Глава I. Первоначальные химические понятия. § 9. Химические реакции — с. 49
§ 9. Проверьте свои знания.
1. Чем отличаются химические явления от физических?
Приведите примеры.
При физических явлениях состав вещества не изменяется, меняются лишь форма, размеры, агрегатное состояние: например, плавление льда, испарение воды, измельчение мела, растворение сахара в воде. При химических явлениях (химических реакциях) одни вещества превращаются в другие с новыми свойствами: горение угля (образуется CO₂), ржавление железа, скисание молока, свёртывание белка при варке яйца. Химические явления сопровождаются признаками: выпадением или растворением осадка, изменением цвета, выделением газа, запаха, теплоты, света.
§ 9. Проверьте свои знания.
2. Среди перечисленных явлений укажите физические и химические: а) образование сосулек на крышах; б) образование чёрного налёта на серебряном изделии; в) брожение виноградного сока или варенья; г) гашение соды уксусом; д) испарение уксусной кислоты; е) распространение запаха духов.
Физические явления: а) образование сосулек (замерзание воды — переход жидкости в твёрдое состояние, вещество остаётся водой); д) испарение уксусной кислоты (изменяется агрегатное состояние); е) распространение запаха духов (диффузия — перемешивание молекул, новые вещества не образуются).
Химические явления: б) образование чёрного налёта на серебре (серебро реагирует с сероводородом и кислородом воздуха, образуется сульфид серебра Ag₂S; 4Ag + 2H₂S + O₂ = 2Ag₂S + 2H₂O); в) брожение сока или варенья (из сахара образуются спирт, углекислый газ и другие вещества, выделяются пузырьки газа); г) гашение соды уксусом (образуются соль, вода и выделяется CO₂).
Химические явления: б) образование чёрного налёта на серебре (серебро реагирует с сероводородом и кислородом воздуха, образуется сульфид серебра Ag₂S; 4Ag + 2H₂S + O₂ = 2Ag₂S + 2H₂O); в) брожение сока или варенья (из сахара образуются спирт, углекислый газ и другие вещества, выделяются пузырьки газа); г) гашение соды уксусом (образуются соль, вода и выделяется CO₂).
§ 9. Проверьте свои знания.
3. Расскажите о принципе действия аппарата Киппа. Какие реагенты используются для получения водорода?
Аппарат Киппа — прибор для получения газов (водорода, углекислого газа, сероводорода) без нагревания. Он состоит из трёх сообщающихся частей: верхней воронки, среднего шарообразного резервуара с решёткой и нижнего резервуара; на средней части есть газоотводная трубка с краном. На решётку среднего резервуара помещают гранулы цинка, в воронку наливают раствор кислоты (серной или соляной). Когда кран открыт, кислота из воронки заполняет нижний резервуар, поднимается к цинку, начинается реакция и выделяется водород. Когда кран закрывают, газ накапливается в среднем резервуаре и вытесняет кислоту обратно в воронку; контакт кислоты с цинком прекращается, и реакция останавливается. При открытии крана процесс возобновляется. Таким образом, выделением газа можно управлять.
Для получения водорода используют цинк и раствор серной или соляной кислоты:
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑
Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑
Для получения водорода используют цинк и раствор серной или соляной кислоты:
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑
Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑
§ 9. Проверьте свои знания.
4. Какие условия необходимы для реакции разложения дихромата аммония?
К какому типу по тепловому эффекту она относится?
Какие признаки химических реакций вы наблюдали при этом?
Условия. Достаточно нагреть небольшой участок кучки оранжевых кристаллов (коснуться вершины горки нагретой стеклянной палочкой или пламенем спиртовки): реакция начинается и дальше идёт сама за счёт выделяющейся теплоты.
Уравнение: (NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O (при нагревании).
Тип по тепловому эффекту: экзотермическая реакция, так как теплота выделяется, и процесс самоподдерживающийся.
Признаки реакции: выделение теплоты и света (раскалённые частицы, искры), выделение газа (азота и паров воды, разбрасывающих порошок и создающих «извержение вулкана»), изменение цвета — оранжевые кристаллы превращаются в рыхлый тёмно-зелёный порошок оксида хрома(III) Cr₂O₃.
Уравнение: (NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O (при нагревании).
Тип по тепловому эффекту: экзотермическая реакция, так как теплота выделяется, и процесс самоподдерживающийся.
Признаки реакции: выделение теплоты и света (раскалённые частицы, искры), выделение газа (азота и паров воды, разбрасывающих порошок и создающих «извержение вулкана»), изменение цвета — оранжевые кристаллы превращаются в рыхлый тёмно-зелёный порошок оксида хрома(III) Cr₂O₃.
§ 9. Примените свои знания.
5. Назовите условия протекания химических реакций. Каким образом эти условия используют при разжигании костров и тушении пожаров?
Назовите средства тушения пожара, которые есть в кабинете химии.
Условия протекания реакций: соприкосновение веществ и (для многих реакций) нагревание до определённой температуры. Для горения нужны горючее вещество, кислород воздуха и нагревание до температуры воспламенения.
Разжигание костра: для нагревания используют спичку или зажигалку; сначала поджигают мелкие сухие материалы (бересту, щепки, тонкие ветки), затем добавляют крупные поленья; складывают дрова так, чтобы между ними оставался доступ воздуха (к веществу поступает кислород), при слабом горении раздувают огонь.
Тушение пожара: нужно нарушить хотя бы одно условие горения — прекратить доступ кислорода (накрыть плотной тканью, засыпать песком, использовать пенный или порошковый огнетушитель, углекислотный огнетушитель, который вытесняет воздух) или охладить горящее вещество ниже температуры воспламенения (залить водой — но не горящие жидкости и электроприборы под напряжением). Лесные пожары тушат также созданием минерализованных полос, отделяющих очаг от горючего материала.
Средства тушения в кабинете химии: песок (ящик с песком), противопожарное полотно (кошма), огнетушитель, вода (в случаях, когда она допустима).
Разжигание костра: для нагревания используют спичку или зажигалку; сначала поджигают мелкие сухие материалы (бересту, щепки, тонкие ветки), затем добавляют крупные поленья; складывают дрова так, чтобы между ними оставался доступ воздуха (к веществу поступает кислород), при слабом горении раздувают огонь.
Тушение пожара: нужно нарушить хотя бы одно условие горения — прекратить доступ кислорода (накрыть плотной тканью, засыпать песком, использовать пенный или порошковый огнетушитель, углекислотный огнетушитель, который вытесняет воздух) или охладить горящее вещество ниже температуры воспламенения (залить водой — но не горящие жидкости и электроприборы под напряжением). Лесные пожары тушат также созданием минерализованных полос, отделяющих очаг от горючего материала.
Средства тушения в кабинете химии: песок (ящик с песком), противопожарное полотно (кошма), огнетушитель, вода (в случаях, когда она допустима).
§ 9. Примените свои знания.
6. Назовите исходные вещества и продукты реакции процесса фотосинтеза. Какое значение имеет этот процесс для существования жизни на Земле?
Фотосинтез — образование органических веществ в зелёных растениях на свету с участием хлорофилла.
Уравнение: 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑ (на свету, в присутствии хлорофилла).
Исходные вещества (реагенты): углекислый газ CO₂ и вода H₂O. Продукты реакции: глюкоза C₆H₁₂O₆ и кислород O₂. Реакция эндотермическая: энергия поглощается из солнечного света.
Значение: растения создают органические вещества, служащие пищей для всех живых организмов; выделяют кислород, необходимый для дыхания; поглощают CO₂ из атмосферы, поддерживая постоянство состава воздуха; преобразуют энергию Солнца в химическую энергию, с которой связаны запасы топлива (уголь, нефть, газ, торф).
Уравнение: 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑ (на свету, в присутствии хлорофилла).
Исходные вещества (реагенты): углекислый газ CO₂ и вода H₂O. Продукты реакции: глюкоза C₆H₁₂O₆ и кислород O₂. Реакция эндотермическая: энергия поглощается из солнечного света.
Значение: растения создают органические вещества, служащие пищей для всех живых организмов; выделяют кислород, необходимый для дыхания; поглощают CO₂ из атмосферы, поддерживая постоянство состава воздуха; преобразуют энергию Солнца в химическую энергию, с которой связаны запасы топлива (уголь, нефть, газ, торф).
§ 9. Примените свои знания.
7. Приведите примеры реакций горения, которые применяют в технике и в быту. Как используют выделяющуюся теплоту?
Примеры реакций горения в быту: горение природного газа (метана) в газовых плитах и котлах CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O; горение дров, свечей, бытового газа в баллонах (пропан-бутан); горение спичек.
В технике: горение бензина, керосина, дизельного топлива в двигателях; горение угля и мазута на тепловых электростанциях; горение ацетилена в кислороде при сварке и резке металлов; горение топлива в ракетных двигателях; горение угля (кокса) в доменной печи при выплавке чугуна; фейерверки и пиротехника.
Энергию, выделяющуюся при горении, используют для отопления домов, приготовления пищи, нагревания воды, получения пара для вращения турбин и выработки электроэнергии, приведения в движение транспорта, плавления и сварки металлов, обжига материалов (кирпича, известняка).
В технике: горение бензина, керосина, дизельного топлива в двигателях; горение угля и мазута на тепловых электростанциях; горение ацетилена в кислороде при сварке и резке металлов; горение топлива в ракетных двигателях; горение угля (кокса) в доменной печи при выплавке чугуна; фейерверки и пиротехника.
Энергию, выделяющуюся при горении, используют для отопления домов, приготовления пищи, нагревания воды, получения пара для вращения турбин и выработки электроэнергии, приведения в движение транспорта, плавления и сварки металлов, обжига материалов (кирпича, известняка).
§ 9. Используйте дополнительную информацию.
8. Подготовьте сообщение о профилактике и тушении лесных пожаров.
План сообщения.
1. Причины. Большинство лесных пожаров возникает по вине человека: непотушенные костры, брошенные окурки и спички, стеклянные осколки, действующие как линзы, поджоги сухой травы; реже — от удара молнии. Опасность особенно велика в сухую и жаркую погоду.
2. Виды: низовые (горят трава, подстилка, кустарник), верховые (горят кроны) и подземные, или торфяные (горит торф).
3. Профилактика: соблюдение правил поведения в лесу (разводить костёр только в разрешённых местах, на очищенной площадке, и полностью заливать водой, проверять пепел), запрет сжигания сухой травы, противопожарная пропаганда, создание минерализованных полос и просек, пожарные водоёмы, наблюдение с вышек и авиапатрулирование, мониторинг со спутников.
4. Тушение: чем раньше обнаружен огонь, тем легче его потушить. Применяют захлёстывание кромки пламени ветками, засыпание землёй, прокладку заградительных полос, воду и огнетушащие растворы с самолётов и вертолётов, встречный пал (контролируемый отжиг) специалистами.
5. Принцип. Все способы основаны на нарушении условий горения: лишить горючее кислорода, охладить его ниже температуры воспламенения, удалить горючий материал.
6. Правила для человека: при обнаружении пожара сообщить в службу спасения по номеру 112 и выходить из зоны огня перпендикулярно направлению ветра.
1. Причины. Большинство лесных пожаров возникает по вине человека: непотушенные костры, брошенные окурки и спички, стеклянные осколки, действующие как линзы, поджоги сухой травы; реже — от удара молнии. Опасность особенно велика в сухую и жаркую погоду.
2. Виды: низовые (горят трава, подстилка, кустарник), верховые (горят кроны) и подземные, или торфяные (горит торф).
3. Профилактика: соблюдение правил поведения в лесу (разводить костёр только в разрешённых местах, на очищенной площадке, и полностью заливать водой, проверять пепел), запрет сжигания сухой травы, противопожарная пропаганда, создание минерализованных полос и просек, пожарные водоёмы, наблюдение с вышек и авиапатрулирование, мониторинг со спутников.
4. Тушение: чем раньше обнаружен огонь, тем легче его потушить. Применяют захлёстывание кромки пламени ветками, засыпание землёй, прокладку заградительных полос, воду и огнетушащие растворы с самолётов и вертолётов, встречный пал (контролируемый отжиг) специалистами.
5. Принцип. Все способы основаны на нарушении условий горения: лишить горючее кислорода, охладить его ниже температуры воспламенения, удалить горючий материал.
6. Правила для человека: при обнаружении пожара сообщить в службу спасения по номеру 112 и выходить из зоны огня перпендикулярно направлению ветра.
§ 9. Используйте дополнительную информацию.
9. Подготовьте сообщение и презентацию о роли огня в истории человечества.
План сообщения и презентации.
1. Освоение огня. Первые следы использования огня датируют сотнями тысяч лет назад. Сначала люди поддерживали огонь от пожаров, затем научились добывать его трением, ударом кремня о кремень.
2. Значение огня для древнего человека: защита от холода и хищников, приготовление пищи (что улучшило питание и способствовало развитию человека), освещение, обработка орудий и охотничьего оружия.
3. Огонь и ремёсла: обжиг глины (керамика, кирпич), плавка металлов (медь, бронза, железо), кузнечное дело, стекловарение, производство извести.
4. Огонь и цивилизация: паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, электростанции, металлургия, химическая промышленность.
5. Огонь в культуре: Олимпийский огонь, священные огни и очаги, огонь в мифах (Прометей), традиция вечного огня.
6. Опасность огня: пожары, правила пожарной безопасности и огнетушение.
7. Слайды презентации: заголовок; добывание огня; огонь в быту; огонь в ремёслах; огонь в технике; огонь в культуре; меры безопасности; выводы (огонь — основа развития технологий, но требует осторожности).
1. Освоение огня. Первые следы использования огня датируют сотнями тысяч лет назад. Сначала люди поддерживали огонь от пожаров, затем научились добывать его трением, ударом кремня о кремень.
2. Значение огня для древнего человека: защита от холода и хищников, приготовление пищи (что улучшило питание и способствовало развитию человека), освещение, обработка орудий и охотничьего оружия.
3. Огонь и ремёсла: обжиг глины (керамика, кирпич), плавка металлов (медь, бронза, железо), кузнечное дело, стекловарение, производство извести.
4. Огонь и цивилизация: паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, электростанции, металлургия, химическая промышленность.
5. Огонь в культуре: Олимпийский огонь, священные огни и очаги, огонь в мифах (Прометей), традиция вечного огня.
6. Опасность огня: пожары, правила пожарной безопасности и огнетушение.
7. Слайды презентации: заголовок; добывание огня; огонь в быту; огонь в ремёслах; огонь в технике; огонь в культуре; меры безопасности; выводы (огонь — основа развития технологий, но требует осторожности).