Номер 8, страница 57 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 11. Типы химических реакций. Глава 1. Первоначальные химические понятия - номер 8, страница 57.

8. Вспомните из курса биологии, что такое фотосинтез. Запишите уравнение этого процесса, если известно, что в результате взаимодействия углекислого газа и воды образуется глюкоза, формула которой $C_6H_{12}O_6$ и кислород. Можно ли отнести эту реакцию к реакциям замещения? Поясните ответ.

1. Определение фотосинтеза

Фотосинтез — это сложный химический процесс преобразования энергии видимого света (солнечного света) в энергию химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов (у растений — хлорофилл). В ходе фотосинтеза растения, водоросли и некоторые бактерии, используя углекислый газ из атмосферы и воду, синтезируют органические вещества (например, глюкозу), выделяя в качестве побочного продукта кислород. Этот процесс является основным источником биологической энергии для жизни на Земле.

Ответ: Фотосинтез - это процесс, в ходе которого живые организмы (растения, водоросли) преобразуют световую энергию в химическую, синтезируя органические соединения из неорганических (углекислого газа и воды) и выделяя кислород.

2. Уравнение реакции фотосинтеза

Для составления уравнения реакции воспользуемся данными из условия задачи.

Дано:

Реагенты: углекислый газ ($CO_2$), вода ($H_2O$).
Продукты: глюкоза ($C_6H_{12}O_6$), кислород ($O_2$).
Условия: протекает на свету (квант света $h\nu$) при участии хлорофилла.

Найти:

Уравнение реакции фотосинтеза.

Решение:

1. Запишем схему реакции, подставив химические формулы веществ: $CO_2 + H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + O_2$

2. Уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения (расставим коэффициенты).
- Углерод (C): в продуктах (в глюкозе $C_6H_{12}O_6$) 6 атомов углерода, значит, в левой части перед $CO_2$ ставим коэффициент 6. $6CO_2 + H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + O_2$
- Водород (H): в продуктах (в глюкозе $C_6H_{12}O_6$) 12 атомов водорода. В левой части в молекуле воды $H_2O$ 2 атома водорода. Чтобы их стало 12, ставим коэффициент 6 перед $H_2O$ ($6 \times 2 = 12$). $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + O_2$
- Кислород (O): посчитаем количество атомов кислорода в левой части: в $6CO_2$ содержится $6 \times 2 = 12$ атомов, в $6H_2O$ содержится $6 \times 1 = 6$ атомов. Всего слева $12 + 6 = 18$ атомов кислорода. Теперь посчитаем в правой части. В $C_6H_{12}O_6$ уже есть 6 атомов кислорода. Значит, в молекулах $O_2$ должно быть $18 - 6 = 12$ атомов кислорода. Так как молекула кислорода двухатомна ($O_2$), ставим перед ней коэффициент 6 ($6 \times 2 = 12$). $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$
Проверяем: слева C: 6, H: 12, O: 18. Справа C: 6, H: 12, O: $6 + 12 = 18$. Все верно.

Ответ: Суммарное уравнение фотосинтеза: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

3. Классификация реакции

Данную реакцию нельзя отнести к реакциям замещения.

Реакции замещения — это реакции, в которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Классический пример: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$.

В реакции фотосинтеза ($6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$) в реакцию вступают два сложных вещества (оксид углерода(IV) и вода), а не простое и сложное. В результате образуются также два вещества, одно из которых сложное (глюкоза), а другое простое (кислород). Структура реакции не соответствует определению реакции замещения.

По своей сути фотосинтез является сложным многостадийным окислительно-восстановительным процессом, где происходит восстановление углерода (из $CO_2$) и окисление кислорода (из $H_2O$).

Ответ: Нет, эту реакцию нельзя отнести к реакциям замещения, так как в ней участвуют два сложных вещества ($CO_2$ и $H_2O$), а не простое и сложное, как того требует определение реакции замещения.