Номер 16, страница 366 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 50. Щелочные металлы - номер 16, страница 366.

Условие.

16. Надпероксид калия взаимодействует с углекислым газом. Предложите возможные области применения этого соединения. Проверьте свою гипотезу.

Решение.

Решение 2.

Решение

Взаимодействие надпероксида (супероксида) калия ($KO_2$) с углекислым газом ($CO_2$) является ключевой химической реакцией, которая лежит в основе его практического применения. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

$4KO_2 + 2CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + 3O_2$

Как видно из уравнения, в ходе реакции поглощается углекислый газ и выделяется газообразный кислород. Поскольку в выдыхаемом человеком воздухе содержатся также пары воды, важно учесть и реакцию надпероксида калия с водой:

$4KO_2 + 2H_2O \rightarrow 4KOH + 3O_2$

Образующийся в результате гидроксид калия ($KOH$) является сильной щелочью и, в свою очередь, эффективно поглощает углекислый газ:

$2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

Таким образом, суммарный процесс заключается в поглощении продуктов человеческого дыхания (углекислого газа и паров воды) и одновременном выделении кислорода, необходимого для дыхания.

Предложение возможных областей применения этого соединения

Основываясь на способности надпероксида калия поглощать углекислый газ и выделять кислород, можно выдвинуть гипотезу, что это соединение используется для регенерации (восстановления) воздуха в замкнутых системах, где отсутствует доступ к свежему воздуху извне. Это делает его незаменимым компонентом автономных систем жизнеобеспечения.

Проверка своей гипотезы

Данная гипотеза полностью подтверждается практикой. Уникальное свойство надпероксида калия регенерировать воздух нашло широкое применение в следующих областях:

• Космонавтика: в системах жизнеобеспечения на пилотируемых космических кораблях (например, «Союз») и орбитальных станциях для поддержания пригодного для дыхания состава атмосферы в герметичных отсеках.
• Подводный флот: на подводных лодках и в глубоководных аппаратах, где экипаж находится в полной изоляции от внешней среды в течение длительного времени.
• Горноспасательное и пожарное дело: в изолирующих дыхательных аппаратах (ребризерах), которые позволяют спасателям и пожарным работать в условиях сильного задымления или в атмосфере с ядовитыми газами, где использование обычных противогазов невозможно.
• Аварийно-спасательные системы: в качестве аварийного источника кислорода в убежищах, бункерах и шахтах на случай чрезвычайных ситуаций.

Таким образом, химическая реакция взаимодействия надпероксида калия с углекислым газом и водой является основой для создания систем жизнеобеспечения в экстремальных и изолированных условиях.

Ответ: Надпероксид калия реагирует с углекислым газом, поглощая его и выделяя кислород ($4KO_2 + 2CO_2 \rightarrow 2K_2CO_3 + 3O_2$). Благодаря этому свойству он применяется для регенерации воздуха в автономных системах жизнеобеспечения. Основные области применения: космические корабли, подводные лодки, изолирующие дыхательные аппараты (ребризеры) для пожарных и спасателей, а также аварийные системы в убежищах и шахтах.