Продолжение. См. № 11, 12, 13, 14, 16/2007

Ответы на упражнения, задачи
и контрольные вопросы к главе 3

Урок 19

1. В атмосферном воздухе 20,95% кислорода по объему, а в земной коре 48% элемента кислорода по массе.

2. Элемент кислород содержат вещества: вода Н₂О, углекислый газ СО₂, пероксид водорода Н₂О₂, негашеная известь СаО, гашеная известь Са(ОН)₂.

3. а) Агрегатное состояние – газ; б) без вкуса; в) без запаха; г) без цвета; д) растворимость кислорода в воде при 20 °С составляет 4,5 мг в 100 г воды; е) температура кипения –183 °С.

4. В аквариумах для насыщения воды кислородом через нее пропускают воздух. Зимой на поверхности прорубей кислород воздуха растворяется в воде (он необходим рыбам для дыхания).

Аквариум

5. Кислород – строительный материал, он входит в состав многих органических веществ – жиров, белков, углеводов и др. Кислород непременный участник многих жизненно важных процессов: пищеварения, выделения ненужных организму веществ. Во многих реакциях с участием кислорода выделяется энергия, которая используется немедленно или накапливается в виде энергии химических связей про запас. Без кислорода жизнь прекращается. При дыхании пополняется запас кислорода в организме.

6. Молярная масса кислорода М(О₂) = 32 г/моль; меньше этого значения молярные массы водорода Н₂, гелия Не, азота N₂ и неона Ne.

7. Кислород расходуется на дыхание, горение, гниение, а поступает в атмосферу за счет фотосинтеза, протекающего на свету в зеленых растениях.

Кислород расходуется при горении

Урок 20

1. При промышленном способе получения воздух сильно сжимают. При этом сжатый газ разогревается. Его охлаждают и дают свободно расширяться. При расширении газ сильно охлаждается. Если цикл сжатие – охлаждение – расширение повторить несколько раз, то температура снижается приблизительно до –200 °С, и воздух превращается в жидкость. Затем жидкому воздуху дают возможность испаряться. Улетучивается азот (t_кип = –196 °С ), а жидкий кислород (t_кип = –183 °С ) остается.

2.
  

3. Детали прибора: 1 – пробирка с перманганатом калия KMnO₄; 2 – спиртовка; 3 – газоотводная трубка; 4 – пробирка для собирания кислорода путем вытеснения из нее воздуха.

4. Горючие газы – водород Н₂, метан СН₄, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀, сероводород Н₂S, угарный газ СО. Негорючие газы – азот N₂, фтор F₂, хлор Сl₂, хлороводород НСl, углекислый газ СО₂.

5. О₂ + С = СО₂, О₂ + S = SО₂, 2О₂ + СН₄ = СО₂ + 2Н₂О.

6. 2Fe + O₂ = 2FeO, 4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃, 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

7. Пример круговорота кислорода: кислород О₂, растворенный в водах океана, кислород О₂, выделяющийся из воды при нагревании, элемент кислород в составе вещества зеленых растений (поглощается ими при дыхании) элемент кислород, съедаемый вместе с листьями гусеницей, элемент кислород, попадаемый с пищей (гусеница) в организм птицы.

8. Массу 1 л газа О₂ называют плотностью, ее обозначение и численное значение (н.у.):
(О₂) = 1,43 г/л.

Расчет ведем по формуле: = M(O₂)/V_M.

9. Для SiO₂ (О) = 0,53,

для Al₂O₃ (О) = 0,48,

для Са(ОН)₂ (О) = 0,43.

10. V(O₂) = 2 л.

Урок 21

1. Например, СО₂, SiO₂ (вещество немолекулярного строения), NO₂, SO₂, О₂.

2. В природе встречается три нуклида кислорода: ¹⁶О, ¹⁷О и ¹⁸О. Они различаются числом нейтронов в ядрах атомов: 8n (¹⁶O), 9n (¹⁷O) и 10n (¹⁸О).

3.

4. В каждой молекуле кислорода имеется два неспаренных электрона. Это обуславливает магнитные свойства кислорода. (Жидкий кислород притягивается к магниту.)

5. Электронные формулы двухатомных молекул:

6. Цвет жидкого кислорода – голубой, твердый кислород – синий. Окраску жидкого и твердого кислорода объясняют наличием в молекулах О₂ неспаренных электронов.

7. В молекуле О₂ между атомами кислорода ковалентная неполярная связь.

8. Масса 1 л жидкого кислорода: m(О₂ (ж).) = •V = 1,13 кг.

9. V(О₂) = 0,79 л.

10. Простое вещество кислород содержится в атмосферном воздухе (23,10% по массе). Элемент кислород есть в воде (88,9%), в живых организмах (до 70–80%), в составе мела, сахара, древесины, речного песка, стекла, хлопка и тысяч различных веществ, с которыми мы встречаемся.

Урок 22

1. Аллотропия – явление существования различных простых веществ, образованных одним химическим элементом.

2. У элемента кислорода две аллотропные модификации: кислород О₂ и озон О₃.

3. Озон образуется из кислорода при электрическом разряде и распадается при нагревании или просто со временем:

4. Озон О₃ химически значительно более активен, чем кислород О₂. Так, озон реагирует без нагревания со многими простыми и сложными веществами.

Например:

О₃ + 2KI + Н₂О = О₂ + I₂ + 2KОН.

Из-за высокой химической активности озон сильно ядовит.

5. Высокую активность озона используют: а) для разрушения отходов; б) для озонирования воды с целью уничтожения болезнетворных бактерий.

6. Озоновый слой в верхних слоях атмосферы интенсивно поглощает коротковолновые ультрафиолетовые лучи. Эти лучи, идущие от Солнца, губительны для всего живого на Земле.

Озоновый зонтик от Солнца

7. V(О₂) = 1,5 л.

8. Число атомов кислорода N(O) наибольшее в сосуде с О₃. В равных объемах этих газов (О₃, О₂ и СО₂) содержится одинаковое число молекул, а вот атомов больше всего в озоне О₃.

9. (смеси) = 1/2 [М(О₂) + М(О₃)]/V_M = 40/22,4 = 1,79 г/л.

Урок 23

1. Горение – химический процесс, в котором участвуют кислород воздуха и горючий материал (природный газ, уголь, дрова). При горении выделяется много теплоты и света.

2. С₃Н₈ + 5О₂ = 3СО₂ + 4Н₂О.

3. Для равномерного горения нужна непрерывная подача в зону горения топлива и кислорода, а также отвод продуктов сгорания. (Обычно продукты сгорания – СО₂ и пары? Н₂О – улетучиваются сами.)

4. Перед началом работ с огнем и горючими веществами нужно убедиться в том, что имеются необходимые средства для пожаротушения (огнетушитель, асбестовое одеяло, вода), и пройти инструктаж по работе с горючими веществами. При работе с веществами, образующими с воздухом взрывоопасные смеси, нужно защитить глаза щитком или специальными очками.

5. Парниковый эффект – это повышение температуры поверхности нашей планеты, связанное с увеличением содержания углекислого газа в воздухе. Молекулы СО₂ поглощают отраженное от поверхности Земли солнечное излучение, что приводит к нагреванию нижнего слоя атмосферы.

6. Q = 32,8•10³ кДж.

7. ₁(О₂) = m/M = 10/32 = 0,31 моль; ₂(О₂) = V/V_M = 10/22,4 = 0,45 моль; ₁ < ₂. Количество вещества кислорода больше в 10 л О₂.

8. Средства пожаротушения: вода, пена огнетушителя (углекислотный), плотное защитное одеяло – их действие основано на перекрывании доступа кислорода к горючему материалу. Вода также понижает температуру горючего вещества ниже точки его воспламенения, пары? воды действуют подобно углекислому газу, вытесняя кислород из сферы горения.

9.

Составим пропорцию:

2х г МS реагирует с 3•22,4 л О₂,

24,25 г МS » » 8,4 л О₂.

Отсюда х = 97 г/моль, М(М) = М(МS) – М(S) = 65 г/моль, М = Zn.

10. (SO₂) = (S) = m/M = 100/32 = 3,125 моль;

V(SO₂) = •V_M = 3,125•22,4 = 70 л.