www.projektsako.cz
CHEMIE Pracovní list č. 8 - žákovská verze Téma: Stanovení obsahu kyslíku
Lektor:
Mgr. Kateřina Dlouhá
Projekt: Reg. číslo:
Student a konkurenceschopnost CZ.1.07/1.1.07/03.0075
Teorie: Kyslík je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, těžší než vzduch. Vyskytuje se buď volný (O2, O3) nebo vázaný ve sloučeninách. Má oxidační vlastnosti, se všemi prvky reaguje za vzniku oxidů, případně peroxidů či hyperoxidů. Patří mezi biogenní prvky a tvoří hmotnostně: 46% zemské kůry (sloučeniny kyslíku) 62% lidského těla 21% vzduchu. Příprava:
katalytickým rozkladem peroxidu vodíku
elektrolýzou okyselené vody
termickým rozkladem některých solí.
Průmyslově se vyrábí frakční destilací zkapalněného vzduchu. Použití: V chemickém průmyslu se kyslík používá při výrobě TiO2, při přímé oxidaci ethanu na ethylenoxid, při výrobě syntézního plynu (H2 + CO), vinylchloridu. V oblasti životního prostředí a biomedicíny se kyslík používá na čištění odpadních vod, znovuoživení řek, bělení papírové hmoty, pěstování ryb, kyslíkové stany v nemocnicích, ve směsi se vzduchem je součástí dýchacích přístrojů, O3 se užívá ke sterilizaci chirurgických nástrojů a vody. Dále se kyslík využívá při svařování a jako oxidovadlo pro raketové palivo při výzkumu vesmíru, vypouštění satelitů a pro kosmické lodě. Obrázek č.1: start raketoplánu1
1 2
Obrázek č.2: kyslíková láhev2
http://www.nasa.gov/images/content/179389main_sts117-s-027_hires.jpg http://www.oxywise.com/en/product
-2-
Obrázek č.3: buňka kyslíku3
Otázky: 1. Se kterými prvky reaguje kyslík za vzniku peroxidů? ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. 2. Se kterými prvky reaguje kyslík za vzniku hyperoxidů? ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. 3. Uveďte další biogenní prvky a vysvětlete, co znamená termín biogenní. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. 4. Kyslíku je ve vzduchu „jen“ 21%. Jaké jsou další složky vzduchu. ………………………………………………………………………………………….. 5. Uveďte název molekuly O3 a napište, jak v přírodě vzniká. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………... 6. Co je frakční destilace? ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
3
http://www.tyden.cz/rubriky/veda-a-technika/veda/je-to-male-zplostele-a-prenasi-to-kyslik-co-jeto_151910.html
-3-
Úkol č. 1: Termický rozklad manganistanu draselného Chemikálie: KMnO4 Pomůcky: kádinka, kahan, odsávací baňka (V = 250 cm3), gumová hadička, zkumavka s bočním vývodem, zátka, USB link, čidlo pro stanovení koncentrace kyslíku Postup měření: 1. Do zkumavky dáme 1 g práškového manganistanu draselného a upevníme ji šikmo na stojan. 2. Boční vývod zkumavky spojíme gumovou hadičkou s odsávací baňkou. 3. Do odsávací baňky umístíme čidlo pro stanovení koncentrace. 4. Zkumavku uzavřeme zátkou a pomalu zahříváme kahanem. 5. V programu Data studio najdeme bod, ve kterém dosáhla koncentrace kyslíku svého maxima a zapíšeme. 6. Měření zopakujeme, přepočítáme procentuální obsah kyslíku na ml a zapíšeme do tabulky. 7. Porovnáme výsledky měření s teoretickým výtěžkem reakce a rozdíly zdůvodníme. Obrázek č.4: aparatura rozkladu KMnO4
Obrázek č.5: čidlo pro měření kyslíku
-4-
Zpracování dat: Tabulka č.1: hodnoty úkolu č.1 objem O2 (%)
objem O2 (ml)
1. měření 2. měření Chemická rovnice (vyčíslete): ………………………………………………………………………………………….. Otázky: Vypočítejte, kolik ml kyslíku vznikne rozkladem 1 g manganistanu draselného. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. Pozorování: Obrázek č.6: printscreen z programu Datastudio
………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
-5-
Úkol č. 2: Rozklad peroxidu vodíku Chemikálie: H2O2 (w = 0,03; w = 0,35), MnO2 Pomůcky: frakční baňka, gumová hadička, odsávací baňka, zátka, USB link, čidlo pro stanovení koncentrace kyslíku Postup měření: 1. Frakční baňku upevníme na stojan a hadičkou spojíme s odsávací baňkou. 2. Do hrdla odsávací baňky vložíme čidlo pro stanovení koncentrace kyslíku. 3. Do frakční baňky nalijeme 10 ml peroxidu vodíku o w = 0,03 a uzavřeme zátkou. 4. K hrdlu zkumavky přiložíme čidlo pro stanovení koncentrace kyslíku a po dobu dvou minut měříme koncentraci vznikajícího kyslíku. 5. Po dvou minutách přidáme do frakční baňky 0,1 g práškového oxidu manganičitého. 6. Stejný postup zopakujeme s použitím peroxidu vodíku o w = 0,35. 7. Obě měření provedeme dvakrát, výsledky zapíšeme do tabulky a zdůvodníme. Zpracování dat: Obrázek č.7: aparatura pro vývoj kyslíku
-6-
Tabulka č.2: hodnoty úkolu č.2 H2O2 (w = 0,03) objem O2 (%) před přidáním MnO2
objem O2 (%) po přidání MnO2
H2O2 (w = 0,35) objem O2 (%) před přidáním MnO2
objem O2 (%) po přidání MnO2
1. 2. Chemická rovnice (rovnici vyčíslete): ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
Pozorování: Obrázek č.8: printscreen z programu Datastudio
………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
-7-
Doplňkový úkol: Vypočítejte, kolik ml kyslíku vznikne rozkladem a) 10 ml peroxidu vodíku o w = 0,3 a jeho procentuální obsah v baňce o objemu 250 ml b) 10 ml peroxidu vodíku o w = 0,03 a jeho procentuální obsah v baňce o objemu 250 ml. Výsledky zapište do tabulky. Tabulka č.3: hodnoty doplňkového úkolu H2O2 (w) 0,03 0,35
VO2 (ml)
VO2 (% v baňce o V=250 ml)
Závěr: ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
-8-
Zdroje: 1. http://www.nasa.gov/images/content/179389main_sts117-s-027_hires.jpg 2. http://www.oxywise.com/en/product 3. http://www.tyden.cz/rubriky/veda-a-technika/veda/je-to-male-zplostele-a-prenasi-tokyslik-co-je-to_151910.html
-9-
