Номер 2, страница 175 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

2. На чём основано использование углекислого газа при тушении пожаров, при приготовлении газированных напитков?

Использование при тушении пожаров

Применение углекислого газа ($CO_2$) для тушения пожаров основано на комплексе его физических и химических свойств. Для возникновения и поддержания горения необходимы три условия, образующие «треугольник огня»: горючее вещество, окислитель (обычно кислород из воздуха) и источник тепла (высокая температура). Углекислый газ эффективно воздействует сразу на два из этих трёх компонентов.

1. Прекращение доступа кислорода. Углекислый газ химически инертен, он не горит и не поддерживает горение. Кроме того, он значительно плотнее воздуха: молярная масса $CO_2$ составляет примерно $44$ г/моль, тогда как средняя молярная масса воздуха — около $29$ г/моль. Будучи в ~1,5 раза тяжелее воздуха, углекислый газ при распылении оседает и окутывает очаг возгорания, вытесняя более лёгкий кислород и тем самым прекращая его доступ к горящему веществу.

2. Охлаждение. В огнетушителях углекислый газ хранится в сжиженном состоянии под высоким давлением. При срабатывании огнетушителя жидкий $CO_2$ выходит наружу, где давление резко падает до атмосферного. Этот процесс (адиабатическое расширение) сопровождается интенсивным поглощением тепла из окружающей среды, что приводит к резкому охлаждению. Температура падает до $-78,5$ °C, и часть углекислого газа превращается в твёрдые белые хлопья — «сухой лёд». Попадая на горящие предметы, сухой лёд отнимает у них большое количество тепла, охлаждая их ниже температуры воспламенения.

Ответ: Использование углекислого газа при тушении пожаров основано на его негорючести, способности вытеснять кислород из зоны горения (так как он значительно тяжелее воздуха) и сильном охлаждающем эффекте, который возникает при его резком расширении из сжиженного состояния.

Использование при приготовлении газированных напитков

Применение углекислого газа ($CO_2$) в пищевой промышленности для создания газированных напитков основано на его способности растворяться в воде и вступать с ней в химическую реакцию.

1. Растворимость и образование угольной кислоты. В соответствии с законом Генри, растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над жидкостью. На производстве напитки насыщают углекислым газом под высоким давлением, что заставляет большое количество $CO_2$ раствориться в воде. Растворённый углекислый газ вступает в обратимую реакцию с водой, образуя слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$):

$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$

Именно угольная кислота придает напиткам характерный, слегка острый и освежающий вкус.

2. Эффект газирования («шипучесть»). Когда мы открываем бутылку, давление внутри неё быстро падает до атмосферного. Это приводит к резкому снижению растворимости $CO_2$. Химическое равновесие сдвигается влево, угольная кислота распадается, и избыток углекислого газа, который больше не может удерживаться в растворе, выделяется в виде многочисленных пузырьков, создавая всем известный эффект шипения.

3. Консервирующие свойства. Угольная кислота создаёт слабокислую среду, а высокое содержание $CO_2$ обеспечивает анаэробные (бескислородные) условия. Оба этих фактора подавляют рост многих микроорганизмов (бактерий, плесени, дрожжей), что позволяет увеличить срок хранения напитков.

Ответ: Использование углекислого газа при приготовлении газированных напитков основано на его хорошей растворимости в воде под давлением, в результате чего образуется угольная кислота, которая придает напитку характерный вкус, а при сбросе давления выделяется в виде пузырьков (газирование) и дополнительно выступает в роли консерванта.