Номер 1, страница 39 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 8. Озон — аллотропная модификация кислорода. Глава 1. Неметаллы - номер 1, страница 39.

Условие.

1. Сравните свойства озона и кислорода.

Решение.

Решение 2.

Кислород и озон — это аллотропные модификации одного и того же химического элемента, кислорода (O). Это означает, что они состоят из атомов одного элемента, но различаются количеством атомов в молекуле ($O_2$ и $O_3$), строением этих молекул и, как следствие, своими свойствами.

1. Строение молекул и молярная масса

Молекула кислорода состоит из двух атомов ($O_2$), имеет линейное строение с прочной двойной связью между атомами. Молярная масса кислорода составляет примерно $32 \text{ г/моль}$. Молекула озона состоит из трех атомов ($O_3$), имеет угловое (V-образное) строение, она менее прочная и нестабильная. Молярная масса озона составляет $48 \text{ г/моль}$, поэтому он тяжелее кислорода.

2. Физические свойства

Цвет и запах: Кислород — это газ без цвета и запаха. Озон — это газ бледно-голубого цвета с резким, характерным запахом, который часто ощущается после грозы.

Растворимость в воде: Озон растворяется в воде значительно лучше, чем кислород (примерно в 10 раз при одинаковых условиях).

Температуры кипения и плавления: У озона они выше, чем у кислорода. Температура кипения озона составляет $-111.9^\circ C$, в то время как у кислорода она равна $-183^\circ C$. Это связано с большей молярной массой и более сильными межмолекулярными взаимодействиями у озона.

3. Химические свойства

Стабильность и активность: Главное химическое различие заключается в стабильности. Молекула кислорода $O_2$ очень стабильна. Молекула озона $O_3$ нестабильна и легко распадается с образованием молекулы кислорода и очень активного атомарного кислорода: $O_3 \rightarrow O_2 + O$.

Окислительная способность: Из-за лёгкого образования атомарного кислорода озон является гораздо более сильным окислителем, чем кислород. Он окисляет многие вещества, которые не реагируют с кислородом в обычных условиях, например, серебро ($2Ag + O_3 \rightarrow Ag_2O + O_2$). Качественной реакцией на озон является его взаимодействие с раствором иодида калия с выделением свободного йода, что не происходит с кислородом: $2KI + O_3 + H_2O \rightarrow I_2 + 2KOH + O_2$.

4. Биологическая роль и значение

Действие на живые организмы: Кислород жизненно необходим для дыхания подавляющего большинства живых организмов на Земле. Озон, наоборот, является очень токсичным газом. В больших концентрациях он разрушает легочную ткань и может привести к серьезным отравлениям. Его используют для дезинфекции (озонирования) воды и воздуха благодаря его бактерицидным свойствам.

Роль в биосфере: Кислород — продукт фотосинтеза и основной участник процессов дыхания и горения. Озон в верхних слоях атмосферы (стратосфере) образует «озоновый слой», который поглощает большую часть губительного ультрафиолетового излучения Солнца, защищая жизнь на планете. В то же время, у поверхности Земли озон является одним из опасных компонентов смога.

Ответ: Кислород ($O_2$) и озон ($O_3$) являются аллотропными модификациями одного элемента, но существенно различаются по физическим (цвет, запах, растворимость), химическим (стабильность, окислительная способность) и биологическим (токсичность, роль в природе) свойствам. Эти различия обусловлены разным числом атомов в молекуле ($O_2$ и $O_3$) и, как следствие, разным строением. Озон является значительно более сильным окислителем, но менее стабильным и более токсичным веществом по сравнению с кислородом.