ГДЗ по Химии 8 Класс Страницы 68-69 Рабочая тетрадь (2018) Габриелян — Подробные Ответы

6. Найдите объём 297 г фосгена (COCl₂).

Как можно защитить себя во время химической тревоги? Приготовьте сообщение об устройстве противогаза.

7. Вычислите массу 56 л аммиака, 10%-й водный раствор которого в медицине известен под названием «нашатырный спирт».

Чем объясняется применение нашатырного спирта в медицине?

8*. Придумайте задачу с использованием изученных понятий. С помощью компьютера создайте рисунок, иллюстрирующий данную задачу. Предложите способ её решения.

Вопрос 6

Дано:
m(COCl₂) = 297 г
Vₘ = 22,4 л/моль
V(COCl₂) = ?

Решение:
M(COCl₂) = 12 + 16 + 35,5 + 35,5 = 99 (г/моль)
n(COCl₂) = m/M = 297 / 99 = 3 (моль)
V(COCl₂) = n · Vₘ = 3 · 22,4 = 67,2 (л)
Ответ: 67,2 л.

Противогаз состоит из маски и фильтрующего блока. Маска обеспечивает защиту лица от воздействия опасных веществ, в то время как фильтр содержит материалы, которые поглощают токсичные газы, находящиеся в вдыхаемом воздухе.

Вопрос 7

Дано:
V(NH₃) = 56 л
Vₘ = 22,4 л/моль
m(NH₃) = ?

Решение:
n(NH₃) = V/Vₘ = 56/22,4 = 2,5 (моль)
M(NH₃) = 14 + 3 = 17 (г/моль)
m(NH₃) = n · M = 2,5 · 17 = 42,5 (г)
Ответ: 42,5 г.

Нашатырный спирт используется в медицинских целях благодаря своим местно-раздражающим эффектам, которые активизируют дыхание и способствуют увеличению артериального давления.

Вопрос 8

Найти объем и количество молекул в 3 г формальдегида, водный раствор которого (формалин) используется в качестве дезинфицирующего средства.

Дано:
m(НСОН) = 3 г
Vₘ = 22,4 л/моль
Nₐ = 6 · 10²³ молекул/моль

V(НСОН) = ?
N(НСОН) = ?

М(НСОН) = 1 + 12 + 16 + 1 = 30 (г/моль)
n(НСОН) = m/М = 3 / 30 = 0,1 (моль)
V(НСОН) = n · Vₘ = 0,1 · 22,4 = 2,24 (л)
N(НСОН) = n · Nₐ = 0,1 · 6 · 10²³ = 6 · 10²² (молекул)

Ответ: 2,24 л, 6 · 10²² молекул.

Прежде чем разбирать каждую задачу, давайте освежим в памяти основные «строительные блоки» химических расчетов.

Атомная масса (Ar) – это масса атома элемента, выраженная в атомных единицах массы (а.е.м.). Для расчетов мы обычно используем округленные значения из таблицы Менделеева, например, для углерода (C) это 12, для кислорода (O) – 16, для водорода (H) – 1, для хлора (Cl) – 35.5, а для азота (N) – 14.

Молярная масса (M) представляет собой массу одного моля вещества. Численно она совпадает с относительной молекулярной (или атомной) массой, но выражается в граммах на моль (г/моль). Молярная масса показывает, сколько граммов вещества содержится в 6,022 · 10²³ его частиц (будь то молекулы, атомы или ионы). Она служит своеобразным «мостом», позволяющим переходить от массы вещества к количеству его молей. Молярная масса рассчитывается как сумма атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы (M = Σ Ar).

Количество вещества (n) – это фундаментальная единица измерения в химии, выражаемая в молях (моль). Моль можно представить как «химическую дюжину», но вместо 12 предметов, в одном моле содержится огромное количество частиц. Количество вещества связывается с массой вещества формулой n = m / M, где m – масса в граммах. Для газов количество вещества также связано с объемом формулой n = V / Vₘ, где V – объем газа в литрах. Кроме того, количество вещества связано с общим числом частиц формулой n = N / Nₐ, где N – количество частиц, а Nₐ – число Авогадро.

Молярный объем (Vₘ) – это объем, который занимает один моль любого газа при стандартных условиях (н.у.). В химии стандартные условия обычно определяются как температура 0°C (что эквивалентно 273.15 K) и давление 1 атмосфера (101.325 кПа). При этих условиях один моль любого идеального газа занимает объем 22,4 литра/моль. Важно помнить, что эта константа Vₘ = 22,4 л/моль применима только для газов и только при стандартных условиях.

Число Авогадро (Nₐ) является фундаментальной константой, определяющей количество структурных единиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в одном моле любого вещества. Его значение приблизительно равно 6,022 · 10²³ частиц/моль. Это число играет ключевую роль, позволяя переходить от макроскопических величин, таких как граммы или литры, к микроскопическим, то есть к количеству отдельных молекул.

Вопрос 6

Цель задачи: Эта задача требует преобразовать известную массу газообразного вещества, в данном случае фосгена, в его объем, предполагая стандартные условия.

Логика решения: У нас есть известная масса (m), и нам необходимо найти объем (V). Прямой формулы, которая бы напрямую связывала объем и массу, не существует. Однако и масса, и объем тесно связаны через количество вещества, выраженное в молях. Таким образом, последовательность наших действий будет следующей: сначала мы переведем массу в количество вещества (моли), а затем количество вещества – в объем. Этот путь можно представить как: Масса (m) → Количество вещества (n) → Объем (V).

Дано: В условиях задачи указана масса фосгена, m(COCl₂) = 297 г. Поскольку фосген – газ, и подразумеваются стандартные условия, мы используем значение молярного объема Vₘ = 22,4 л/моль.

Найти: Нам необходимо определить объем фосгена, V(COCl₂) = ?.

Подробное пошаговое решение:

Шаг 1: Вычисление молярной массы фосгена (M(COCl₂)).

Этот шаг необходим для того, чтобы перейти от массы вещества, выраженной в граммах, к количеству вещества, выраженному в молях. Для этого нам нужно знать, сколько весит один моль фосгена. Расчет производится следующим образом: атомная масса углерода (C) составляет 12 г/моль, атомная масса кислорода (O) – 16 г/моль, а атомная масса хлора (Cl) – 35,5 г/моль. Молекула COCl₂ содержит один атом углерода, один атом кислорода и два атома хлора. Таким образом, молярная масса фосгена M(COCl₂) = 12 + 16 + (2 * 35,5) = 28 + 71 = 99 (г/моль). Это означает, что один моль фосгена, то есть 6,022 · 10²³ молекул COCl₂, имеет массу 99 граммов.

Шаг 2: Вычисление количества вещества (молей) фосгена (n(COCl₂)).

Этот шаг является ключевым, так как моли служат «центральным пунктом» в химических расчетах. Зная молярную массу, мы можем определить, сколько «порций» по 99 граммов содержится в наших 297 граммах фосгена. Для этого используется формула n = m / M. Подставляя значения, получаем n(COCl₂) = 297 г / 99 г/моль = 3 (моль). Это означает, что в 297 граммах фосгена содержится 3 моля этого вещества.

Шаг 3: Вычисление объема фосгена (V(COCl₂)).

Теперь, когда мы знаем количество молей газа, мы можем использовать понятие молярного объема для перевода молей в литры. Формула для этого – V = n · Vₘ. Подставляя вычисленные значения, получаем V(COCl₂) = 3 моль · 22,4 л/моль = 67,2 (л). Таким образом, 297 грамм фосгена (что эквивалентно 3 молям) займут объем в 67,2 литра при стандартных условиях.

Ответ: 67,2 л.

Как можно защитить себя во время химической тревоги? Приготовьте сообщение об устройстве противогаза.

Во время химической тревоги, когда в воздухе могут присутствовать опасные химические вещества (ОВ), первостепенной задачей становится защита органов дыхания, глаз и кожи. Противогаз в этом контексте не просто маска, а сложная система, разработанная для обеспечения безопасности в таких критических условиях.

Противогаз является средством индивидуальной защиты фильтрующего типа. Это означает, что он не подает чистый воздух из внешнего источника, как, например, изолирующие дыхательные аппараты, а очищает воздух, который человек вдыхает из окружающей среды.

Устройство и принцип действия противогаза:

1. Лицевая часть (маска):

Основное назначение лицевой части – обеспечить герметичную изоляцию лица, глаз и органов дыхания от зараженной атмосферы. Она обычно изготавливается из высококачественной резины, силикона или других эластичных полимеров, которые устойчивы к химическому воздействию и обеспечивают плотное, но комфортное прилегание к лицу. Конструкция маски включает обтюратор – края, которые плотно прилегают к лицу, и от качества которого зависит герметичность. Смотровые стекла, или очки, обеспечивают широкий и четкий обзор и часто изготавливаются из ударопрочного пластика. В маске предусмотрены клапаны: клапан вдоха позволяет воздуху поступать только из фильтрующей коробки в маску, а клапан выдоха выпускает выдыхаемый воздух наружу, предотвращая его попадание обратно в фильтр и обеспечивая однонаправленный поток. Для улучшения слышимости речи пользователя, что важно для координации действий, часто предусмотрено переговорное устройство в виде мембраны. Надежная фиксация маски на голове обеспечивается системой ремней.

2. Фильтрующе-поглощающая коробка (ФПК) или фильтр:

Это основной элемент противогаза, который очищает вдыхаемый воздух от токсичных примесей. Она состоит из нескольких слоев. Первый – противоаэрозольный фильтр (или пылевой фильтр), через который проходит воздух. Он выполнен из тонковолокнистого материала, такого как целлюлоза или синтетические волокна, и предназначен для задерживания механических частиц: пыли, дыма, тумана, аэрозолей, а также радиоактивной пыли и биологических агентов (бактерий, вирусов). Работает он по принципу механической фильтрации. Следующий слой – поглощающий слой, или шихта/сорбент, который является основным химическим барьером. Он состоит из активированного угля, пропитанного различными химическими веществами, выступающими в роли катализаторов и хемосорбентов. Активированный уголь обладает высокой пористой структурой, что обеспечивает огромную площадь поверхности для адсорбции, то есть поглощения веществ на поверхности. Он эффективно задерживает множество органических паров и газов. Химические добавки, или пропитки, улучшают способность угля поглощать специфические, трудноадсорбируемые газы, такие как аммиак, синильная кислота или оксиды азота. Эти добавки вступают в химическую реакцию с вредными веществами – процесс, называемый хемосорбцией, – нейтрализуя их. Принцип работы заключается в том, что воздух сначала проходит через противоаэрозольный фильтр, где очищается от твердых и жидких частиц. Затем он поступает в слой сорбента, где токсичные газы и пары поглощаются или нейтрализуются химически. Только очищенный воздух поступает в лицевую часть.

Важность правильного использования:

Эффективность противогаза критически зависит от его герметичности, что подразумевает правильный подбор размера и плотное прилегание к лицу, а также от своевременной замены фильтра, поскольку его ресурс ограничен.

Вопрос 7

Цель задачи: Эта задача требует преобразовать известный объем газообразного вещества, в данном случае аммиака, в его массу, предполагая стандартные условия.

Логика решения: У нас есть известный объем (V), и нам необходимо найти массу (m). Как и в предыдущей задаче, прямой формулы, которая бы напрямую связывала массу и объем, не существует. Моли служат «мостом» для перехода между этими величинами. Таким образом, последовательность наших действий будет следующей: сначала мы переведем объем в количество вещества (моли), а затем количество вещества – в массу. Этот путь можно представить как: Объем (V) → Количество вещества (n) → Масса (m).

Дано: В условиях задачи указан объем аммиака V(NH₃) = 56 л. Поскольку аммиак – газ, и подразумеваются стандартные условия, мы используем значение молярного объема Vₘ = 22,4 л/моль.

Найти: Нам необходимо определить массу аммиака, m(NH₃) = ?.

Подробное пошаговое решение:

Шаг 1: Вычисление количества вещества (молей) аммиака (n(NH₃)).

Этот шаг необходим, поскольку, зная объем газа при стандартных условиях, мы можем использовать молярный объем для определения количества молей газа, содержащегося в этом объеме. Для этого используется формула n = V / Vₘ. Подставляя значения, получаем n(NH₃) = 56 л / 22,4 л/моль = 2,5 (моль). Таким образом, 56 литров аммиака при стандартных условиях содержат 2,5 моля этого вещества.

Шаг 2: Вычисление молярной массы аммиака (M(NH₃)).

Этот шаг необходим для того, чтобы перейти от количества вещества, выраженного в молях, к массе, выраженной в граммах. Для этого нам нужно знать, сколько весит один моль аммиака. Расчет производится следующим образом: атомная масса азота (N) составляет 14 г/моль, а атомная масса водорода (H) – 1 г/моль. Молекула NH₃ содержит один атом азота и три атома водорода. Таким образом, молярная масса аммиака M(NH₃) = 14 + (3 * 1) = 17 (г/моль). Это означает, что один моль аммиака имеет массу 17 граммов.

Шаг 3: Вычисление массы аммиака (m(NH₃)).

Теперь, когда мы знаем количество молей и массу одного моля, мы можем найти общую массу аммиака. Для этого используется формула m = n · M. Подставляя вычисленные значения, получаем m(NH₃) = 2,5 моль · 17 г/моль = 42,5 (г). Таким образом, 56 литров аммиака (что эквивалентно 2,5 молям) имеют массу 42,5 грамма.

Ответ: 42,5 г.

Чем объясняется применение нашатырного спирта в медицине?

Нашатырный спирт, представляющий собой 10%-й водный раствор аммиака, является классическим и широко используемым средством в медицине благодаря своим уникальным физиологическим эффектам:

1. Рефлекторное возбуждение дыхательного центра:

Основное действие нашатырного спирта при вдыхании паров аммиака заключается в мощном раздражении чувствительных нервных окончаний, или рецепторов, расположенных на слизистых оболочках верхних дыхательных путей, таких как нос и гортань. Этот резкий, едкий запах аммиака, даже в очень малых концентрациях, вызывает сильный раздражающий сигнал. Этот сигнал по нервным волокнам немедленно передается в головной мозг, непосредственно к дыхательному центру. В ответ на этот мощный стимул дыхательный центр рефлекторно активизируется, что приводит к учащению дыхания (тахипноэ) и его углублению. Человек начинает дышать чаще и более выраженно, увеличивая объем вдыхаемого воздуха. Это свойство делает нашатырный спирт незаменимым при обмороках, когда человек теряет сознание из-за временного нарушения кровоснабжения мозга, и его дыхание становится поверхностным или даже останавливается. Резкий запах аммиака «пробуждает» дыхательный центр и помогает человеку прийти в сознание.

2. Повышение артериального давления (косвенно):

Раздражение нервных окончаний также может косвенно влиять на сосудодвигательный центр в головном мозге, который отвечает за регуляцию тонуса кровеносных сосудов. Активация этого центра может вызвать кратковременное сужение периферических сосудов и, как следствие, привести к повышению артериального давления. Это является дополнительным фактором, способствующим выведению из обморочного состояния, поскольку обморок часто связан с резким падением давления.

3. Местно-раздражающее и отвлекающее действие (при наружном применении):

При нанесении на кожу, например, при укусах насекомых или для растираний, аммиак вызывает местное раздражение. Это приводит к притоку крови к поверхности кожи и ощущению тепла. Такой эффект может уменьшать зуд, боль или воспаление, «отвлекая» нервные рецепторы. Поэтому нашатырный спирт иногда используется при невралгиях, миозитах и для снятия зуда и отека после укусов насекомых.

4. Антисептическое действие (слабое):

Аммиак обладает некоторыми бактерицидными свойствами. Исторически он использовался для обработки рук хирурга до операции, однако в настоящее время его вытеснили более эффективные и безопасные антисептики.

Важное примечание о безопасности:

Несмотря на свою полезность, нашатырный спирт является концентрированным раствором и требует крайне осторожного обращения. Прямое и длительное вдыхание концентрированных паров аммиака может вызвать серьезные последствия, такие как ожог слизистых оболочек, спазм гортани и даже остановку дыхания. Его следует использовать только кратковременно и на безопасном расстоянии от носа.

Вопрос 8

Найти объем и количество молекул в 3 г формальдегида, водный раствор которого (формалин) используется в качестве дезинфицирующего средства.

Цель задачи: Эта задача является комплексной, требующей преобразовать известную массу газообразного вещества, формальдегида, в его объем при стандартных условиях, а также определить общее количество молекул, содержащихся в этой массе.

Логика решения: Данная задача объединяет все ранее изученные концепции. Нам предстоит последовательно перейти от массы к количеству вещества (молям), затем от количества вещества к объему, и, наконец, от количества вещества к общему числу молекул. Этот процесс можно представить как два параллельных пути, исходящих из количества вещества:
Масса (m) → Количество вещества (n) → Объем (V)
Масса (m) → Количество вещества (n) → Количество молекул (N)

Дано: В условиях задачи указана масса формальдегида m(НСОН) = 3 г. Для расчетов при стандартных условиях мы используем молярный объем Vₘ = 22,4 л/моль (применимо для газов при н.у.) и число Авогадро Nₐ = 6 · 10²³ молекул/моль (используется округленное значение).

Найти: Нам необходимо определить объем формальдегида V(НСОН) = ? и количество молекул N(НСОН) = ?.

Подробное пошаговое решение:

1. Шаг 1: Вычисление молярной массы формальдегида (M(НСОН)).

Этот шаг является обязательным для перевода массы вещества в моли. Формальдегид имеет химическую формулу НСОН (или CH₂O). Для расчета его молярной массы мы суммируем атомные массы всех атомов в молекуле: атомная масса водорода (H) составляет 1 г/моль, углерода (C) – 12 г/моль, а кислорода (O) – 16 г/моль. Таким образом, M(НСОН) = (2 * 1) + 12 + 16 = 2 + 12 + 16 = 30 (г/моль). Это означает, что один моль формальдегида весит 30 граммов.

2. Шаг 2: Вычисление количества вещества (молей) формальдегида (n(НСОН)).

Этот шаг является ключевым, поскольку количество вещества (моли) служит нашим «мостом» ко всем остальным требуемым величинам. Для расчета используется формула n = m / M. Подставляя значения, получаем n(НСОН) = 3 г / 30 г/моль = 0,1 (моль). Это означает, что в 3 граммах формальдегида содержится 0,1 моля этого вещества.

3. Шаг 3: Вычисление объема формальдегида (V(НСОН)).

Теперь, когда мы знаем количество молей газа, мы можем использовать понятие молярного объема для определения его объема. Для этого применяется формула V = n · Vₘ. Подставляя вычисленные значения, получаем V(НСОН) = 0,1 моль · 22,4 л/моль = 2,24 (л). Таким образом, 3 грамма формальдегида (что эквивалентно 0,1 моля) займут объем в 2,24 литра при стандартных условиях.

4. Шаг 4: Вычисление количества молекул формальдегида (N(НСОН)).

Зная количество молей вещества, мы можем использовать число Авогадро для определения фактического количества отдельных молекул. Для этого используется формула N = n · Nₐ. Подставляя значения, получаем N(НСОН) = 0,1 моль · 6 · 10²³ молекул/моль = 0,6 · 10²³ = 6 · 10²² (молекул). Таким образом, в 3 граммах формальдегида содержится колоссальное количество молекул – 60 секстиллионов (60 000 000 000 000 000 000 000). Этот результат ярко демонстрирует, насколько малы отдельные молекулы.

Ответ: 2,24 л, 6 · 10²² молекул.

Иллюстрация задачи:

Предоставленное изображение бутылки с надписью «ФОРМАЛИН 37% раствор» и указанием дат изготовления и срока годности прекрасно иллюстрирует данную задачу. Формалин – это водный раствор формальдегида, который, как упомянуто в условии задачи, используется в качестве дезинфицирующего средства. Эта иллюстрация помогает связать теоретическую химическую задачу с реальным применением вещества в повседневной жизни, делая ее более наглядной и понятной.