Страница 54 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Запишите уравнения реакций горения сложных веществ:

а) сероводорода $H_2S$

б) сероуглерода $CS_2$

в) этана $C_2H_6$

г) ацетилена $C_2H_2$

Решение

Горение сложных веществ — это реакция окисления кислородом, в результате которой образуются оксиды элементов, входящих в состав исходного вещества. Для полного сгорания углеводородов и серосодержащих соединений продуктами будут углекислый газ ($CO_2$), вода ($H_2O$) и оксид серы(IV) ($SO_2$).

а) сероводорода H₂S

При сгорании сероводорода ($H_2S$) в избытке кислорода ($O_2$) образуются оксид серы(IV) ($SO_2$) и вода ($H_2O$).

1. Запишем схему реакции: $H_2S + O_2 \rightarrow SO_2 + H_2O$.

2. Уравняем количество атомов. Атомы серы и водорода уже сбалансированы. Справа 3 атома кислорода ($2$ в $SO_2$ и $1$ в $H_2O$), а слева 2. Поставим коэффициент $3/2$ перед $O_2$.

$H_2S + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow SO_2 + H_2O$

3. Чтобы получить целочисленные коэффициенты, умножим все уравнение на 2.

$2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

Проверка: H: $2 \cdot 2 = 4$ слева, $2 \cdot 2 = 4$ справа. S: $2$ слева, $2$ справа. O: $3 \cdot 2 = 6$ слева, $2 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 6$ справа. Все верно.

Ответ: $2H_2S + 3O_2 \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O$

б) сероуглерода CS₂

При сгорании сероуглерода ($CS_2$) образуются оксид углерода(IV) ($CO_2$) и оксид серы(IV) ($SO_2$).

1. Схема реакции: $CS_2 + O_2 \rightarrow CO_2 + SO_2$.

2. Уравняем серу. Слева 2 атома S, значит, справа перед $SO_2$ ставим коэффициент 2.

$CS_2 + O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2$

3. Уравняем кислород. Справа $2 + 2 \cdot 2 = 6$ атомов O. Значит, слева перед $O_2$ ставим коэффициент 3.

$CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2$

Проверка: C: $1$ слева, $1$ справа. S: $2$ слева, $2$ справа. O: $3 \cdot 2 = 6$ слева, $2 + 2 \cdot 2 = 6$ справа. Все верно.

Ответ: $CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2$

в) этана C₂H₆

При полном сгорании этана ($C_2H_6$) образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

1. Схема реакции: $C_2H_6 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$.

2. Уравняем углерод. Слева 2 атома C, ставим коэффициент 2 перед $CO_2$.

$C_2H_6 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O$

3. Уравняем водород. Слева 6 атомов H, ставим коэффициент 3 перед $H_2O$.

$C_2H_6 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$

4. Уравняем кислород. Справа $2 \cdot 2 + 3 \cdot 1 = 7$ атомов O. Ставим коэффициент $7/2$ перед $O_2$.

$C_2H_6 + \frac{7}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$

5. Умножим все коэффициенты на 2.

$2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

Проверка: C: $2 \cdot 2 = 4$ слева, $4$ справа. H: $2 \cdot 6 = 12$ слева, $6 \cdot 2 = 12$ справа. O: $7 \cdot 2 = 14$ слева, $4 \cdot 2 + 6 \cdot 1 = 14$ справа. Все верно.

Ответ: $2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

г) ацетилена C₂H₂

При полном сгорании ацетилена ($C_2H_2$) образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

1. Схема реакции: $C_2H_2 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$.

2. Уравняем углерод. Слева 2 атома C, ставим коэффициент 2 перед $CO_2$.

$C_2H_2 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O$

3. Уравняем водород. Слева 2 атома H, справа 2 атома H. Водород сбалансирован.

4. Уравняем кислород. Справа $2 \cdot 2 + 1 = 5$ атомов O. Ставим коэффициент $5/2$ перед $O_2$.

$C_2H_2 + \frac{5}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O$

5. Умножим все коэффициенты на 2.

$2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

Проверка: C: $2 \cdot 2 = 4$ слева, $4$ справа. H: $2 \cdot 2 = 4$ слева, $2 \cdot 2 = 4$ справа. O: $5 \cdot 2 = 10$ слева, $4 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 10$ справа. Все верно.

Ответ: $2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

5. В лаборатории кислород собирают в сосуд методом вытеснения _ _ _ _ или _ _ _ _ _ _. Распознают кислород с помощью _______________ лучинки, которая _______________

Для того чтобы правильно заполнить пропуски в предложении, необходимо рассмотреть физические и химические свойства кислорода, которые используются для его сбора и обнаружения в лабораторных условиях.

Первая часть задания относится к способам сбора кислорода: «В лаборатории кислород собирают в сосуд методом вытеснения ______ или ________.». Существуют два основных метода сбора газов: вытеснение воды и вытеснение воздуха.

1. Метод вытеснения воды. Этот метод подходит для газов, которые плохо растворяются в воде. Кислород ($O_2$) является малорастворимым газом, поэтому его можно собирать, пропуская в перевернутый сосуд, предварительно заполненный водой. Газ, будучи легче воды, будет скапливаться в верхней части сосуда, вытесняя воду. Таким образом, первое пропущенное слово — воды.

2. Метод вытеснения воздуха. Этот метод основан на различии в плотностях собираемого газа и воздуха. Молярная масса кислорода составляет $M(O_2) = 32$ г/моль, а средняя молярная масса воздуха — около $M(\text{воздуха}) \approx 29$ г/моль. Поскольку кислород тяжелее воздуха, он будет опускаться на дно сосуда, вытесняя из него более легкий воздух. Для этого сосуд-приемник располагают отверстием вверх. Следовательно, второе пропущенное слово — воздуха.

Вторая часть задания касается способа распознавания кислорода: «Распознают кислород с помощью ________ лучинки, которая ________.». Кислород — это газ, который активно поддерживает горение. Это его свойство используется для качественного обнаружения. В сосуд с предполагаемым кислородом вносят тлеющую лучинку (тонкую деревянную щепку). Если в сосуде находится кислород, лучинка не просто продолжает тлеть, а ярко вспыхивает. Поэтому третий пропуск нужно заполнить словом тлеющей, а завершить предложение фразой ярко вспыхивает.

Ответ: В лаборатории кислород собирают в сосуд методом вытеснения воды или воздуха. Распознают кислород с помощью тлеющей лучинки, которая ярко вспыхивает.

6. Нарисуйте схему «Круговорот кислорода в природе».

Решение

Круговорот кислорода — это сложный биогеохимический процесс, описывающий непрерывное перемещение кислорода между атмосферой (воздушной оболочкой), гидросферой (водной оболочкой), литосферой (земной корой) и живыми организмами (биосферой). Схематически его можно представить в виде следующих взаимосвязанных процессов:

1. Производство кислорода (поступление в атмосферу)

Главным источником свободного молекулярного кислорода ($O_2$) является процесс фотосинтеза. Он осуществляется зелеными растениями, водорослями и цианобактериями. Они поглощают углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$) и с помощью энергии солнечного света синтезируют органические вещества (например, глюкозу $C_6H_{12}O_6$) и выделяют кислород как побочный продукт.

Общее уравнение фотосинтеза: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$

2. Потребление кислорода (изъятие из атмосферы)

Кислород используется в нескольких ключевых процессах:

- Дыхание: Аэробные организмы (животные, растения, грибы, микроорганизмы) поглощают кислород для окисления органических веществ, в результате чего высвобождается энергия для их жизнедеятельности, а также образуются углекислый газ и вода.

Общее уравнение дыхания: $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + энергия$

- Гниение и разложение: Микроорганизмы-редуценты разлагают мертвую органику (остатки растений и животных), потребляя при этом кислород. Этот процесс по своей сути является формой дыхания микроорганизмов.

- Горение: Процессы горения, как природные (лесные пожары), так и антропогенные (сжигание ископаемого топлива, древесины), активно потребляют кислород, образуя оксиды (в первую очередь $CO_2$).

- Окисление: Кислород химически взаимодействует с элементами земной коры (литосферы), образуя оксиды и другие соединения (например, ржавление железа). Этот кислород связывается в породах на долгое время.

3. Участие в образовании озонового слоя

В верхних слоях атмосферы (стратосфере) под действием ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца молекулы кислорода ($O_2$) преобразуются в озон ($O_3$), который формирует защитный озоновый слой. Этот слой поглощает значительную часть вредного УФ-излучения, защищая жизнь на Земле.

Схема образования озона: $O_2 \xrightarrow{УФ} O + O$, затем $O + O_2 \rightarrow O_3$.

Таким образом, круговорот кислорода поддерживается благодаря динамическому равновесию между процессами его производства (в основном фотосинтезом) и потребления (дыхание, горение, гниение).

Ответ:

Схема круговорота кислорода в природе представляет собой цикл, включающий следующие основные звенья:

1. Атмосферный кислород ($O_2$)
↓ (потребляется в процессах)
2. Дыхание, Горение, Гниение, Окисление
↓ (в результате образуются)
3. Углекислый газ ($CO_2$), Вода ($H_2O$), Оксиды
↓ (поглощаются в процессе)
4. Фотосинтез (растения, водоросли)
↓ (в результате выделяется)
1. Атмосферный кислород ($O_2$)

Отдельным важным элементом цикла является обратимое превращение кислорода ($O_2$) в озон ($O_3$) в стратосфере под действием ультрафиолета.