Номер 2, страница 85 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава VI. Простые вешества. §18. Неметаллы. Проверьте свои знания - номер 2, страница 85.

Условие.

2. Сравните аллотропные видоизменения кислорода. Назовите области применения кислорода и озона, обусловленные свойствами этих веществ.

Решение.

Решение 2.

Сравните аллотропные видоизменения кислорода

Кислород как химический элемент образует две аллотропные модификации — кислород (или дикислород) и озон. Основные различия между ними заключаются в строении молекул, что определяет разницу в их физических и химических свойствах.

1. Кислород ($O_2$)

• Состав и строение: Молекула состоит из двух атомов кислорода, связанных прочной двойной ковалентной связью ($O=O$). Молекула имеет линейное строение.
• Физические свойства: В нормальных условиях это газ без цвета, вкуса и запаха. Он немного тяжелее воздуха (молярная масса 32 г/моль), плохо растворяется в воде. Температура кипения составляет -183 °C, а температура плавления -218,8 °C.
• Химические свойства: Кислород является сильным окислителем, однако его реакции часто требуют начальной активации (нагревания). Он поддерживает процессы горения и дыхания. Взаимодействует со многими веществами, образуя оксиды. Молекула $O_2$ относительно стабильна.

2. Озон ($O_3$)

• Состав и строение: Молекула состоит из трех атомов кислорода, которые образуют угловую структуру с углом связи примерно 117°. Связи в молекуле являются полуторными (резонансными), что делает молекулу менее стабильной.
• Физические свойства: В нормальных условиях это газ бледно-голубого цвета с характерным резким запахом "свежести" (ощущается после грозы). Он значительно тяжелее воздуха (молярная масса 48 г/моль) и лучше растворяется в воде по сравнению с кислородом. Температура кипения -112 °C, плавления -192,5 °C.
• Химические свойства: Озон — один из самых сильных окислителей, значительно более активный, чем кислород. Его высокая реакционная способность объясняется нестабильностью молекулы, которая легко распадается с образованием молекулярного кислорода и высокореактивного атомарного кислорода: $O_3 \rightarrow O_2 + O$. Озон окисляет большинство металлов (включая серебро и золото) и многие неметаллы. В высоких концентрациях он токсичен для живых организмов.

Ответ: Кислород ($O_2$) и озон ($O_3$) — это аллотропные модификации, различающиеся числом атомов в молекуле, строением, а также физическими и химическими свойствами. Озон, в отличие от кислорода, имеет цвет и запах, является значительно более сильным окислителем и менее стабильным соединением.

Назовите области применения кислорода и озона, обусловленные свойствами этих веществ

Применение кислорода ($O_2$)

Области применения кислорода основаны на его способности поддерживать горение и быть необходимым для дыхания.

• Металлургия: Используется в сталелитейной промышленности для выплавки стали из чугуна путем выжигания избытка углерода и других примесей. Это свойство обусловлено способностью кислорода интенсифицировать процессы горения при высоких температурах.
• Сварка и резка металлов: В смеси с ацетиленом или другими горючими газами кислород создает высокотемпературное пламя, используемое для автогенной сварки и резки.
• Медицина: Применяется для обогащения дыхательных смесей при нарушении дыхания, в кислородных палатках и подушках, а также в аппаратах искусственной вентиляции легких, что связано с его ключевой ролью в клеточном дыхании.
• Ракетное топливо: Жидкий кислород используется в качестве окислителя в ракетных двигателях, обеспечивая сгорание топлива.
• Химическая промышленность: Применяется как окислитель в производстве азотной кислоты, серной кислоты, оксида этилена и других важных химических продуктов.

Применение озона ($O_3$)

Применение озона базируется на его чрезвычайно высокой окислительной способности и бактерицидных свойствах.

• Обеззараживание (дезинфекция) воды и воздуха: Озонирование используется для очистки питьевой воды, воды в бассейнах, а также для стерилизации воздуха в помещениях. Озон эффективно уничтожает бактерии, вирусы и грибки благодаря своей высокой окислительной активности.
• Отбеливание: Применяется в качестве экологически чистого отбеливателя для бумаги, тканей, масел и других материалов, так как он разрушает окрашивающие вещества, не образуя вредных хлорорганических соединений.
• Химический синтез: В органической химии озон используется в реакции озонолиза для селективного разрыва двойных и тройных углерод-углеродных связей при получении альдегидов, кетонов и кислот.
• Устранение запахов (дезодорация): Озон эффективно окисляет молекулы, вызывающие неприятные запахи, что используется для очистки воздуха на промышленных объектах и в быту.

Ответ: Кислород применяется в металлургии, для сварки, в медицине и как компонент ракетного топлива благодаря своей способности поддерживать горение и дыхание. Озон, в силу своих мощных окислительных и дезинфицирующих свойств, используется для очистки воды и воздуха, в качестве отбеливателя и в органическом синтезе.