Поміркуйте
Гіпотеза: чи відрізнятиметься горіння речовин у повітрі та в чистому кисні.
Інтенсивність горіння речовин залежить від вмісту кисню; за високого вмісту кисню, тобто в чистому кисні, речовини горять яскравіше й швидше, ніж у повітрі.
Поміркуйте
Як за ознаками горіння можна довести, що фосфор (V) оксид — твердий, на відміну від вуглекислого та сірчистого газів?
Фосфор на повітрі горить відносно активно, але без полум’я, утворюючи густі клуби білого задушливого диму. Дим, що виділяється, складається з найдрібніших частинок твердого фосфор (V) оксиду, що згодом осідають у вигляді білого порошку, на відміну від вуглекислого газу, що утворюється при згорянні вуглецю, чи сірчистого газу, що утворюється при спаленні сірки.
Поміркуйте
За розглянутими прикладами горіння неметалів сформулюйте гіпотезу: за яких умов може виникати горіння.
Для виникнення горіння потрібний тісний контакт горючої речовини з повітрям і нагрівання речовини до температури займання.
Поміркуйте
За трикутником вогню висловіть гіпотезу, як можна загасити вогонь.
Загасити вогонь можна, якщо усунути одну з умов виникнення горіння: перекрити доступ повітря, охолодити горючу речовину.
Поміркуйте
Висловіть гіпотезу: чи можуть метали горіти так само активно, як неметали.
Метали можуть горіти так само активно, як неметали, залежно як від активності металів, так і від створення сприятливих умов, наприклад, подрібнення.
Вправа 95
Порівняйте поняття «горіння», «повільне окиснення» та «вибух», склавши діаграму Венна.
Спільним для понять «горіння», «повільне окиснення» та «вибух» є взаємодія з киснем із виділенням теплоти, а відмінним — швидкість цієї взаємодії і зовнішні ознаки.
Порівняйте поняття «горіння», «повільне окиснення», склавши діаграму Венна.
|
Діаграма Венна |
||
|
Відмінне |
Спільне |
Відмінне |
|
Горіння |
Повільне окиснення |
|
|
Швидкий перебіг, виділення світла, поява полум'я |
взаємодія з киснем, виділення теплоти
|
Повільний перебіг, відсутність світла, відсутність полум'я, |
Порівняйте поняття «горіння» та «вибух», склавши діаграму Венна.
|
Діаграма Венна |
||
|
Відмінне |
Спільне |
Відмінне |
|
Горіння |
Вибух |
|
|
Швидкий перебіг, виділення світла, поява полум'я.
|
взаємодія з киснем, виділення теплоти
|
Надшвидкий перебіг, виділення світла, поява полум'я, наявність гучного звуку, спричиняє руйнування. |
Вправа 96
Формули сполук: барій оксиду BaO, купрум (1+) оксиду Cu2O, хром (3+) оксиду Cr2O3, йод (V) оксиду I2O5, плюмбум (ІV) оксиду PbO2.
Вправа 97
Рівняння реакцій із киснем речовин:
а) літію; 2Li + O2 = 2Li2O
б) кальцію; 2Ca + O2 = 2CaO
в) силіцію, якщо продуктом реакції є силіцій (ІV) оксид. Si + O2 = SiO2
Вправа 98
Обчисліть масу (г) сірки, яка згоріла, якщо було витрачено кисень масою 11,2 г.
Відомо: m(O2) = 11,2 г
Знайти: m(S)–?
Розв'язування
Записуємо рівняння реакції: S + O2 = SO2
Обчислюємо кількість речовини кисню.
Mr(O2) = 2Ar(O) = 16 • 2 = 32, тому M(O2)=32 г/моль.
n(O2) = m(O2) : M(O2) = 11,2 г : 32 г/моль = 0,35 моль
Відношення n(S)/n(O2)= 1/1, звідси n(S)=n(O2)= 0,35 моль
Обчислюємо масу сірки.
Mr(S)= Ar(S) = 32, тому M(S)= 32 г/моль
m(S) = n(S) • M(S) = 0,35 моль • 32 г/моль = 11,2 г
Відповідь: m(S) = 11,2 г.
Вправа 99
Унаслідок згоряння сірковуглецю CS2 утворюються карбон (ІV) оксид і сульфур (ІV) оксид. Обчисліть масу використаного кисню, якщо одержали сульфур (ІV) оксид масою 19,2 г.
Відомо: m(SO2) = 19,2 г
Знайти: m(O2)–?
Розв'язування
Записуємо рівняння реакції: CS2 + 3O2 = CO2 + 2SO2
Обчислюємо кількість речовини сульфур (ІV) оксид.
Mr(SO2) = Ar(S) + 2Ar(O) = 32 + 16 • 2 = 64, тому M(SO2)=64 г/моль.
n(SO2) = m(SO2) : M(SO2) = 19,2 г : 64 г/моль = 0,3 моль
Відношення n(O2)/n(SO2)= 3/2, звідси n(O2)=n(SO2) • 3 : 2 = 0,45 моль
Обчислюємо масу кисню.
Mr(O2)= 2Ar(O) = 16 • 2 = 32, тому M(O2)= 32 г/моль
m(O2) = n(O2) • M(O2) = 0,45 моль • 32 г/моль = 14,4 г
Відповідь: m(O2) = 14,4 г.
Вправа 100
Зважаючи на способи одержання та хімічні властивості кисню, спрогнозуйте можливості його застосування в різних галузях життя й промисловості.
• Балони зі стиснутим повітря використовують для забезпечення дихання космонавтів, льотчиків, водолазів, аквалангістів, пожежників.
• Теплову енергію, яка виділяється унаслідок окиснення сміття та гною, використовують для обігріву парників і котеджів.
• Киснево–ацетиленовий пальник застосовують для зварювання та різання металу.
• Збагачення повітря киснем використовують технологічні процеси, пов'язані з окисненням речовин, які є основою теплової енергетики та металургії.
• Рідкий кисень — ефективний окисник ракетного палива.
• Рідкий кисень використовують для виготовлення вибухових речовин — оксиліквітів.
Вправа 101
Як ви вважаєте, чому в повітрі горіння відбувається повільніше, ніж у чистому кисні?
Повітря — це суміш газів. У цій суміші єдиний газ, що підтримує горіння — це кисень, який в суміші повітрі займає невеликий об'єм, що становить близько 20% об'єму повітря. Концентрація кисню в повітрі є меншою, тому в повітрі горіння відбувається повільніше, ніж у чистому кисні.
Вправа 102
У довкіллі зазвичай багато горючих речовин — трава, сухе опале листя, гілки дерев тощо. І, певна річ, навколо них є кисень. Чому ж вони не самозаймаються?
Багато горючих речовин — трава, сухе опале листя, гілки дерев тощо в довкіллі не самозаймаються, бо температура займання цих горючих речовин є вищою за температуру довкілля.
Вправа 103
Схарактеризуйте ознаки горіння. Що собою являє полум'я? Звідки береться дим? Звідки виникають теплота й світло?
• Полум'я являє собою потік розпечених газів, що підіймаються вгору.
• Дим береться від неповного згоряння горючої речовини.
• Тепло й світло виникають від перетворення інших видів енергії.
Вправа 104
Прикладами якого типу реакцій — сполучення чи розкладу — є реакції кисню з металами та неметалами? Аргументуйте свою думку.
У всіх рівняннях реакцій взаємодії простих речовин із киснем у лівій частині записані формули двох речовин, а в правій частині — однієї речовини. Тобто в процесі реакції з двох речовин утворюється одна, що є бінарною сполукою з Оксигеном — оксидом. Такі реакції називають реакціями сполучення.
Рівняння реакції кисню з магнієм:
2Mg + O2 = 2MgO
Рівняння реакції кисню з алюмінієм:
4Аl + 3O2 = 2Аl2O3
Рівняння реакції кисню з залізом:
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
Рівняння реакції кисню з міддю:
2Cu + O2 = 2CuO
Рівняння реакції кисню з вуглецем (згоряння деревного вугілля):
С + O2 = СO2
Рівняння реакції кисню з сіркою:
S + O2 = SO2
Рівняння реакції кисню з фосфором:
4Р + 5O2 = 2Р2O5
Реакції сполучення — це хімічні реакції, в яких з двох або кількох простих чи складних речовин утворюється одна нова складна речовина.
Вправа 105
Поясніть зміст поняття «температура займання».
Температура займання — це найнижча температура речовини, за якої її пари або гази, що утворюються під час нагрівання, запалюються від джерела вогню і продовжують горіти поза вогнем, оскільки виділяється велика кількість теплоти, яка поступово нагріває наступні порції речовини до температури займання.
Як ви вважаєте, чи загориться сірка або деревне вугілля, якщо їх без попереднього нагрівання внести в посудину з чистим киснем?
Сірка або деревне вугілля, якщо їх без попереднього нагрівання внести в посудину з чистим киснем, не загориться. Це пояснюється тим, що температура займання цих речовин є значно вищою, ніж є температура середовища чистого повітря.
Вправа 106
Поміркуйте, чому під час горіння деяких речовин, приміром, вугілля, не утворюється полум'я.
Полум'я не утворюється під час горіння деяких речовин, якщо ці речовини реагують повільно або коли утворюються негорючі гази, тоді теплота виділяється поступово, без загоряння.
Вправа 107
3а трикутником вогню поясніть, на чому ґрунтуються способи гасіння полум'я, зображені на світлинах.
Рис. 1 Гасіння полум'я водою ґрунтується на охолодженні речовини нижче температури займання і припиненні доступу повітря.
Рис. 2 Гасіння полум'я сумішшю з вуглекислим газом ґрунтується на припиненні доступу кисню і охолодженні речовини нижче температури займання.
Рис. 3. Гасіння полум'я з використання цупкої ковдри ґрунтується на припиненні доступу повітря.
Вправа 108
Унаслідок горіння невідомої речовини утворилися сульфур (ІV) оксид і вода. З яких елементів могла складатися ця речовина?
Беручи до уваги те, що формула сульфур (ІV) оксиду (SO2) складається з хімічних елементів Сульфуру і Оксигену, а формула води (H2O) — з Гідрогену і Оксигену, можемо припустити, що невідома горюча речовина могла складатися з хімічних елементів Сульфуру, Гідрогену і, можливо, ще й Оксигену.
Вправа 109
Унаслідок згоряння певної речовини утворилися карбон (ІV) оксид, вода й азот. З яких елементів могла складатися ця речовина?
Беручи до уваги те, що формула карбон (ІV) оксиду (CO2) складається з хімічних елементів Карбону і Оксигену, формула води (H2O) — з Гідрогену і Оксигену, а формула азоту (N2) — з Нітрогену, можемо припустити, що невідома горюча речовина могла складатися з хімічних елементів Карбону, Гідрогену, Нітрогену і, можливо, ще й Оксигену.
Вправа 110
Чи можливе перетворення горіння на повільне окиснення та навпаки? Поясніть свою відповідь на прикладі горіння деревини.
Процеси горіння й повільного окиснення можуть перетворюватися один в одний. Наприклад, дрова в багатті, що перегоріло (горіння), ще якийсь час продовжують тліти (повільне окиснення), і навпаки, тліючий сірник (повільне окиснення), кинутий у лісі, може стати причиною пожежі (горіння).
Чи може пріле листя або сіно на повітрі спалахнути? Чому.
Пріле листя або сіно на повітрі спалахнути може. Усередині такої купи процеси повільного окиснення, а саме пріння, з виділенням теплоти настільки підвищують температуру, що може відбутися самозаймання. У цих випадках теплота, що виділяється під час повільного окиснення є достатньою для загоряння.
Вправа 111
Чи можна назвати іржавіння залізних виробів повільним окисненням? Поясніть свою думку.
Іржавіння залізних виробів назвати повільним окисненням можна. Залізо виробів взаємодіє з киснем із утворенням нової речовини — іржі і явно цей процес не супроводжується виділенням тепла і світла, що є характерним для процесу повільного окиснення.
Іржавіння залізних виробів назвати повільним окисненням можна. Залізо виробів взаємодіє з киснем із утворенням нової речовини — іржі і явно цей процес не супроводжується виділенням тепла і світла, що є характерним для процесу повільного окиснення.
Вправа 112
Обговоріть, яка свічка з–поміж зображених на малюнку загасне першою. Яка — останньою?
На четвертому малюнку свічка, що накрита склянкою, загасне першою. Весь кисень під склянкою згорить, а нова порція кисню з повітря для підтримання горіння не надходитиме. На першому малюнку свічка, що горить у склянці на повітрі, загасне останньою. Кисень постійно надходитиме з повітря і буде підтримувати горіння, а стінки склянки обмежують вплив зовнішніх чинників, наприклад, протягу чи вітру, що можуть загасити свічку.
Вправа 113
3а правилами безпеки на підприємствах через загрозу пожежі заборонено тримати купами просочене мастилом ганчір'я (після обтирання верстатів тощо). Поясніть чому.
Усередині такої купи процеси повільного окиснення з виділенням теплоти настільки підвищують температуру, що може відбутися самозаймання.
Вправа 114
Рівняння реакції горіння піриту, якщо продуктами реакції є ферум (3+) оксид і сульфур (ІV) оксид.
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
Вправа 115
Використовувати міхи для нагнітання повітря в багаття розпочали ще в Давньому Єгипті, що підтверджують знайдені малюнки. Як ви вважаєте, для яких процесів необхідна була висока температура полум'я?
Висока температура потрібна для процесів плавлення металів.
Вправа 116
Питання щодо фосфіну.
Унаслідок яких природних процесів може утворюватися фосфін: горіння чи гниття?
Фосфін утворюється внаслідок повільного окиснення органічних решток болотистої місцевості, тому такий процес називається гниттям.
Чи можна стверджувати, що температура займання фосфіну близька до кімнатної температури?
Фосфін займається в повітрі сам по собі, без зовнішнього нагрівання (джерела вогню), тому можна стверджувати, що температура займання фосфіну близька до кімнатної температури.
Складіть рівняння реакції горіння фосфіну. 2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O
Поясніть «поведінку» блукаючих вогнів на болотах, описану мандрівниками.
Поведінка блукаючих вогнів, а саме їх рух і випадкова поява, залежить від умов довкілля (вологості, температури тощо), які впливають на виділення та самозаймання фосфіну. Блукаючі вогні — це миттєві спалахи, що породжувалися мимовільним самозайманням фосфіну, що виділяється з боліт під час розкладання органічних решток. Пари фосфіну утворюють легкозаймисту суміш із повітрям при температурі близькій до кімнатної.
Вправа 117
Сьогодні відомо, що в складі «грецького вогню» були нафта, сірка, селітра й олія. Обговоріть і визначте правильність тверджень:
• якщо гасити «грецький вогонь» водою, то нафта й олія в його складі спливають на поверхню води й горіння триває;
• щоб загасити вогонь, необхідно припинити доступ повітря до місця займання, але, крім води й піску, інші засоби в ті часи не були відомі;
• сучасними засобами пожежогасіння можна було б загасити «грецький вогонь», якщо використовувати пінні вогнегасники.