Номер 2, страница 70, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Как можно доказать опытным путем, что в воздухе есть азот? Отличается ли по содержанию азота почвенный воздух от атмосферного? Дайте обоснованный ответ.

Как можно доказать опытным путем, что в воздухе есть азот?

Доказать наличие азота в воздухе можно, удалив из определенного объема воздуха его наиболее активную часть – кислород. Классический опыт заключается в следующем:

1. В широком сосуде с водой (кристаллизаторе) на пробке размещают небольшое количество красного фосфора и поджигают его.

2. Горящий фосфор накрывают стеклянным колоколом или мерным цилиндром, край которого погружен в воду. Это создает замкнутый объем воздуха.

3. Фосфор активно горит, вступая в реакцию с кислородом воздуха и образуя твердый оксид фосфора(V) в виде белого дыма. Уравнение реакции: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

4. По мере выгорания кислорода горение прекращается. Белый дым ($P_2O_5$) постепенно растворяется в воде.

5. Давление внутри колокола падает, и вода под действием атмосферного давления поднимается вверх, занимая объем, который ранее занимал кислород. Уровень воды поднимается примерно на 1/5 высоты колокола, что соответствует содержанию кислорода в воздухе (около 21%).

6. Оставшийся под колоколом газ (около 4/5 от первоначального объема) – это преимущественно азот. Этот газ бесцветен, не имеет запаха, и, что важно, не поддерживает горение (если внести в него тлеющую лучинку, она погаснет). Также он не вызывает помутнения известковой воды, что доказывает отсутствие значительного количества углекислого газа.

Таким образом, опыт показывает, что воздух состоит не только из кислорода, но и из другого, гораздо более инертного газа, составляющего основную его часть, которым и является азот.

Ответ: Наличие азота в воздухе доказывают опытным путем, удаляя из замкнутого объема воздуха кислород (например, сжиганием фосфора). Оставшийся газ, составляющий около 4/5 объема, не поддерживает горение и является в основном азотом.

Отличается ли по содержанию азота почвенный воздух от атмосферного? Дайте обоснованный ответ.

Почвенный воздух – это газовая смесь, заполняющая поры в почве, не занятые водой. Его состав отличается от состава атмосферного воздуха, но содержание именно газообразного азота ($N_2$) меняется незначительно.

Основное отличие почвенного воздуха от атмосферного заключается в концентрации кислорода ($O_2$) и углекислого газа ($CO_2$).

• Содержание кислорода в почвенном воздухе, как правило, ниже, чем в атмосферном (может падать с 21% до 15% и даже ниже). Это связано с тем, что кислород активно потребляется для дыхания корнями растений, а также многочисленными почвенными микроорганизмами и животными.
• Содержание углекислого газа в почвенном воздухе, наоборот, значительно выше. Если в атмосфере его около 0,04%, то в почве концентрация может достигать 0,5–5% и более. Это прямой результат процессов дыхания, в ходе которых выделяется $CO_2$.

Что касается азота ($N_2$), то он является химически малоактивным (инертным) газом. Биологические процессы, такие как азотфиксация (превращение $N_2$ в соединения) и денитрификация (превращение соединений азота обратно в $N_2$), не оказывают существенного влияния на его общую концентрацию в почвенном воздухе ввиду постоянного газообмена с атмосферой.

Поскольку процентное содержание кислорода в почве уменьшается, а углекислого газа — увеличивается, относительная доля инертного азота в газовой смеси незначительно возрастает. Например, если содержание кислорода упало на 5%, то процентное содержание азота и других инертных газов на эти 5% возрастет, чтобы в сумме по-прежнему получалось 100%. Таким образом, содержание азота в почвенном воздухе очень близко к атмосферному (78%) или слегка его превышает (например, 79%).

Ответ: Да, отличается, но незначительно. В почвенном воздухе процентное содержание азота очень близко к атмосферному или немного выше. Это связано с тем, что в почве из-за дыхания корней и микроорганизмов снижается концентрация кислорода и резко возрастает концентрация углекислого газа, что приводит к незначительному увеличению относительной доли инертного азота.