Вправа 1 Поясніть класифікацію речовин за походженням і будовою.
Усі речовини за походженням поділяються на природні і синтетичні. За будовою, залежно від складу й видів хімічних зв’язків, розрізняють речовини молекулярні та немолекулярні.
Вправа 2. Охарактеризуйте склад речовин:
а) молекулярної будови;
Речовини складаються з молекул між якими існує ковалентний неполярний або ковалентний полярний хімічні зв'язки, мають молекулярну кристалічну ґратку.
б) немолекулярної будови.
Речовини складаються з атомів, між якими існує ковалентний хімічний зв'язок та мають атомну кристалічну ґратку або складаються з йонів, між якими існує йонний хімічний зв'язок та мають йонну кристалічну ґратку.
Вправа 3. Назвіть чинники, що впливають на багатоманітність речовин. Багатоманітність речовин обумовлена іх взаємоперетвореннями і синтезом нових.
Вправа 4. Поясніть на конкретних прикладах взаємоперетворення речовин.
Із простіших речовин можна добути складніші завдяки хімічним реакціям, від сполук одного класу перейти до сполук іншого.
Наприклад,
1. Добути етан з простих речовин (каталітичне гідрування бурого вугілля).
2C + 3H2 -> C2H6
2. З етану дегідрування добути етилен.
CH3-CH3 -> CH2=CH2 + H2↑
3. Етилен гідратацією перетворити на етанол.
CH2=CH2 + H2O -> C2H5OH
Вправа 5. Напишіть рівняння реакцій фотосинтезу та дихання та поясніть, як взаємопов’язані ці два процеси.
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2↑ - фотосинтез
C6H12O6 + 6O2↑ -> 6CO2 + 6H2O - дихання
У природних умовах глюкоза синтезується в зелених листках рослин на світлі з вуглекислого газу та води. У темний час доби відбувається інший важливий для рослини процес — дихання, або розщеплення. Тоді з органічної речовини утворюються вихідні речовини — вуглекислий газ і вода. За характером процес дихання протилежний фотосинтезу. Отже, фотосинтез — це процес утворення органічної речовини, а дихання — її окиснення.
Вправа 6. Обґрунтуйте, які екологічні проблеми спричиняють хімічні виробництва. Хімічні виробництва сприяють появі в навколишньому середовищі токсичних речовин та стійких органічних забруднювачів, які вносять зміни у природний колообіг елементів і речовин.
Вправа 7. Парниковий ефект пов’язаний із небезпечним забрудненням атмосфери — накопиченням у ній карбон (ІV) оксиду. Обчисліть, який об’єм газу (н. у.) потрапляє в атмосферу під час спалювання 100 кг дров, що містять целюлозу з масовою часткою 81%.
Відомо: m(дров)=100 кг, ω((С6Н10О5)n)=81%. Знайти: V(CO2)-?
Розв'язування.
Знаходимо масу целюлози в дровах:
m((С6Н10О5)n)=(m(дров)•ω((С6Н10О5)n)):100%=(100 г•81%):100%=81 кг.
I спосіб
Записуємо рівняння реакції:
81 кг х м3
(С6Н10О5)n + 6nO2 → 6nCO2 + 5nH2O
162n кг 134,4n м3
Над формулами речовин записуємо знайдену масу целюлози і шукані дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль целюлози (C6H10О5)n з утворенням 6n кмоль карбон (IV) оксиду CO2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3, а 6n кмоль займуть у 6n разів більший об'єм, тобто 134,4n м3). Обчислюємо молярну масу (M=Mr кг/кмоль) целюлози й, відповідно, масу 1 моль.
Mr((С6Н10О5)n)=n•(6•Ar(C)+10•Ar(H)+5•Ar(O))=n•(6•12+10•1+5•16)=162n,
M((С6Н10О5)n)=162n кг/кмоль. Маса 1 кмоль=162n кг.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду.
81 кг / 162n кг = x м3 / 134,4n м3, звідси
x м3 • 162n кг = 134,4n м3 • 81 кг
x = 134,4n м3 • 81 г : 162n г
x = V(СО2)=67,2 м3
ІІ спосіб
Знаходимо масу целюлози в дровах:
m((С6Н10О5)n)=(m(дров)•ω((С6Н10О5)n)):100%=(100 г•81%):100%=81 кг.
Обчислюємо кількість речовини целюлози масою 81 кг за формулою v=m/M, де
M=Mr кг/кмоль.
Mr((С6Н10О5)n)=n•(6•Ar(C)+10•Ar(H)+5•Ar(O))=n•(6•12+10•1+5•16)=162n,
M((С6Н10О5)n)=162n кг/кмоль.
v((С6Н10О5)n)=m((С6Н10О5)n):M((С6Н10О5)n)=81 кг : 162n кг/кмоль=0,5/n кмоль.
Записуємо рівняння реакції: (С6Н10О5)n+6nO2→ 6nCO2+5nH2O
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль целюлози (C6H10О5)n з утворенням 6n кмоль карбон (IV) оксиду CO2, кількість речовини карбон (IV) оксиду у 6n разів більша, ніж кількість речовини целюлози. Отже, якщо в реакцію вступає целюлоза кількістю речовини 0,5/n кмоль, то утвориться карбон (IV) оксид у 6n разів більшою кількістю речовини, тому
v(CO2)=v((С6Н10О5)n)=6n•(0,5/n) кмоль=3 кмоль.
Обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду кількістю речовини 3 кмоль за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 м3/кмоль.
V(СO2)=v(СO2)•VM=3 кмоль•22,4 м3/кмоль=67,2 м3.
Відповідь: 67,2 м3 CO2.
Вправа 8. Під час фотосинтезу з вуглекислого газу та води синтезується глюкоза й виділяється кисень. Обчисліть, який об’єм вуглекислого газу (н. у.) і масу води ввібрали зелені листки рослини, якщо утворилася глюкоза кількістю речовини 2 моль.
Відомо: v(C6H12O6)=2 моль. Знайти: V(CO2)-?, m(H2O)-?
Розв'язування.
Записуємо рівняння реакції:
х л у г 2 моль
6CO2↑ + 6H2O → C6H12O6 + 6O2↑
134,4 л 108 г 1 моль
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 6 моль карбон (IV) оксиду CO2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л, а 6 моль займуть у 6 разів більший об'єм, тобто 134,4 л) і 6 моль води Н2О з утворенням 1 моль глюкози C6H12O6. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) води й, відповідно, масу 6 моль.
Mr(H2O)=2•Ar(Н)+Ar(O)=2•1+16=18, M(H2O)=18 г/моль.
Маса 1 моль=18 г, а маса 6 моль=108 моль.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду.
х л / 134,4 л = 2 моль / 1 моль, звідси
х л • 1 моль = 134,4 л • 2 моль
х = 134,4 л • 2 моль : 1 моль
х = V(СО2)=268,8 л
За допомогою пропорції обчислюємо масу води.
у г / 108 г = 2 моль / 1 моль, звідси
у г • 1 моль = 108 г • 2 моль
у = 108 г • 2 моль : 1 моль
у = m(H2O)=216 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2↑
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 6 моль карбон (IV) оксиду CO2 і 6 моль води Н2О з у воренням 1 моль глюкози C6H12O6, кількості речовини карбон (IV) оксиду й води є у 6 разів більші, ніж кількість речовини глюкози. Отже, якщо в результаті реакціюї утворюється глюкоза кількістю речовини 2 моль, то в реакцію вступає карбон (IV) оксид і вода у 6 разів більшою кількістю речовини, тому
v(CO2)=v(H2O)=6•v(C6H12O6)=6•2 моль=12 моль.
Обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду кількістю речовини 12 моль за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
V(СO2)=v(СO2)•VM=12 моль•22,4 л/моль=268,8 л.
Обчислюємо масу води кількістю речовини 12 моль за формулою m=v•M, де
М=Мr г/моль.
Mr(H2O)=2•Ar(Н)+Ar(O)=2•1+16=18, M(H2O)=18 г/моль.
m(H2O)=v(H2O)•M(H2O)=12 моль•18 г/моль=216 г.
Відповідь: 268,8 л CO2, 216 г H2O.
Вправа 9. У пакеті для сміття містяться побутові відходи: шматки дерева, поліетиленові пляшки, розбита скляна тара, паперові упаковки від борошна, гречки, рису, енергозберігаючі лампи, обгортки цукерок. Поясніть, як треба посортувати ці відходи та якими правилами під час сортування потрібно керуватися.
Природні речовини: шматки дерева, паперові упаковки від борошна, гречки, рису.
Синтетичні речовини: поліетиленові пляшки, обгортки цукерок.
Скло: розбита скляна тара.
Спеціальна утилізація: енергозберігаючі лампи.