Страница 14 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Для решения этой задачи необходимо различать простые и сложные вещества на основе их атомного состава.

• Простые вещества — это вещества, молекулы которых состоят из атомов только одного химического элемента. На моделях такие молекулы изображаются в виде шариков одинакового цвета и размера. Примеры: кислород $O_2$, озон $O_3$, водород $H_2$.
• Сложные вещества — это вещества, молекулы которых состоят из атомов двух или более разных химических элементов. На моделях такие молекулы состоят из шариков разного цвета или размера. Примеры: вода $H_2O$, углекислый газ $CO_2$.

Так как сам рисунок 2 в задании не предоставлен, мы дадим общий принцип определения, который вы сможете применить к вашему изображению.

Чтобы классифицировать вещества, изображенные на рисунке, нужно проанализировать состав каждой модели молекулы.

а) к простым веществам

Необходимо найти все модели молекул, которые состоят из одинаковых атомов. В моделях это будут шарики одного цвета и размера, соединенные вместе.

Например, если на рисунке есть модель, состоящая из двух одинаковых красных шариков, — это простое вещество.

Ответ: К простым веществам относятся те вещества с рисунка 2, модели молекул которых состоят из атомов одного химического элемента (одинаковых шариков).

б) к сложным веществам

Необходимо найти все модели молекул, которые состоят из разных атомов. В моделях это будут комбинации шариков разного цвета и/или размера.

Например, если на рисунке есть модель, состоящая из одного большого черного шарика и двух маленьких белых, — это сложное вещество.

Ответ: К сложным веществам относятся те вещества с рисунка 2, модели молекул которых состоят из атомов разных химических элементов (разных шариков).

Понятие «химический элемент» является более широким, чем понятие «простое вещество».

Решение:

Чтобы доказать это утверждение, необходимо рассмотреть определения обоих понятий и их взаимосвязь.

Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра, то есть с одинаковым числом протонов. Это фундаментальное, абстрактное понятие, которое классифицирует атомы. Например, говоря «элемент кислород», мы подразумеваем все атомы с 8 протонами в ядре, где бы они ни находились.

Простое вещество — это форма существования химического элемента в свободном состоянии. Это вещество, которое состоит из атомов только одного химического элемента. В отличие от элемента, простое вещество — это конкретная материальная форма, обладающая набором физических и химических свойств (например, агрегатное состояние, температура плавления, плотность, цвет).

Доказательство того, что понятие «химический элемент» шире, строится на следующих аргументах:

1. Явление аллотропии. Один и тот же химический элемент может существовать в виде нескольких разных простых веществ. Эти вещества называются аллотропными модификациями. Они состоят из атомов одного и того же элемента, но различаются строением и, как следствие, свойствами.

   Примеры:

   • Химический элемент углерод (C) образует множество простых веществ, включая алмаз, графит, фуллерены и графен. Все они состоят только из атомов углерода, но имеют кардинально разные физические свойства.
   • Химический элемент кислород (O) образует два простых вещества: кислород ($O_2$), которым мы дышим, и озон ($O_3$), обладающий резким запахом и сильными окислительными свойствами.
   • Химический элемент фосфор (P) существует в виде белого, красного, черного фосфора, которые различаются по строению и химической активности.

   Таким образом, одно понятие «химический элемент» может включать в себя несколько понятий «простое вещество».

2. Существование в составе сложных веществ. Атомы химического элемента являются строительными блоками не только для простых, но и для сложных веществ (химических соединений), состоящих из атомов разных элементов.

   Пример:

   Химический элемент водород (H) образует простое вещество — газ водород ($H_2$). Однако подавляющее большинство атомов водорода на Земле входит в состав сложных веществ: воды ($H_2O$), аммиака ($NH_3$), природных углеводородов (например, метана $CH_4$), а также всех кислот, щелочей и органических соединений. Понятие «простое вещество водород» относится только к $H_2$, в то время как понятие «химический элемент водород» охватывает все формы его существования.

Из этого следует, что «химический элемент» — это более общее и фундаментальное понятие. Оно описывает сам тип атомов, в то время как «простое вещество» — лишь одна из возможных форм материальной организации этих атомов.

Ответ: Понятие «химический элемент» более широкое. Это доказывается тем, что один химический элемент может образовывать несколько различных простых веществ (явление аллотропии), а также входить в состав бесконечного множества сложных веществ. Простое вещество — это лишь одна из конкретных форм существования химического элемента.

Чтобы различить, где говорится о кислороде как о химическом элементе, а где — как о простом веществе, нужно понимать разницу между этими понятиями.

• О химическом элементе говорят, когда имеют в виду вид атомов. Обычно это происходит при описании состава сложных веществ (например, «вода состоит из водорода и кислорода») или при указании на распространенность элемента.
• О простом веществе говорят, когда описывают его физические свойства (агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость, плотность) или его нахождение в виде самостоятельного вещества в смесях (например, в воздухе). Простое вещество кислород имеет формулу $O_2$.

а) кислород мало растворим в воде;

В данном утверждении описывается физическое свойство — растворимость. Растворимость является характеристикой конкретного вещества. Речь идет о простом веществе кислороде ($O_2$), которое может растворяться в воде.

Ответ: простое вещество.

б) молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода;

Здесь описывается состав молекулы сложного вещества — воды ($H_2O$). Указывается, что в состав молекулы входят атомы определенного вида, то есть атомы химического элемента "кислород".

Ответ: химический элемент.

в) в воздухе содержится 21% кислорода (по объёму);

Воздух представляет собой смесь газов. Одной из главных составляющих этой смеси является простое вещество кислород ($O_2$). Утверждение описывает содержание конкретного вещества в смеси.

Ответ: простое вещество.

г) кислород входит в состав углекислого газа.

В этом предложении описывается химический состав сложного вещества — углекислого газа ($CO_2$). Указывается, что атомы кислорода являются составной частью молекул этого вещества. Следовательно, речь идет о кислороде как о химическом элементе.

Ответ: химический элемент.

Чтобы различить, где говорится о водороде как о химическом элементе, а где — как о простом веществе, необходимо понять контекст утверждения. О химическом элементе говорят, когда имеют в виду атомы определенного вида, входящие в состав соединений. О простом веществе говорят, когда речь идет о конкретной форме существования элемента, обладающей определенными физическими и химическими свойствами (например, о газе водороде $H_2$).

а) водород входит в состав большинства органических соединений;

В данном предложении говорится о том, что атомы водорода являются частью молекул других, сложных веществ (органических соединений). Это описание водорода как типа атомов, то есть как химического элемента.

Ответ: химический элемент.

б) водород — самый лёгкий газ;

Здесь описывается физическое свойство — легкость, являющаяся характеристикой конкретного вещества. Это свойство простого вещества водорода, состоящего из молекул $H_2$.

Ответ: простое вещество.

в) водородом заполняют воздушные шары;

В этом предложении описывается область применения вещества. Воздушные шары заполняют газообразным водородом ($H_2$) из-за его низкой плотности. Следовательно, речь идет о простом веществе.

Ответ: простое вещество.

г) молекула метана содержит четыре атома водорода.

Здесь указывается на состав молекулы сложного вещества — метана ($CH_4$). Упоминание атомов водорода в составе другого соединения является характеристикой водорода как химического элемента.

Ответ: химический элемент.

а) стекла; Ключевые свойства стекла — это прозрачность для видимого света, твердость, хрупкость, химическая инертность и способность принимать любую форму в размягченном состоянии при нагревании. Связь свойств и применения следующая: прозрачность позволяет использовать стекло для изготовления окон, очков, линз и экранов. Химическая инертность и водонепроницаемость делают его незаменимым материалом для производства столовой и лабораторной посуды, бутылок и банок для хранения пищевых продуктов и химических реактивов. Твердость обеспечивает долговечность изделий, а способность к формовке позволяет создавать предметы разнообразного дизайна. Ответ: Применение стекла в быту и технике напрямую основано на его уникальном сочетании прозрачности, химической стойкости и твердости.

б) полиэтилена; Полиэтилен — это полимер, обладающий такими важными свойствами, как пластичность (гибкость), малая плотность (легкость), водонепроницаемость, химическая стойкость к действию кислот и щелочей, а также отличные диэлектрические свойства (не проводит электрический ток). Благодаря пластичности, легкости и дешевизне из него массово производят упаковочные материалы — пленки и пакеты. Химическая стойкость и водонепроницаемость позволяют использовать его для изготовления труб, бутылок, канистр и различных контейнеров. Его диэлектрические свойства нашли применение в качестве изоляционного материала для электрических проводов и кабелей. Ответ: Использование полиэтилена обусловлено его пластичностью, легкостью, химической инертностью и изоляционными свойствами.

в) сахара; Основными свойствами сахара (сахарозы), определяющими его применение, являются его сладкий вкус и хорошая растворимость в воде. Также сахар — это высококалорийный продукт, служащий источником энергии. В высоких концентрациях его растворы обладают консервирующими свойствами, а при сухом нагревании он плавится и карамелизуется. Сладкий вкус и растворимость сделали сахар главным подсластителем в пищевой промышленности для напитков, кондитерских изделий и выпечки. Консервирующие свойства используются при приготовлении варенья, джемов и консервированных фруктов для подавления роста микроорганизмов. Способность к карамелизации применяется для создания конфет (карамель, ирис) и украшения десертов. Ответ: Применение сахара практически полностью сосредоточено в пищевой промышленности и основано на его сладком вкусе, растворимости и консервирующих свойствах.

г) железа. Железо — это металл, который в виде сплавов (в первую очередь стали и чугуна) характеризуется высокой прочностью, твердостью, пластичностью и ковкостью. Кроме того, оно обладает высокой температурой плавления ($1538$ °C), хорошей тепло- и электропроводностью, а также ферромагнитными свойствами. Его важнейшее экономическое свойство — распространенность и относительная дешевизна. Высокая прочность и низкая стоимость сделали железо и его сплавы основным конструкционным материалом в строительстве (арматура, балки, каркасы зданий), машиностроении (станки, механизмы) и на транспорте (автомобили, корабли, рельсы). Пластичность и ковкость позволяют придавать ему нужную форму методами ковки, штамповки и прокатки. Магнитные свойства используются в электротехнике для изготовления сердечников трансформаторов, электромоторов и электромагнитов. Ответ: Широчайшее применение железа и его сплавов основано на сочетании высокой механической прочности, доступности и невысокой стоимости.