Положение кислорода и серы в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Озон – аллотропная модификация кислорода

Цели урока: познакомить учащихся положением кислорода и серы в ПСХЭ, со строением их атомов.

Ход урока

1. Организационный момент

2. Изучение нового материала

ПОДГРУППА КИСЛОРОДА (ХАЛЬКОГЕНЫ)

В подгруппу кислорода входят элементы: кислород, сера, селен, теллур, полоний.

ХАЛЬКОГЕНЫ В ПРИРОДЕ

Положение в таблице.

Свойства элементов VI-A подгруппы.

Элемент	Кислород O	Сера S	Селен Se	Теллур Te	Полоний Po
Свойство
Порядковый номер элемента	8	16	34	52	84
Относительная атомная масса	15,999	32,067	78,96	127,60	208,982
Температура плавления,С0	-219	119	217	450	254
Температура кипения,С0	-183	445	685	1390	962
Плотность г/см3	1,27 (твёрдый)	2,1	4,8	6,2	9,4
Степени окисления	-2 (со фтором +2, в перикисях -1)	-2, +4, +6	-2, +4, +6	-2, +4, +6	-2, +4, +6

Строение атома кислорода	Строение атома серы
O+8)2)6 1s22s22p4 P - элемент	S+16)2)8)6 1s22s22p63s23p4 P - элемент

Кислород и сера имеют одинаковое строение внешнего энергетического уровня – ns2np4, где n – номер периода.

Кислород O2

(К. В. Шееле 1772 г., Дж. Пристли 1774 г.)

Самый распространенный элемент на Земле в воздухе - 21% по объему; в земной коре - 49% по массе; в гидросфере - 89% по массе; в составе живых организмов-- до 65% по массе.

АЛЛОТРОПИЯ КИСЛОРОДА

Строение атома

P11 = 8; n01 = 8; ē = 8

1s22s22p4

Физические свойства

Газ - без цвета, вкуса и запаха; в 100V H2O растворяется 3V O2(н.у.); tкип ° = -183 °С; tпл ° = -219 °C; Dпо воздуху = 1,1, т. е. тяжелее воздуха.

Способы получения:

1. Промышленный способ (перегонка жидкого воздуха).

2. Лабораторный способ (разложение некоторых кислородосодержащих веществ)

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (при нагревании)

2KClO3 → 2KCl + 3O2 (при нагревании, в присутствии катализатора MnO2)

2H2O2 → 2H2O + O2 (в присутствии катализатора MnO2)

Способы собирания:

Вытеснением воды

Вытеснением воздуха

Химические свойства.

Взаимодействие веществ с кислородом называется окислением.

С кислородом реагируют все элементы, кроме Au, Pt, He, Ne и Ar, во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород - окислитель.

С неметаллами

C + O2→CO2

S + O2 → SO2

2H2 + O2 → 2H2O

С металлами

2Mg + O2 → 2MgO

2Cu + O2 → 2CuO (при нагревании)

Со сложными веществами

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Горение в кислороде

Озон O3

Озон - аллотропная модификация кислорода

Физические свойства

Газ, запах свежей хвои, бесцветный, растворим в воде; tкип ° = -112 °С; tпл ° = -193 °C.

Получение

3O2 → 2O3 – Q

1. Во время грозы (в природе), (в лаборатории) в озонаторе

2. Действием серной кислоты на пероксид бария

3BaO2 + 3H2SO4 → 3BaSO4 + 3H2O + O3

Получение и обнаружение озона

Химические свойства.

Озон химически активнее кислорода. Активность озона объясняется тем, что при его разложении образуется молекула кислорода и атомарный кислород, который активно реагирует с другими веществами.

O3 → O2 + O (озон неустойчив)

Например, озон легко реагирует с серебром, тогда как кислород не соединяется с ним даже при нагревании:

6Ag + O3 → 3Ag2O

Т. е. озон - сильный окислитель:

2KI + O3 + H2O → 2KOH + I2 + O2

Озон в природе.

Обесцвечивает красящие вещества, отражает УФ - лучи, уничтожает микроорганизмы. Озон является постоянным компонентом атмосферы Земли и играет важную роль для поддержания на ней жизни. В приземных слоях земной атмосферы концентрация озона чрезвычайно мала и составляет величину порядка 10-7 — 10-6%. Однако с увеличением высоты концентрация озона резко возрастает, проходя через максимум на высоте 20—30 км. Общее содержание озона в атмосфере может быть охарактеризовано слоем озона, приведённого к нормальным условиям (0°С, 1 атм), и составляет толщину около 0,4—0,6 см. Общее содержание озона в атмосфере переменное, и колеблется в зависимости от времени года и географической широты. Как правило, концентрация озона больше в высоких широтах и максимальна весной, а минимальна осенью. Известно, что атмосферный озон играет ключевую роль для поддержания жизни на земле, выступая в качестве защитной составляющей для живых организмов от жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца. С другой стороны, озон является весьма эффективным парниковым газом, и, поглощая инфракрасное излучение поверхности Земли, препятствует её охлаждению. Установлено, что нахождение и перемещение масс озона в атмосфере Земли существенно влияет на метеорологическую обстановку на планете.

Применение озона обусловлено его свойствами:

1. сильного окисляющего агента:

· для стерилизации изделий медицинского назначения

· при получении многих веществ в лабораторной и промышленной практике

· для отбеливания бумаги

· для очистки масел

2. сильного дезинфицирующего средства:

· для очистки воды и воздуха от микроорганизмов (озонирование)

· для дезинфекции помещений и одежды

Одним из существенных достоинств озонирования, по сравнению с хлорированием, является отсутствие токсинов после обработки. Тогда как при хлорировании возможно образование существенного количества токсинов и ядов, например, диоксина.

3. Домашнее задание

П. 7 - п. 8, упр. 1-3, задача 1 на стр. 31.