ChemStudy

1) разложением перманганата калия при нагревании:

2 КМnO4 = К2МnО4 + МnО2 + O2

2) разложением бертолетовой соли в присутствии диоксида марганца как катализатора:

2 КСlO3 = 2 КСl + 3 O2

3) разложение нитратов щелочных или щелочноземельных металлов:

2 КNО3 = 2 КNО3 + О2

4) разложением окcида ртути:

2 НgО = 2 Нg + O2

5) электролизом воды, к которой для увеличения электропроводности добавляют щелочи или сульфаты щелочных металлов. Этот метод применяется также для промышленного получения кислорода.

В промышленности кислород получают также разделением (ректификацией) жидкого воздуха. Воздух сильно сжимают (100-200 атм), а затем резко понижают давление. Этот процесс называется дросселированием. Он сопровождается значительным понижением температуры газа. Описанный принцип используется при сжижении газов в холодильном цикле, простейшая схема которого приведена на рис. 41.

Сжатый в компрессоре 1 воздух охлаждается в водяном холодильнике 2 и противоточном теплообменнике 3, проходит дроссель 4, где от резкого понижения давления сильно охлаждается, и через теплообменник 3 выходит из системы, охлаждая новые порции сжатого воздуха, которые направляются к дросселю. Чем ниже температура сжатого газа перед дросселем, тем ниже она после дросселирования. Когда температура воздуха достигнет -192 °С, он сжижается и собирается в сборнике 5. Полученный жидкий воздух, как и газообразный, состоит в основном из азота (около 80 %) и кислорода (около 20%). Примеси составляют около 1 %. Жидкий воздух подвергают разгонке на ректификационной колонне. Поскольку азот кипит при -195,8 °С, а кислород — при -183 °С, из жидкого воздуха вначале отгоняется азот, а затем кислород. Полученный таким образом кислород содержит некоторое количество азота, а отогнанный азот может иметь примеси кислорода. Для получения более чистых азота и кислорода их подвергают дополнительной очистке или используют другие методы получения.

Рис. 41. Схема простейшего холодильного цикла: 1 — компрессор; 2 — водяной холодильник; 3 — противоточный теплообменник; 4 — дроссельный вентиль; 5 — сборник жидкого воздуха.

Применение. Кислород широко применяется в технике. Процессы окисления в кислороде протекают значительно интенсивнее, чем на воздухе. Кроме того, повышается температура пламени, так как теплота не расходуется на нагревание азота, содержащегося в воздухе. Поэтому технический кислород применяют для интенсификации окислительных процессов в химической и металлургической промышленности: в реакциях окисления органических веществ, для обжига руд, выплавки чугунов и сталей, при резке металлов, в горнодобывающей промышленности. Чистый кислород используется в медицине, кислородных приборах для работы под землей, под водой, на больших высотах. и как окислитель ракетного топлива.

ВАРИАЦИОННЫЙ РЯД , последовательность значений наблюденной величины, расположенных в порядке возрастания. Напр., вариационный ряд значений 1, -3, 0, 5, 3, 4 имеет вид -3, 0, 1, 3, 4, 5.

ЭТИЛЕНДИНИТРОГЛИКОЛЬ , см. Нитрогликоль.

ВОДОРОД (лат . Hydrogenium), Н, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 1, атомная масса 1,00794. В природе встречаются два стабильных изотопа (протий и дейтерий) и один радиоактивный (тритий). Молекула двухатомна (Н2). Газ без цвета и запаха; плотность 0,0899 г/л, tкип = 252,76 °С. Соединяется с многими элементами, с кислородом образует воду. Самый распространенный элемент космоса; составляет (в виде плазмы) более 70% массы Солнца и звезд, основная часть газов межзвездной среды и туманностей. На Земле входит в состав воды, живых организмов, каменного угля, нефти. Применяют в производстве аммиака, соляной кислоты, для гидрогенизации жиров и др., при сварке и резке металлов. Входит в состав синтез-газа. Перспективен как горючее (см. Водородная энергетика).