Условие
В лаборатории кислород получают разложением пероксида водорода. Опиши опыт: что берут, что добавляют, как собирают газ и как убедиться, что в сосуде действительно кислород. Отдельно объясни, зачем в этот опыт добавляют оксид марганца(IV) и расходуется ли он.
Что известно и что ищем
- Известно, что пероксид водорода H₂O₂ разлагается на воду и кислород, а оксид марганца(IV) ускоряет это разложение.
- Известно, что кислород тяжелее воздуха и поддерживает горение.
- Ищем не пересказ опыта, а объяснение каждого действия: почему именно эта посуда, почему именно этот способ собирания, почему тлеющая лучинка.
Ход решения
- Шаг 1. Записываем, что происходит в сосуде. Пероксид водорода разлагается на воду и кислород: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. Кислород уходит из раствора пузырьками, а вода остаётся.
- Шаг 2. Объясняем роль оксида марганца(IV). Это катализатор: он ускоряет разложение пероксида, но сам в реакции не расходуется и не входит в продукты. Поэтому его добавляют немного и после опыта он остаётся в сосуде.
- Шаг 3. Разбираем собирание газа. Кислород немного тяжелее воздуха, поэтому его собирают в сосуд, поставленный дном вниз, — газ заполняет сосуд и вытесняет воздух. Тот же газ можно собирать и вытеснением воды, но способ вытеснения воздуха проще: сосуд стоит дном вниз, то есть отверстием кверху.
- Шаг 4. Объясняем проверку. Тлеющая лучинка в кислороде вспыхивает, потому что кислород поддерживает горение и в чистом кислороде горение идёт энергичнее, чем в воздухе. Если лучинка гаснет, значит сосуд заполнен не кислородом.
- Шаг 5. Отделяем кислород от воздуха. Воздух — смесь газов, и в нём кислорода около одной пятой части. Именно поэтому «собрать воздух» в сосуд нельзя: тлеющая лучинка в воздухе не вспыхнет, как в чистом кислороде.
- Шаг 6. Формулируем вывод. Опыт показывает две разные вещи: как получают кислород из сложного вещества и как распознают газ по характерному свойству — поддержке горения.
Проверь себя
- Ответ: пероксид водорода разлагается на воду и кислород; оксид марганца(IV) — катализатор, он ускоряет реакцию, но не расходуется; кислород собирают в сосуд, поставленный дном вниз (отверстием кверху), и проверяют тлеющей лучинкой.
- Проверка вывода: спросите, что изменится, если катализатор не добавить. Реакция всё равно пойдёт, но медленно: пузырьки будут выделяться еле заметно. Если ребёнок говорит «без катализатора кислород не получится», он не различает ускорение и само превращение.
- Ловушка: считать, что катализатор входит в уравнение как реагент. В уравнении реакции его не пишут, а указывают над стрелкой, потому что он не расходуется.
Как объяснить ребёнку
«Пероксид водорода — как газировка, которая сама понемногу выпускает газ. Катализатор — это как взболтать бутылку: газ пойдёт быстрее, а сам катализатор никуда не денется. Кислород тяжелее воздуха, поэтому он собирается в сосуде, который держат дном вниз, — газ опускается и вытесняет воздух. А тлеющая лучинка — наша проверка: вспыхнула, значит газ набран».
Тема для отчёта родителю
«Получение, собирание и распознавание кислорода; катализатор и его роль».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.