Вправа 263 Порівняйте фізичні та хімічні властивості кисню й озону. Наведіть відповідні приклади.
Кисень за звичайних умов газ без кольору, смаку та запаху, малорозчинний у воді, густина за нормальних умов 1,43 г/л, tкип.=–183°С, tпл.=–219°С, твердий і рідкий кисень мають парамагнітні властивості
Озон ― блакитний газ із різким характерним «металічним» запахом, рідкий озон має темно-синій колір, твердий — чорно-фіолетовий, розчинний у воді, густина за нормальних умов 2,14 г/л, tкип.=–112°С, tпл.=–197°С; виявляє слабкі парамагнітні властивості
Кисень ― сильний окисник:
з металами
2Mg + O2 = 2MgO (оксид)
2Na + O2 = Na2O2 (пероксид)
з нематалами
S+O2 = SO2 (оксид)
Вправа 264 У результаті яких процесів може утворюватися озон? Озон в атмосфері утворюється під час грози (у мізерних кількостях), за наявності оксидів Нітрогену з викидів автотранспорту, під час роботи приладів, у яких використовують йонізуюче випромінювання, зокрема лазерних принтерів та фотокопіювальних апаратів
Вправа 265 Що таке озоновий шар і яке значення він має для життя на Землі? Шар в атмосфері, у якому відбувається утворення озону, називається озоновим шаром. Озоновий шар захищає біосферу Землі від згубного для всього живого ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Вправа 266 З огляду на будову молекул О2 та О3 поясніть відмінності в розчинності кисню та озону у воді. Молекула озону кутова, тому озон, на відміну від кисню, добре розчиняється у воді - полярному розчиннику
Вправа 267 Відомо, що максимальний уміст кисню спостерігається в нижніх шарах атмосфери. У міру віддалення від поверхні Землі його вміст зменшується, а у верхніх шарах атмосфери кисень практично відсутній. Чим це можна пояснити? Кисень у верхніх шарах атмосфери перетворюється на озон
Вправа 268 Озон важчий за кисень, але в атмосфері озон перебуває на більшій висоті за кисень. На вашу думку, чим це можна пояснити? Бо утворення озону ― оборотна реакція, яка відбувається за певних умов (температура і випромінювання Сонця, що є на певній висоті)
Вправа 269 Як ви вважаєте, чому підвищення вмісту озону в нижніх шарах атмосфери (тропосфері) є дуже небезпечним для людського організму, а у верхніх шарах атмосфери (стратосфері), навпаки, має позитивне значення? Озон виявляє загальнотоксичну, канцерогенну й мутагенну дію на живі організми в нижніх шарах атмосфери, але озоновий шар захищає все живе від шкідливого випромінювання у верхніх шарах атмосфери
Вправа 270 Обчисліть масову частку кисню та озону в їх насичених розчинах за н.у.
Насичені розчини: за 0°С в 1 л води розчиняється 4,9 мл кисню і 49,4 мл озону
Відомо: V(Н2О)=1 л, V(O2)=0,0049 л, V(O3)=0,0494 л
Знайти: w(O2)-?, w(O3)-?
Розв'язування
m(O2)=(V(O2):Vm)•M(O2)=(0,0049 л : 22,4 л/моль)•32 г/моль=0,0007 г
m(O3)=(V(O3):Vm)•M(O3)=(0,0494 л : 22,4 л/моль)•48 г/моль=0,1078 г
1 л Н2О = 1000 г
m1(розчину)=m(H2О)+m(O2)=1000 г + 0,0007 г=1000,0007 г
m2(розчину)=m(H2О)+m(O3)=1000 г + 0,1078 г=1000,1078 г
w(O2)=m(O2):m1(розчину)=0,0007 г:1000,0007 г=0,000007, або 7•10-4%
w(O3)=m(O3):m2(розчину)=0,1078 г:1000,1078 г=0,000107, або 0,0107%
Відповідь: 7•10-4% кисню і 0,0107% озону
Вправа 271 Обчисліть густину озону та повітря за нормальних умов.
Відомо: M(O3)=48 г/моль, М(повітря)=29 г/моль
Знайти: ρ(O3)-?, ρ(повітря)-?
Розв'язування:
ρ(О3)=М(О3):Vm=48 г/моль : 22,4 л/моль=2,14 г/л
ρ(повітря)=М(повітря):Vm=29 г/моль : 22,4 л/моль=1,29 г/л
Відповідь: 2,14 г/л, 1,29 г/л
Порівняйте густину кисню та озону з густиною повітря. Густини кисню і озону більші за густину повітря
Вправа 272 Кисень об’ємом 4,368 л (н.у.) пропустили через озонатор. Обчисліть масу добутого озону, якщо відносний вихід продукту реакції від теоретично можливого становить 35%.
Відомо: V(O2)=4,368 л, η=35%, або 0,35
Знайти: m(O3)-?
Розв'язування
n(O2)=V(O2):Vm=4,368 л : 22,4 л/моль=0,195 моль
Записуємо рівняння реакції:
3O2 ⇄ 2O3
За рівнянням реакції n(O2):n(O3)=3:2, тому
n(O3)=2•n(O2):3=2•0,195 моль:3=0,13 моль
M(O3)=48 г/моль
mтеорет.(O3)=n(O3)•M(O3)=0,13 моль•48 г/моль=6,24 г
mпракт.(O3)=mтеор.(O3)•η=6,24 г•0,35=2,184 г
Відповідь: 2,184 г
Вправа 273 Магній масою 6 г помістили в колбу об’ємом 10 л, після чого колбу заповнили чистим киснем. Уміст колби прожарили. Обчисліть масу утвореного оксиду за умови, що колбу заповнювали киснем за нормальних умов.
Відомо: m(Mg)=10 г
Знайти: m(MgO)-?
Розв'язання
M(Mg)=24 г/моль
n(Mg)=m(Mg):M(Mg)=6 г:24 г/моль=0,25 моль
V(Mg)=n(Mg):Vm=0,25 моль•22,4 л/моль=5,6 л
V(O2)=10 л - V(Mg)=10 л - 5,6 л=4,4 л
n(O2)=V(O2):Vm=4,4 л : 22,4 л/моль=0,196 моль
Запишемо рівняння реакції: 2Mg + O2 = 2MgO
За рівнянням реакції n(Mg)/2=n(O2)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,25/2<1,196/1, отже, кисень взято в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними Mg.
За рівнянням реакції n(Mg):n(MgO)=2:2=1:1, тому
n(MgO)=n(Mg)=0,25 моль
M(MgO)=40 г/моль
m(MgO)=n(MgO)•M(MgO)=0,25 моль•40 г/моль=10 г
Відповідь: 10 г оксиду
Вправа 274 Як ви вважаєте, чи можна виділити чистий кисень із повітря дією магніту, якщо інші гази повітря не взаємодіють із магнітним полем? Ні, не можна. У повітрі кисень є у газоподібному стані, а магнітом притягуються рідкий та твердий кисень.
Вправа 275 Уявіть, що перед вами дві однакові закриті колби, наповнені за однакових умов озоном і киснем. Як можна визначити, у якій із колб міститься кисень? Порівняти їхні маси
Чи можна це дізнатися, не відкриваючи колби? Можна, зваживши колби
Відомо: V(O2)=V(O3)=1 л
Порівняти маси -?
m(O2)=V:Vm•M(O2)=1 л : 22,4 л/моль•32 г/моль=1,42 г
m(O3)=V:Vm•M(O3)=1 л : 22,4 л/моль•48 г/моль=2,14 г
1,42 г < 2,14 г
Відповідь: озон важчий за кисень