Страница 87 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Используя рисунок 31, создайте свой вариант компьютерной презентации из 6–7 слайдов по теме «Применение кислорода». Обсудите свою презентацию с соседом по парте.

Решение:

Представлен план-проект компьютерной презентации из 7 слайдов. Так как изображение «рисунок 31» отсутствует, содержание слайдов основано на общеизвестных данных о применении кислорода.

Слайд 1: Титульный лист

Заголовок: Применение кислорода.

Подзаголовок: Учебный проект по химии.

Автор: Фамилия, Имя, Класс.

Дизайн: Строгий фон, возможно, с изображением структурной формулы молекулы кислорода $O_2$ или периодической таблицы с выделенным элементом $O$.

Слайд 2: Введение. Кислород — элемент жизни и прогресса

Текст: Кислород ( $O$ ) — самый распространенный химический элемент на Земле. В виде простого вещества $O_2$ он является основой дыхания большинства живых организмов. Однако его значение не ограничивается биологическими процессами. Кислород — ключевой компонент во многих важнейших технологических процессах, от медицины до освоения космоса. Эта презентация освещает главные сферы применения кислорода человеком.

Изображение: Коллаж из нескольких небольших картинок, символизирующих разные сферы: врач с кислородной маской, сталелитейный цех, взлетающая ракета.

Слайд 3: Применение в медицине

Заголовок: На страже здоровья.

Текст: В медицине чистый кислород используется для:

• Оксигенотерапии: для компенсации недостатка кислорода при заболеваниях легких (пневмония, астма), сердечной недостаточности, а также в послеоперационный период.
• Лечения отравлений: например, при отравлении угарным газом ($CO$) для быстрого вытеснения его из гемоглобина крови.
• Гипербарической оксигенации: лечение в барокамерах под повышенным давлением для ускорения заживления ран и борьбы с анаэробными инфекциями.

Изображения: Пациент с кислородной маской, кислородные баллоны, медицинская барокамера.

Слайд 4: Применение в металлургии

Заголовок: «Огненный помощник» промышленности.

Текст: Металлургия — один из крупнейших потребителей технического кислорода.

• Производство стали: вдувание кислорода в конвертер с расплавленным чугуном (кислородно-конвертерный процесс) позволяет быстро и эффективно удалять излишки углерода и другие примеси, превращая чугун в сталь.
• Сварка и резка металлов: в ацетилено-кислородных или пропано-кислородных горелках кислород используется для создания высокотемпературного пламени (до 3000°C), способного плавить и резать самые тугоплавкие металлы.

Изображения: Конвертерный цех металлургического комбината, процесс газовой резки металла.

Слайд 5: Ракетно-космическая и авиационная техника

Заголовок: От Земли до звёзд.

Текст: Освоение космоса было бы невозможно без кислорода.

• Ракетное топливо: Жидкий кислород (LOX) является мощным окислителем для ракетных двигателей. В паре с горючим (например, керосином или водородом) он обеспечивает необходимую тягу для вывода космических аппаратов на орбиту.
• Системы жизнеобеспечения: Кислород необходим для дыхания космонавтов на борту космических станций и в скафандрах. В авиации кислородные системы обеспечивают безопасность пилотов и пассажиров на больших высотах, где воздух разрежен.

Изображения: Старт ракеты-носителя, космонавт в открытом космосе, приборная панель самолета с индикаторами кислородной системы.

Слайд 6: Химическая промышленность и экология

Заголовок: Синтез веществ и защита природы.

Текст: Кислород участвует в синтезе важнейших химических продуктов и помогает защищать окружающую среду.

• Химический синтез: Применяется для производства азотной и серной кислот, оксида этилена (сырье для пластиков и антифризов) и многих других органических и неорганических соединений.
• Экология: Используется для очистки сточных вод (насыщение кислородом активизирует бактерии, разлагающие органические загрязнители) и для эффективного и экологически чистого сжигания бытовых и промышленных отходов.

Изображения: Схема установки для синтеза серной кислоты, аэрационный пруд на очистных сооружениях.

Слайд 7: Заключение

Заголовок: Кислород — незаменимый элемент.

Текст: Как мы увидели, кислород — это не просто газ для дыхания. Это фундамент для ключевых отраслей современной цивилизации: от спасения жизней в больницах и создания сверхпрочных сплавов до межпланетных путешествий и сохранения чистоты нашей планеты. Значение этого элемента трудно переоценить.

Призыв к действию: Изучайте химию, чтобы открывать новые удивительные свойства привычных веществ!

Завершающая фраза: Спасибо за внимание!

Ответ: Представлен подробный план компьютерной презентации из 7 слайдов на тему «Применение кислорода». План включает структуру и содержание каждого слайда, охватывая ключевые области использования кислорода: медицина, металлургия, аэрокосмическая отрасль, химическая промышленность и экология. Презентация логически выстроена от введения к заключению и предлагает примерный текстовый и визуальный материал для каждого слайда.

2. Что делается в вашей местности для поддержания определённого уровня кислорода в воздухе? В чём может заключаться ваше участие в этой деятельности?

Что делается в вашей местности для поддержания определённого уровня кислорода в воздухе?

Поддержание достаточного уровня кислорода в атмосфере является ключевой задачей для обеспечения здоровой среды обитания. Кислород производится в основном зелёными растениями в процессе фотосинтеза. Поэтому меры по поддержанию его уровня сводятся к сохранению и увеличению площади зелёных насаждений, а также к снижению потребления кислорода и загрязнения воздуха. В моей местности, как и во многих других, предпринимаются следующие шаги:

• Массовое озеленение. Регулярно проводятся кампании по высадке деревьев, кустарников и цветов в парках, скверах, вдоль дорог и на территориях жилых комплексов. Создаются новые "зелёные зоны" для отдыха горожан и улучшения качества воздуха.
• Защита существующих зелёных массивов. Лесопарковые зоны, заповедники и заказники находятся под охраной государства. Ведётся строгий контроль за незаконной вырубкой деревьев и предотвращением застройки природоохранных территорий.
• Снижение выбросов загрязняющих веществ. Устанавливаются нормы для промышленных предприятий по выбросам в атмосферу, их обязывают монтировать современные фильтры и очистные системы. Поощряется использование экологически чистого общественного транспорта и создаётся инфраструктура для велосипедистов.
• Профилактика лесных пожаров. Леса — это "лёгкие планеты". Для их сохранения организуются противопожарные мероприятия: создание минерализованных полос, установка систем видеонаблюдения, патрулирование территорий в пожароопасный сезон.
• Экологическое воспитание и просвещение. В школах и вузах проводятся уроки экологии, организуются общественные мероприятия (субботники, фестивали), направленные на формирование у граждан ответственного отношения к природе.

Ответ: Для поддержания уровня кислорода в воздухе в моей местности проводятся работы по озеленению, защите лесов от вырубки и пожаров, контролю за промышленными и транспортными выбросами, а также ведётся экологическое просвещение населения.

В чём может заключаться ваше участие в этой деятельности?

Личный вклад каждого человека, даже самый небольшой, имеет большое значение для общего дела сохранения чистого воздуха. Моё участие в этой деятельности может быть разнообразным:

• Личное участие в озеленении. Я могу посадить дерево или несколько кустарников во дворе своего дома, на даче или присоединиться к общегородским акциям по высадке растений. Разведение комнатных растений также вносит свой вклад в улучшение качества воздуха в помещении.
• Бережное отношение к природе. Во время отдыха в парке или в лесу важно не оставлять после себя мусор, не ломать ветви деревьев и кустарников, не разжигать костры в неположенных местах, чтобы не спровоцировать пожар.
• Снижение своего "экологического следа". Можно чаще пользоваться общественным транспортом, велосипедом или ходить пешком вместо поездок на личном автомобиле. Экономия электроэнергии и тепла дома также важна, так как на их производство тратится много ресурсов и сжигается кислород. Сортировка мусора и сдача его на переработку помогают снизить нагрузку на окружающую среду.
• Волонтёрство и общественная активность. Можно стать добровольцем в экологической организации, участвовать в субботниках по уборке территорий, а также выражать свою гражданскую позицию на общественных слушаниях по вопросам градостроительства и экологии.
• Информационная поддержка. Рассказывать друзьям, родственникам и коллегам о важности сохранения зелёных насаждений и о простых способах помочь природе. Использование социальных сетей для распространения полезной экологической информации также является эффективным инструментом.

Ответ: Моё участие может выражаться в посадке растений, бережном отношении к природе, уменьшении личного потребления ресурсов, участии в экологических акциях и волонтёрстве, а также в распространении знаний о необходимости защиты окружающей среды.

3. Поясните на примерах, как происходит круговорот кислорода в природе.

Круговорот кислорода — это биогеохимический цикл, который описывает движение кислорода между его основными резервуарами: атмосферой (воздухом), литосферой (земной корой) и биосферой (живыми организмами). Кислород является одним из самых распространенных элементов на Земле и ключевым компонентом для жизни. Этот цикл состоит из нескольких взаимосвязанных процессов.

Производство кислорода (Фотосинтез)

Основным источником свободного молекулярного кислорода ($O_2$) в атмосфере является фотосинтез. Этот процесс осуществляют зеленые растения, водоросли и цианобактерии. Они используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа ($CO_2$) и воды ($H_2O$) в органические вещества (глюкозу) и кислород.
Пример: Тропические леса, такие как леса Амазонии, производят значительную часть кислорода на суше. Однако основной вклад вносят микроскопические водоросли (фитопланктон) в океанах, которые, по оценкам, производят от 50% до 85% всего атмосферного кислорода.
Суммарное уравнение фотосинтеза:
$6CO_2 + 6H_2O + \text{световая энергия} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$

Потребление кислорода

Кислород из атмосферы расходуется в нескольких ключевых процессах, возвращаясь в состав других соединений:

а) Дыхание (Клеточное дыхание): Все аэробные организмы, включая животных, растения и большинство микроорганизмов, используют кислород для получения энергии из органических веществ.
Пример: Человек и животные вдыхают кислород, который используется в клетках для окисления пищи. В результате выделяется энергия, необходимая для жизни, а выдыхается углекислый газ. Растения также дышат, поглощая кислород, особенно в темноте, когда фотосинтез не идет.
Уравнение клеточного дыхания:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{энергия (АТФ)}$

б) Гниение и разложение: Когда живые организмы умирают, их останки разлагаются бактериями и грибами. Этот процесс требует кислорода для окисления органического вещества.
Пример: Опавшие листья и мертвые деревья в лесу постепенно перегнивают под действием почвенных микроорганизмов. В ходе этого процесса потребляется кислород, а в атмосферу выделяется углекислый газ.

в) Горение: Процессы горения представляют собой быстрое окисление, которое потребляет большое количество кислорода.
Пример: Лесные пожары, сжигание дров в печи, работа двигателей внутреннего сгорания на ископаемом топливе (бензин, дизель) — все это реакции горения, связывающие атмосферный кислород и выделяющие $CO_2$.

г) Окисление в литосфере: Кислород активно участвует в химических реакциях с минералами земной коры.
Пример: Ржавление железа. Когда железные предметы подвергаются воздействию воздуха и влаги, кислород окисляет железо, образуя оксиды железа (ржавчину). Упрощенная реакция: $4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$.

Формирование озонового слоя

Еще одним важным звеном в круговороте кислорода является образование озона ($O_3$) в стратосфере. Под действием жесткого ультрафиолетового излучения Солнца молекулы кислорода ($O_2$) распадаются на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами $O_2$, образуя озон. Этот процесс защищает поверхность Земли от вредного УФ-излучения.
$O_2 + \text{УФ-излучение} \rightarrow O + O$
$O + O_2 \rightarrow O_3$

Ответ: Круговорот кислорода в природе — это сложный биогеохимический процесс, основанный на балансе между его производством и потреблением. Примеры производства: растения и фитопланктон в процессе фотосинтеза выделяют кислород, используя углекислый газ, воду и солнечный свет. Примеры потребления: животные и растения потребляют кислород для дыхания; микроорганизмы используют его для разложения мертвой органики (гниения); кислород расходуется при горении (лесные пожары, сжигание топлива) и в ходе химических реакций в земной коре (например, ржавление металлов). Таким образом, кислород постоянно циркулирует между живыми организмами, атмосферой и земной корой.

4. Обобщите знания о кислороде по плану, который представлен в таблице. Данную таблицу подготовьте с помощью компьютера и заполните её. Проверьте заполненную таблицу у соседа по парте.

Кислород

Общая характеристика

Нахождение в природе

Получение:

а) в лаборатории

б) в промышленности

Физические свойства

Химические свойства

Применение

Общая характеристика

Кислород — это химический элемент с символом $O$, расположенный в 16-й группе (старая классификация — VIА), 2-м периоде периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 8. Является неметаллом из группы халькогенов. Относительная атомная масса элемента кислорода составляет $A_r(O) \approx 15,999$ а.е.м. Электронная конфигурация атома: $1s^22s^22p^4$. Как простое вещество кислород существует в виде двух аллотропных модификаций: кислорода ($O_2$) и озона ($O_3$). Молекула кислорода $O_2$ состоит из двух атомов, её относительная молекулярная масса равна 32. Кислород — самый распространенный химический элемент в земной коре. Ответ: Кислород ($O$) — химический элемент №8, неметалл 16-й группы. В виде простого вещества ($O_2$) является газом.

Нахождение в природе

Кислород является самым распространенным элементом на Земле, его содержание в земной коре составляет около 47% по массе. В атмосфере он находится в свободном состоянии в виде газа $O_2$, составляя примерно 21% от объема воздуха, а также в виде озона $O_3$ в стратосфере (озоновый слой). Кислород — основная составная часть воды ($H_2O$), на долю которой приходится около 89% массы гидросферы. Он входит в состав огромного количества минералов (например, силикатов, карбонатов, оксидов) и всех важнейших для жизни органических соединений (белков, жиров, углеводов). Ответ: Содержится в атмосфере (21% $O_2$), гидросфере (в составе воды), литосфере (в составе минералов) и биосфере (в составе органических веществ).

Получение:

а) в лаборатории

В лабораторных условиях кислород получают методами, основанными на разложении кислородсодержащих соединений при нагревании или под действием катализаторов. Наиболее распространенные способы:
1. Разложение перманганата калия («марганцовки») при нагревании: $2KMnO_4 \xrightarrow{t^\circ} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$.
2. Каталитическое разложение пероксида водорода ($H_2O_2$) с использованием оксида марганца(IV) $MnO_2$ в качестве катализатора: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow$.
3. Термическое разложение хлората калия ($KClO_3$, бертолетова соль), также в присутствии катализатора $MnO_2$: $2KClO_3 \xrightarrow{t^\circ, MnO_2} 2KCl + 3O_2\uparrow$.
Ответ: В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия, пероксида водорода или хлората калия.

б) в промышленности

В промышленных масштабах кислород получают в основном из атмосферного воздуха. Главный метод — фракционная перегонка (ректификация) жидкого воздуха. Для этого воздух сначала сжижают путем сильного охлаждения и сжатия. Затем жидкий воздух постепенно нагревают. Так как температура кипения азота ($-196^\circ C$) ниже, чем у кислорода ($-183^\circ C$), азот испаряется первым, а оставшаяся жидкость обогащается кислородом. Реже, для получения особо чистого кислорода, применяют метод электролиза воды: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$. Ответ: Основной промышленный способ — перегонка сжиженного воздуха; реже — электролиз воды.

Физические свойства

При нормальных условиях кислород ($O_2$) — это газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха. Он немного тяжелее воздуха: молярная масса кислорода 32 г/моль, а средняя молярная масса воздуха — около 29 г/моль. Кислород плохо растворяется в воде. При температуре $-183^\circ C$ (90 К) кислород конденсируется в жидкость голубого цвета. При переходе в твердое состояние при температуре $-218,8^\circ C$ (54 К) образует кристаллы светло-синего цвета. Ответ: Газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, малорастворим в воде. Температура кипения $-183^\circ C$.

Химические свойства

Кислород является химически активным неметаллом и сильным окислителем. Он вступает в реакции со многими простыми и сложными веществами, которые часто сопровождаются выделением тепла и света (горение).
1. Взаимодействие с металлами с образованием оксидов (или пероксидов): $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$.
2. Взаимодействие с неметаллами: $C + O_2 \xrightarrow{t^\circ} CO_2$.
3. Окисление сложных веществ (горение): $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.
Кислород активно поддерживает процессы горения и необходим для дыхания подавляющего большинства живых организмов на Земле. Ответ: Сильный окислитель, реагирует с большинством элементов, образуя оксиды, и со сложными веществами в реакциях горения; поддерживает дыхание.

Применение

Широкое применение кислорода обусловлено его способностью поддерживать горение и дыхание.
В металлургии: для ускорения процесса выплавки стали в конвертерах и мартеновских печах, а также для газопламенной резки и сварки металлов.
В медицине: для обогащения дыхательных смесей при нарушении функции дыхания, в кислородных палатках, подушках, для проведения анестезии.
В химической промышленности: как окислитель при синтезе многих важных соединений, например, азотной кислоты, серной кислоты, оксида этилена.
В авиации и космонавтике: жидкий кислород используется в качестве окислителя в ракетных двигателях.
В жизнеобеспечении: в дыхательных аппаратах для работы в безвоздушном пространстве (космонавты, водолазы) или на подводных лодках. Ответ: Применяется в металлургии, медицине, химической промышленности, в качестве ракетного окислителя и в системах жизнеобеспечения.

5. Известно, что в организме человека содержится 65% кислорода по массе. Вычислите массу кислорода в вашем организме.

Для решения этой задачи необходимо знать массу вашего тела, так как расчет является индивидуальным. Решение будет представлено в общем виде с формулой для самостоятельного расчета, а также будет приведен пример для условной массы тела.

Дано:

Массовая доля кислорода в организме человека, $w(O) = 65\%$

Массовая доля кислорода в долях от единицы: $w(O) = 0.65$

Найти:

Массу кислорода в вашем организме, $m(O)$.

Решение:

Масса кислорода в организме ($m(O)$) вычисляется как произведение его массовой доли ($w(O)$) на общую массу тела ($m_{тела}$).

Общая формула для расчета:

$m(O) = w(O) \cdot m_{тела}$

Чтобы найти массу кислорода именно в вашем организме, подставьте в эту формулу вашу массу тела в килограммах.

Пример расчета для человека массой 70 кг:

Пусть масса тела $m_{тела} = 70 \text{ кг}$.

Тогда масса кислорода в его организме будет равна:

$m(O) = 0.65 \cdot 70 \text{ кг} = 45.5 \text{ кг}$

Ответ: Чтобы вычислить массу кислорода в вашем организме, умножьте массу вашего тела (в кг) на 0.65. Например, для человека массой 70 кг масса кислорода составит 45.5 кг.

1. Горение магния относится к реакциям

1) разложения

2) замещения

3) соединения

Решение

Горение магния представляет собой химический процесс, в ходе которого магний ($Mg$) вступает в реакцию с кислородом ($O_2$) из воздуха. Эта реакция сопровождается выделением большого количества тепла и света. В результате взаимодействия двух простых веществ (металла магния и неметалла кислорода) образуется одно новое, более сложное вещество — оксид магния ($MgO$).

Уравнение химической реакции горения магния имеет следующий вид:

$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

Чтобы классифицировать эту реакцию, рассмотрим определения основных типов химических реакций, предложенных в вариантах ответа:

• Реакции разложения – это реакции, при которых из одного сложного вещества образуется два или более новых (простых или сложных) веществ. Общая схема: $AB \rightarrow A + B$.
• Реакции замещения – это реакции между простым и сложным веществами, при которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Общая схема: $A + BC \rightarrow AC + B$.
• Реакции соединения – это реакции, при которых из двух или нескольких исходных веществ (простых или сложных) образуется одно, более сложное вещество. Общая схема: $A + B \rightarrow AB$.

Анализируя уравнение горения магния ($2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$), мы видим, что два исходных вещества (реагента) соединяются в одно конечное вещество (продукт). Это полностью соответствует определению реакции соединения.

Таким образом, горение магния является реакцией соединения.

Ответ: 3) соединения.

2. Массовая доля химического элемента фосфора в оксиде фосфора(V) составляет

1) 19,2%

2) 36,4%

3) 43,7%

4) 100%

Дано:

Соединение - оксид фосфора(V).

Найти:

Массовую долю фосфора $ω(P)$ в оксиде фосфора(V).

Решение:

1. Сначала определим химическую формулу оксида фосфора(V). В названии указана валентность фосфора (V), что соответствует степени окисления +5. Кислород в оксидах почти всегда имеет степень окисления -2. Чтобы молекула была электронейтральной, необходимо найти наименьшее общее кратное для чисел 5 и 2, которое равно 10. Следовательно, в молекуле должно быть 2 атома фосфора ($2 \cdot (+5) = +10$) и 5 атомов кислорода ($5 \cdot (-2) = -10$). Таким образом, химическая формула оксида фосфора(V) — $P_2O_5$.

2. Найдем относительные атомные массы (Ar) элементов по периодической системе Д.И. Менделеева, округлив их до целых значений:
$Ar(P) = 31$
$Ar(O) = 16$

3. Рассчитаем относительную молекулярную массу ($Mr$) оксида фосфора(V) $P_2O_5$:
$Mr(P_2O_5) = 2 \cdot Ar(P) + 5 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142$.

4. Теперь можем рассчитать массовую долю ($ω$) фосфора в соединении. Массовая доля элемента вычисляется как отношение массы всех атомов этого элемента в молекуле к общей молекулярной массе, умноженное на 100%.
Формула для расчета: $ω(P) = \frac{n \cdot Ar(P)}{Mr(P_2O_5)} \cdot 100\%$, где $n$ — количество атомов фосфора в молекуле.
Подставляем наши значения:
$ω(P) = \frac{2 \cdot 31}{142} \cdot 100\% = \frac{62}{142} \cdot 100\% \approx 0.4366 \cdot 100\% \approx 43.7\%$.

Сравнив полученный результат с предложенными вариантами, мы видим, что он соответствует варианту 3).

Ответ: 3) 43,7%