Страница 23 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вспомните из курсов географии и физики, какие изменения могут происходить с веществами.

Из курсов географии и физики мы знаем, что с веществами могут происходить два основных типа изменений: физические и химические. Эти изменения лежат в основе множества процессов, наблюдаемых как в лабораторных условиях, так и в природе.

Физические изменения (явления)

Это изменения, при которых не образуются новые вещества, а меняется лишь их агрегатное состояние (например, из твердого в жидкое), форма, размер или положение в пространстве. Состав молекул вещества остается неизменным, меняется только их взаимное расположение и скорость движения.

Примеры из физики:

• Изменение агрегатного состояния: плавление льда (превращение в воду), кипение воды (превращение в пар), конденсация пара (превращение в воду), замерзание воды (превращение в лед), сублимация (переход твердого вещества сразу в газообразное, например, «сухого льда» $CO_2$).
• Механические изменения: измельчение сахара в пудру, деформация пружины, разрезание бумаги, дробление камня.
• Растворение: растворение соли или сахара в воде. После испарения воды кристаллы вещества можно выделить в первоначальном виде.

Примеры из географии:

• Круговорот воды в природе: это глобальный пример смены агрегатных состояний. Вода испаряется с поверхности океанов и суши, конденсируется в облака, выпадает в виде осадков (дождь, снег), тает и замерзает в ледниках.
• Физическое выветривание: разрушение горных пород без изменения их химического состава. Например, замерзание воды в трещинах скал приводит к их раскалыванию (морозное выветривание), а ветер и вода истирают и переносят частицы пород (эрозия).
• Образование осадочных пород: уплотнение и цементация песка, глины или останков организмов под давлением.

Ответ: Физические изменения — это изменения агрегатного состояния, формы, размера или положения вещества, при которых его химический состав не меняется. Примеры: круговорот воды в природе (испарение, конденсация), выветривание и эрозия горных пород, плавление металлов, растворение соли.

Химические изменения (явления) или химические реакции

Это изменения, в результате которых из одних веществ образуются другие, новые вещества с новыми свойствами. Происходит перегруппировка атомов и изменение состава молекул. Химические изменения, как правило, необратимы или труднообратимы.

Примеры из физики и химии:

• Горение: процесс окисления, сопровождающийся выделением тепла и света. Например, горение природного газа (метана): $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.
• Окисление: взаимодействие вещества с кислородом. Классический пример — ржавление железа: $4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$. Сюда же относится потемнение среза яблока на воздухе.
• Гниение: сложный процесс разложения органических веществ под действием микроорганизмов.

Примеры из географии:

• Химическое выветривание: разрушение горных пород в результате химических реакций. Например, растворение известняка ($CaCO_3$) водой, содержащей углекислый газ, что приводит к формированию пещер и карстовых ландшафтов: $CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$.
• Фотосинтез: процесс, при котором зеленые растения преобразуют световую энергию в химическую, создавая органические вещества (глюкозу) из неорганических (углекислый газ и вода): $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{\text{свет}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$. Это ключевой биогеохимический процесс на планете.
• Почвообразование: длительный процесс, включающий химическое преобразование минералов исходной породы и разложение органических остатков с образованием гумуса.
• Вулканическая деятельность: химические реакции в магме и взаимодействие вулканических газов (например, $SO_2$) с атмосферной водой, что может приводить к кислотным дождям.

Ответ: Химические изменения — это процессы, в результате которых образуются новые вещества с новыми свойствами. Примеры: горение, ржавление металлов, фотосинтез в растениях, химическое выветривание (например, растворение известняка с образованием пещер), гниение органических остатков.

Лабораторный опыт. Примеры физических явлений

1) Поместите в фарфоровую чашечку небольшой кусочек парафина. Чашечку с парафином нагрейте в пламени спиртовки. После расплавления парафина потушите пламя спиртовки. Когда чашечка остынет, рассмотрите парафин.

● Что произошло с парафином? К каким явлениям следует отнести изменения парафина при нагревании? Ответ обоснуйте.

2) Возьмите стеклянную трубочку (диаметр примерно $5 \text{ мм}$) и поместите её среднюю часть в пламя спиртовки. После того как стекло накалится, попытайтесь трубочку согнуть или растянуть. Будьте осторожны с горячим стеклом!

● К каким явлениям можно отнести то, что произошло со стеклянной трубочкой? Ответ обоснуйте.

Что произошло с парафином? К каким явлениям следует отнести изменения парафина при нагревании? Ответ обоснуйте.

При нагревании в пламени спиртовки твердый парафин получил энергию, его температура повысилась до точки плавления, и он перешел из твердого агрегатного состояния в жидкое, то есть расплавился. После того как нагревание прекратилось, жидкий парафин начал отдавать тепло окружающей среде, остывать и со временем снова затвердел, вернувшись в твердое состояние. Этот процесс называется кристаллизацией.

Изменения, произошедшие с парафином, следует отнести к физическим явлениям. В частности, это процессы смены агрегатного состояния вещества: плавление и кристаллизация.

Обоснование: Эти явления являются физическими, потому что в ходе них не произошло превращения одного вещества в другое. Химический состав парафина не изменился, он остался парафином. Изменилось лишь его агрегатное состояние (взаимное расположение и характер движения молекул) и форма. Процесс является обратимым.

Ответ: При нагревании парафин расплавился (перешел из твердого состояния в жидкое), а при остывании затвердел. Эти изменения (плавление и кристаллизация) относятся к физическим явлениям, так как химический состав вещества не изменился.

К каким явлениям можно отнести то, что произошло со стеклянной трубочкой? Ответ обоснуйте.

При помещении в пламя спиртовки стеклянная трубочка сильно нагрелась. Стекло, в отличие от кристаллических тел (как парафин), не имеет определенной температуры плавления. Являясь аморфным телом, при нагревании оно постепенно размягчается, становится пластичным и вязким. Благодаря этому свойству размягченную трубочку можно согнуть или растянуть, то есть изменить ее форму. Этот процесс изменения формы называется деформацией.

Произошедшее со стеклянной трубочкой можно отнести к физическим явлениям. Сюда входят тепловое явление (нагревание) и механическое явление (деформация).

Обоснование: Данные явления являются физическими, потому что состав стекла не изменился, нового вещества не образовалось. Изменились только физические свойства (твердое и хрупкое стекло стало пластичным и вязким) и форма тела. Эти изменения вызваны увеличением внутренней энергии вещества при нагревании, что приводит к ослаблению связей между его частицами.

Ответ: Нагревание и последующее изменение формы (деформация) стеклянной трубочки являются физическими явлениями. Это обосновывается тем, что при нагревании стекло размягчилось и изменило форму, но его химический состав остался прежним.