Реферат: Кислород. Его свойства и применение

Широкое промышленное применение кислорода началось в середине ХХ века, после изобретения турбодетандеров - устройств для сжижения и разделения.
Применение кислорода весьма разнообразно и основано на его химических свойствах.
Химическая и нефтехимическая промышленность.
Кислород используется для окисления исходных реагентов, образуя азотную кислоту, этиленоксид, пропиленоксид, винилхлорид и другие основные соединения. Помимо этого он может использоваться для увеличения производительности мусоросжигательных печей.
Нефтегазовая промышленность.
Увеличение производительности процессов крекинга нефти, переработки высокооктановых соединений, закачка в пласт для повышения энергии вытеснения.
Металлургия и горнодобывающая промышленность.
Кислород используется при конвертерном производстве стали, кислородном дутье в доменных печах, извлечении золота из руд, производстве ферросплавов, выплавке никеля, цинка, свинца, циркония и других цветных металлов,прямое восстановление железа, огневая зачистка слябов в литейном производстве, огневое бурение твердых пород.
Сварка и резка металлов.
Кислород в баллонах широко используется для газопламенной резки и сварки металлов, для плазменного высокоточного раскроя металлов.
Военная техника.
В барокамерах, для работы дизельных двигателей под водой, топливо для ракетных двигателей.
Стекольная промышленность.
В стекловаренных печах кислород используется для улучшения горения. Кроме этого он применяется для уменьшения выбросов оксидов азота до безопасных уровней.
Целлюлозно-бумажная промышленность.
Кислород используется при делигнификации, спиртовании и других процессах.
Медицина.
В оксибарокамерах, заправка оксигенераторов (кислородных масок, подушек и т.д.),в палатах со специальным микроклиматом, изготовление кислородных коктейлей,
при выращивании микроорганизмов на парафинах нефти.

Безопасность

Запрещено курить и пользоваться открытым огнем вблизи работы с кислородом. Посторонние лица не должны заходить в зоны с повышенной концентрацией кислорода в воздухе. После работы в помещении с повышенной концентрацией кислорода в воздухе необходимо хорошо проветрить одежду.
Инструмент и одежда должны быть свободными от масла и жира. Ни один узел, применяемый с кислородом, не должен соприкасаться с маслом или жиром.
При работе с жидким кислородом необходимо употреблять надлежащие перчатки, защитные очки, защитную обувь и защитные средства для тела.
Борьба с пожаром . Так как кислород сильно способствует горению, быстрое закрывание клапана кислородного источника может уменьшить силу огня. Если возможно, вывезти баллоны в безопасное место. Для избежания взрывов защитить баллоны от нагрева.

Доклад на тему «Применение кислорода» кратко изложенное в этой статье, расскажет Вам о сферах промышленности, в которых это невидимое вещество приносит невероятную пользу.

Сообщение о применении кислорода

Кислород является неотъемлемой частью жизнедеятельности всех живых организмов и химических процессов на планете. В этой статье мы рассмотрим наиболее частые области применения кислорода:

Применение кислорода в медицине

В данной области он чрезвычайно важен: химический элемент используется для жизненного поддержания людей, страдающих на затрудненное дыхание и для лечения некоторых недугов. Примечательно, что при нормальном давлении чистым кислородом дышать долго нельзя. Это небезопасно для здоровья.

Применение кислорода в стекольной промышленности

Данный химический элемент в стекловаренных печах используется в качестве компонента, улучшающего горение в них. Также благодаря кислороду промышленность уменьшает выбросы оксидов азота до уровня безопасных для жизни.

Применение кислорода в целлюлозно–бумажной промышленности

Данный химический элемент используется при спиртовании, делигнификации и в других процессах, таких как:

Отбеливание бумаги
Очистка сточных вод
Подготовка питьевой воды
Интенсификация горения мусоросжигательных печей
Переработка покрышек

Применение кислорода в авиации

Поскольку человек не может дышать вне атмосферы без кислорода, то ему необходимо брать запас данного полезного элемента с собой. Искусственно полученный кислород используется людьми для дыхания в чуждой среде: в авиации при полетах, в космических аппаратах.

Применение кислорода в природе

В природе существует круговорот кислорода: в процессе фотосинтеза растения на свету превращают углекислый газ и воду в органические соединения. Данный процесс характеризуется выделением кислорода. Как человек и животные, растения в темное время суток потребляют кислород из атмосферы. Круговорот кислорода в природе определяется тем, что человек и животные потребляют кислород, а растения производят его днем и расходуют ночью.

Применение кислорода в металлургии

Для химической и металлургической промышленности нужен чистый кислород, а не атмосферный. В мире каждый год предприятия получают больше 80 млн. тонн данного химического элемента. Он израсходуется в процессе получения стали из металлолома и чугуна.

Какое применение кислорода в машиностроении?

В строительстве и машиностроении он используется для резки и сварки металлов. Данные процессы осуществляются при высоких температурах.

Применение кислорода в жизни

В жизни человек использует кислород в различных сферах, таких как:

Выращивание рыбы в прудовых хозяйствах (вода насыщается кислородом).
Обработка воды во время изготовления пищевых продуктов.
Обеззараживание хранилищ и производственных помещений кислородом.
Разработка кислородных коктейлей для животных, чтобы те прибавляли в весе.

Применение кислорода человеком в электроэнергии

Тепловые и электрические станции, которые работают на нефти, природном газе или угле, для сжигания топлива используют кислород. Без него все производственные промышленные заводы просто бы не работали.

На Земле находится 49,4% кислорода, который встречается либо в свободном виде в воздухе, либо в связанном (вода, соединения и минералы).

Характеристика кислорода

На нашей планете газ кислород распространен больше всех других химических элементов. И это неудивительно, ведь он входит в состав:

горных пород,
воды,
атмосферы,
живых организмов,
белков, углеводов и жиров.

Кислород активный газ и поддерживает горение.

Физические свойства

В атмосфере кислород содержится в бесцветном газообразном виде. Он не имеет запаха, малорастворим в воде и других растворителях. У кислорода прочные молекулярные связи, из-за которых он химически малоактивен.

Если кислород нагревать, он начинает окислять и реагировать с большинством неметаллов и металлов. Например, железо, этот газ медленно окисляет и вызывает его ржавление.

При снижении температуры (-182,9°С), и нормальном давлении газообразный кислород переходит в другое состояние (жидкое) и приобретает бледно-синий цвет. Если температуру еще снижать (до -218,7°С) газ затвердеет и изменится до состояния синих кристаллов.

В жидком и твердом состояниях кислород приобретает синий цвет и обладает магнитными свойствами.

Древесный уголь является активным поглотителем кислорода.

Химические свойства

Почти во время всех реакций кислорода с другими веществами образуется и выделяется энергия, сила которой может зависеть от температуры. Например, при обычных температурах этот газ медленно реагирует с водородом, а при температуре выше 550°С возникает реакция со взрывом.

Кислород - активный газ, который входит в реакцию с большинством металлов, кроме платиновых и золота. Сила и динамика взаимодействия, во время которого образуются оксиды, зависит от присутствия в металле примесей, состояния его поверхности и измельчения. Некоторые металлы, во время связи с кислородом, кроме основных оксидов образуют амфотерные и кислотные оксиды. Оксиды золота и платиновых металлов возникают во время их разложения.

Кислород кроме металлов, так же активно взаимодействует практически со всеми химическими элементами (кроме галогенов).

В молекулярном состоянии кислород более активен и эту особенность используют при отбеливании различных материалов.

Роль и значение кислорода в природе

Зеленые растения вырабатывают больше всего кислорода на Земле, причем основная масса производится водными растениями. Если кислорода в воде выработалась больше, то избыток уйдет в воздух. А если меньше, то наоборот, недостающее количество будет дополнено из воздуха.

Морская и пресная вода содержит 88,8 % кислорода (по массе), а в атмосфере его 20,95 % по объёму. В земной коре больше 1500 соединений имеют в составе кислород.

Из всех газов, входящих в состав атмосферы, больше всего важен для природы и человека кислород. Он есть в каждой живой клетке и необходим всем живым организмам для дыхания. Недостаток кислорода в воздухе сразу отражается на жизнедеятельности. Без кислорода невозможно дышать, а значит жить. Человек во время дыхания за 1 мин. в среднем его потребляет 0,5 дм3. Если в воздухе его станет меньше до 1/3 его части, то он потеряет сознание, до 1/4 части — он умрет.

Дрожжи и некоторые бактерии могут жить без кислорода, но теплокровные животные, умирают при его недостатке через несколько минут.

Круговорот кислорода в природе

Круговоротом кислорода в природе называется обмен им между атмосферой и океанами, между животными и растениями во время дыхания, а так же в процессе химического горения.

На нашей планете важный источник кислорода - растения, в которых проходит уникальный процесс фотосинтеза. Во время него происходит выделение кислорода.

В верхней части атмосферы тоже образуется кислород, вследствие разделения воды под действием Солнца.

Как происходит круговорот кислорода в природе?

Во время дыхания животных, людей и растений, а так же горения любого топлива тратится кислород и образуется углекислый газ. Потом углекислым газом питаются растения, которые в процессе фотосинтеза снова вырабатывают кислород.

Таким образом, его содержание в воздухе атмосферы поддерживается и не заканчивается.

Области применения кислорода

В медицине во время операций и опасных для жизни заболеваний больным дают дышать чистым кислородом, чтобы облегчить их состояние и ускорить выздоровление.

Без баллонов с кислородом альпинисты не поднимаются в горы, а аквалангисты не погружаются на глубину морей и океанов.

Кислород широко применяется в разных видах промышленности и производства:

для обрезки и сварки различных металлов
для получения очень высоких температур на заводах
для получения разнообразных химических соединений. для ускорения плавления металлов.

Так же широко кислород применяется в космической индустрии и авиации.

Часть I

1. Строение атома

2. Молекулярная формула – О2, другая аллотропная модификация имеет формулу О3 и носит название – озон.

3. Физические свойства кислорода: газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха.

4. Химические свойства кислорода.
Взаимодействует (закончите уравнения реакций и рассмотрите их с позиций окисления-восстановления):

5. Получение кислорода:
1) в промышленности – из жидкого воздуха
2) в лаборатории – разложением (закончите уравнения реакций, назовите соединения и процессы, укажите условия их протекания):

3) в природе (запишите уравнение и название процесса):

Часть II

1. Заполните схему «Применение кислорода».

2. С помощью Интернета подготовьте небольшое сообщение по теме «Интенсификация металлургических и других промышленных процессов с помощью кислорода». Запишите план или тезисы сообщения в особой тетради.

Кислород в металлургии широко применяется для интенсификации ряда металлургических процессов. Полная или частичная замена поступающего в металлургические агрегаты воздуха кислородом изменила химизм процессов, их технические параметры. Кислородное дутье позволило сократить потери тепла с уходящими газами, значительная часть которых при воздушном дутье составлял азот, который замедлял течение реакций. При продувке кислородом снижается расход топлива, улучшается качество металла, в металлургических агрегатах возможно получение новых видов продукции (например, шлаков и газов необычного для данного процесса состава, находящих специальное техническое применение) и др.
Большие перспективы имеет интенсификация металлургических процессов путем введения в металлургические агрегаты (доменная печь, конвертор, мартеновская печь) воздуха, обогащенного кислородом. Применение кислородного дутья повышает температуру процесса, уменьшает содержание вредных газов в стали, повышая тем самым ее механические качества. Уменьшение общего количества газов при кислородном дутье уменьшает и потерю теплоты, уносимой газами. Кислородное дутье сокращает время продувки, повышая производительность конвертора.

3. Запишите схемы реакций, протекание которых возможно. Рассмотрите уравнения реакций с позиций окисления-восстановления.

4. В лаборатории собирают кислород в сосуд с помощью вытеснения воды или воздуха. Распознают с помощью тлеющей лучинки, которая загорается (вспыхивает).

5. Сравните свойства и области применения кислорода и озона.

6. Дополните цепочку переходов. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме:

7. Придумайте и запишите условия задачи на нахождение объёма воздуха, необходимого для сжигания известного объёма этана (С2Н2). Решите задачу, используя правило Гей-Люссака.

Найти объём воздуха, необходимого на сжигание 44,8 л С2Н2 (н.у.)?

В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха.

Главными потребителями кислорода являются энергетика, металлургия, химическая промышленность и медицина.

Кислород - бесцветный, не обладающий запахом газ, типичный окислитель, при повышении концентрации этого газа в воздухе до 30% и выше происходит очень интенсивное сгорание в такой атмосфере практически всех веществ. В кислороде горят различные металлы, неметаллы и сложные вещества, например, углерод, сера, железо, магний, сероводород. Эти свойства обуславливают широкое применение этого газа в различных отраслях промышленности.

Нефтегазовая промышленность

Кислород применяется для увеличения производительности заводов по крекингу нефти, для лучшей переработки высокооктановых компонентов, а также для уменьшения серных отложений на НПЗ.

Химическая и нефтехимическая промышленность

Кислород широко применяется для окисления исходных реагентов с целью получения азотной кислоты, этиленоксида, пропиленоксида, винилхлорида и других важных химических соединений.

Металлургическая промышленность

Чистый кислород расходуется главным образом на получение стали из чугуна и металлолома. Кислород применяется для увеличения температуры горения в печах. Во многих металлургических агрегатах для более эффективного сжигания топлива вместо воздуха в горелках используют кислородно-воздушную смесь.

Энергетика

Электрические и тепловые станции, работающие на угле, нефти или природном газе используют атмосферный кислород для сжигания топлива.

Машиностроение, строительство

В машиностроении, в строительстве кислород используют для сварки, резки и пайки металлов. Горючий газ ацетилен, сгорая в токе кислорода, позволяет получить температуру выше 3000° С! Это приблизительно вдвое больше температуры плавления железа.

Стекольная промышленность

Оборудование получения кислорода эффективно применяется для повышения производительности стекловаренных печей за счет увеличения температуры процесса.

Медицина

В медицине кислород используют для поддержания жизни больных с затрудненным дыханием и для лечения некоторых заболеваний.

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E948, как пропеллент и упаковочный газ.

Сельское хозяйство

В тепличном хозяйстве кислород применяется для изготовления кислородных коктейлей, для прибавки в весе у животных, для обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве и при выращивании креветок, крабов и мидий.

Наши специалисты подберут для Вас кислородное оборудование под Ваши требования.

Для проработки предварительного предложения, заполните, пожалуйста,