Страница 51 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Смешали 240 л метана и 60 л этана. Определите объёмную долю компонентов полученной смеси.

Дано:

Решение:

Дано:

$V(CH_4) = 240 \text{ л}$ (объём метана)

$V(C_2H_6) = 60 \text{ л}$ (объём этана)

Перевод в систему СИ:
$V(CH_4) = 240 \text{ л} = 240 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.24 \text{ м}^3$
$V(C_2H_6) = 60 \text{ л} = 60 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.06 \text{ м}^3$

Найти:

$\phi(CH_4) - ?$

$\phi(C_2H_6) - ?$

Решение:

Объёмная доля компонента в газовой смеси (обозначается греческой буквой фи, $\phi$) — это отношение объёма, занимаемого этим компонентом, к общему объёму всей смеси.

1. Сначала найдём общий объём полученной смеси газов. При смешивании газов, которые не вступают в реакцию друг с другом, их объёмы суммируются (закон Амага).

$V_{смеси} = V(CH_4) + V(C_2H_6)$

$V_{смеси} = 240 \text{ л} + 60 \text{ л} = 300 \text{ л}$

2. Теперь рассчитаем объёмную долю для каждого компонента по формуле:

$\phi(\text{компонента}) = \frac{V(\text{компонента})}{V_{смеси}}$

Объёмную долю можно выражать в долях от единицы или в процентах, умножив результат на 100%.

3. Вычислим объёмную долю метана ($CH_4$):

$\phi(CH_4) = \frac{V(CH_4)}{V_{смеси}} = \frac{240 \text{ л}}{300 \text{ л}} = 0.8$

В процентах это составляет: $0.8 \cdot 100\% = 80\%$

4. Вычислим объёмную долю этана ($C_2H_6$):

$\phi(C_2H_6) = \frac{V(C_2H_6)}{V_{смеси}} = \frac{60 \text{ л}}{300 \text{ л}} = 0.2$

В процентах это составляет: $0.2 \cdot 100\% = 20\%$

Проверка: Сумма объёмных долей всех компонентов смеси должна быть равна 1 (или 100%).

$0.8 + 0.2 = 1$ или $80\% + 20\% = 100\%$. Расчёты верны.

Ответ: объёмная доля метана в полученной смеси составляет 80%, а объёмная доля этана — 20%.

5. Напишите эссе о постоянных и переменных составных частях воздуха, используя дополнительные источники информации.

Воздух, которым мы дышим, — это не единое вещество, а сложная смесь газов, образующая атмосферу Земли. Эта газовая оболочка, незаменимая для поддержания жизни, имеет состав, который можно условно разделить на две группы: постоянные и переменные компоненты. Понимание их природы, концентрации и роли имеет решающее значение для оценки состояния окружающей среды и климата нашей планеты.

Постоянные составные части воздуха

К постоянным компонентам относят газы, содержание которых в нижних слоях атмосферы (тропосфере) практически не изменяется во времени и пространстве. Их концентрации стабильны и составляют основу атмосферного воздуха. Главными из них являются:

Азот ($N_2$): Безусловный лидер по содержанию, азот составляет примерно 78,08% объема сухого воздуха. Этот газ относительно инертен, он не участвует в дыхании, но играет ключевую роль в биосфере. Азот является неотъемлемой частью белков и нуклеиновых кислот, а его круговорот (азотфиксация) обеспечивает доступность этого элемента для живых организмов.

Кислород ($O_2$): Второй по значимости компонент, занимающий около 20,95% объема воздуха. Кислород — жизненно важный газ для аэробных организмов, так как он необходим для процесса дыхания, в ходе которого выделяется энергия для жизнедеятельности. Также кислород поддерживает горение. Его концентрация поддерживается благодаря фотосинтезу, осуществляемому растениями и цианобактериями.

Аргон (Ar) и другие инертные газы: Аргон является третьим по распространенности газом в атмосфере (около 0,93%). Будучи инертным газом, он практически не вступает в химические реакции в естественных условиях. В воздухе также присутствуют в очень малых, но постоянных количествах другие благородные газы: неон (Ne), гелий (He), криптон (Kr) и ксенон (Xe). Их суммарная доля не превышает 0,002%.

Переменные составные части воздуха

В отличие от постоянных, концентрация переменных компонентов может значительно меняться в зависимости от географического положения, времени суток, сезона и человеческой деятельности. Эти компоненты, несмотря на их малую долю, оказывают огромное влияние на погоду, климат и состояние экосистем.

Углекислый газ ($CO_2$): Концентрация диоксида углерода в настоящее время составляет около 0,04%. Он поступает в атмосферу в результате дыхания живых организмов, разложения органики, вулканических извержений и, в огромной степени, сжигания ископаемого топлива человеком. Растения поглощают $CO_2$ в процессе фотосинтеза. Углекислый газ является важнейшим парниковым газом, и его растущая концентрация — основная причина современного глобального потепления.

Водяной пар ($H_2O$): Содержание водяного пара в воздухе колеблется в самых широких пределах — от сотых долей процента в холодных арктических пустынях до 4-5% в жарких и влажных тропиках. Он является ключевым элементом гидрологического цикла, отвечает за образование облаков, осадков и также является мощным естественным парниковым газом.

Озон ($O_3$): Озон — это газ с двойственной ролью. В стратосфере (на высоте 15-30 км) он формирует озоновый слой, который защищает все живое на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. В приземном слое (тропосфере) озон является вредным загрязнителем, компонентом смога, который образуется в результате фотохимических реакций с участием оксидов азота и летучих органических соединений. Его концентрация крайне изменчива.

Прочие примеси: К переменным компонентам относятся и различные загрязнители, как природного, так и антропогенного происхождения. Это метан ($CH_4$) — сильный парниковый газ; оксиды азота ($NO_x$) и диоксид серы ($SO_2$), вызывающие кислотные дожди; угарный газ (CO) и твердые частицы (аэрозоли) — пыль, сажа, пыльца растений, кристаллы соли. Их концентрация особенно высока в промышленных районах и крупных городах.

Ответ: Таким образом, атмосфера Земли представляет собой динамическую систему. Её постоянные компоненты, такие как азот и кислород, создают стабильную основу для жизни, в то время как переменные компоненты, особенно углекислый газ, водяной пар и различные примеси, определяют погоду, климат и качество воздуха. Деятельность человека вносит существенные изменения в состав атмосферы, прежде всего увеличивая концентрацию парниковых газов и загрязняющих веществ. Это нарушает природный баланс и ведет к серьезным экологическим последствиям, что требует от нас осознанного и ответственного отношения к воздушной среде нашей планеты.