Номер 2, страница 57 - гдз по химии 7 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Каким опытом можно доказать качественный состав воздуха?

Качественный состав воздуха, то есть наличие в нём различных газообразных веществ, можно доказать с помощью серии химических опытов. Поскольку воздух является смесью газов, для обнаружения каждого из основных компонентов требуются свои специфические реакции.

Самым известным компонентом воздуха является кислород, который поддерживает горение. Для его обнаружения можно провести следующий опыт. В широкую чашу с водой помещают плавающую свечу, зажигают её и накрывают стеклянным стаканом или колбой. Свеча будет гореть некоторое время, используя кислород под стаканом. Когда значительная часть кислорода израсходуется, пламя погаснет. При этом вода поднимется внутрь стакана, заняв объём, который ранее занимал кислород (примерно 1/5 часть). Этот опыт демонстрирует, что в воздухе есть газ, поддерживающий горение.

Ответ: Наличие в воздухе компонента, поддерживающего горение (кислорода), доказывается опытом со сжиганием свечи в замкнутом объёме воздуха над водой. Погасание свечи и подъём воды показывают, что этот компонент был израсходован.

Чтобы доказать наличие в воздухе углекислого газа ($CO_2$), можно использовать его качественную реакцию с известковой водой — прозрачным раствором гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Если через известковую воду в течение некоторого времени пропускать воздух (например, с помощью аквариумного компрессора), раствор помутнеет. Помутнение вызвано образованием нерастворимого белого осадка карбоната кальция ($CaCO_3$). Уравнение реакции: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$.

Ответ: Помутнение известковой воды при контакте с воздухом доказывает наличие в нём углекислого газа.

Присутствие в воздухе водяного пара ($H_2O$) легко доказать, используя любой холодный предмет. Если налить в стакан очень холодную воду, его внешняя поверхность покроется мелкими капельками воды — "запотеет". Капельки воды — это сконденсировавшийся на холодной поверхности водяной пар, который в виде газа невидимо присутствует в воздухе. Также можно использовать безводные соли, например, белый порошок безводного сульфата меди ($CuSO_4$), который в присутствии влаги из воздуха постепенно синеет, превращаясь в гидрат ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$).

Ответ: Конденсация влаги на холодных поверхностях или изменение цвета безводных солей-индикаторов доказывает наличие в воздухе водяного пара.

После удаления из воздуха кислорода (например, пропусканием над раскалённой медью), углекислого газа (пропусканием через раствор щёлочи) и водяного пара (осушением), остаётся газ, который составляет основную массу воздуха (около 79%). Этот оставшийся газ — преимущественно азот ($N_2$) с примесью инертных газов. Он бесцветен, не имеет запаха, не поддерживает горение и дыхание. Это можно наблюдать в опыте со сжиганием свечи: после того как кислород выгорел, оставшийся газ (азот) погасил пламя. Исторически наличие инертных газов (в частности, аргона) было доказано после полного химического связывания всех известных компонентов воздуха, включая азот (например, в реакции с раскалённым магнием). Небольшая часть газа (около 1%) не вступала в реакцию, что и подтвердило наличие в воздухе благородных газов.

Ответ: Наличие в воздухе большого количества инертного газа (азота) доказывается тем, что после удаления всех активных компонентов остаётся газ, не поддерживающий горение. Существование других инертных газов доказывается наличием остатка после химического связывания азота.