Страница 176 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

9. Сколько литров угарного газа (н. у.) необходимо для получения 1000 кДж теплоты, если известно, что при сгорании 1 г этого вещества выделяется 10,1 кДж?

Дано:

Необходимое количество теплоты $Q_{общ} = 1000 \text{ кДж}$

Удельная теплота сгорания угарного газа $q = 10,1 \text{ кДж/г}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V(CO)$ — ?

Решение:

Для решения задачи сначала определим, какая масса угарного газа ($CO$) потребуется для выделения 1000 кДж теплоты. Массу можно найти, разделив общее количество теплоты на удельную теплоту сгорания:

$m(CO) = \frac{Q_{общ}}{q} = \frac{1000 \text{ кДж}}{10,1 \text{ кДж/г}} \approx 99,01 \text{ г}$

Далее, зная массу угарного газа, найдем его количество вещества (в молях). Для этого нам понадобится молярная масса $CO$. Она складывается из атомных масс углерода (C ≈ 12 г/моль) и кислорода (O ≈ 16 г/моль):

$M(CO) = 12 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 28 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества $n(CO)$ по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(CO) = \frac{99,01 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} \approx 3,536 \text{ моль}$

Поскольку газ находится при нормальных условиях (н. у.), мы можем найти его объем, используя молярный объем газов, который при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$. Объем рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$:

$V(CO) = 3,536 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 79,2 \text{ л}$

Ответ: для получения 1000 кДж теплоты необходимо approximately 79,2 л угарного газа (н. у.).

10. Какие первые признаки отравления угарным газом? Что нужно делать при отравлении?

Какие первые признаки отравления угарным газом?

Угарный газ (оксид углерода, $CO$) — это токсичный газ, который не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, из-за чего его часто называют «тихим убийцей». Отравление происходит при его вдыхании, и тяжесть состояния зависит от концентрации газа и времени его воздействия на человека. Первые признаки отравления легко спутать с симптомами других заболеваний, например, гриппа или пищевого отравления.

К первым признакам отравления угарным газом легкой степени тяжести относятся:

• Головная боль, которая часто локализуется в области лба и висков и имеет пульсирующий или сдавливающий характер («симптом обруча»).
• Головокружение и нарушение координации движений.
• Тошнота, позывы к рвоте.
• Общая слабость, вялость, сонливость.
• Шум в ушах, мелькание «мушек» перед глазами.
• Учащенное сердцебиение (тахикардия) и одышка.
• Слезотечение и сухой кашель.

При нарастании концентрации $CO$ в крови симптомы усугубляются: появляются спутанность сознания, галлюцинации, потеря сознания, судороги и кома. Крайне важно распознать именно первые признаки, чтобы вовремя оказать помощь.

Ответ: Первые признаки отравления угарным газом — это головная боль, головокружение, тошнота, рвота, общая слабость и учащенное сердцебиение.

Что нужно делать при отравлении?

При малейшем подозрении на отравление угарным газом необходимо действовать незамедлительно, так как от скорости и правильности оказания первой помощи зависит жизнь человека. Следует придерживаться следующего алгоритма:

1. Прекратить воздействие газа. Немедленно выведите или, если человек не может двигаться самостоятельно, вынесите пострадавшего из загазованного помещения на свежий воздух. Перед тем как войти в помещение, по возможности, задержите дыхание и откройте окна и двери для проветривания.
2. Вызвать скорую помощь. Сразу же позвоните по номеру 103 или 112, сообщив диспетчеру о подозрении на отравление угарным газом. Даже если пострадавшему стало лучше на свежем воздухе, осмотр врача обязателен.
3. Облегчить дыхание. Расстегните на пострадавшем стесняющую одежду: воротник, пояс, галстук.
4. Обеспечить правильное положение тела. Если человек в сознании, уложите его, приподняв ноги, чтобы улучшить приток крови к мозгу. Если пострадавший без сознания, но дышит, поверните его на бок, чтобы предотвратить западание языка и попадание рвотных масс в дыхательные пути.
5. Привести в чувство. Если пострадавший без сознания, можно поднести к его носу ватку, смоченную нашатырным спиртом.
6. Согреть пострадавшего. Укройте человека одеялом или теплой одеждой, можно приложить к ногам грелки.
7. Дать обильное питье. Если пострадавший в сознании и у него нет рвоты, дайте ему выпить крепкого чая, кофе или теплой воды. Это ускоряет выведение токсинов из организма.
8. Контролировать состояние до приезда медиков. Следите за дыханием и пульсом. Если дыхание или сердцебиение остановились, и вы обладаете навыками, немедленно приступайте к сердечно-легочной реанимации.

Ответ: При отравлении угарным газом необходимо немедленно вынести пострадавшего на свежий воздух, вызвать скорую помощь, освободить его от стесняющей одежды и обеспечить покой. Если человек без сознания, его следует положить на бок. До приезда врачей нужно следить за дыханием и пульсом, при необходимости проводя реанимационные мероприятия.

11. Сравните физические и химические свойства оксидов углерода.

Углерод образует два основных оксида: оксид углерода(II) ($CO$ — угарный газ) и оксид углерода(IV) ($CO_2$ — углекислый газ). Их свойства существенно различаются.

Физические свойства

Сравнение физических свойств $CO$ и $CO_2$:

• Агрегатное состояние (н.у.): Оба вещества при нормальных условиях являются газами.
• Цвет, запах, вкус: $CO$ — газ без цвета, запаха и вкуса. $CO_2$ — газ без цвета, но в больших концентрациях имеет слабый кисловатый запах и вкус.
• Плотность относительно воздуха: $CO$ немного легче воздуха (молярная масса $M(CO) = 28$ г/моль), в то время как $CO_2$ примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха (молярная масса $M(CO_2) = 44$ г/моль).
• Растворимость в воде: $CO$ очень плохо растворим в воде. $CO_2$ растворяется в воде значительно лучше (около 1,7 л газа в 1 л воды при 0°C), при этом частично реагирует с ней.
• Температуры фазовых переходов: $CO$ переходит в жидкое состояние при температуре –191,5°C. $CO_2$ при атмосферном давлении не существует в жидком состоянии и сублимирует, то есть переходит из твердого состояния ("сухой лед") сразу в газообразное при температуре –78,5°C.
• Физиологическое действие: $CO$ — чрезвычайно токсичный газ. Он необратимо связывается с гемоглобином крови, блокируя его способность переносить кислород, что приводит к удушью на клеточном уровне. $CO_2$ не ядовит, является естественным продуктом обмена веществ и регулятором дыхания. Однако в очень высоких концентрациях (более 5–7%) он опасен для жизни, так как вытесняет кислород и вызывает ацидоз (закисление крови).

Ответ: Основные физические различия между $CO$ и $CO_2$ заключаются в их плотности ($CO_2$ тяжелее воздуха), растворимости в воде ($CO_2$ растворяется лучше), поведении при охлаждении ($CO_2$ сублимирует, а не кипит при атмосферном давлении) и, что наиболее важно, в физиологическом действии ($CO$ — сильный яд, $CO_2$ — в обычных концентрациях нет).

Химические свойства

Химические свойства $CO$ и $CO_2$ кардинально различны:

• Тип оксида: $CO$ является несолеобразующим (безразличным) оксидом. Он не реагирует с водой, кислотами и, в обычных условиях, со щелочами. $CO_2$ — это типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием слабой и нестойкой угольной кислоты ($H_2CO_3$), а также со щелочами и основными оксидами с образованием солей — карбонатов и гидрокарбонатов.

  Пример реакции для $CO_2$: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

• Окислительно-восстановительные свойства: $CO$ — сильный восстановитель, так как углерод в нем имеет промежуточную степень окисления +2 и легко окисляется до высшей степени окисления +4. Это свойство широко используется в металлургии для восстановления металлов из руд.

  Пример реакции для $CO$: $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$

  $CO_2$, напротив, проявляет свойства окислителя, так как углерод в нем находится в высшей степени окисления +4. Он может окислить только очень сильные восстановители, например, активные металлы при высокой температуре.

  Пример реакции для $CO_2$: $CO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} C + 2MgO$

• Горение: $CO$ горюч, сгорает в кислороде или на воздухе характерным синим пламенем, выделяя большое количество тепла: $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$. $CO_2$ не горит и не поддерживает горение, поэтому его используют в огнетушителях.

Ответ: Главные химические различия заключаются в их кислотно-основных свойствах ($CO$ — несолеобразующий оксид, а $CO_2$ — кислотный) и окислительно-восстановительной активности ($CO$ — сильный восстановитель, а $CO_2$ — слабый окислитель). Кроме того, $CO$ является горючим веществом, в отличие от $CO_2$.

12. Напишите уравнения реакций по схеме:

$Ca(OH)_2 \to CaCO_3 \to CO_2 \to CO \to CO_2.$

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо написать уравнения для четырёх последовательных химических реакций.

1. $Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3$

Чтобы получить карбонат кальция из гидроксида кальция, необходимо пропустить через его раствор (известковую воду) углекислый газ. В результате реакции обмена образуется нерастворимый в воде карбонат кальция, который выпадает в виде белого осадка, и вода.

$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

2. $CaCO_3 \rightarrow CO_2$

Получение углекислого газа из карбоната кальция осуществляется путём термического разложения. При сильном нагревании (около 900-1000 °C) карбонат кальция разлагается на оксид кальция (негашеную известь) и углекислый газ.

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2 \uparrow$

3. $CO_2 \rightarrow CO$

Превращение диоксида углерода в монооксид углерода (угарный газ) является реакцией восстановления. Этого можно достичь, пропуская углекислый газ над раскаленным углем (коксом). Углерод выступает в роли восстановителя, окисляясь до $CO$, в то время как $CO_2$ восстанавливается.

$CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$

4. $CO \rightarrow CO_2$

Обратное превращение монооксида углерода в диоксид углерода — это реакция окисления. Наиболее простой способ — это сжигание угарного газа в кислороде. Реакция протекает с выделением тепла и сопровождается характерным синим пламенем.

$2CO + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CO_2$

Ответ:

1) $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O$

2) $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$

3) $CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$

4) $2CO + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CO_2$