Страница 72 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Поскольку в задании не указан конкретный параграф, для создания «классного банка данных» были выбраны ключевые слова и словосочетания, относящиеся к фундаментальной теме в информатике — «Базы данных». Эта тема является наиболее релевантной для задачи по созданию «банка данных».

Ниже представлен список электронных адресов с ресурсами, которые подробно раскрывают содержание этих терминов.

• База данных (БД): Статья в Википедии, которая дает общее определение, описывает историю, классификацию и архитектуру баз данных.
  Адрес:https://ru.wikipedia.org/wiki/База_данных
• Система управления базами данных (СУБД): Материал, объясняющий, что такое СУБД, их основные функции, компоненты и примеры (например, MySQL, PostgreSQL, Oracle Database).
  Адрес:https://ru.wikipedia.org/wiki/Система_управления_базами_данных
• Реляционная модель данных: Объяснение самой популярной модели данных, на которой основаны многие современные СУБД, включая понятия отношения, атрибута и кортежа.
  Адрес:https://ru.wikipedia.org/wiki/Реляционная_модель_данных
• SQL (язык структурированных запросов): Руководство для начинающих, которое знакомит с основами языка SQL, используемого для создания запросов и управления данными в реляционных базах данных.
  Адрес:https://tproger.ru/translations/sql-for-beginners/
• Таблица, поле, запись: Разбор основных структурных элементов реляционной базы данных (таблица, поле/столбец, запись/строка) на примере материалов образовательного курса.
  Адрес:https://www.intuit.ru/studies/courses/105/105/lecture/2916?page=2
• Первичный ключ (Primary Key): Статья, разъясняющая концепцию первичного ключа, который используется для уникальной идентификации каждой записи в таблице.
  Адрес:https://select.by/blog/primary-key-pervichnyy-klyuch
• Запрос к базе данных: Практическое руководство, объясняющее, как формулировать запросы для получения, изменения или добавления данных в базу с помощью операторов SQL.
  Адрес:https://younglinux.info/oopython/sql/query

Ответ: Список электронных адресов, раскрывающих ключевые понятия по теме «Базы данных» для создания классного банка данных, приведен в решении выше.

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

В рамках выполнения задания я подготовил(а) сообщение по одному из ключевых понятий, которое часто встречается в параграфах по биологии — фотосинтез.

Определение и общая характеристика

Фотосинтез — это сложный химический процесс, в ходе которого происходит преобразование энергии видимого света (солнечной энергии) в химическую энергию органических веществ при участии фотосинтетических пигментов (у растений — хлорофилл). Этот процесс является основой жизни на Земле, так как обеспечивает подавляющее большинство организмов пищей и кислородом. Фотосинтез происходит в клетках растений, водорослей и некоторых бактерий. У высших растений основной орган фотосинтеза — лист, а клеточные органоиды, где он протекает, — хлоропласты.

Процесс и этапы фотосинтеза

Для осуществления фотосинтеза необходимы три основных компонента: углекислый газ ($CO_2$), вода ($H_2O$) и свет. Суммарное уравнение фотосинтеза можно представить в следующем виде:

$6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$

В этой формуле $C_6H_{12}O_6$ — это глюкоза (органическое вещество), а $O_2$ — кислород, который выделяется как побочный продукт. Процесс фотосинтеза принято делить на две основные фазы:

1. Световая фаза. Протекает только при наличии света на внутренних мембранах хлоропластов — тилакоидах. Энергия света улавливается хлорофиллом и используется для синтеза богатых энергией молекул АТФ (аденозинтрифосфата) и НАДФ·Н (никотинамидадениндинуклеотидфосфата). Важнейшим событием этой фазы является фотолиз воды — её расщепление под действием света, в результате которого образуются электроны, протоны и выделяется кислород.
2. Темновая фаза (цикл Кальвина). Происходит в строме (внутреннем пространстве) хлоропласта и не требует прямого участия света, однако использует продукты световой фазы (АТФ и НАДФ·Н). В ходе этой фазы происходит фиксация углекислого газа из атмосферы и его восстановление до органических соединений, в первую очередь — глюкозы.

Значение фотосинтеза

Значение фотосинтеза для биосферы невозможно переоценить. Во-первых, он является основным источником органического вещества, которое служит пищей для всех гетеротрофных организмов (животных, грибов, большинства бактерий), формируя основу практически всех цепей питания. Во-вторых, в результате фотосинтеза в атмосферу выделяется кислород, необходимый для дыхания подавляющего большинства живых существ на планете. Именно благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов миллиарды лет назад сформировалась современная кислородная атмосфера Земли. В-третьих, фотосинтез играет ключевую роль в поддержании постоянства уровня $CO_2$ в атмосфере, поглощая его и тем самым участвуя в глобальном круговороте углерода.

Ответ: Выше представлен пример выполнения задания в виде подробного сообщения на тему "Фотосинтез", включающего определение, описание процесса и его значения, что соответствует одному из предложенных вариантов — подготовке сообщения по ключевому слову из параграфа.

1. Медь на воздухе покрывается тонким слоем оксида, придающим ей тёмную окраску, но во влажном воздухе и в присутствии углекислого газа на её поверхности образуются соединения зелёного цвета $($(\text{CuOH})_2\text{CO}_3)$. Напишите уравнения реакций коррозии меди.

В задаче описаны два основных процесса коррозии меди, протекающие в разных условиях.

1. Окисление меди на воздухе с образованием тёмного налёта

Первый процесс — это окисление меди кислородом воздуха. В результате на поверхности металла образуется тонкая плёнка оксида меди(II) ($CuO$), которая имеет чёрный цвет и придает изделию тёмный оттенок. Эта реакция происходит медленно при обычных условиях, но значительно ускоряется при нагревании.

Уравнение реакции:

$2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$

Ответ: Уравнение реакции окисления меди на воздухе: $2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$.

2. Коррозия меди во влажном воздухе с образованием зелёного налёта (патины)

Второй, более сложный процесс, происходит во влажной атмосфере, содержащей углекислый газ ($CO_2$). Медь реагирует с водой, кислородом и углекислым газом, образуя гидроксокарбонат меди(II) ($(CuOH)_2CO_3$). Это соединение имеет характерный зелёный цвет и известно как патина (его минералогический аналог — малахит).

Суммарное уравнение реакции:

$2Cu + H_2O + CO_2 + O_2 \rightarrow (CuOH)_2CO_3\downarrow$

Ответ: Уравнение реакции образования патины на меди: $2Cu + H_2O + CO_2 + O_2 \rightarrow (CuOH)_2CO_3$.

2. Щелочные и щелочноземельные металлы хранят под слоем керосина для предотвращения контакта с воздухом, так как они интенсивно взаимодействуют с составными частями воздуха. Напишите уравнения возможных реакций, сопровождающих коррозию этих металлов.

Щелочные и щёлочноземельные металлы — это химически очень активные элементы, которые легко вступают в реакции с компонентами воздуха. Процесс их разрушения на воздухе (коррозия) представляет собой совокупность нескольких химических реакций. Основными компонентами воздуха, с которыми они взаимодействуют, являются кислород ($O_2$), азот ($N_2$), водяные пары ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$).

Щелочные металлы

Рассмотрим реакции на примере натрия ($Na$) и лития ($Li$), как представителей щелочных металлов. Коррозия этих металлов на воздухе — это многостадийный процесс.

1. Взаимодействие с кислородом воздуха. Щелочные металлы образуют с кислородом оксиды, пероксиды или супероксиды в зависимости от металла. Литий образует оксид, натрий — преимущественно пероксид.

Для лития: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

Для натрия: $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$ (пероксид натрия)

2. Взаимодействие с азотом воздуха. Из всех щелочных металлов только литий реагирует с азотом при комнатной температуре с образованием нитрида.

$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$ (нитрид лития)

3. Взаимодействие с парами воды. Все щелочные металлы бурно реагируют с водой, образуя щёлочь (гидроксид) и водород.

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

4. Последующие реакции. Продукты первичных реакций (оксиды, нитриды) также взаимодействуют с компонентами воздуха, в основном с парами воды и углекислым газом. Образовавшаяся щёлочь поглощает углекислый газ из воздуха, превращаясь в карбонат.

$Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2O_2$

$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$

$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Щёлочноземельные металлы

Рассмотрим реакции на примере кальция ($Ca$).

1. Взаимодействие с кислородом воздуха. Щёлочноземельные металлы при контакте с кислородом образуют оксиды.

$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$ (оксид кальция)

2. Взаимодействие с азотом воздуха. Многие щёлочноземельные металлы (кроме бериллия) способны реагировать с азотом, образуя нитриды.

$3Ca + N_2 \rightarrow Ca_3N_2$ (нитрид кальция)

3. Взаимодействие с парами воды. Металлы этой группы (кроме бериллия и магния) активно реагируют с водой с образованием гидроксида и водорода.

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

4. Последующие реакции. Продукты первичных реакций далее взаимодействуют с водой и углекислым газом воздуха. Образовавшийся гидроксид кальция реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый карбонат кальция, который часто виден как белый налёт на поверхности металла.

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

$Ca_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2NH_3 \uparrow$

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

Ответ:
Коррозия щелочных и щёлочноземельных металлов на воздухе сопровождается следующими основными и последующими реакциями (на примере Na, Li и Ca):
Уравнения для щелочных металлов:
$4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$
$2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$
$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$
$Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2O_2$
$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$
$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
Уравнения для щёлочноземельных металлов:
$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$
$3Ca + N_2 \rightarrow Ca_3N_2$
$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
$Ca_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2NH_3 \uparrow$
$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

3. Что такое ингибиторы коррозии? Что такое протекторы? Чем отличается механизм их действия при защите металлов от коррозии?

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии (от лат. inhibeo — «сдерживаю», «останавливаю») — это химические вещества или их смеси, которые при введении в небольших количествах в коррозионную среду значительно замедляют или полностью подавляют процесс коррозии металла. Они не изменяют основной состав металла или среды, а действуют на границе раздела фаз «металл-среда».

Механизм их действия может быть различным:

• Адсорбционный: Молекулы ингибитора адсорбируются (оседают) на поверхности металла, образуя тонкую защитную пленку. Эта пленка создает физический барьер, препятствующий контакту металла с агрессивными компонентами среды.
• Пассивирующий: Ингибиторы-окислители (например, хроматы, нитриты) переводят поверхность металла в пассивное состояние, способствуя образованию на ней прочной, химически инертной оксидной пленки.
• Электрохимический: Ингибиторы могут замедлять скорость анодного процесса (окисление металла) или катодного процесса (например, восстановление кислорода или ионов водорода), тем самым снижая общую скорость коррозии.

Ингибиторы широко применяются в замкнутых и полузамкнутых системах, например, в системах охлаждения двигателей, в котлах, при транспортировке нефтепродуктов по трубопроводам, а также для консервации оборудования.

Ответ: Ингибиторы коррозии — это химические вещества, добавляемые в коррозионную среду для замедления процесса разрушения металла путем создания защитных пленок или изменения скорости электрохимических реакций на его поверхности.

Протекторы

Протекторы — это один из методов электрохимической защиты от коррозии, также известный как протекторная или жертвенная защита. Протектор представляет собой металл или сплав, который является более электроотрицательным (более активным) по сравнению с защищаемым металлом.

Механизм действия основан на создании гальванической пары. Протектор электрически соединяют с защищаемой конструкцией, и оба они помещаются в электропроводящую среду (например, морскую воду или влажный грунт). В образовавшейся гальванической ячейке:

• Более активный металл (протектор) выполняет роль анода и подвергается коррозионному разрушению (окисляется), "жертвуя" собой. Например, для цинкового протектора: $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$.
• Защищаемый, менее активный металл (например, сталь) становится катодом. На его поверхности протекают катодные процессы (например, восстановление кислорода), но сам он не окисляется, то есть не корродирует: $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$.

Таким образом, протектор корродирует вместо основного металла. В качестве протекторов для защиты стали чаще всего используют цинк (Zn), алюминий (Al) и магний (Mg). Этот метод широко применяется для защиты подводных частей корпусов судов, морских платформ, магистральных трубопроводов, стальных свай и других крупных сооружений.

Ответ: Протекторы — это более активные металлы, которые прикрепляются к защищаемой конструкции и, образуя с ней гальваническую пару, разрушаются вместо нее, обеспечивая электрохимическую защиту.

Чем отличается механизм их действия при защите металлов от коррозии?

Основное различие между ингибиторами и протекторами заключается в принципиально разных механизмах их защитного действия.

1. Принцип действия:
   • Ингибиторы действуют по химическому принципу. Они замедляют кинетику уже протекающих коррозионных процессов, не изменяя термодинамику системы кардинально. Они либо создают физический барьер (пленку), либо тормозят анодную или катодную реакции.
   • Протекторы действуют по электрохимическому принципу. Они создают новую гальваническую систему, в которой защищаемый металл принудительно становится катодом, а его потенциал смещается в область, где его окисление становится термодинамически невыгодным.
2. Способ применения:
   • Ингибиторы вводятся непосредственно в коррозионную среду (жидкость, газ), в которой находится металл.
   • Протекторы должны иметь прямой электрический контакт с защищаемой конструкцией. Они являются отдельным конструкционным элементом.
3. Объект воздействия:
   • Ингибиторы воздействуют на границу раздела "металл-среда", изменяя либо свойства среды, либо состояние поверхности металла.
   • Протекторы изменяют электрохимический потенциал всей защищаемой конструкции, превращая ее в катод.
4. Область применения:
   • Ингибиторы эффективны в замкнутых объемах с ограниченным количеством коррозионной среды (системы охлаждения, консервация).
   • Протекторы эффективны в протяженных системах и больших объектах, находящихся в проводящей среде (море, грунт), где введение ингибиторов непрактично.

Ответ: Главное отличие заключается в механизме: ингибиторы — это химические реагенты, замедляющие реакции коррозии на поверхности металла, в то время как протекторы — это более активные металлы, создающие гальваническую пару и разрушающиеся вместо защищаемого объекта за счет электрохимического процесса.

4. Лужёное железо, покрытое защитной оловянной плёнкой, поцарапали. Что будет происходить с изделием?

Лужёное железо представляет собой стальное изделие, покрытое слоем олова ($Sn$) для защиты от коррозии. Когда такое защитное покрытие царапается, обнажается основной металл — железо ($Fe$). В месте повреждения, при контакте с влагой и кислородом из воздуха, образуется гальваническая пара железо-олово.

Чтобы понять, что будет происходить дальше, необходимо сравнить электрохимические потенциалы этих двух металлов. Стандартный электродный потенциал железа составляет $E^0(Fe^{2+}/Fe) = -0,44 \text{ В}$, а олова — $E^0(Sn^{2+}/Sn) = -0,14 \text{ В}$.

Поскольку потенциал железа более отрицательный, оно является более активным металлом по сравнению с оловом. В образовавшейся гальванической паре более активный металл всегда выступает в роли анода и подвергается окислению (коррозии), а менее активный — в роли катода.

Таким образом, в месте царапины будут протекать следующие процессы:

• Железо (анод) будет интенсивно окисляться (ржаветь): $Fe - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$
• На олове (катоде) будет происходить восстановление кислорода: $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

Это означает, что железо в месте повреждения будет корродировать даже быстрее, чем если бы оно не было покрыто оловом. Оловянное покрытие, будучи катодом, само разрушаться не будет, а будет, наоборот, ускорять разрушение железа. В результате под слоем олова в месте царапины образуется ржавчина, и изделие начнет разрушаться изнутри.

Ответ: В месте царапины начнется интенсивный процесс электрохимической коррозии. Железо, как более активный металл по сравнению с оловом, будет выступать в роли анода и быстро ржаветь. Оловянное покрытие (катод) разрушаться не будет, но будет ускорять процесс коррозии железа.

5. О каком материале строка В. В. Маяковского: «По крыше выложили жесть...»?

В строке В. В. Маяковского «По крыше выложили жесть…» из стихотворения «Необычайное приключение, бывшее с Владимиром Маяковским летом на даче» говорится о таком материале, как жесть.

Жесть — это общее название для тонкой листовой стали. В контексте стихотворения имеется в виду кровельная жесть. Это листы стали, которые для защиты от коррозии (ржавчины) покрывали тонким слоем цинка (оцинкованная сталь) или олова (лужёная жесть, также известная как «белая жесть»). Такой материал был очень популярен для покрытия крыш в то время, когда было написано стихотворение, благодаря своей прочности и водонепроницаемости.

Таким образом, поэт описывает крышу, покрытую тонкими металлическими листами.

Ответ: Речь идет о жести — тонколистовой кровельной стали, покрытой защитным слоем (например, цинком) для использования в качестве кровельного материала.

6. В начале XX в. из нью-йоркского порта вышла в открытый океан красавица яхта. Её владелец, американский миллионер, не пожалел денег, чтобы удивить свет. Корпус яхты был сделан из очень дорогого в то время алюминия, листы которого скреплялись медными заклёпками. Это было красиво — сверкающий серебристым блеском корабль, усеянный золотистыми головками заклёпок! Однако через несколько дней обшивка корпуса начала расходиться и яхта быстро пошла ко дну. Почему?

Решение

Причина, по которой яхта затонула, заключается в явлении, известном как гальваническая (или электрохимическая) коррозия. Это процесс ускоренного разрушения металла, который происходит, когда два разных по химической активности металла находятся в электрическом контакте друг с другом в присутствии проводящей жидкости (электролита).

В описанной ситуации в качестве двух разных металлов выступили алюминий ($Al$) корпуса яхты и медь ($Cu$), из которой были сделаны заклёпки. Роль электролита выполнила солёная морская вода, которая является отличным проводником электрического тока благодаря растворенным в ней ионам солей.

Алюминий и медь, находясь в контакте, образовали множество короткозамкнутых гальванических элементов. Согласно ряду электрохимической активности металлов, алюминий является гораздо более активным металлом, чем медь. В гальванической паре более активный металл всегда выступает в роли анода (отрицательного полюса) и подвергается окислению, то есть разрушению. Менее активный металл, медь, становится катодом (положительным полюсом).

Таким образом, на алюминиевом корпусе (аноде) происходил процесс окисления: атомы алюминия отдавали электроны и превращались в ионы, переходя в раствор (воду):
$Al - 3e^- \rightarrow Al^{3+}$
Электроны, отданные алюминием, перемещались по металлу к медным заклёпкам (катоду), где они участвовали в реакции восстановления, как правило, растворенного в воде кислорода:
$O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

Этот процесс привел к очень быстрой коррозии и растворению алюминия в местах его контакта с медными заклёпками. В результате обшивка корпуса вокруг заклёпок истончилась и разрушилась, заклёпки перестали скреплять листы, и в корпусе образовались течи. Это и стало причиной того, что яхта быстро пошла ко дну.

Ответ: Яхта затонула из-за гальванической коррозии, возникшей между алюминиевым корпусом и медными заклёпками в среде солёной морской воды. Алюминий, как более активный металл, выступал в роли анода и быстро разрушался, что привело к нарушению целостности корпуса.