www.projektsako.cz CHEMIE Pracovní list č. 8 - žákovská verze Téma: Stanovení obsahu kyslíku Lektor: Projekt: Reg. číslo: Mgr. Kateřina Dlouhá 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 (O 2, O 3 ) 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 TiO 2, při přímé oxidaci ethanu na ethylenoxid, při výrobě syntézního plynu (H 2 + 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, O 3 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 raketoplánu 1 Obrázek č.2: kyslíková láhev 2 1 http://www.nasa.gov/images/content/179389main_sts117-s-027_hires.jpg 2 http://www.oxywise.com/en/product - 2 -
Obrázek č.3: buňka kyslíku 3 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 O 3 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: KMnO 4 Pomůcky: kádinka, kahan, odsávací baňka (V = 250 cm 3 ), 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 KMnO 4 Obrázek č.5: čidlo pro měření kyslíku - 4 -
Zpracování dat: Tabulka č.1: hodnoty úkolu č.1 1. měření 2. měření objem O 2 (%) objem O 2 (ml) 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: H 2 O 2 (w = 0,03; w = 0,35), MnO 2 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 H 2 O 2 (w = 0,03) H 2 O 2 (w = 0,35) 1. 2. objem O 2 (%) před přidáním MnO 2 Chemická rovnice (rovnici vyčíslete): objem O 2 (%) po přidání MnO 2 objem O 2 (%) před přidáním MnO 2 objem O 2 (%) po přidání MnO 2 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 H 2 O 2 (w) V O2 (ml) V O2 (% v baňce o V=250 ml) 0,03 0,35 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 -