Демонстрация №2, страница 41 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Демонстрация №2

Взаимодействие активных металлов с холодной и горячей водой

Демонстрацию выполняет учитель, учащиеся наблюдают, делают выводы.

Цель: узнать, как реагируют активные металлы с холодной и горячей водой.

Реактивы: Натрий Na, кальций Ca, вода $H_2O$, индикаторы – фенолфталеин, метилоранж

Химическая посуда, оборудование: Кристаллизатор, скальпель, фильтровальная бумага, пинцет

Обрежьте кусочек натрия скальпелем, высушите фильтровальной бумагой. Высушенный кусочек натрия следует бросить в кристаллизатор с холодной, а затем горячей водой. Наблюдать за ходом реакции через стекло вытяжного шкафа. Такую же реакцию проделать и с металлическим кальцием. Испытать полученные растворы двумя индикаторами.

Задание

1. Сравните интенсивность выделения газа с холодной и горячей водой.

2. Какой из этих металлов более активный?

3. Напишите уравнения реакций.

1. Назовите известные вам химические реакции, идущие в природе, быту и в живых организмах.

Химические реакции — это процессы, в результате которых одни вещества превращаются в другие. Они происходят повсеместно.

Реакции в природе:

• Фотосинтез — важнейший биохимический процесс, при котором зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии с помощью энергии солнечного света преобразуют углекислый газ и воду в органические вещества (глюкозу) и кислород. Уравнение реакции: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.
• Горение — например, лесные пожары. Это быстрое окисление горючих материалов с выделением большого количества тепла и света. При горении древесины (целлюлозы) образуются углекислый газ и вода.
• Коррозия металлов — например, ржавление железа. Это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического взаимодействия с окружающей средой (кислородом и водой). Примерная схема: $4Fe + 3O_2 + 6H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$.
• Гниение — процесс разложения органических веществ под действием микроорганизмов. Это сложная цепь химических реакций, приводящая к образованию более простых неорганических и органических соединений.

Реакции в быту:

• Горение природного газа в плите. Метан ($CH_4$) реагирует с кислородом, выделяя тепло для приготовления пищи. Реакция: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + Q$.
• Гашение соды уксусом при приготовлении выпечки. Гидрокарбонат натрия (сода) реагирует с уксусной кислотой с образованием ацетата натрия, воды и углекислого газа, который разрыхляет тесто. Реакция: $NaHCO_3 + CH_3COOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O + CO_2 \uparrow$.
• Карамелизация сахара — потемнение сахара при нагревании, что приводит к образованию новых веществ со сложным ароматом и вкусом.
• Брожение — процесс, используемый для приготовления кефира, кваса, вина. Например, спиртовое брожение, при котором дрожжи превращают сахара в этанол и углекислый газ: $C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{дрожжи} 2C_2H_5OH + 2CO_2 \uparrow$.

Реакции в живых организмах:

• Клеточное дыхание — процесс окисления органических веществ (например, глюкозы) в клетках, сопровождающийся высвобождением энергии, необходимой для жизнедеятельности. Эта энергия запасается в виде молекул АТФ. Суммарное уравнение: $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{энергия}$.
• Переваривание пищи — расщепление сложных органических молекул (белков, жиров, углеводов) на более простые с помощью ферментов. Например, расщепление белков до аминокислот.
• Синтез белка — сложнейший процесс образования белковых молекул из аминокислот на основе информации, закодированной в ДНК.

Ответ: Примерами химических реакций являются фотосинтез и коррозия в природе, горение газа и гашение соды в быту, клеточное дыхание и пищеварение в живых организмах.

2. Назовите условия и признаки протекания реакций в природе.

Для того чтобы химическая реакция началась и протекала, необходимы определенные условия, а сам процесс сопровождается характерными признаками.

Условия протекания реакций в природе:

• Контакт реагирующих веществ: Вещества должны соприкоснуться, чтобы между их частицами (атомами, молекулами, ионами) могло произойти взаимодействие. В природе этому способствует движение воздушных и водных масс.
• Достаточная энергия (энергия активации): Для запуска многих реакций требуется начальный энергетический толчок. В природе источниками такой энергии могут быть:
  • Солнечный свет (ультрафиолетовое и видимое излучение), необходимый для фотосинтеза.
  • Тепловая энергия от вулканической активности, лесных пожаров или геотермальных источников.
  • Электрические разряды молний, которые инициируют реакции в атмосфере, например, образование оксидов азота.
• Наличие катализаторов: Вещества, ускоряющие реакцию, но не входящие в состав продуктов. В живой природе роль катализаторов выполняют ферменты. В неживой природе катализаторами могут выступать ионы металлов, глина и другие минералы.
• Определенная среда: Часто реакции протекают в водном растворе, так как вода является универсальным растворителем и обеспечивает подвижность ионов и молекул.

Признаки протекания реакций в природе:

• Выделение или поглощение энергии: Например, выделение тепла и света при горении (лесные пожары) или во время извержения вулкана.
• Изменение цвета: Ржавление железа (появление бурого налета), пожелтение и опадение листьев осенью (разрушение зеленого хлорофилла и проявление других пигментов), созревание плодов.
• Выделение газа: Гниение органических остатков с образованием метана и сероводорода, реакция кислотных дождей с известняком с выделением углекислого газа, выделение газов при вулканической деятельности.
• Образование или исчезновение осадка: Формирование сталактитов и сталагмитов в пещерах в результате осаждения карбоната кальция из воды; растворение горных пород под действием воды и углекислого газа.
• Появление запаха: Образование сероводорода ($H_2S$) с запахом тухлых яиц при разложении органики в болотах.

Ответ: Условиями протекания реакций в природе являются контакт веществ, наличие энергии (свет, тепло), катализаторов и подходящей среды. Признаками реакций служат выделение/поглощение энергии, изменение цвета, выделение газа, образование осадка и появление запаха.