Страница 97 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

6. Обсудите с соседом по парте условия возникновения и прекращения горения. Какие средства тушения пожара нужно использовать в следующих случаях:

а) загорелась одежда на человеке;

б) воспламенился бензин;

в) возник пожар на складе лесоматериалов;

г) загорелась нефть на поверхности воды?

Для возникновения горения необходимо одновременное наличие трех условий, которые образуют так называемый «треугольник огня»:
- Наличие горючего вещества (например, дерево, бензин, ткань).
- Наличие окислителя (как правило, кислород, содержащийся в воздухе).
- Наличие источника зажигания (открытое пламя, искра, высокая температура), который нагревает горючее вещество до температуры воспламенения.

Прекращение горения основано на устранении одного или нескольких из этих условий:
- Охлаждение: снижение температуры горючего вещества ниже температуры воспламенения. Основное средство – вода.
- Изоляция: прекращение доступа окислителя (кислорода) к зоне горения. Это достигается с помощью огнетушащих пен, порошков, углекислого газа, песка, земли или плотной ткани.
- Удаление горючего вещества: устранение самого горючего материала из зоны пожара (например, создание разрывов в лесу при лесном пожаре).

а) загорелась одежда на человеке

В этом случае нельзя использовать воду, так как это может привести к ожогам паром или термическому шоку. Также не рекомендуется использовать огнетушитель, так как его состав может вызвать химические ожоги или обморожение. Необходимо как можно быстрее прекратить доступ кислорода к огню. Для этого нужно повалить человека на землю и накрыть его плотной тканью (пальто, одеялом, брезентом), оставив голову открытой. Если рядом нет ткани, можно кататься по земле, чтобы сбить пламя. Главный принцип — изоляция от кислорода.

Ответ: Использовать плотную ткань (одеяло, пальто), чтобы накрыть горящего человека, или сбивать пламя, катаясь по земле. Не использовать воду и огнетушители.

б) воспламенился бензин

Бензин — легковоспламеняющаяся жидкость, которая легче воды и не смешивается с ней. Тушить бензин водой категорически запрещено, так как вода опустится вниз, а горящий бензин растечется по поверхности воды, увеличивая площадь пожара. Для тушения бензина следует использовать средства, изолирующие его от кислорода. К ним относятся порошковые или углекислотные огнетушители, пена, а также песок или земля, которыми можно засыпать небольшой очаг возгорания.

Ответ: Использовать порошковые или углекислотные огнетушители, пену, песок или землю. Не использовать воду.

в) возник пожар на складе лесоматериалов

Лесоматериалы (древесина) относятся к твердым горючим веществам (пожар класса А). Наиболее эффективным средством для их тушения является вода. Вода охлаждает горящие материалы ниже температуры воспламенения, а образующийся пар частично перекрывает доступ кислорода. Можно использовать как сплошные струи воды, так и распыленные. Также эффективны огнетушащие пены.

Ответ: Использовать воду или пенные огнетушители.

г) загорелась нефть на поверхности воды

Нефть, как и бензин, легче воды и горит на её поверхности. Тушение водой (сплошной струей) недопустимо, так как это приведет к распространению пожара. Для тушения горящей нефти на воде применяют специальные воздушно-механические пены, которые покрывают поверхность нефти, изолируя её от кислорода и прекращая горение. Также могут использоваться порошковые огнетушители для локальных очагов.

Ответ: Использовать специальные пены (например, воздушно-механическую) или порошковые огнетушители. Не использовать сплошную струю воды.

7. Допишите уравнение реакции горения этана $(C_{2}H_{6})$ в кислороде и расставьте коэффициенты.

$C_{2}H_{6} + O_{2} = \dots + \dots$

Решение

Горение этана ($C_2H_6$) — это реакция окисления органического вещества кислородом ($O_2$). При полном сгорании любого углеводорода образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

1. Сначала запишем схему реакции, указав реагенты и продукты:
$C_2H_6 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

2. Теперь необходимо уравнять количество атомов каждого химического элемента в левой и правой частях уравнения, то есть расставить стехиометрические коэффициенты.

• Уравниваем атомы углерода (C). В левой части в молекуле этана $C_2H_6$ содержится 2 атома углерода. Чтобы в правой части также было 2 атома углерода, ставим коэффициент 2 перед формулой углекислого газа $CO_2$.
  $C_2H_6 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O$
• Уравниваем атомы водорода (H). В левой части в молекуле $C_2H_6$ содержится 6 атомов водорода. В правой части в молекуле воды $H_2O$ — 2 атома водорода. Чтобы уравнять их количество, необходимо поставить коэффициент 3 перед формулой воды ($3 \times 2 = 6$).
  $C_2H_6 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$
• Уравниваем атомы кислорода (O). Посчитаем количество атомов кислорода в правой части уравнения: в двух молекулах $CO_2$ содержится $2 \times 2 = 4$ атома кислорода, а в трех молекулах $H_2O$ — $3 \times 1 = 3$ атома кислорода. Суммарное количество атомов кислорода справа: $4 + 3 = 7$.
  Чтобы в левой части также было 7 атомов кислорода, необходимо поставить перед $O_2$ коэффициент $7/2$ (или 3,5), так как $7/2 \times 2 = 7$.
  $C_2H_6 + \frac{7}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$
• Приводим коэффициенты к целым числам. В химических уравнениях принято использовать наименьшие целые коэффициенты. Для этого умножим все коэффициенты в уравнении на 2.
  $2 \cdot (C_2H_6 + \frac{7}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O)$
  В результате получаем окончательное уравнение:
  $2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O$

Проверим правильность расстановки коэффициентов:

• Атомы C: слева $2 \times 2 = 4$; справа $4 \times 1 = 4$.
• Атомы H: слева $2 \times 6 = 12$; справа $6 \times 2 = 12$.
• Атомы O: слева $7 \times 2 = 14$; справа $4 \times 2 + 6 \times 1 = 8 + 6 = 14$.

Количество атомов каждого элемента сбалансировано.

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

8. Вычислите объём воздуха, из которого при сжижении было выделено 21 л кислорода. Объёмную долю кислорода округлите до целых.

Дано:
$V(O_2) = 21 \text{ л}$

Перевод в СИ:
$V(O_2) = 21 \text{ л} = 0,021 \text{ м}^3$

Найти:
$V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:
Объёмная доля ($\phi$) компонента в газовой смеси — это отношение объёма данного компонента к общему объёму смеси. По условию задачи, объёмную долю кислорода в воздухе необходимо округлить до целых. Истинная объёмная доля кислорода в воздухе составляет примерно 20,95%. Округляя это значение до ближайшего целого, получаем 21%.
Следовательно, принимаем объёмную долю кислорода $\phi(O_2) = 21\%$, что соответствует 0,21 в долях от единицы.
Формула для нахождения объёмной доли выглядит следующим образом:
$\phi(O_2) = \frac{V(O_2)}{V(\text{воздуха})}$
Из данной формулы выразим искомый объём воздуха:
$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)}$
Подставим известные значения в формулу и произведём вычисление:
$V(\text{воздуха}) = \frac{21 \text{ л}}{0,21} = 100 \text{ л}$

Ответ: объём воздуха, из которого было выделено 21 л кислорода, составляет 100 л.

9. Вычислите объемную долю аргона, если из 70 л воздуха выделили 0,63 л аргона.

Дано:

Объем воздуха $V_{\text{воздуха}} = 70 \text{ л}$
Объем аргона $V_{\text{Ar}} = 0,63 \text{ л}$

Перевод в систему СИ:

$V_{\text{воздуха}} = 70 \text{ л} = 70 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,07 \text{ м}^3$
$V_{\text{Ar}} = 0,63 \text{ л} = 0,63 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,00063 \text{ м}^3$

Найти:

Объемную долю аргона $φ(Ar)$ — ?

Решение:

Объемная доля ($φ$) компонента в смеси — это отношение объема данного компонента к общему объему смеси. Формула для расчета объемной доли имеет вид:

$φ_{\text{компонента}} = \frac{V_{\text{компонента}}}{V_{\text{смеси}}}$

В данной задаче компонентом является аргон (Ar), а смесью — воздух. Следовательно, формула для вычисления объемной доли аргона будет следующей:

$φ(Ar) = \frac{V_{Ar}}{V_{\text{воздуха}}}$

Подставим известные значения в формулу. Так как мы ищем отношение объемов, единицы измерения (литры) сократятся, и результат будет безразмерной величиной.

$φ(Ar) = \frac{0,63 \text{ л}}{70 \text{ л}} = 0,009$

Часто объемную долю выражают в процентах (%). Для этого необходимо умножить полученное значение на 100%:

$φ(Ar)_{\%} = 0,009 \cdot 100\% = 0,9\%$

Ответ: объемная доля аргона составляет 0,9%.

10. Вычислите объём воздуха, затраченного на получение 100 л кислорода. Объёмную долю кислорода округлите до целых.

Дано:

$V(O_2) = 100 \text{ л}$

$V(O_2) = 100 \text{ л} = 100 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.1 \text{ м}^3$

Найти:

$V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

Воздух является смесью газов. Объемная доля $(\phi)$ компонента в газовой смеси определяется как отношение объёма этого компонента к общему объёму смеси. Для кислорода в воздухе формула имеет вид:

$\phi(O_2) = \frac{V(O_2)}{V(\text{воздуха})}$

где $V(O_2)$ — это объём кислорода, а $V(\text{воздуха})$ — это общий объём воздуха.

Объёмная доля кислорода в воздухе составляет приблизительно $20,95\%$. Согласно условию задачи, это значение необходимо округлить до целых, то есть до $21\%$. В виде десятичной дроби это будет:

$\phi(O_2) = 21\% = 0.21$

Для того чтобы найти объём воздуха, необходимый для получения 100 л кислорода, выразим $V(\text{воздуха})$ из основной формулы:

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)}$

Теперь подставим известные значения в полученную формулу и произведем вычисление:

$V(\text{воздуха}) = \frac{100 \text{ л}}{0.21} \approx 476.19 \text{ л}$

Ответ: для получения 100 л кислорода потребуется примерно 476,19 л воздуха.

1. Состав воздуха экспериментально определил

1) М. В. Ломоносов

2) А. Лавуазье

3) Дж. Дальтон

4) Дж. Пристли

Вопрос о составе воздуха был одним из центральных в химии XVIII века. Несколько ученых внесли свой вклад в его разрешение, однако именно французский химик Антуан Лоран Лавуазье провел решающие эксперименты, которые позволили точно установить, что воздух является не простым веществом, а смесью газов.

В 1774-1777 годах Лавуазье провел свой знаменитый 12-дневный опыт. Он нагревал металлическую ртуть в реторте, соединенной с колоколом, под которым находился определенный объем воздуха. В результате на поверхности ртути образовался красный порошок (оксид ртути), а объем воздуха под колоколом уменьшился примерно на 1/5 часть. Оставшийся под колоколом газ не поддерживал горения и дыхания. Лавуазье назвал его "азотом" (от греческого "безжизненный").

Затем он собрал образовавшийся красный порошок и сильно его прокалил. В результате разложения порошка выделился газ, объем которого был равен объему "поглощенного" воздуха в первой части опыта. Этот газ, наоборот, активно поддерживал горение. Лавуазье назвал его "жизненным воздухом" или "оксигеном" (от греческого "рождающий кислоту"), что сейчас мы называем кислородом.

Таким образом, Лавуазье экспериментально доказал, что воздух состоит в основном из двух газов: примерно на 80% из азота и на 20% из кислорода.

Другие упомянутые ученые также внесли важный вклад:

• М. В. Ломоносов в 1756 году в результате опытов по прокаливанию металлов в запаянных сосудах пришел к выводу, что масса веществ сохраняется, и что в процессе горения участвует "частица воздуха", но он не определил количественный состав воздуха.
• Дж. Пристли в 1774 году открыл кислород (назвав его "дефлогистированным воздухом"), но, будучи сторонником теории флогистона, не смог правильно истолковать свое открытие и роль этого газа в составе воздуха.
• Дж. Дальтон известен в первую очередь своей атомистической теорией и законом парциальных давлений, которые он сформулировал уже после того, как состав воздуха был в общих чертах определен Лавуазье.

Следовательно, честь экспериментального определения состава воздуха принадлежит Антуану Лавуазье.

Ответ: 2) А. Лавуазье

2. К благородным газам не относят

1) гелий

2) кислород

3) неон

4) аргон

Решение:

Благородные газы (также известные как инертные газы) образуют 18-ю группу в периодической таблице химических элементов. Характерной особенностью этих элементов является полностью заполненная внешняя электронная оболочка, что делает их химически очень стабильными и малоактивными. В группу благородных газов входят гелий ($He$), неон ($Ne$), аргон ($Ar$), криптон ($Kr$), ксенон ($Xe$), радон ($Rn$) и оганесон ($Og$).

Проанализируем предложенные варианты:

1) Гелий ($He$) является благородным газом, он первый в 18-й группе.

2) Кислород ($O$) находится в 16-й группе периодической таблицы и относится к халькогенам. Это химически активный неметалл, который легко вступает в реакции со многими элементами. Следовательно, кислород не является благородным газом.

3) Неон ($Ne$) является благородным газом, второй в 18-й группе.

4) Аргон ($Ar$) является благородным газом, третий в 18-й группе.

Таким образом, единственным элементом из списка, который не относится к благородным газам, является кислород.

Ответ: 2) кислород.

3. К реакциям горения относится реакция

1) $CaCO_3 \stackrel{t}{=} CaO + CO_2\uparrow$

2) $2Mg + O_2 \stackrel{t}{=} 2MgO$

3) $2HgO \stackrel{t}{=} 2Hg + O_2\uparrow$

Реакция горения — это экзотермическая окислительно-восстановительная реакция, при которой вещество (топливо) взаимодействует с окислителем (чаще всего с кислородом), что сопровождается выделением тепла и света. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$
Это реакция термического разложения. Сложное вещество карбонат кальция при нагревании распадается на два более простых вещества: оксид кальция и диоксид углерода. Кислород не является реагентом в этой реакции. Это реакция разложения.
Ответ: не является реакцией горения.

2) $2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$
Это реакция взаимодействия магния с кислородом. Магний выступает в роли горючего вещества, а кислород — в роли окислителя. Процесс сопровождается выделением большого количества тепла и яркого света, что является определением горения. Это реакция горения.
Ответ: является реакцией горения.

3) $2HgO \xrightarrow{t} 2Hg + O_2\uparrow$
Это реакция термического разложения оксида ртути(II). При нагревании сложное вещество разлагается на два простых: ртуть и кислород. Кислород здесь — продукт реакции, а не реагент. Это реакция разложения.
Ответ: не является реакцией горения.

Таким образом, единственной реакцией, которая относится к реакциям горения, является реакция взаимодействия магния с кислородом.

Ответ: 2.

Используя дополнительные источники информации, ознакомьтесь с биографией Антуана Лорана Лавуазье.

Найдите в Интернете информацию о парниковом эффекте.

Используя дополнительные источники информации, ознакомьтесь с биографией Антуана Лорана Лавуазье.

Антуан Лоран де Лавуазье (1743–1794) — выдающийся французский учёный, которого по праву считают одним из основателей современной химии. Его жизнь и научная деятельность пришлись на эпоху Просвещения и завершились трагически в годы Великой французской революции.

Родившись 26 августа 1743 года в Париже в состоятельной аристократической семье, Лавуазье получил блестящее образование. Он окончил юридический факультет, однако его истинным призванием стали естественные науки. Он с увлечением изучал химию, физику, геологию и ботанику, что заложило фундамент для его будущих революционных открытий.

Ключевые научные достижения Лавуазье:

1. Кислородная теория горения. До Лавуазье в химии доминировала теория флогистона, согласно которой все горючие вещества содержат особую субстанцию — «флогистон», которая улетучивается при горении. Проведя серию точных количественных экспериментов, Лавуазье доказал, что горение и окисление — это процессы соединения вещества с определённой частью воздуха, которую он назвал «кислородом». Это открытие полностью перевернуло химическую науку.

2. Закон сохранения массы. Лавуазье был первым, кто чётко сформулировал и экспериментально подтвердил закон сохранения массы в химических реакциях. Он показал, что общая масса веществ, вступающих в реакцию, всегда равна общей массе продуктов реакции. Это положило начало количественному анализу в химии.

3. Реформа химической номенклатуры. Вместе с другими французскими химиками Лавуазье разработал новую, рациональную систему химической номенклатуры, которая заменила хаотичные и устаревшие алхимические названия. Основы этой системы используются и по сей день.

4. Анализ состава воды и воздуха. Он экспериментально доказал, что вода не является простым элементом, как считалось ранее, а представляет собой соединение кислорода и водорода. Также он установил, что воздух — это смесь газов, в основном кислорода и азота.

5. Исследование процесса дыхания. Лавуазье выяснил, что дыхание живых организмов по своей химической сути аналогично медленному горению, при котором потребляется кислород из воздуха и выделяется углекислый газ ($CO_2$) и тепло.

Помимо научной работы, Лавуазье принимал активное участие в общественной жизни Франции. Он был членом Парижской академии наук, работал в администрации по производству пороха, участвовал в разработке метрической системы мер. Однако его служба в качестве генерального откупщика (сборщика налогов) стала для него роковой. Во время якобинского террора он был арестован по обвинению в участии в заговоре против народа Франции. 8 мая 1794 года великий учёный был казнён на гильотине. По преданию, знаменитый математик Жозеф Луи Лагранж сказал об этом: «Палачу потребовалось лишь одно мгновение, чтобы отрубить эту голову, а Франции, может быть, не хватит и ста лет, чтобы произвести на свет другую такую же».

Ответ: Представлена развернутая биография Антуана Лорана Лавуазье, охватывающая его образование, ключевые научные открытия (роль кислорода в горении, закон сохранения массы, создание химической номенклатуры, анализ состава воды и воздуха), общественную деятельность и трагическую гибель во время Французской революции.

Найдите в Интернете информацию о парниковом эффекте.

Парниковый эффект — это процесс нагрева нижних слоёв атмосферы планеты за счёт поглощения и переизлучения теплового излучения от её поверхности так называемыми парниковыми газами. Этот эффект является естественным и играет ключевую роль в формировании климата на Земле, однако его усиление в результате деятельности человека приводит к глобальному потеплению.

Механизм парникового эффекта можно разделить на несколько этапов:

1. Солнечное излучение в виде коротких волн (включая видимый свет) проникает через атмосферу Земли и нагревает её поверхность.

2. Нагретая поверхность Земли, в свою очередь, излучает тепло обратно в атмосферу в виде длинноволнового инфракрасного излучения.

3. Молекулы парниковых газов, присутствующих в атмосфере, эффективно поглощают это исходящее инфракрасное излучение.

4. Поглотив энергию, парниковые газы переизлучают её во всех направлениях, в том числе и обратно к земной поверхности, тем самым «захватывая» тепло в нижних слоях атмосферы и не давая ему уйти в космос.

К основным парниковым газам относятся:

• Водяной пар ($H_2O$) — самый распространённый и мощный природный парниковый газ.
• Углекислый газ ($CO_2$) — его концентрация значительно возросла из-за сжигания ископаемого топлива (уголь, нефть, газ), промышленных процессов и вырубки лесов.
• Метан ($CH_4$) — выделяется в результате сельскохозяйственной деятельности, добычи полезных ископаемых и разложения органических отходов.
• Закись азота ($N_2O$) — поступает в атмосферу от использования азотных удобрений и промышленных производств.

Естественный и усиленный парниковый эффект.

Естественный парниковый эффект — это жизненно важное явление. Без него средняя температура на Земле была бы около -18°C, и планета была бы покрыта льдом. Благодаря ему поддерживается средняя температура на уровне около +15°C, что создаёт условия для существования жизни в её нынешних формах.

Проблема, с которой столкнулось человечество, — это усиленный (антропогенный) парниковый эффект. Промышленная деятельность привела к выбросу в атмосферу огромного количества дополнительных парниковых газов, в первую очередь $CO_2$. Это нарушает естественный тепловой баланс планеты, приводя к накоплению избыточного тепла и, как следствие, к глобальному потеплению и изменению климата. Последствия этого процесса включают таяние ледников, повышение уровня мирового океана, а также увеличение частоты и силы экстремальных погодных явлений, таких как ураганы, засухи и наводнения.

Ответ: Парниковый эффект — это естественный процесс удержания тепла в атмосфере Земли благодаря парниковым газам ($H_2O$, $CO_2$, $CH_4$ и др.), который делает климат планеты пригодным для жизни. Антропогенный (усиленный) парниковый эффект вызван увеличением концентрации этих газов из-за деятельности человека, что является основной причиной современного глобального потепления и изменения климата.