислородом являются реакциями горения.
Реакциями горения называются химические реакции, протекающие с выделением большого количества теплоты и света.
На заметку:Некоторые химические реакции протекают очень быстро. Такие реакции называют взрывными или просто взрывами. Например, взаимодействие кислорода с водородом может протекать в форме взрыва.
Горение может протекать не только в кислороде, но и в других газах. Об этих процессах вы узнаете при дальнейшем изучении химии.
Горение веществ на воздухе и в кислороде
Вы уже знаете, что в состав окружающего нас воздуха входит кислород. Поэтому многие вещества горят не только в чистом кислороде, но и на воздухе.
Горение на воздухе протекает чаще всего гораздо медленнее, чем в чистом кислороде. Происходит это потому, что в воздухе лишь одна пятая часть по объему приходится на кислород. Если уменьшить доступ воздуха к горящему предмету (а следовательно, уменьшить доступ кислорода), горение замедляется или прекращается. Отсюда понятно, почему для тушения загоревшегося предмета на него следует набросить, например, одеяло или плотную тряпку.
На заметку: При пожарах для тушения горящих предметов часто используют пену (рис. 84). Она обволакивает горящий предмет и прекращает доступ к нему кислорода. Горение сначала замедляется, а затем прекращается совсем.
Некоторые вещества, быстро сгорающие в кислороде, на воздухе не горят вообще. Так, если нагреть железную проволоку на воздухе даже до белого каления, она все равно не станет гореть, тогда как в чистом кислороде быстро сгорает с образованием раскаленных искр.
Краткие выводы урока:
Надеюсь урок 18 «Физические и химические свойства кислорода» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Цель. Обобщить и систематизировать знания по теме «Кислород. Оксиды. Горение».
Образовательные задачи. Закрепить сведения о строении, свойствах и областях использования кислорода и оксидов, о взаимосвязи веществ разных классов.
Воспитательные задачи. Формировать основные мировоззренческие идеи: материальность мира, причинно-следственные связи явлений, познаваемость мира. Содействовать трудовому и эстетическому воспитанию учеников, обращая их внимание на красоту проводимых опытов и т.д. Формировать умение работать в коллективе, развивать чувства товарищества, доброжелательности и требовательности к себе и своим товарищам.
Развивающие задачи. Развивать познавательный интерес и эмоции школьников, умение выделять главное, сравнивать, обобщать, логически излагать мысли.
Метод. Ролевая игра, состязание.
Тип урока. Урок обобщения и систематизации знаний.
Девиз урока. «Кислород – это вещество, вокруг которого вращается земная химия» (Й.Я.Берцелиус).
• Познавательные задачи (на карточках).
• Защита опорного конспекта «Кислород».
• Разгадывание кроссворда «Вокруг кислорода».
Организационный момент
На этом этапе урока происходит объяснение правил игры, разделение класса на три команды, ученики выбирают капитанов.
Конкурс «Разминка»
Учитель зачитывает вопросы, ответы на которые написаны на доске под арабскими цифрами. Эти же вопросы записаны у школьников на листочках. Напротив каждого вопроса ученики ставят номер соответствующего ответа.
Вопросы (зачитывает учитель).
I. Чем определяется качество топлива?
II. Кто открыл кислород?
III. Какое вещество образуется при фотосинтезе?
IV. Как называют вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются?
V. Как называют химические реакции, при которых происходит окисление веществ с выделением теплоты и света?
VI. Что образуется при взаимодействии вещества с кислородом?
VII. Какое явление наблюдается в процессе гниения навоза?
VIII. Как называют количество теплоты, выделяющейся или поглощающейся при химических реакциях?
IX. В каком веществе наибольшая массовая доля кислорода?
X. Назовите химический элемент, наиболее распространенный в земной коре.
Каждой команде выдается по одной карточке. Время на подготовку – 3 мин. Потом учащиеся зачитывают вопрос вслух и дают необходимые пояснения.
В конце XVIII в. английский ученый Дж.Пристли занимался нагреванием разных веществ, собирая солнечные лучи при помощи увеличительного стекла. Когда он накалил таким образом оксид ртути(II) в пробирке (рис. 1), выделилось много газа. Сначала Пристли подумал, что это воздух.
Рис. 1
Как Пристли доказал, что выделившийся газ – кислород? Напишите уравнения реакций получения кислорода в лаборатории.
Из курсов природоведения и ботаники вам известно, что кислород, выделяющийся при разложении «марганцовки» KMnO4, можно собрать методом вытеснения воздуха (рис. 2) или над водой (рис. 3). О заполнении сосуда кислородом можно судить по вспыхиванию тлеющей лучинки.
Объясните, на каких физических свойствах кислорода основаны эти методы.
Рис. 2
Рис. 3
В стеклянные банки опускают по небольшому комнатному растению в цветочных горшках. Банки плотно закрывают и через газоотводную трубку наполняют углекислым газом. В банки вносят горящие лучинки, лучинки гаснут, т.к. СО2 не поддерживает горения. Затем одну банку ставят на яркий свет, а другую – в темный шкаф. Через сутки открывают банки и опускают в них горящие лучинки. В той банке, что стояла на свету, лучинка не гаснет, как прежде, а продолжает гореть ярким пламенем (рис. 4, а). В банке, что стояла в темном шкафу, лучинка гаснет (рис. 4, б).
Рис. 4
Почему лучинка в одной банке ярко горит, а в другой – гаснет? Какой процесс отражает этот опыт?
Конкурс капитанов
Задание капитану 1-й команды. Получить и собрать кислород, написать уравнения химических реакций получения кислорода в лаборатории.
О б о р у д о в а н и е и р е а к т и в ы. Штатив, спиртовка, пробирки, прибор для собирания газа; кристаллический перманганат калия KMnO4.
Ученик проводит и описывает опыт получения кислорода, затем он перечисляет способы его собирания. Показывает запись трех разных уравнений химических реакций получения кислорода:
2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2,
2H2O22H2O + O2,
2H2O 2Н2+ O2.
Особое внимание уделяется соблюдению техники безопасности.
Задание капитану 2-й команды.В трех закрытых колбах находятся газы: кислород, углекислый газ и воздух. Определите, в какой колбе находится каждый газ.
О б о р у д о в а н и е и р е а к т и в ы. Три колбы с газами, спиртовка, ложка для сжигания вещества; уголек, известковая вода, порошок серы, железные опилки.
Капитан читает вслух задание и рассказывает ход определения газообразных веществ. Он записывает на доске уравнения химических реакций горения угля, серы и железа:
Ученик обращает внимание на то, что в кислороде горение происходит интенсивней, чем на воздухе, а в углекислом газе предложенные вещества не горят. Наличие углекислого газа он доказывает с помощью известковой воды – при взаимодействии с углекислым газом известковая вода мутнеет:
СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3+ Н2О.
Задание капитану 3-й команды. При производстве сахара на Хандыгском сахарном заводе используют известковое молоко Са(ОН)2. Его получают при взаимодействии негашеной извести СаО с водой. Этот процесс называется гашением извести. По термохимическому уравнению реакции
определите количество теплоты, которое выделится при гашении 56 кг СаО.
Ученик объясняет запись на доске, последовательно рассказывает способ решения задачи и отвечает на следующие ниже вопросы.
1) Как называют уравнение химической реакции, в котором указано количество выделившейся или поглощенной теплоты?
2) На какие две группы подразделяют термохимические уравнения?
3) К какой группе относится приведенная выше реакция?
4) Назовите профессии жителей нашего поселка, связанные с применением кислорода.
Конкурс «Эстафета»
В этом конкурсе побеждает тот, кто составит больше уравнений химических реакций с кислородом.
Защита опорного конспекта «Кислород»
Кроссворд «Вокруг кислорода»
По горизонтали: 1. Вещества, которые получаются при горении разных веществ в кислороде. 3. Английский химик, открывший кислород. 4. Вещество, поддерживающее горение и дыхание. 5. Тип химических реакций, в результате которых получают кислород. 6. Простое вещество, при горении которого в кислороде образуется белое твердое вещество. 7. Процесс с участием кислорода, сопровождающийся выделением теплоты и света. 8. Тип реакции S + O2 = SO2. 9. Соединение кислорода, необходимое для процессов жизнедеятельности.
По вертикали: 2. Самый распространенный химический элемент в земной коре.
ГДЗ (ответы) Химия 7 класс Григорович А.В. §19 Горение и окисление веществ в воздухе
Контрольные вопросы
Вопрос 1 Какие условия необходимы для возникновения горения? Для возникновения горения необходимы доступ воздуха и нагревание вещества до температуры воспламенения.
Вопрос 2 Что общего между процессами горения, дыхания и гниения? Это процессы взаимодействия веществ с кислородом.
Задания для усвоения материала
Упражнение 1 Что общего и чем отличаются процессы горения, медленного окисления и взрыва? Общим является их взаимодействие с кислородом, а отличаются скоростю этого взаимодействия.
Упражнение 2 Узнайте по справочнику, какие из атмосферных газов легче воздуха; тяжелее воздуха.
Чтобы узнать, какие из газов легче или тяжелее воздуха, достаточно сравнить их относительные молекулярные массы со средней относительной молекулярной массой воздуха (Mr=29).
Как вы считаете, от чего она зависит? От химического строения вещества
Упражнение 4 Прелые листья или сено на воздухе могут вспыхнуть. Объясните, почему это происходит. В этих случаях теплота, выделяемая при медленном окислении веществ, является достаточной для самовозгорания.
Упражнение 5 Почему для тушения горящих предметов можно использовать плотное одеяло? Чтобы прекратить доступ воздуха. Пламя гаснет, потому что прекращается доступ воздуха, а одеяло не загорается, потому что не успевает нагреться до своей температуры воспламенения.
Упражнение 6 Вычислите, какая масса кислорода содержится в одной из комнат вашей квартиры.
Дано: размеры комнаты: a=3 м, b=4 м, c=2,5 м, ρ(О2) =1,43 г/л.
V=abc=3 • 4 • 2,5=30 м 3
В воздухе кислорода около 20% по объему (или 1/5 часть), поэтому объем кислорода будет в 5 раз меньше, то есть
V(O2)= 30 м 3 :5=6 м 3 =6000 л
Из формулы ρ= m/V находим массу m=V• ρ:
Ответ: масса кислорода 8 кг 580 г.
Упражнение 7 Как вы считаете, почему на воздухе горение происходит медленнее, чем в чистом кислороде? В воздухе горение происходит медленнее, чем в чистом кислороде, потому что в воздухе кислорода содержится около 20%, а имеющиеся в нем азот и другие газы не поддерживают горение.
В процессе горения веществ участвует лишь 1/5 объема воздуха.
Упражнение 8 Почему тлеющие угли костра вспыхивают ярким пламенем, если на них сильно подуть? Таким образом на тлеющие угли костра нагнетается воздух, в котором содержится кислород, который поддерживает горение.
Упражнение 9 Какой химический процесс является основой:
а) разрушения древесины в случае длительного хранения;
б) уменьшения прочности одежды из хлопка, льна и шелка со временем;
в) саморазогревания влажного зерна в зернохранилище;
Медленное окисление (прение)
г) разогревания почвы после внесения в нее навоза?
Медленное окисление (гниение)
Упражнение 11* Как вы считаете, каковы функции азота, кислорода, углекислого газа и водяного пара в атмосфере Земли?
Азот: с воздуха усваивается микроорганизмами и бактериями, которые переводят его в удобную для других организмов форму ; в составе атмосферы защищает от охлаждения и перегрева.
Кислород: участвует в процессах окисления, дыхания, горения; молекулы кислорода и озона непрерывно превращаются друг на друга и вместе с тем защищают живые организмы на поверхности планеты от ультрафиолета.
Углекислый газ: нужен для фотосинтеза; является парниковым газом в атмосфере Земли.
Водяной пар: является парниковым газом в атмосфере Земли; обусловливает влажность воздуха (облака, атмосферные осадки)
Горение веществ в чистом кислороде происходит интенсивнее чем в воздухе
I. Горение и медленное окисление
Горение – это первая химическая реакция, с которой познакомился человек. Огонь… Можно ли представить наше существование без огня? Он вошел в нашу жизнь, стал неотделим от нее. Без огня человек не сварит пищу, сталь, без него невозможно движение транспорта. Огонь стал нашим другом и союзником, символом славных дел, добрых свершений, памятью о минувшем.
Горение— реакция окисления, протекающая с достаточно большой скоростью,сопровождающаяся выделением тепла и света.
Схематически этот процесс окисления можно выразить следующим образом:
Для возникновения горения необходимы:
Температура воспламенения у каждого вещества различна.
В то время как эфир может воспламениться от горячей проволоки, для того чтобы поджечь дрова, нужно нагреть их до нескольких сот градусов. Температура воспламенения веществ различна. Сера и дерево воспламеняются при температуре около 270 °С, уголь – около 350 °С, а белый фосфор – около 40 °С.
Однако не всякое окисление непременно должно сопровождаться появлением света.
Существует значительное число случаев окисления, которые мы не можем назвать процессами горения, ибо они протекают столь медленно, что остаются незаметными для наших органов чувств. Лишь по прошествии определенного, часто весьма продолжительного времени мы можем уловить продукты окисления. Так, например, обстоит дело при весьма медленном окислении (ржавлении) металлов или при процессах гниения.
Разумеется, при медленном окислении выделяется теплота, но это выделение вследствие продолжительности процесса протекает медленно. Однако сгорит ли кусок дерева быстро или подвергнется медленному окислению на воздухе в течение многих лет, все равно – в обоих случаях при этом выделится одинаковое количество теплоты.
Медленное окисление– это процесс медленного взаимодействия веществ с кислородом с медленным выделением теплоты (энергии).
Примеры взаимодействия веществ с кислородом без выделения света: гниение навоза, листьев, прогоркание масла, окисление металлов (железные форсунки при длительном употреблении становятся тоньше и меньше), дыхание аэробных существ, т. е. дышащих кислородом, сопровождается выделением теплоты, образованием углекислого газа и воды.
Познакомимся с характеристикой процессов горения и медленного окисления приведённой в таблице.
Характеристика процессов горения и медленного окисления
с реакцией горения как частным случаем реакции окисления,
о строении и составе пламени, познакомитесь с мерами профилактики пожаров, с необходимостью выполнения правил пожарной безопасности;
со значением знаний о сущности горения и медленного окисления для развития науки и техники.
Горение – это первая химическая реакция, с которой познакомился человек. Огонь… Можно ли представить наше существование без огня? Он вошел в нашу жизнь, стал неотделим от нее. Без огня человек не сварит пищу, сталь, без него невозможно движение транспорта. Огонь стал нашим другом и союзником, символом славных дел, добрых свершений, памятью о минувшем.
Об огне сложены сказки, легенды. В старину люди думали, что в огне живут маленькие ящерицы – духи огня. А были и такие, которые считали огонь божеством и строили в его честь храмы. Сотни лет горели в этих храмах, не угасая, светильники, посвященные богу огня. Поклонение огню было следствием незнания людьми процесса горения.
Огонь – одно из первых химических явлений, с которыми встретился человек и которое научился использовать в своих интересах. Огонь был помощником человека, его защитником.
Видимое горение является лишь внешним проявлением химического процесса, при котором окислитель соединяется с горючим веществом. Такой процесс называется окислением.
Горение – реакция окисления, протекающая с достаточно большой скоростью, сопровождающаяся выделением тепла и света.
Одно из важнейших свойств кислорода – поддерживать горение.
Напишите уравнения горения:
Это реакции горения, в них кислород является окислителем.
Рассмотрим строение пламени свечи.
Опыт 1.Форма пламени свечи
Зажгите свечу. Взгляните на пламя. Что вы можете сказать о форме пламени? Зарисуйте форму пламени свечи. Изменится ли она, если изменить положение свечи?
(Форма пламени конусообразная и определяется восходящими потоками воздуха).
Опыт 2.Строение пламени свечи
Присмотритесь, что вы можете сказать о строении пламени?
(вывод о наличии трех зон пламени).
Опишите цвет каждой зоны пламени.
Первая – темный конус, он имеет голубоватую окраску. Вторая зона – светящийся конус, который совсем не похож на нижнюю часть пламени, он более подвижен, оранжевого цвета. Треть я часть пламени (внешняя) – это самый яркий конус.
Отметьте на рисунке три зоны пламени.
Три зоны пламени отличаются температурой. Наиболее высокая температура в третьей зоне, в верхней части пламени.
Опыт 3.Состав пламени
Продолжим наше исследование. Поместим конец тонкой, предварительно нагретой стеклянной трубки во внутреннюю часть пламени, а к другому концу подносим горящую спичку.
Вы наблюдаете, что сначала из трубки выходит белое газообразное вещество, при поднесении горящей спички оно загорается. Это газообразный парафин. Поэтому этапом, предшествующим горению вещества, является его испарение, газификация. Для исследования средней части пламени вносим какой-либо холодный предмет, например гвоздь.
И вы увидите, что гвоздь покрывается копотью – сажей, представляющей собой почти чистый углерод. Из этого можно сделать вывод, что вторая стадия горения – разложение сложного вещества, и она ярко светится, потому что частицы углерода сильно раскалены.
Вещество, содержащееся в воздухе городов и других населенных пунктов в виде частиц копоти и сажи, и вещество, присутствующее в средней части пламени, придающее пламени красоту, – одно и то же. Составим схему происходящей реакции горения парафина:
Анализируя схему реакции горения парафина, можно предположить, что во внешней третьей зоне образуется углекислый газ и вода.
Опыт 4. Экспериментальное определение продуктов горения свечи
На железную решетку с ножками устанавливаем зажженную свечу и накрываем ее воронкой.
Через некоторое время воронка запотевает в результате образования воды.
Зажгите спичку и поднесите к верхнему отверстию. Что вы наблюдаете?
Горящая спичка гаснет, т.к. продукт реакции – углекислый газ не поддерживает горения.
Во внешней части пламени происходит полное сгорание – окисление. При недостатке кислорода горение парафина будет неполным, и наряду с образованием паров воды и углекислого газа будет происходить образование сажи (термическое разложение парафина).
Внешняя часть пламени самая горячая, поэтому нагрев стараются осуществлять именно этой частью пламени. Температуру язычка пламени свечи можно значительно повысить, если увеличить подачу окислителя (кислорода) к горючему (парафину). Например, вдувание воздуха с помощью заостренной стеклянной трубочки в центр язычка пламени увеличивает его температуру на 500–600 °С. Эффект дозированной подачи окислителя широко используется в специальных горелках, например водородной и ацетиленовой, для резки и сварки металла.
Если подачу горючего и окислителя сделать достаточно интенсивной и использовать специальные сопла, то получится устройство с очень мощной тягой – реактивный двигатель. Такие двигатели устанавливают на реактивные самолеты.
При этом в качестве топлива используют керосин, а окислителя – кислород воздуха. Двигатели ракет и космических аппаратов, в сущности, не отличаются от горящей свечи: мощное пламя формируется за счет подачи жидкого водорода и жидкого кислорода. Тяга таких двигателей достигает 10 тыс. т.
Опыт 5: Для изучения влияния воздуха на горение свечи, воспользуемся банками различными объемами. Зажигаем свечу и накрываем ее банкой объемом 0,5 литра. Засекаем время, в течение которого горит свеча, данные заносим в таблицу. Проводим подобные действия, используя банки других объемов (1 л, 2л, 3 л).
Вывод: чем больше объем банки, тем дольше там горит свеча. Воздух необходим для горения веществ.
При горении идет интенсивное окисление, а что можно сказать о скорости таких реакций? Что происходит при топке печи?
(В процессе горения появляется огонь, следовательно, такое окисление протекает очень быстро и выделяется тепло).
Однако не всякое окисление непременно должно сопровождаться появлением света.
Всегда ли окисление горючих веществ сопровождается горением? Приведите примеры взаимодействия веществ с кислородом без выделения света.
( Ржавление железа, гниение навоза, листьев, прогоркание масла, окисление металлов (железные форсунки при длительном употреблении становятся тоньше и меньше).
Эти процессы называют медленным окислением.
Горение, сложное, быстро протекающее химическое превращение, сопровождающееся выделением значительного количества тепла и обычно ярким свечением (пламенем).
Медленное окисление – это процесс медленного взаимодействия веществ с кислородом с медленным выделением теплоты (энергии).
Примеры взаимодействия веществ с кислородом без выделения света: гниение навоза, листьев, прогоркание масла, окисление металлов (железные форсунки при длительном употреблении становятся тоньше и меньше), дыхание аэробных существ, т. е. дышащих кислородом, сопровождается выделением теплоты, образованием углекислого газа и воды.
Теперь заполните таблицу:
Характеристика процессов горения и медленного окисления
Образование новых веществ
Скорость выделения теплоты
Вывод : реакции горения и медленного окисления – это экзотермические реакции, отличающиеся скоростью протекания этих процессов.
Одинаково ли горят вещества в воздухе и кислороде?
Горение на воздухе по сравнению с горением в кислороде имеет различия и сходства.
1. Первый процесс протекает медленнее (следствие), т.к. в воздухе лишь 1/5 часть кислорода и столкновение его молекул с поверхностью горящего вещества происходит реже (причина).
2. Достигается менее высокая температура (следствие), т.к. теплота реакции тратится на нагревание, как кислорода воздуха, так и азота, т.е. расходуется бесполезно (причина).
Сходство. Оба процесса протекают с образованием оксидов (следствие), т.к. 1/5 часть воздуха составляет кислород – химически активное вещество (причина).
Как вы считаете, что горит быстрее: деревянная дощечка или пучок древесных лучинок?
(Пучок древесных лучинок горит быстрее, т.к. здесь больше доступа воздуха).
Условия возникновения и тушения пламени
Реакции горения приносят большую пользу людям. Однако неумелое ее использование может привести к трагическим последствиям.
Поэтому надо хорошо знать условия, при которых возникает и прекращается процесс горения.
Для возникновения горения необходимы:
нагревание горючего вещества до температуры воспламенения
Температура воспламенения у каждого вещества различна.
В то время как эфир может воспламениться от горячей проволоки, для того чтобы поджечь дрова, нужно нагреть до +270, угля +350, магния +800, железо +1600, а белый фосфор – около 40 °С.
Итак, мы установили : для того чтобы началось горение, необходимы горючее вещество, нагревание горючего вещества до температуры воспламенения, доступ кислорода.
Гораздо больше усилий надо приложить, чтобы погасить большое пламя. Знание условий горения веществ необходимо человеку при тушении пожаров, которые наносят народному хозяйству немалый урон. Возникновение пожаров часто связано с химической неграмотностью людей, недопустимой небрежностью в выполнении учебных, бытовых и производственных операций, с нарушением условий обращения с горючими веществами и источниками энергии.
Что такое пожар с позиции химии? Пожар – это неконтролируемый, быстропротекающий при высокой температуре химический процесс, сопровождающийся выделением большого количества теплоты, уничтожающий материальные ценности и создающий опасность для жизни человека.
Источниками пожара могут быть печь или плита, оставленные без надзора, не отключённые электроприборы, брошенная горящая спичка, непотушенный окурок и др.
Но пожар может быть вызван и самовозгоранием некоторых материалов, которые медленно окисляются, выделяя при этом теплоту, и постепенно подогреваются до температуры самовоспламенения (например, сложенные в кучу промасленные тряпки или сложенный в кучу навоз – это потенциальные источники возникновения пожара).
1. Костер устраивают лишь на специально отведенном месте; если его нет, выбирают старое кострище или вытоптанное место. Для нового кострища осторожно снимают слой дерна и сохраняют его, а уходя, тщательно укладывают на прежнее место. Не следует разводить большой костер. Особенно осторожно нужно разжигать костер в засушливое время, а в жару следует вообще отказаться от него.
2. Нельзя бросать зажженные спички, оставлять непотушенные костры и мусор после себя. Нужно помнить, что обыкновенная бутылка не только захламляет лес, но может стать причиной лесного пожара, подобно линзе, способной сфокусировать солнечные лучи.
Однако если пожар уже возник, то необходимо принять меры, чтобы как можно быстрее потушить его или хотя бы ограничить.
Каким образом мы можем прекратить горение?
1. Прекратить горение можно, если удалять горючее вещество.
2. Не будем допускать к очагу пожара приток кислорода, необходимого для горения.
Что происходит при беге человека, на котором горит одежда?
При беге и резких движениях доступ воздуха увеличивается, а это приводит к усилению горения.
Если снять воспламенившуюся одежду невозможно, необходимо плотно завернуть человека в накидку, одеяло, облить водой или воспользоваться огнетушителем. В последнем случае пострадавший должен закрыть глаза во избежание попадания в них пены. Таким образом, можно погасить пламя и на других горящих предметах.
А какие вещества используют для тушения пожара, и на каком принципе основано их применение?
(Для тушения пожара применяют воду, пену, углекислый газ, снег, землю, песок и другие негорючие материалы. При разбрызгивании пенообразных веществ горящие предметы окутываются густым и непроницаемым для воздуха слоем пены).
Обливание огня водой применяется также с целью понижения температуры горящих предметов ниже точки их воспламенения, после чего огонь должен погаснуть. Однако вода неэффективна при тушении органических жидкостей, которые легче воды и не смешиваются с ней, таких, как бензин, керосин, бензол, нефть. Нельзя использовать воду для гашения загоревшегося газа. Непригодна вода и для тушения пожара при наличии электроустановок, находящихся под напряжением. Использовать воду для тушения пожаров в этом случае опасно для жизни, т.к. вода электропроводна.
Загорание жидкого топлива, смазочных масел, а также газов при выходе из трубопроводов и баллонов можно остановить, набросив накидку из огнезащитной ткани или тяжелое покрывало.
Условия возникновения горения :
А) Нагревание вещества до определенной температуры, при которой оно воспламеняется;
Б) Доступ кислорода.
Закрепление изученного материала
1. Что происходит с веществами при горении и медленном окислении? (Простые и сложные вещества при горении и медленном окислении превращаются в оксиды).
2. Влажное зерно нельзя хранить в больших кучах, поскольку может произойти обугливание и даже самовозгорание. Объясните, почему это происходит. Что необходимо делать, чтобы этого избежать?
3. Сорные куры строят гнезда из мусора и гниющих остатков растений. В них на определенной глубине они откладывают яйца. Самец время от времени помещает клюв в эту кучу мусора и частично раскидывает ее сверху или, наоборот, делает ее выше. Объясните его действия.
4. Почему перед уходом со стоянки туристы засыпают землей кострище?
5. Почему горение веществ на воздухе происходит медленнее, чем в чистом кислороде?
6. При приготовлении картофеля фри масло на сковороде загорелось. Каковы Ваши действия?
2) Зерно медленно реагирует с кислородом, и теплота выделяется постепенно. Когда зерно лежит в больших кучах, то теплота выделяется в количестве, достаточном для обугливания или даже самовозгорания. Чтобы этого не происходило, зерно перелопачивают, т. е. перебрасывают с места на место.
3) В гнезде происходит медленное окисление с постепенным выделением теплоты. Клюв птицы играет роль термометра, измеряя температуру в гнезде. Если там становится жарко, самец раскидывает кучу мусора. И наоборот, нагревает ее, если в гнезде прохладно.
4) Так перекрывают доступ кислорода к углям, чтобы костер не смог снова загореться и не возник пожар.
5) Кроме кислорода, который составляет 1/5 часть воздуха, в состав воздуха входят другие компоненты, которые не поддерживают горение. Поэтому горение на воздухе происходит медленнее
6) Необходимо плотно закрыть крышку сковороды, перекрыв доступ кислорода.
7. Определите на рисунке для каждого представленного случая (а – в) (стрелкой указано, какой фактор надо устранить) способ (способы) предупреждения или тушения огня:
1) оксидом углерода(IV);
3) при помощи огнестойких дверей;
(Ответы. а – 2; б – 1; в – 3.)
8. Решить головоломку «Неповторяющиеся буквы».
Для решения этой головоломки внимательно просмотри каждую строчку. Выбери из них ни разу не повторяющиеся буквы. Если ты сделаешь это правильно, то сможешь из этих букв составить пословицу о правилах обращения с огнем.
Организационный момент
K2MnO4 + MnO2 + O2
,
2H2O + O2
2Н2 
+ Н2О.
