Ирина Андржеевская – Химия: удивительная и понятная. 100 открытых задач (страница 6)
Объясни Нике, почему этого не делают?
Контрольный ответ
Без кислорода жизнь невозможна. Но и в чистом кислороде жить нельзя. Больные люди или пострадавшие в серьёзных авариях получают кислород для дыхания недолго и только для того, чтобы мозг и сердце получили достаточно кислорода в тот момент, когда тело не может полноценно функционировать. Если долго вдыхать много кислорода, то наступит кислородное отравление: кислород начнёт окислять ткани, в первую очередь – мембраны альвеол лёгких. Поэтому азот для воздуха очень важен – он разбавляет кислород и делает воздух безопасным.
O2 – кислород, дикислород (по правилам).
N2 – азот.
Задача 15. Почему трещат дрова?***
Печка или камин гудят и воют, горящие дрова шипят и потрескивают, а на пожаре можно услышать одиночные сильные «выстрелы», и даже настоящие взрывы. При этом от горящего в ночи костра разлетаются искры, а открытый камин иногда «стреляет» угольками.
Почему дрова трещат и стреляют?
Контрольный ответ
При горении происходят различные химические и физические процессы, они сопровождаются звуковыми явлениями. Подожжённые дрова нагреваются. При нагревании древесина разлагается с образованием летучих продуктов. Именно они поначалу и горят, давая пламя, а если не сгорают – дают дым. Постепенно прогреваются и внутренние слои. В любой древесине, даже в самой сухой, в клеточных стенках и полостях сохраняется вода. При температуре выше 100°С она превращается в водяной пар. Также при нагревании испаряется смола. Пар разрывает волокна древесины с характерным треском. Таких микровзрывов на клеточном уровне миллионы, они слышны как непрерывное потрескивание. Между слоями древесины тоже накапливаются газообразные продукты разложения древесины. Они разрывают волокна и выламывают обуглившуюся древесину, при этом слышен громкий треск и отлетают угольки.
Кстати…
Породы древесины различаются по плотности или твёрдости, структуре, составу смол, степени усушки. От этих характеристик зависит громкость акустических эффектов. Горящие поленья «разговаривают» каждое на свой лад. Практически не трещат твёрдые и плотные бук и дуб. У берёзы, липы, осины, ивы древесина пористая и мягкая, они мирно потрескивают. А смолистые сосновые и еловые дрова «стреляют» искрами и дымят от кипящей взрывающейся смолы.
H2O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),
оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном состоянии), лёд, водяной лёд (в твёрдом состоянии).
Задача 16. Водород не чище угля и газа?***
Водород называют экотопливом – при его сжигании не образуется ни золы (как при сжигании угля), ни даже углекислого газа (как при сжигании природного газа – метана).
Самый распространённый способ получения водорода в промышленности – паровая конверсия метана: смесь метана и паров воды нагревают на специальных катализаторах. Полученный таким образом водород называют «голубым» (в отличие от «зелёного», который получают электролизом воды под действием электричества, произведённого солнечными батареями или ветряками). Однако ряд учёных высказывают скепсис относительно экологичности «голубого» водорода. По той причине, что при производстве «голубого» водорода происходит не меньше выбросов парниковых газов, чем при сжигании природного газа.
Каковы источники парниковых газов?
Контрольный ответ
1. При паровой конверсии метана выделяется углекислый газ – столько же, сколько при сжигании того же количества метана.
2. Для нагревания реакционной смеси сжигают дополнительные порции метана, в результате чего выделяются дополнительные порции углекислого газа.
3. При добыче метана для получения водорода часть метана теряется, а метан – тоже парниковый газ.
H2 – водород.
O2 – кислород, дикислород (по правилам).
С – углерод; уголь, алмаз, графит (минералы), древесный уголь, активированный уголь, сажа (в зависимости
от способа получения).
CН4 – метан (по правилам), болотный газ (в быту),
рудничный газ (устар.).
СО2 – диоксид углерода (по правилам), углекислота
(в быту), оксид углерода (IV), двуокись углерода, угольный ангидрид (устар.), углекислый газ (в газообразном
состоянии), сухой лёд (в твёрдом состоянии).
H2O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),
оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном
состоянии), лёд, водяной лёд (в твёрдом состоянии).
Задача 17. Негорючие дирижабли**
Первая мировая война. Немецкий дирижабль медленно летит над Лондоном, сбрасывая бомбы. В него попадает зажигательный снаряд, но странное дело – дирижабль не вспыхивает! Медленно истекая газом, он улетает прочь.
Секретные службы Англии переполошились: что за новое изобретение? Немецкие дирижабли были наполнены водородом и всегда взрывались от попадания снарядов, ведь водород в смеси с кислородом воздуха становится крайне горюч и взрывоопасен. Разведка получает срочное задание: разузнать, как немцам удалось обезопасить дирижабли с водородом от воспламенения.
Выскажите предположения, почему дирижабли перестали возгораться?
Контрольный ответ
Дирижабли стали наполнять другим лёгким газом – гелием. Гелий по плотности и лёгкости немного уступает водороду, но имеет перед ним неоспоримое преимущество: этот газ химически инертен и негорюч.
Улыбнитесь
– Что получится, если смешать гелий со сталью?
– Летающий автомобиль.
Кстати…
Перед войной немецкие пароходы везли в качестве балласта монацитовый песок из Индии и Бразилии, который долгое время являлся главным гелийсодержащим сырьём. В нём присутствует радиоактивный элемент торий, при его распаде образуется гелий. Атомы гелия накапливались в дефектах кристаллов и высвобождались при разрушении кристаллов под действием сильных кислот.
H2 – водород.
O2 – кислород, дикислород (по правилам).
Не – гелий.
Th – элемент торий.
Задача 18. Почему влажный воздух легче сухого?**
Как это ни парадоксально звучит, но сухой воздух тяжелее, чем влажный.
Почему, ведь в сухом воздухе нет молекул воды?
Контрольный ответ
По закону Авогадро равные объёмы любых газов при одинаковых условиях содержат равное число молекул. Во влажном воздухе молекулы воды заменяют собой более тяжёлые молекулы других газов, ведь количество молекул в одинаковых объёмах равное. Общая масса этого объёма воздуха уменьшится. Чем больше водяного пара, тем легче будет одинаковый объём воздуха при одинаковых температуре и давлении.
Справка
Воздух – смесь газов (азот, кислород, аргон, углекислый газ и др.). Молекулы этих газов состоят из двух атомов (азот, кислород) или трёх атомов (углекислый газ). Любая из этих молекул тяжелее молекулы воды. Средняя молекулярная масса воздуха составляет 29 г/моль. А воды – 18.
Улыбнитесь
Оптимист видит стакан наполовину полным. Пессимист видит стакан наполовину пустым. Химик видит стакан полностью заполненным: наполовину жидким веществом, наполовину – газообразным.
H2O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),
оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном