Лабораторный опыт №3, страница 43 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Лабораторный опыт №3

Взаимодействие металлов с растворами кислот

Цель: исследовать реакции различных металлов с растворами кислот и сделать вывод о существовании химически инертных металлов.

Реактивы

Металлы: магний, цинк, железо, медь.

Раствор соляной кислоты $HCl$

Химическая посуда, оборудование

Пробирки

Налейте в четыре пробирки раствор соляной кислоты. В одну из пробирок насыпьте порошка магния, в другую – поместите гранулы цинка, в третью – опилки железа, в четвертую – стружки меди.

Вопросы и задания

Что вы наблюдаете? Обратите внимание на интенсивность протекания реакций. Напишите уравнения реакций. Сделайте соответствующие выводы.

1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: $CaCO_3 \rightarrow CO_2 \rightarrow CO \rightarrow Fe \rightarrow H_2$

Решение

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие химические реакции:

1) Получение углекислого газа ($CO_2$) из карбоната кальция ($CaCO_3$). Это можно сделать путем термического разложения карбоната кальция при нагревании.

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2 \uparrow$

2) Получение угарного газа ($CO$) из углекислого газа ($CO_2$). Это реакция восстановления, которая происходит при взаимодействии углекислого газа с раскаленным углем (коксом).

$CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$

3) Получение железа ($Fe$) с использованием угарного газа ($CO$). Угарный газ является хорошим восстановителем и используется в металлургии для получения металлов из их оксидов, например, в доменном процессе для восстановления железной руды (содержащей $Fe_2O_3$).

$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_2$

4) Получение водорода ($H_2$) из железа ($Fe$). Железо, как металл, стоящий в ряду активности левее водорода, может вытеснять его из растворов кислот, например, из соляной кислоты.

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

Ответ:

1. $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$

2. $CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$

3. $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_2$

4. $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2$

2. Рассмотрите рисунок 72 и объясните, как происходит круговорот углерода в природе. Подготовьте эссе и презентацию на эту тему.

Решение

Поскольку в задании отсутствует рисунок 72, объяснение круговорота углерода приводится на основе общих научных знаний.

Круговорот углерода — это совокупность процессов перемещения и преобразования углерода между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами (биосферой). Этот цикл является основой жизни на Земле.

Основные процессы круговорота углерода:

1. Фотосинтез. Растения, водоросли и некоторые бактерии поглощают углекислый газ ($CO_2$) из атмосферы и воды. С помощью энергии солнечного света они синтезируют из него органические вещества (например, глюкозу $C_6H_{12}O_6$), которые служат им пищей. Этот процесс "связывает" неорганический углерод в живой материи.

2. Дыхание. Все живые организмы (растения, животные, грибы, микробы) дышат. В ходе дыхания органические вещества расщепляются для получения энергии, а углекислый газ ($CO_2$) выделяется обратно в атмосферу и гидросферу.

3. Потребление. Животные получают углерод, поедая растения (травоядные) или других животных (хищники). Таким образом, углерод передается по пищевым цепям.

4. Разложение. После гибели растений и животных их органические останки разлагаются микроорганизмами (бактериями и грибами). В процессе этого разложения углерод возвращается в окружающую среду, в основном в виде $CO_2$ в результате дыхания редуцентов.

5. Обмен с океаном. Мировой океан — крупнейший резервуар углерода. Углекислый газ растворяется в воде и вступает в химические реакции, образуя угольную кислоту и ее соли (карбонаты и бикарбонаты). Морские организмы используют их для построения раковин и скелетов (из $CaCO_3$). После их отмирания карбонатные останки оседают на дне, формируя со временем осадочные породы (известняки).

6. Геологические процессы и деятельность человека. Часть органических остатков, не разложившись, за миллионы лет превращается в ископаемое топливо — уголь, нефть, природный газ. При их сжигании человеком в промышленных масштабах, а также при лесных пожарах, огромные количества углерода, которые были изъяты из цикла на долгое время, быстро возвращаются в атмосферу в виде $CO_2$. Вулканические извержения также выбрасывают в атмосферу углекислый газ из недр Земли.

Антропогенное воздействие, в первую очередь сжигание ископаемого топлива, нарушает естественный баланс, приводя к росту концентрации $CO_2$ в атмосфере и, как следствие, к глобальному изменению климата.

Ответ:

Круговорот углерода в природе — это циклический процесс, который включает поглощение $CO_2$ из атмосферы растениями в ходе фотосинтеза, передачу углерода по пищевым цепям, его возвращение в атмосферу через дыхание организмов и разложение органических остатков. Важную роль играют также обмен углеродом между атмосферой и океаном, и геологические процессы, такие как формирование осадочных пород и ископаемого топлива. Деятельность человека, особенно сжигание угля, нефти и газа, вносит значительный вклад в этот цикл, увеличивая содержание $CO_2$ в атмосфере и влияя на климат планеты.