Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС §27

Воздух состоит из смеси различных газов. Основные компоненты воздуха:

• Азот — около 78 %

• Кислород — около 21 %

• Углекислый газ — около 0,03 %

• Благородные газы (гелий, неон, аргон и др.) — около 1 %

• Водяные пары и примеси — в зависимости от условий (непостоянно)

Вот круговая диаграмма, которая отражает состав воздуха:

• Азот (N₂) — 78 %

• Кислород (O₂) — 21 %

• Благородные газы — 1 %

• Углекислый газ (CO₂) — 0,03 %

Содержание кислорода и азота в воздухе можно определить с помощью опыта по сжиганию фосфора под колпаком. При горении фосфор реагирует только с кислородом, в результате чего образуется оксид фосфора. Азот в реакции не участвует. После того как кислород расходуется, уровень воды в сосуде поднимается примерно на 1/5 от объёма, что соответствует объёму кислорода. Таким образом, из опыта можно определить, что воздух состоит примерно из 1/5 кислорода и 4/5 азота по объёму.

К благородным газам относятся: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn).

Области применения:

• Гелий — заполняют воздушные шары, используют в дыхательных смесях для водолазов, в криогенике.

• Неон — применяется в рекламных вывесках, даёт красное свечение.

• Аргон — используется для наполнения ламп, при сварке металлов, в научных приборах.

• Криптон и ксенон — применяются в источниках света, фарах, лампах-вспышках.

• Радон — иногда используется в медицине, но с большой осторожностью из-за радиоактивности.

Горение в чистом кислороде происходит значительно быстрее и интенсивнее, чем на воздухе, так как в кислороде отсутствуют инертные газы (например, азот), которые разбавляют кислород. В результате температура пламени выше, пламя ярче и полное сгорание вещества происходит быстрее. На воздухе кислорода лишь около 21 %, и он разбавлен азотом, из-за чего горение идёт медленнее и менее эффективно.

Пример: магний горит в кислороде ослепительно ярким белым пламенем, а на воздухе — тусклее.

Сходство: при горении как простых, так и сложных веществ происходит реакция с кислородом, сопровождающаяся выделением тепла и света. Образуются оксиды.

Различия: при горении простых веществ образуется один продукт — оксид одного элемента, например: (2H₂ + O₂ → 2H₂O) — водород; (C + O₂ → CO₂) — углерод

А при горении сложных веществ (состоящих из нескольких химических элементов) образуются оксиды всех входящих в состав элементов. Например: (2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O) — ацетилен; (C₆H₆ + O₂ → CO₂ + H₂O → уравнивается: 2C₆H₆ + 15O₂ → 12CO₂ + 6H₂O) — бензол

а) (2Ba + O₂ → 2BaO)

б) (4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃)

в) (4Li + O₂ → 2Li₂O)

г) (4P + 5O₂ → 2P₂O₅)

д) (2H₂ + O₂ → 2H₂O)

е) (2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O)

ж) (2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O)

з) (2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O)

Условия возникновения горения:

1. Наличие горючего вещества.

2. Доступ кислорода (или другого окислителя).

3. Нагревание до температуры воспламенения.

Прекращение горения возможно при устранении хотя бы одного из этих условий.

а) Если загорелась одежда на человеке — накрыть плотной тканью или одеялом, чтобы прекратить доступ воздуха, либо сбить пламя катанием по земле.

б) При воспламенении бензина — использовать пену, песок, углекислотные или порошковые огнетушители, т.к. вода может только растечь бензин.

в) Пожар на складе лесоматериалов — тушить водой, использовать пену или песок, охлаждая материалы и преграждая доступ кислорода.

г) Нефть на воде — использовать пенные огнетушители или специальные вещества, которые создают плёнку на поверхности и перекрывают доступ кислорода. Воду применять нельзя — нефть всплывает.

Уравнение горения этана: (2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O)

Пояснение:

• В этане 2 атома углерода → 2 × 2 = 4 CO₂

• 6 атомов водорода → 3 H₂O × 2 = 6 H₂O

• Всего нужно: 4×2 (O) + 6×1 (O) = 8 + 6 = 14 атомов кислорода → 7 молекул O₂

Объёмная доля кислорода в воздухе ≈ 21 %

Обозначим объём воздуха как V. Тогда:

0.21 × V = 21

V = 21 / 0.21 = 100 л воздуха

Обозначим объёмную долю как φ:

φ = (0.63 / 70) × 100 % = 0.009 × 100 = 0.9 %

Доля кислорода в воздухе ≈ 21 %

Обозначим V — объём воздуха:

0.21 × V = 100

V = 100 / 0.21 ≈ 476.2 ≈ 476 л воздуха

Правильный ответ: 2) А. Лавуазье

Объяснение: Французский учёный Антуан Лавуазье в 1774 году доказал, что воздух состоит в основном из кислорода и азота, проведя опыты со сжиганием веществ под колпаком.

1. гелий

2. кислород

3. неон

4. аргон

Правильный ответ: 2) кислород

Объяснение: К благородным газам относятся гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn). Кислород — активный неметалл, он участвует во многих химических реакциях, в том числе в горении.

1. CaCO₃ → CaO + CO₂↑

2. 2Mg + O₂ → 2MgO

3. 2HgO → 2Hg + O₂↑

Правильный ответ: 2) 2Mg + O₂ → 2MgO

• Первая реакция — это разложение карбоната кальция при нагревании.

• Вторая реакция — взаимодействие магния с кислородом с образованием оксида — это реакция горения.

• Третья реакция — это термическое разложение оксида ртути.

Горение — это окислительно-восстановительная реакция с участием кислорода, сопровождающаяся выделением тепла и света. Именно второй вариант ей соответствует.

Антуан Лоран Лавуазье (Antoine Laurent Lavoisier) родился 26 августа 1743 года в Париже в обеспеченной буржуазной семье. Его отец был адвокатом в парламенте Парижа, и семья стремилась дать сыну блестящее образование. Уже в юности Лавуазье проявил выдающиеся способности к наукам, особенно к естественным, математике и химии.

Первоначально Антуан изучал право и даже получил степень бакалавра права в 1763 году, как того требовала семейная традиция. Однако страсть к науке взяла верх, и он полностью посвятил себя научной деятельности. Он учился у лучших преподавателей того времени и серьёзно увлёкся химией, минералогией, геологией и физикой.

В 1768 году, всего в 25 лет, Лавуазье стал членом Французской академии наук. Он занимался самыми разными областями исследований: работал над проблемами водоснабжения Парижа, разрабатывал системы освещения улиц, проводил геологические экспедиции. Но его основной вклад был в химию, где он совершил настоящую научную революцию.

Одним из важнейших достижений Лавуазье стало опровержение теории флогистона — ошибочного представления о том, что при горении из вещества выделяется особая субстанция (флогистон). Вместо этого он доказал, что горение — это реакция соединения вещества с кислородом, который входит в состав воздуха. Для этого он проводил множество опытов по сжиганию различных веществ в закрытых сосудах и точно измерял массу реагентов и продуктов.

Именно Лавуазье экспериментально определил состав воздуха, показав, что он состоит преимущественно из двух газов — кислорода и азота. Он же дал кислороду его современное название и ввёл в обиход термин "гидроген" — «рождающий воду», то есть водород. Он установил, что вода образуется при соединении водорода с кислородом.

Лавуазье стал одним из первых учёных, кто строго придерживался количественного подхода в химии: он точно взвешивал вещества до и после реакций, что позволило ему сформулировать закон сохранения массы: «Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции».

Кроме того, Лавуазье внёс огромный вклад в создание новой химической номенклатуры — он предложил систематические названия веществ, основанные на их составе и свойствах. Эта система положила начало современной химической терминологии.

Он также занимался изучением дыхания, показав, что оно аналогично медленному горению органических веществ в организме. Его исследования легли в основу будущей биохимии.

К сожалению, несмотря на свои заслуги перед наукой, Лавуазье стал жертвой политических событий. Во время Великой французской революции он был связан с налоговой службой (Фермеры генеральные), которая собирала налоги для королевской власти. Это стало причиной его ареста. В 1794 году, в возрасте 50 лет, Антуан Лавуазье был казнён на гильотине. Один из современников сказал: «Для того, чтобы отрубить голову Лавуазье, понадобилась секунда, но столетие не хватит, чтобы создать подобного ему».

Антуан Лоран Лавуазье навсегда вошёл в историю как основоположник современной химии, учёный, который изменил взгляды человечества на природу веществ и химических процессов. Его работы легли в основу всей дальнейшей химической науки.

Парниковый эффект — это естественный процесс, который делает жизнь на Земле возможной. Благодаря ему наша планета сохраняет тепло, получаемое от Солнца. Без этого явления средняя температура на Земле была бы около −18 °C, и жизнь в её привычной форме была бы невозможна. Однако в последние столетия деятельность человека усилила этот процесс, что привело к глобальному потеплению и изменению климата.

Суть парникового эффекта заключается в следующем. Солнечные лучи проходят сквозь атмосферу и достигают поверхности Земли. Поверхность нагревается и начинает излучать энергию в виде инфракрасного теплового излучения. Однако часть этого тепла не уходит обратно в космос, а задерживается в атмосфере благодаря особым газам, называемым парниковыми. Эти газы поглощают и повторно излучают тепло, не позволяя ему покинуть атмосферу. В результате средняя температура воздуха и поверхности Земли повышается.

К основным парниковым газам относятся водяной пар, углекислый газ (CO₂), метан (CH₄), озон (O₃), оксид азота (N₂O), а также фреоны и другие газы техногенного происхождения. Некоторые из них, такие как водяной пар, естественным образом присутствуют в атмосфере. Но концентрация углекислого газа, метана и оксидов азота увеличилась за последние сто лет из-за сжигания ископаемого топлива, вырубки лесов, промышленного производства и сельского хозяйства.

Основными причинами усиления парникового эффекта являются бурное развитие промышленности и транспорта, широкое использование нефти, угля и природного газа, а также уничтожение лесов, особенно в тропических районах. В результате в атмосферу выбрасываются огромные объёмы CO₂ и других газов, которые накапливаются и задерживают всё больше тепла.

Усиление парникового эффекта имеет серьёзные последствия для климата. Температура на планете повышается, полярные ледники тают, уровень мирового океана поднимается. Изменяются погодные условия: учащаются засухи, ливни, ураганы. Всё это влияет на урожайность, вызывает гибель животных и растений, нарушает привычный образ жизни людей.

Чтобы замедлить изменение климата, необходимо принимать меры: переходить на использование возобновляемых источников энергии — солнца, ветра, воды; сокращать вырубку лесов и, наоборот, высаживать новые деревья; улучшать системы переработки отходов; разрабатывать экологически чистые виды транспорта. Кроме того, важно, чтобы страны сотрудничали друг с другом и соблюдали международные климатические соглашения, такие как Парижское соглашение, целью которого является ограничение роста средней глобальной температуры.

Парниковый эффект — это важнейшее природное явление, но его чрезмерное усиление, вызванное деятельностью человека, представляет серьёзную угрозу. Понимание сути этого процесса — первый шаг к решению глобальных экологических проблем XXI века.