§ 8. Хімічні властивості кисню - реакції зі складними речовинами. Оксиди

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Як кисень взаємодіє зі складними речовинами?

Під час взаємодії кисню зі складними речовинами (горіння або окиснення) зазвичай утворюються оксиди тих елементів, які входили до складу цієї речовини.

Які сполуки називають оксидами?

Оксидами називають складні речовини, що складаються з двох хімічних елементів, одним із яких є Оксиген (із валентністю ІІ). Загальна формула оксидів — $E_mO_n$.

Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння ($H_2S + O_2 \rightarrow SO_2 + H_2O$).

Хімічне рівняння має такий вигляд:
$2H_2S + 3O_2 = 2SO_2 + 2H_2O$

ДОСЛІДЖУЄМО ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ

За матеріалами з інтернету з’ясуйте джерела надходження метану в атмосферу.

Основними джерелами надходження метану ($CH_4$) в атмосферу є сільське господарство (зокрема розведення великої рогатої худоби та вирощування рису), видобуток і транспортування викопного палива (вугілля, нафти, газу), функціонування сміттєзвалищ (розкладання органічних відходів), а також природні процеси у водно-болотних угіддях.

За діаграмою (мал. 28) визначте, у скільки разів внесок вуглекислого газу в парниковий ефект більший, ніж метану.

Згідно з діаграмою, внесок вуглекислого газу ($CO_2$) становить 76 %, а метану ($CH_4$) — 16 %.
Розрахунок: $76 : 16 = 4,75$.
Отже, вплив вуглекислого газу на парниковий ефект у 4,75 раза більший.

Складіть схему «Основні джерела забруднення повітря техногенними газами».

Схема основних джерел забруднення повітря:

1. Теплоенергетика: спалювання вугілля, газу та мазуту на ТЕС і в котельнях (викиди $CO_2$, $SO_2$, оксидів Нітрогену $NO_x$).
2. Транспорт: робота двигунів внутрішнього згоряння (викиди чадного газу $CO$, вуглеводнів, $NO_x$).
3. Промисловість: металургія (виплавка металів), хімічні виробництва (викиди $SO_2$, $H_2S$, $NO_2$, пилу).
4. Сільське господарство та відходи: викиди метану $CH_4$ та амоніаку $NH_3$ унаслідок процесів гниття та діяльності тваринницьких комплексів.

У якому оксиді (таблиця 1) відношення мас хімічних елементів становить: а) 1 : 1; б) 3 : 4; в) 5 : 2?

Розрахуємо співвідношення мас елементів для відповідних оксидів:
а) 1 : 1 — у сірчистому газі $SO_2$.
$A_r(S) : 2 \cdot A_r(O) = 32 : (2 \cdot 16) = 32 : 32 = 1 : 1$
б) 3 : 4 — у чадному газі $CO$.
$A_r(C) : A_r(O) = 12 : 16 = 3 : 4$
в) 5 : 2 — у негашеному вапні $CaO$.
$A_r(Ca) : A_r(O) = 40 : 16 = 5 : 2$

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, який оксид найпоширеніший у літосфері. Які формула і назва цієї речовини?

Найпоширенішим оксидом у літосфері Землі є силіцій(IV) оксид.
Хімічна формула: $SiO_2$.
Тривіальні назви та різновиди: кремнезем, кварц, річковий пісок (основний компонент).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про реакції кисню зі складними речовинами і про оксиди.

Унаслідок взаємодії кисню (горіння або повного окиснення) зі складними речовинами утворюються оксиди тих хімічних елементів, які входили до складу вихідної речовини. Оксиди — це бінарні сполуки, що містять Оксиген. Викиди оксидів (зокрема вуглекислого газу) унаслідок спалювання палива є екологічною проблемою, оскільки посилюють парниковий ефект.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: «Чому під час горіння метану $CH_4$ утворюється два різні оксиди ($CO_2$ і $H_2O$), а під час горіння простої речовини сірки ($S$) — лише один ($SO_2$)?»

Відповідь: Метан є складною речовиною, утвореною двома елементами (Карбоном і Гідрогеном), кожен із яких сполучається з Оксигеном окремо. Сірка — проста речовина, що складається лише з одного елемента Сульфуру, тому утворюється один оксид.

Оцінка: Відповіді, що вказують на різницю в якісному складі реагентів (складна речовина проти простої), є правильними.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

74. Укажіть серед наведених формул ті, що відповідають оксидам: $O_2$, $NaOH$, $H_2O$, $HCl$, $I_2O_5$, $BaO$.

Оксидами є:

1. $H_2O$ (гідроген оксид, або вода);
2. $I_2O_5$ (йод(V) оксид);
3. $BaO$ (барій оксид).

75. Один зі способів зварювання металів ґрунтується на використанні ацетиленового пальника. Складіть рівняння реакції горіння ацетилену $C_2H_2$ в повітрі.

$2C_2H_2 + 5O_2 = 4CO_2 + 2H_2O$

ПОМІРКУЙМО

76. Які умови потрібно створити, щоб, спалюючи паливо, запобігти утворенню чадного газу?

Для запобігання утворенню отруйного чадного газу ($CO$) необхідно забезпечити повне згоряння палива. Для цього потрібно подавати достатню кількість кисню (повітря) в зону горіння та забезпечити добру вентиляцію (тягу).

ВИКОНАЙМО ВПРАВУ

77. Допишіть формулу простої речовини в кожній схемі реакції і складіть хімічні рівняння: а) $NO + \dots \rightarrow NO_2$; б) $CS_2 + \dots \rightarrow CO_2 + SO_2$. Порівняйте умови перебігу обох реакцій.

Пропущена речовина — кисень ($O_2$).
а) $2NO + O_2 = 2NO_2$;
б) $CS_2 + 3O_2 \xrightarrow{t} CO_2 + 2SO_2$.

Порівняння: Реакція (а) відбувається за звичайних умов (самочинне окиснення нітроген(ІІ) оксиду на повітрі), тоді як реакція (б) — це горіння, яке потребує попереднього нагрівання для початку.

78. Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння: а) $FeO + O_2 \rightarrow Fe_2O_3$; б) $Mn_2O_3 + O_2 \rightarrow MnO_2$; в) $SiH_4 + O_2 \rightarrow SiO_2 + H_2O$; г) $NH_3 + O_2 \rightarrow N_2 + H_2O$.

а) $4FeO + O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3$
б) $2Mn_2O_3 + O_2 \xrightarrow{t} 4MnO_2$
в) $SiH_4 + 2O_2 = SiO_2 + 2H_2O$ (самозаймання силану)
г) $4NH_3 + 3O_2 \xrightarrow{t} 2N_2 + 6H_2O$ (горіння амоніаку без каталізатора)

ВИКОНАЙМО ВПРАВУ

79. Складіть рівняння реакцій горіння в повітрі ацетону $(CH_3)_2CO$ й етеру $(C_2H_5)_2O$. Візьміть до уваги, що продуктами кожної реакції є два оксиди.

Рівняння горіння ацетону (сумарна формула $C_3H_6O$):
$(CH_3)_2CO + 4O_2 = 3CO_2 + 3H_2O$

Рівняння горіння діетилового етеру (сумарна формула $C_4H_{10}O$):
$(C_2H_5)_2O + 6O_2 = 4CO_2 + 5H_2O$

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

80. Установіть формули двох оксидів, якщо відносна молекулярна маса кожної речовини становить 30.

1. Нітроген(ІІ) оксид $NO$:
   $M_r(NO) = 14 + 16 = 30$
2. Літій оксид $Li_2O$:
   $M_r(Li_2O) = 2 \cdot 7 + 16 = 14 + 16 = 30$

У КОМАНДІ

81. Використавши матеріал з інтернету, з’ясуйте, що відбувається в процесі компостування рослинних залишків і які переваги цього процесу в екологічному аспекті порівняно зі спалюванням таких залишків.

У процесі компостування відбувається біохімічний розклад органічних решток мікроорганізмами за участю кисню, внаслідок чого утворюється гумус (родюча частина ґрунту).
Екологічні переваги компостування:

• Відсутність забруднення повітря продуктами горіння (димом, чадним газом $CO$, канцерогенами, такими як бензопірен).
• Повернення поживних речовин у ґрунт, що підвищує його родючість.
• Збереження ґрунтової мікрофлори, яка гине під час спалювання стерні чи листя.

СТВОРЮЙМО ПРОЄКТ

82. Скориставшись інтернетом, підготуйте повідомлення про те, які металічні (оксидні) руди є в Україні та в яких регіонах.

В Україні є значні поклади руд, що містять метали у вигляді оксидів:

• Залізні руди: мінерали магнетит ($Fe_3O_4$), гематит ($Fe_2O_3$). Основний видобуток: Криворізький басейн (Дніпропетровська обл.), Кременчуцький басейн (Полтавська обл.), Білозерський район (Запорізька обл.).
• Марганцеві руди: мінерал піролюзит ($MnO_2$). Основний видобуток: Нікопольський марганцеворудний басейн (Дніпропетровська та Запорізька обл.).
• Титанові руди: мінерали ільменіт ($FeTiO_3$) та рутил ($TiO_2$). Родовища розташовані в Житомирській та Дніпропетровській областях.

83. За інформацією з інтернету підготуйте проєкт «Війна і забруднення повітря».

Військові дії спричиняють катастрофічне забруднення атмосфери:

• Пожежі: горіння нафтобаз, складів паливно-мастильних матеріалів та хімічних заводів призводить до викидів величезної кількості сажі, оксидів вуглецю ($CO$, $CO_2$), сірки ($SO_2$) та нітрогену ($NO_x$).
• Вибухи: детонація боєприпасів вивільняє токсичні гази та важкі метали, які змішуються з пилом і розносяться вітром.
• Техніка: робота важкої військової техніки без екологічних фільтрів збільшує концентрацію вихлопних газів у повітрі.
  Це призводить до кислотних дощів, респіраторних захворювань та довготривалого отруєння довкілля.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

84. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Кисень — Oxygen
• Складна речовина — Complex substance
• Оксид — Oxide
• Реакція горіння — Combustion reaction
• Вуглекислий газ — Carbon dioxide
• Чадний газ — Carbon monoxide
• Сірчистий газ — Sulfur dioxide
• Парниковий ефект — Greenhouse effect
• Металічні руди — Metallic ores
• Хімічне рівняння — Chemical equation

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

85. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.