Номер 6, страница 74 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 15. Водород. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - номер 6, страница 74.

6. Посмотрите видеозапись взрыва гремучего газа: http://gotourl.ru /10775 → Коллекции → Предметные коллекции. Химия → Неорганическая химия. Видеоопыты → Водород. Кислоты → Водород и его свойства → 7. Приготовление и взрыв гремучей смеси.

Какие меры предосторожности принимаются при проведении опыта? Какие области применения этой реакции в мирных целях вы могли бы предложить?

Гремучий газ — это смесь водорода ($H_2$) и кислорода ($O_2$), как правило, в стехиометрическом соотношении 2:1 по объему. При инициировании (например, поджигании) эта смесь взрывается, так как происходит быстрая экзотермическая реакция горения водорода с образованием воды.

Уравнение реакции:

$$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$$

Какие меры предосторожности принимаются при проведении опыта?

При проведении опыта со взрывом гремучего газа необходимо соблюдать строгие меры предосторожности, чтобы обеспечить безопасность экспериментатора и окружающих. Ключевые меры включают:

• Использование средств индивидуальной защиты (СИЗ): Обязательно ношение защитных очков или лицевого щитка для защиты глаз от осколков и яркой вспышки. Также рекомендуется использовать защитные перчатки и лабораторный халат. Для защиты слуха от громкого звука взрыва следует использовать противошумные наушники или беруши.
• Работа с малыми количествами: Эксперименты следует проводить с минимально возможными объемами гремучей смеси. В школьных демонстрациях обычно используют газ, помещенный в пробирку или в мыльный пузырь, что значительно снижает мощность взрыва.
• Использование защитного экрана: Опыт необходимо проводить за защитным экраном из прочного, небьющегося материала (например, оргстекла) или в вытяжном шкафу с опущенной заслонкой.
• Дистанционное инициирование взрыва: Поджигание смеси должно осуществляться с безопасного расстояния. Нельзя держать емкость с газом в руках. Ее следует закреплять в штативе. Для поджигания используют длинную лучину или дистанционную систему зажигания.
• Проверка чистоты водорода: Перед смешиванием газов, если водород получают в лаборатории, необходимо проверить его на чистоту. Небольшое количество водорода собирают в перевернутую пробирку и подносят к пламени. Чистый водород сгорает спокойно с легким хлопком, в то время как смесь водорода с воздухом (тоже гремучая смесь) взрывается с резким "лающим" звуком.
• Подготовка рабочего места: Рабочее место должно быть очищено от легковоспламеняющихся веществ и материалов. Необходимо обеспечить хорошую вентиляцию помещения.

Ответ: При проведении опыта со взрывом гремучего газа принимаются следующие меры предосторожности: использование СИЗ (очки, перчатки, защита слуха), работа с малыми объемами газа, применение защитного экрана, дистанционное поджигание, проверка чистоты водорода и подготовка рабочего места.

Какие области применения этой реакции в мирных целях вы могли бы предложить?

Экзотермическая реакция горения водорода в кислороде, несмотря на свою взрывоопасность, имеет множество важных применений в мирных целях, основанных на выделении большого количества энергии и экологической чистоте продукта реакции — воды.

• Ракетное топливо: Сжиженные водород (горючее) и кислород (окислитель) являются одним из самых эффективных видов химического ракетного топлива. Высокая энергия реакции обеспечивает большую тягу, что используется для вывода космических аппаратов на орбиту (например, в двигателях ракет-носителей "Спейс шаттл", "Ариан-5").
• Водородная энергетика: Реакция лежит в основе работы водородных топливных элементов, которые преобразуют химическую энергию напрямую в электрическую с высоким КПД. Это экологически чистый способ получения энергии, так как единственным продуктом реакции является вода. Топливные элементы используются для привода автомобилей, автобусов, поездов, а также в качестве стационарных и портативных источников энергии.
• Газопламенная сварка и резка металлов: В кислородно-водородных горелках сжигание водорода в струе чистого кислорода позволяет получить пламя с температурой до 2800 °C. Такое пламя используется для сварки и резки тугоплавких металлов и сплавов, а также для обработки кварцевого стекла.
• Синтез чистой воды: В специфических условиях, например, на борту космических станций или подводных лодок, вода, образующаяся в топливных элементах, может использоваться для питья и технических нужд.

Ответ: Мирные области применения реакции горения водорода в кислороде включают: использование в качестве ракетного топлива, производство электроэнергии в водородных топливных элементах, высокотемпературную сварку и резку металлов, а также синтез чистой воды для специальных нужд.