Страница 91 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Николай Дмитриевич Зелинский изобрёл ______.

Объясните, как связано его открытие с химией углерода и в каких областях особенно важно его применение.

Николай Дмитриевич Зелинский изобрёл первый в мире эффективный угольный противогаз.

Объясните, как связано его открытие с химией углерода и в каких областях особенно важно его применение.

Открытие Н.Д. Зелинского напрямую связано с химией углерода, поскольку ключевым элементом его изобретения является активированный уголь. Активированный уголь — это форма углерода, обработанная специальным образом для создания огромного количества пор на его поверхности. Именно эта пористая структура, являющаяся свойством элемента углерода, и лежит в основе действия противогаза.

Принцип работы основан на физико-химическом процессе, называемом адсорбция. Это способность поверхности твёрдого тела (в данном случае — активированного угля) поглощать и удерживать на себе молекулы газов или паров из окружающей среды. Благодаря своей чрезвычайно развитой пористой структуре, 1 грамм активированного угля имеет площадь поверхности до 1500–2000 $м^2$. Когда отравленный воздух проходит через фильтр с таким углем, молекулы ядовитых веществ "прилипают" к его огромной поверхности и задерживаются в порах, а очищенный воздух проходит дальше к органам дыхания. Таким образом, уникальные адсорбционные свойства углерода обеспечивают защиту человека.

Применение противогаза, основанного на открытии Зелинского, особенно важно в следующих ключевых областях:

1. Военное дело и гражданская оборона. Это первоначальное и самое важное применение. Противогазы являются штатным средством индивидуальной защиты военнослужащих и спасателей от боевых отравляющих веществ (хлор, фосген, зарин и др.), а также для защиты гражданского населения при военных конфликтах, террористических атаках или техногенных катастрофах.

2. Промышленность. На химических, нефтеперерабатывающих, металлургических и других вредных производствах рабочие используют промышленные противогазы и респираторы с угольными фильтрами для защиты от токсичных газов, паров органических растворителей и других вредных веществ, выделяющихся в ходе технологических процессов.

3. Пожарная охрана и аварийно-спасательные службы. Для защиты органов дыхания пожарных и спасателей от угарного газа и других токсичных продуктов горения при тушении пожаров и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

4. Научно-исследовательская деятельность. В лабораториях при работе с летучими ядовитыми и вредными химическими реагентами.

Ответ: Николай Дмитриевич Зелинский изобрёл угольный противогаз. Его действие основано на уникальном свойстве активированного угля (особой формы углерода) — адсорбции, то есть способности его пористой поверхности поглощать молекулы ядовитых газов. Его применение особенно важно в военной сфере, гражданской обороне, на вредных промышленных производствах, в работе пожарных и спасательных служб для защиты жизни и здоровья людей.

Часть I

1. Оксид углерода(II).

а) Формула: $\text{CO}$, тривиальное название: $\text{угарный газ}$

$\text{CO}$.

б) Физические свойства: $\text{бесцветный, без запаха, ядовитый газ, легче воздуха, плохо растворим в воде, реагирует с кислородом, не реагирует с щелочами}$

в) Физиологическое действие: $\text{Связывается с гемоглобином в крови, образуя карбоксигемоглобин, что препятствует переносу кислорода к тканям и органам, приводя к кислородному голоданию (гипоксии).}$

г) Благодаря атому углерода в степени окисления +2 оксид углерода(II) проявляет свойства: $\text{восстановителя}$

$\text{CO} + \text{O}_2 = \text{CO}_2$

$\boxed{\text{2}}\hspace{-0.5em}$ $\text{CO} + \text{O}_2 = \boxed{\text{2}}\hspace{-0.5em}$ $\text{CO}_2$$\uparrow$$\bar{e}$

$\text{CO} + \text{Fe}_2\text{O}_3 = \text{CO}_2 + \text{Fe}$

$\boxed{\text{3}}\hspace{-0.5em}$ $\text{CO} + \text{Fe}_2\text{O}_3 = \boxed{\text{3}}\hspace{-0.5em}$ $\text{CO}_2 + \boxed{\text{2}}\hspace{-0.5em}$ $\text{Fe}$$\uparrow$$\bar{e}$

а) Оксид углерода(II) — это соединение, в котором углерод имеет степень окисления +2. Его химическая формула — $CO$. Тривиальное (исторически сложившееся) название этого вещества — угарный газ. Ответ: Формула: $CO$, тривиальное название: угарный газ.

б) Физические свойства оксида углерода(II) ($CO$): при нормальных условиях это газ без цвета, вкуса и запаха. Он незначительно легче воздуха и плохо растворяется в воде. Его температура кипения –191,5 °C, температура плавления –205 °C. Ответ: Газ без цвета, вкуса и запаха, немного легче воздуха.

в) Физиологическое действие угарного газа на живые организмы является крайне токсичным. При вдыхании он попадает в кровь и образует очень прочное соединение с гемоглобином — карбоксигемоглобин. Это препятствует связыванию и переносу кислорода гемоглобином, что приводит к кислородному голоданию (гипоксии) тканей и органов, вызывая тяжелое отравление и удушье. Ответ: Очень ядовит, вызывает удушье, связывая гемоглобин крови.

г) Атом углерода в оксиде углерода(II) ($CO$) имеет степень окисления +2, которая является для него промежуточной (высшая степень окисления углерода +4). Способность атома углерода повышать свою степень окисления, отдавая электроны, определяет восстановительные свойства угарного газа. Он выступает в качестве восстановителя во многих окислительно-восстановительных реакциях.
Примеры реакций, подтверждающих восстановительные свойства $CO$:
1. Реакция горения в кислороде с образованием оксида углерода(IV):
$2CO + O_2 = 2CO_2$
Схема окисления углерода: $C^{+2} - 2\bar{e} \rightarrow C^{+4}$. В квадрате под уравнением указывается число отданных электронов одним атомом восстановителя, то есть 2.
2. Реакция восстановления железа из оксида железа(III) (основа доменного процесса):
$3CO + Fe_2O_3 \xrightarrow{t^{\circ}} 2Fe + 3CO_2$
В этой реакции угарный газ также является восстановителем, и каждый атом углерода отдает 2 электрона: $C^{+2} - 2\bar{e} \rightarrow C^{+4}$. Следовательно, в этом квадрате также следует вписать число 2.
Ответ: восстановительные; в первом уравнении: $2CO + O_2 = 2CO_2$ (в квадрате число 2); во втором уравнении: $3CO + Fe_2O_3 = 2Fe + 3CO_2$ (в квадрате число 2).