Номер 8, страница 19 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 3. Агрегатные состояния веществ. Глава 1. Первоначальные химические понятия - номер 8, страница 19.

8. Подготовьте сообщение о сухом льде.

Что такое сухой лед?

Сухой лед — это твердая фаза диоксида углерода (углекислого газа), химическая формула которого $CO_2$. Свое название он получил благодаря уникальному свойству: при нормальном атмосферном давлении он не плавится, то есть не переходит в жидкое состояние, а сублимирует (или возгоняется) — сразу превращается в газ. Внешне сухой лед представляет собой белое, плотное, снегоподобное вещество без запаха и вкуса. Его производство и использование требуют соблюдения особых мер предосторожности из-за его чрезвычайно низкой температуры и выделения больших объемов углекислого газа.

Ответ: Сухой лед – это твердый диоксид углерода ($CO_2$), который при атмосферном давлении переходит из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкую фазу, в процессе, называемом сублимацией.

Основные свойства

Ключевым свойством сухого льда является его температура сублимации, которая при нормальном атмосферном давлении составляет $-78.5^\circ C$ ($194.65 K$). Это делает его гораздо более эффективным хладагентом по сравнению с обычным водяным льдом, температура плавления которого $0^\circ C$. Плотность сухого льда составляет около $1.56 \text{ г/см}^3$, что выше плотности водяного льда. При сублимации один килограмм сухого льда образует более 500 литров углекислого газа. Процесс сублимации можно описать уравнением: $CO_{2(тв)} \rightarrow CO_{2(г)}$. Сухой лед нетоксичен и негорюч. Белый "дым", который часто ассоциируется с сухим льдом, на самом деле является не углекислым газом (он невидим), а туманом из сконденсированных в холодном газе паров воды из окружающего воздуха.

Ответ: Основные свойства сухого льда — это очень низкая температура ($-78.5^\circ C$), способность к сублимации, высокая плотность ($1.56 \text{ г/см}^3$) и выделение большого объема газообразного $CO_2$ при переходе из твердого состояния.

Получение

Сухой лед получают из жидкого диоксида углерода, который хранится под высоким давлением. Процесс производства включает следующие этапы:
1. Жидкий $CO_2$ под давлением подается в специальную емкость — экспандер или пресс.
2. Давление резко снижают до атмосферного. Из-за быстрого расширения (эффект Джоуля-Томсона) диоксид углерода мгновенно охлаждается до температуры замерзания.
3. Часть $CO_2$ испаряется, отбирая тепло у оставшейся части, что приводит к ее замерзанию и превращению в рыхлую снегообразную массу.
4. Полученный "снег" затем спрессовывают в блоки, гранулы или пеллеты различного размера и формы для удобства хранения и транспортировки.

Ответ: Сухой лед получают путем быстрого снижения давления жидкого диоксида углерода, что вызывает его мгновенное охлаждение и затвердевание в "снег", который затем прессуется в блоки или гранулы.

Применение

Благодаря своим уникальным свойствам сухой лед находит широкое применение в различных областях:
• Транспортировка и хранение: Используется для охлаждения продуктов питания, мороженого, а также в медицине для перевозки вакцин, органов и биологических образцов, требующих низких температур. В отличие от обычного льда, он не оставляет влаги.
• Спецэффекты: В индустрии развлечений (театры, концерты, клубы) для создания густого белого тумана, стелющегося по полу. Эффект достигается при помещении сухого льда в теплую воду.
• Промышленная очистка: Метод "криогенного бластинга", при котором гранулы сухого льда под высоким давлением направляются на очищаемую поверхность. При ударе гранулы сублимируют, "взрывая" загрязнения с поверхности без ее повреждения и без образования вторичных отходов.
• Пищевая промышленность: Для быстрой ("шоковой") заморозки продуктов, замедления роста дрожжей в тестовых заготовках и для газирования напитков.
• Научные исследования: В лабораториях в качестве хладагента для охлаждения реакционных смесей и сохранения образцов.

Ответ: Сухой лед применяется для низкотемпературного хранения и транспортировки, создания сценических спецэффектов, промышленной очистки (криогенный бластинг) и в пищевой промышленности для заморозки и газирования.

Меры предосторожности

Работа с сухим льдом требует строгого соблюдения правил безопасности:
1. Защита от обморожения: Из-за экстремально низкой температуры ($ -78.5^\circ C$) прямой контакт с кожей вызывает мгновенное и тяжелое обморожение. Работать с сухим льдом необходимо только в специальных криогенных или толстых теплоизолирующих перчатках.
2. Опасность удушья: При сублимации сухой лед выделяет большие объемы углекислого газа, который тяжелее воздуха и может скапливаться в низких и непроветриваемых местах, вытесняя кислород. Хранить и использовать сухой лед можно только в хорошо вентилируемых помещениях.
3. Опасность взрыва: Категорически запрещено хранить сухой лед в герметичных контейнерах (например, в стеклянных банках с крышкой или пластиковых бутылках). Сублимация создает огромное давление газа, которое может разорвать контейнер. Для хранения используют специальные изотермические контейнеры с клапаном для сброса давления.
4. Прочее: Нельзя пробовать сухой лед на вкус или глотать. Необходимо хранить его в недоступном для детей и животных месте.

Ответ: При работе с сухим льдом необходимо использовать защитные перчатки для предотвращения обморожения, обеспечивать хорошую вентиляцию для избежания удушья и никогда не хранить его в герметичной таре из-за риска взрыва.