Умова

Опишіть модель найпростішого атома.

✓ розібрано

Атом — електронейтральна частинка: у центрі міститься

позитивно заряджене ядро, а навколо нього рухаються

негативно заряджені електрони.

Найпростіший атом — атом Гідрогену: заряд ядра +1,

один електрон. Сумарний заряд атома дорівнює нулю.

Скопійовано ✓

Модель — це спрощена схема того, що не можна побачити. Для атома вистачає двох «деталей»: ядра в центрі й електронів навколо нього.

Умова

Про що свідчить таке твердження: якщо заряд ядра атома становить +1, то в атомі міститься один електрон, а якщо +2 — два електрони?

✓ розібрано

Атом електронейтральний: додатний заряд ядра

компенсується сумарним від’ємним зарядом електронів.

Один електрон має заряд −1, тому число електронів

дорівнює заряду ядра (+1 → 1 електрон, +2 → 2 електрони).

Скопійовано ✓

Твердження — це приклад загального правила: атом у цілому нейтральний. Ключове слово тут «компенсується».

Умова

Маси атомів А і Б більші від 1/12 маси атома Карбону в 4 і 16 разів відповідно. Порівняйте маси атомів А і Б.

✓ розібрано

За означенням, Ar показує, у скільки разів маса атома

більша за 1/12 маси атома Карбону. Отже:

Ar(А) = 4, Ar(Б) = 16.

m(Б) : m(А) = 16 : 4 = 4.

Відповідь: атом Б важчий за атом А у 4 рази.

Скопійовано ✓

Тут все вже підготовлено: «у стільки разів більше за 1/12 маси атома Карбону» — це і є відносна атомна маса.

Умова

Округліть до цілих чисел значення відносних атомних мас Натрію, Купруму і Цинку, наведені в періодичній таблиці.

✓ розібрано

Ar(Na) = 22,99 ≈ 23;

Ar(Cu) = 63,55 ≈ 64;

Ar(Zn) = 65,38 ≈ 65.

Скопійовано ✓

Округлення до цілого — це погляд на першу цифру після коми: п’ять і більше — додаємо одиницю, менше п’яти — відкидаємо дробову частину.

Перевір себе: чому A_r(Cu) = 63,55 округлюємо до 64, а не до 63?

Умова

Назвіть кількість періодів і груп у періодичній таблиці (форзаци I і II).

✓ розібрано

Періодів — 7.

Груп: у короткому варіанті таблиці — 8,

у довгому варіанті — 18.

Скопійовано ✓

У підручнику подано два варіанти однієї й тієї самої таблиці — короткий і довгий. Рядків (періодів) у них порівну, а стовпців (груп) — ні.

Умова

Створіть діаграму кількісного розподілу 118 хімічних елементів по періодах.

✓ розібрано

Кількість елементів у періодах:

1-й — 2; 2-й — 8; 3-й — 8; 4-й — 18;

5-й — 18; 6-й — 32; 7-й — 32.

Перевірка: 2 + 8 + 8 + 18 + 18 + 32 + 32 = 118.

Діаграма: стовпчики висотою 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32.

Скопійовано ✓

Діаграма — це просто таблиця, виражена довжиною смужок. Спочатку треба порахувати елементи в кожному періоді, а потім переконатися, що в сумі вийшло 118.

Умова

Назвіть заряди ядер атомів Гідрогену, Гелію, Карбону. Скільки електронів міститься в атомі кожного елемента?

✓ розібрано

Заряд ядра = порядковий номер елемента:

Гідроген (№ 1): заряд ядра +1, електронів 1;

Гелій (№ 2): заряд ядра +2, електронів 2;

Карбон (№ 6): заряд ядра +6, електронів 6.

Скопійовано ✓

Тут працює правило, яке тільки-но було у запитанні 2: число електронів дорівнює заряду ядра, а заряд ядра дорівнює порядковому номеру.

Умова

Прочитайте хімічні формули N₂, CO₂, H₂S, H₃PO₄, CO(NH₂)₂.

✓ розібрано

N₂ — «ен-два» (молекула азоту з двох атомів Нітрогену);

CO₂ — «це-о-два»;

H₂S — «аш-два-ес»;

H₃PO₄ — «аш-три-пе-о-чотири»;

CO(NH₂)₂ — «це-о-ен-аш-два-двічі».

Скопійовано ✓

Формулу «читають» за назвами літер — так і записано у вправі 4 цього параграфа. Індекс після символу — це «стільки разів», а число після дужки — «двічі», «тричі» тощо.

Умова

Обчисліть відносні молекулярні маси кисню і метану CH₄.

✓ розібрано

Mr(O₂) = 2 · Ar(O) = 2 · 16 = 32;

Mr(CH₄) = Ar(C) + 4 · Ar(H) = 12 + 4 · 1 = 16.

Скопійовано ✓

Відносна молекулярна маса — це сума відносних атомних мас усіх атомів у молекулі. Індекс у формулі показує, скільки разів брати кожну A_r.

← обери речовину, щоб побачити розклад

Умова

Атом якого хімічного елемента: а) удвічі важчий за молекулу CO; б) у півтора раза легший за молекулу води?

✓ розібрано

а) Mr(CO) = 12 + 16 = 28. Ar = 2 · 28 = 56 → Ферум Fe.

б) Mr(H₂O) = 2 · 1 + 16 = 18. Ar = 18 : 1,5 = 12 → Карбон C.

Скопійовано ✓

Ідея в обох пунктах однакова: порівнювати маси можна через відносні маси, тож шукане число A_r знаходимо множенням або діленням, а потім дивимось у таблицю.

Перевір себе: як шукати A_r атома, який у 1,5 раза легший за молекулу води (M_r = 18)?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про найменші частинки речовин і хімічні елементи. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа й поставте його однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Атом — найменша електронейтральна частинка речовини:

позитивно заряджене ядро + негативно заряджені електрони.

2. Заряд ядра = порядковий номер елемента = число електронів.

3. Хімічний елемент — вид атомів із певним зарядом ядра.

Відомо 118 елементів; їхні символи й назви збігаються з

символами й назвами відповідних атомів.

4. Молекула — частинка з двох або більшої кількості

сполучених атомів (однакових чи різних).

5. Склад речовини позначають формулою: символи + індекси.

6. Відносна атомна маса Ar = m(атома) : (1/12 m(атома ¹²C)).

Відносна молекулярна маса Mr = сума Ar · (число атомів).

Запитання класу: чому молекула O₃ важча за молекулу O₂,

хоча обидві складаються тільки з атомів Оксигену?

Відповідь: у O₃ три атоми, Mr = 48; у O₂ два атоми, Mr = 32.

Скопійовано ✓

Це завдання не має одного «правильного числа»: потрібен короткий конспект параграфа й вдале запитання. Нижче — зразок того й іншого та критерії, за якими можна оцінити відповіді однокласників.

Крок 1 · Про що параграф Параграф відповідає на три запитання: з яких найменших частинок складаються речовини, що таке хімічний елемент і чим атом відрізняється від молекули.

Крок 2 · Висновок про атом Атом — електронейтральна частинка: ядро (+) і електрони (−). Число електронів дорівнює заряду ядра. Ядро має невеликі розміри, але містить майже всю масу атома.

Крок 3 · Висновок про елемент Хімічний елемент — це вид атомів із певним зарядом ядра, тобто з певним порядковим номером. Елемент — поняття, а атом — реальна частинка. Нині відомо 118 елементів.

Крок 4 · Висновок про молекулу та маси Молекула складається щонайменше з двох сполучених атомів. Склад позначають формулою. Для атомів і молекул використовують відносні маси — у стільки разів, у скільки вони важчі за 1/12 атома Карбону.

Крок 5 · Добре запитання Гарне запитання не питає «що таке…», а спонукає порівняти або обчислити. Наприклад: «Чому молекула O₃ важча за O₂, хоча обидві складаються лише з Оксигену?» Відповідь: бо атомів у ній три, а не два (M_r = 48 проти 32).

Крок 6 · Як оцінити чужу відповідь Перевір три речі: чи названо правильні терміни (атом, елемент, молекула — не плутати!), чи є приклад або число, чи відповідь справді стосується запитання. За кожну — по балу, і поясни оцінку одним реченням.

Відповідь Конспект і запитання — у режимі «Списати». Головне: атом електронейтральний, елемент — вид атомів, молекула — щонайменше два сполучені атоми, а маси атомів і молекул порівнюють відносно 1/12 атома Карбону.

Умова

Чому атом і молекула є електронейтральними частинками?

✓ розібрано

Атом: додатний заряд ядра дорівнює сумарному від’ємному

заряду електронів, тому разом вони дають нуль.

Молекула складається з атомів, а кожен з них нейтральний.

У молекулі нічого не додається й не зникає: електрони лише

розподіляються між атомами, тож сума зарядів так само нуль.

Скопійовано ✓

Відповідь будується в два кроки: спочатку показуємо нейтральність атома, а потім виводимо з неї нейтральність молекули.

Молекула CO₂: заряди ядер атомів +6, +8 і +8. Скільки електронів у цій молекулі?

Умова

Запропонуйте продовження речення «Атоми можуть різнитися …».

✓ розібрано

Атоми можуть різнитися зарядом ядра (а отже, й числом

електронів), масою та розмірами. Атоми з однаковим зарядом

ядра належать до одного хімічного елемента, з різним —

до різних елементів.

Скопійовано ✓

Тут допоможе означення елемента: те, що відрізняє один вид атомів від іншого, і є ознакою, за якою вони «різняться».

Умова

Випишіть із періодичної таблиці символи й назви елементів, заряди ядер атомів яких становлять +3, +5 і +9.

✓ розібрано

Заряд ядра = порядковий номер елемента, тому:

+3 → № 3: Li, Літій;

+5 → № 5: B, Бор;

+9 → № 9: F, Флуор.

Скопійовано ✓

Завдання на одне правило: заряд ядра збігається з порядковим номером. Залишається знайти клітинки з номерами 3, 5 і 9.

Заряд ядра атома +5. Який це елемент?

Умова

Напишіть хімічні формули за їх вимовою: о-три, це-два-аш-п’ять-о-аш, хром-два-ес-о-чотири-тричі, ен-аш-чотири-двічі-це-о-три.

✓ розібрано

о-три → O₃ (озон);

це-два-аш-п’ять-о-аш → C₂H₅OH (етиловий спирт);

хром-два-ес-о-чотири-тричі → Cr₂(SO₄)₃;

ен-аш-чотири-двічі-це-о-три → (NH₄)₂CO₃.

Скопійовано ✓

Читаємо за літерами зліва направо. Слова «двічі», «тричі» вживаються після дужки й означають індекс за дужкою.

Яка формула відповідає вимові «хром-два-ес-о-чотири-тричі»?

Умова

Що легше — 2 атоми Сульфуру чи 8 атомів Гелію? У скільки разів?

✓ розібрано

2 атоми Сульфуру: 2 · Ar(S) = 2 · 32 = 64;

8 атомів Гелію: 8 · Ar(He) = 8 · 4 = 32.

64 : 32 = 2.

Легше 8 атомів Гелію — у 2 рази.

Скопійовано ✓

Порівнювати «кількість штук» і «масу» — різні речі: атом Гелію вісім разів легший за атом Сульфуру, але й штук у групі Гелію вчетверо більше.

Умова

Укажіть помилки/неточності у твердженні «Інертні гази — гелій, неон, аргон та ін. — перебувають у VIII групі періодичної таблиці та складаються з одноатомних молекул». Запропонуйте коректний варіант твердження.

✓ розібрано

Помилка: «одноатомних молекул». Молекула — це частинка

щонайменше з двох сполучених атомів, тому одноатомних

молекул не буває. Інертні гази складаються з окремих

(ізольованих) атомів.

Коректно: «Інертні гази — гелій, неон, аргон та ін. —

перебувають у VIII групі періодичної таблиці й складаються

з окремих атомів».

Скопійовано ✓

Помилки в твердженнях часто ховаються в одному слові. Тут таким словом є «молекул» — достатньо згадати означення молекули з цього ж параграфа.

У чому саме помилка в тезі про інертні гази?

Умова

Відшукайте в періодичній таблиці хімічні елементи, якими утворена кухонна сіль, і запишіть у зошит інформацію про них. За матеріалами з інтернету з’ясуйте походження назв цих елементів.

✓ розібрано

Кухонна сіль — NaCl, утворена елементами Натрієм і Хлором.

Натрій Na: № 11, Ar ≈ 23, 3-й період, I група.

Хлор Cl: № 17, Ar ≈ 35,5, 3-й період, VII група.

Походження назв: Натрій — від латин. natrium (араб.

«натрун», сода); Хлор — від грец. «хлорос» — жовто-зелений

(за кольором газу).

Скопійовано ✓

Завдання складається з двох частин: «зчитати» інформацію з клітинок і знайти в інтернеті історію назв. Для другого корисно знати, які саме слова шукати.

Умова

На етикетках побутових хімікатів, мінеральних добрив, медичних препаратів, харчових продуктів знайдіть символи хімічних елементів або хімічні формули речовин і запишіть їх у зошит.

✓ розібрано

Приклади (звіряйте зі своїми етикетками):

харчова сода — NaHCO₃;

кухонна сіль — NaCl;

оцет (оцтова кислота) — CH₃COOH;

цукор (сахароза) — C₁₂H₂₂O₁₁;

вітамін C (аскорбінова кислота) — C₆H₈O₆;

добриво «аміачна селітра» — NH₄NO₃;

перекис водню — H₂O₂.

Скопійовано ✓

Це завдання «у полі»: відповіді різні в кожного, бо в кожного вдома свої банки й пляшки. Нижче — де саме шукати формули й як їх записати.

Умова

Назвіть хімічний елемент, найпоширеніший: а) в атмосфері; б) у гідросфері; в) у літосфері.

✓ розібрано

а) в атмосфері — Нітроген (азот N₂ — близько 78 % за об’ємом);

б) у гідросфері — Оксиген (у воді H₂O він становить

88,9 % за масою);

в) у літосфері — Оксиген (близько 47–49 % за масою

земної кори).

Скопійовано ✓

Слово «найпоширеніший» можна розуміти двояко: за масою чи за числом атомів. Для атмосфери й літосфери відповіді збігаються, а для гідросфери є цікавий нюанс.

У воді H₂O Гідрогену вдвічі більше за числом атомів, ніж Оксигену. Чому ж Оксиген у гідросфері «найпоширеніший»?

Умова

Обчисліть відношення мас молекул: а) амоніаку NH₃ і сірководню H₂S; б) брому Br₂ і сірчистого газу SO₂.

✓ розібрано

а) Mr(NH₃) = 14 + 3 · 1 = 17;

Mr(H₂S) = 2 · 1 + 32 = 34;

m(NH₃) : m(H₂S) = 17 : 34 = 1 : 2.

б) Mr(Br₂) = 2 · 80 = 160;

Mr(SO₂) = 32 + 2 · 16 = 64;

m(Br₂) : m(SO₂) = 160 : 64 = 2,5 (або 5 : 2).

Скопійовано ✓

Відношення мас молекул дорівнює відношенню їхніх відносних молекулярних мас, адже обидві виміряно в одній і тій самій одиниці. Тож спочатку знаходимо M_r, а потім ділимо одну на іншу.

← обери речовину, щоб побачити розклад

Умова

Оцініть, як ви засвоїли матеріал параграфа. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і продовжте речення: «Мені було легко зрозуміти …», «Мені було важко зрозуміти …», «Мені було цікаво …».

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко зрозуміти … що атом електронейтральний.

Мені було важко зрозуміти … як читати формули з дужками.

Мені було цікаво … що атом Гелію легший за атом Сульфуру

у 8 разів.

Скопійовано ✓

Тут немає правильної чи неправильної відповіді: це саморефлексія. Але заповнювати таблицю можна з користю — нижче підказки, як зробити це чесно й швидко.

Умова

Назвіть кілька простих речовин. Яким хімічним елементом утворена кожна з них?

✓ розібрано

Кисень O₂ — елемент Оксиген;

водень H₂ — елемент Гідроген;

азот N₂ — елемент Нітроген;

залізо Fe — елемент Ферум;

мідь Cu — елемент Купрум;

сірка S — елемент Сульфур;

алмаз, графіт — елемент Карбон.

Скопійовано ✓

Проста речовина — це речовина, утворена атомами лише одного елемента. Тому достатньо взяти будь-які знайомі речовини, формула яких складається з одного символу.

Умова

Яка із трьох «сфер» нашої планети — атмосфера, гідросфера чи літосфера — майже цілком складається з простих речовин?

✓ розібрано

Атмосфера. Повітря — це переважно азот N₂ (близько 78 %),

кисень O₂ (близько 21 %) й аргон Ar (близько 0,9 %),

тобто понад 99,9 % — прості речовини.

Гідросфера — переважно вода (складна речовина),

літосфера — оксиди, силікати, карбонати (складні).

Скопійовано ✓

Достатньо уявити, з чого складається кожна сфера, і для кожної запитати: це одна речовина з одного елемента чи ні?

Яка зі «сфер» Землі майже цілком складається з простих речовин?

Умова

Для скількох хімічних елементів 1–2 періодів назви простих речовин відрізняються від назв елементів? Назвіть ці речовини.

✓ розібрано

У 1–2 періодах 10 елементів (H – Ne). Назви простих речовин

відрізняються від назв елементів у п’яти випадків:

Гідроген — водень; Карбон — вуглець; Нітроген — азот;

Оксиген — кисень; Флуор — фтор.

У решти (He, Li, Be, B, Ne) назви збігаються.

Скопійовано ✓

Для цього потрібно переглянути клітинки перших десяти елементів і порівняти назву елемента з тією, що надрукована нижче (курсивом) для простої речовини.

Умова

Зробіть переклад двох речень українською: Hydrogen is a component of water molecule. Hydrogen has no colour, taste, smell. Поясніть різний переклад перших слів у реченнях.

✓ розібрано

1. Гідроген є складником молекули води.

2. Водень не має кольору, смаку, запаху.

В англійській слово hydrogen означає і елемент, і просту

речовину. В українській для цих понять різні слова:

в першому реченні мовиться про елемент (його атоми

входять до молекули) — Гідроген; у другому — про

речовину та її фізичні властивості — водень.

Скопійовано ✓

Цей переклад — найкращий тест на розуміння різниці між елементом і речовиною. Слід спитати: про що йдеться — про «вид атомів» чи про «щось, що можна понюхати й побачити»?

Умова

Узгодьте назву речовини та температуру її плавлення: речовини — 1. Гелій, 2. Залізо, 3. Бром; температура плавлення, °C — А. −7; Б. +100; В. −272; Г. +1536.

✓ розібрано

1 – В (гелій: −272 °C);

2 – Г (залізо: +1536 °C);

3 – А (бром: −7 °C).

Значення Б (+100 °C) зайве — це температура кипіння води.

Скопійовано ✓

Тут допомагає здоровий глузд про агрегатний стан за звичайних умов: газ плавиться (точніше, твердне) за дуже низької температури, рідина — поблизу нуля, твердий метал — за високої.

Яке з чотирьох значень температури плавлення в завданні зайве?

Умова

Назвіть фізичні властивості графіту, які можна визначити за допомогою експерименту.

✓ розібрано

Колір (сіро-чорний), непрозорість, металічний блиск;

м’якість (залишає слід на папері);

електропровідність (замикає ланцюг із лампочкою);

густина (вимірюють масу та об’єм);

температура плавлення (дуже висока);

нерозчинність у воді (кришать у воду й спостерігають).

Скопійовано ✓

Фізичні властивості визначають спостереженням та вимірюванням — нічого не «спалюючи» й не перетворюючи на нову речовину. Тож для графіту потрібно придумати прості досліди.

Умова

Масу алмазів у ювелірній справі виражають у каратах. Дізнайтеся з інтернету про значення карата в грамах. Чому, на вашу думку, ювеліри давно використовують карати замість грамів?

✓ розібрано

1 карат = 0,2 г (200 мг).

Карат зручніший, бо алмази дуже малі: у грамах їхні маси

виражалися б дрібними числами (0,2 г; 0,05 г; 0,01 г).

У каратах маси — зручні числа (1 ct; 0,25 ct; 5 ct).

Крім того, карат — історично складена міра, що виникла

раніше за грам (від ваги насінин ріжкового дерева).

Скопійовано ✓

Одиниця має відповідати розміру того, що вимірюють: велосипедисту — кілометри, а не міліметри. Карат — така «виміряна під алмаз» одиниця.

Умова

Маса одного з найбільших алмазів — «Ексцельсіор» — 995,2 карата. Обчисліть масу цього алмаза в грамах.

✓ розібрано

Дано: m = 995,2 ct; 1 ct = 0,2 г.

m (г) = 995,2 · 0,2 = 199,04 г ≈ 199 г.

Відповідь: близько 199 г.

Скопійовано ✓

Перерахунок одиниць: кількість каратів множимо на масу одного карата в грамах.

Умова

Назвіть хімічний елемент, з атомів якого складаються прості речовини алмаз і графіт. Яка загальна назва простих речовин цього елемента?

✓ розібрано

Алмаз і графіт утворені атомами Карбону (C).

Загальна назва простих речовин цього елемента — вуглець.

(Алмаз і графіт — різні прості речовини одного елемента:

вони відрізняються будовою, а тому й властивостями.)

Скопійовано ✓

Параграф щойно пояснив, що елемент може утворювати кілька простих речовин. Алмаз і графіт — яскравий приклад: склад той самий, а властивості зовсім різні.

Умова

У якій із цих речовин масова частка Оксигену найбільша, а в яких речовинах — однакова? Відповіді підготуйте, порівнявши хімічні формули речовин. Речовини: гідроген пероксид H₂O₂, етиловий спирт C₂H₅OH, оцтова кислота CH₃COOH, глюкоза C₆H₁₂O₆.

✓ розібрано

w(O) = n · Ar(O) : Mr:

H₂O₂: Mr = 34; w(O) = 32 : 34 ≈ 94,1 %;

C₂H₅OH: Mr = 46; w(O) = 16 : 46 ≈ 34,8 %;

CH₃COOH: Mr = 60; w(O) = 32 : 60 ≈ 53,3 %;

C₆H₁₂O₆: Mr = 180; w(O) = 96 : 180 ≈ 53,3 %.

Найбільша w(O) — у гідроген пероксиді.

Однакова — в оцтовій кислоті та глюкозі (53,3 %).

Скопійовано ✓

Цікаво, що відповідь можна вгадати, «порівнявши формули», ще й не рахуючи кожну масову частку: достатньо побачити, що у двох формул однакові співвідношення атомів.

← обери речовину, щоб побачити розклад

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про прості та складні речовини. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа й поставте його однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Речовини класифікують за складом: прості й складні.

2. Проста речовина утворена ОДНИМ хімічним елементом.

Прості речовини бувають металами й неметалами.

Метали: блиск, тепло- й електропровідність, пластичність.

Неметали мають атомну (алмаз, інертні гази) або

молекулярну (O₂, N₂, S₈) будову.

3. Один елемент може утворювати кілька простих речовин

(O₂ й O₃; алмаз і графіт), тому простих речовин більше,

ніж елементів.

4. Складна речовина (сполука) утворена двома або більше

елементами; їх відомо понад 150 млн.

5. Складні речовини мають молекулярну або йонну будову,

атомна будова трапляється рідше.

6. Не плутати: ЕЛЕМЕНТ — вид атомів, РЕЧОВИНА — те, що

складається з частинок (оксиген / кисень).

Запитання класу: чому в медичному препараті пишуть «Ферум»,

а не «залізо»? Відповідь: у ліках — сполуки, а не метал.

Скопійовано ✓

Головний «хребет» параграфа — розрізнення двох пар понять: елемент ↔ проста речовина та проста ↔ складна речовина. Конспект побудовано навколо них.

Умова

Назвіть речовини серед тих, формули яких наведено, що проводять електричний струм: He, H₂, Cu, C, Al, Ar, Co. Яке уточнення щодо однієї простої речовини необхідно вказати?

✓ розібрано

Електричний струм проводять метали: Cu (мідь), Al (алюміній),

Co (кобальт). He, H₂, Ar — гази, струму не проводять.

Уточнення стосується Карбону C: проводить струм графіт,

а алмаз — ні (обидві речовини позначають формулою C).

Скопійовано ✓

Електропровідність — типова властивість металів. Але в списку є пастка: символ C відповідає не одній, а кільком речовинам.

Чому для простої речовини C (Карбон) потрібне уточнення?

Умова

Вставте назви хімічного елемента № 9 і його простої речовини у відповідних відмінках у речення «Проста речовина … складається з молекул, кожна з яких містить два атоми …».

✓ розібрано

Елемент № 9 — Флуор (F); проста речовина — фтор (F₂).

«Проста речовина фтор складається з молекул, кожна з яких

містить два атоми Флуору.»

Скопійовано ✓

Тут перевіряють, чи розрізняєте ви назви елемента та простої речовини, а ще — відмінки: у першому пропуску «речовина… (називний)», у другому «два атоми… (родовий)».

Умова

Чим можуть відрізнятися одна від одної складні речовини?

✓ розібрано

Складом: якими елементами утворені й скільки атомів

кожного (CO і CO₂, H₂O і H₂O₂).

Будовою: молекулярна, йонна, рідше атомна (H₂O, NaCl, SiO₂).

Властивостями: фізичними (агрегатний стан, колір, густина,

t плавлення, розчинність) і хімічними.

Скопійовано ✓

Складних речовин понад 150 мільйонів — і відрізняються вони за тими самими ознаками, за якими ми порівнюємо будь-які речовини: що, як і з чого збудовано.

Умова

Назвіть складні речовини, дуже поширені в природі.

✓ розібрано

Вода H₂O;

кварц (пісок) SiO₂;

вуглекислий газ CO₂;

кухонна сіль NaCl;

вапняк і крейда CaCO₃;

глюкоза C₆H₁₂O₆, білки, жири, крохмаль (в організмах).

Скопійовано ✓

Достатньо пройтися по «сферах» планети й живій природі та згадати речовини, формула яких містить щонайменше два символи.

Умова

Доведіть помилковість твердження «Найменшою частинкою простої речовини є хімічний елемент».

✓ розібрано

Хімічний елемент — це вид атомів, поняття, а не частинка.

Найменші частинки простої речовини — атоми (Fe, He) або

молекули (O₂, N₂, Br₂).

Приклад: найменша частинка кисню — молекула O₂, а не

елемент Оксиген і не поодинокий атом O (він — не кисень,

а інша частинка з іншими властивостями).

Скопійовано ✓

Помилку можна довести контрприкладом: достатньо вказати, чим насправді є найменша частинка простої речовини.

Яка частинка є найменшою для простої речовини кисню?

Умова

Укажіть некоректність в описі складу медичного препарату (мал. 7). На малюнку — фрагмент упаковки: «Залізо + Вітаміни: Залізо сприяє зменшенню відчуття втомленості та виснаження; Вітамін C сприяє нормальному функціонуванню імунної системи; Вітамін B6 сприяє нормальному обміну речовин та енергії; Вітамін B1 сприяє нормальному функціонуванню нервової системи».

✓ розібрано

Некоректність у слові «Залізо». Залізо — проста речовина

(метал), а в препараті міститься не метал, а сполуки Феруму.

Корисну дію чинить хімічний елемент Ферум у складі сполук,

тож правильно писати «Ферум» (або назву конкретної сполуки).

Скопійовано ✓

Головне — пам’ятати різницю між елементом і простою речовиною. Назви вітамінів тут нейтральні, а от «залізо» — слово-пастка.

Яке формулювання для складу препарату хімічно коректне?

Умова

Установіть відповідність і поясніть свій вибір. Речення: 1. Алюміній посідає третє місце за поширеністю в земній корі. 2. Алюміній використовують в електротехніці. 3. Алюміній перебуває в 3-му періоді періодичної таблиці. 4. Алюміній є компонентом легких сплавів. Значення першого слова: А. Хімічний елемент. Б. Проста речовина.

✓ розібрано

1 – А: поширеність у корі — про вид атомів (елемент);

2 – Б: в електротехніці використовують метал (речовину);

3 – А: місце в таблиці має елемент;

4 – Б: сплав — суміш речовин-металів, тож тут речовина.

Скопійовано ✓

Правило визначення: якщо про предмет можна сказати «його можна взяти в руки, зважити» — це проста речовина; якщо йдеться про місце в таблиці, поширеність чи склад — це елемент.

«Алюміній посідає третє місце за поширеністю в земній корі» — слово «алюміній» тут означає…

Умова

За формулою оцтової кислоти CH₃COOH обчисліть: а) відносну молекулярну масу речовини; б) відношення кількості атомів хімічних елементів; в) масову частку Карбону в кислоті.

✓ розібрано

Склад молекули: C — 2 атоми, H — 4 атоми, O — 2 атоми.

а) Mr(CH₃COOH) = 2 · 12 + 4 · 1 + 2 · 16 = 60.

б) N(C) : N(H) : N(O) = 2 : 4 : 2 = 1 : 2 : 1.

в) w(C) = 2 · 12 : 60 = 24 : 60 = 0,4 = 40 %.

Скопійовано ✓

Головне — правильно порахувати атоми у формулі, де групи записано окремо: CH₃COOH — це не «одне С», а два атоми Карбону.

← обери речовину, щоб побачити розклад

Умова

Обчисліть масу силану SiH₄, у якому міститься Гідроген масою 1 г.

✓ розібрано

Дано: m(H) = 1 г. Знайти: m(SiH₄).

Mr(SiH₄) = 28 + 4 · 1 = 32.

w(H) = 4 : 32 = 0,125.

m(SiH₄) = m(H) : w(H) = 1 : 0,125 = 8 г.

Відповідь: 8 г.

Скопійовано ✓

Скільки в молекулі силану «ваги» припадає на Гідроген? Знаючи це, легко знайти масу всієї речовини за масою однієї складової.

Чому масова частка Гідрогену в SiH₄ дорівнює 4 : 32 = 0,125?

Умова

Установіть формулу сполуки Нітрогену з Оксигеном, якщо її відносна молекулярна маса становить 46.

✓ розібрано

Формула N_xO_y; Mr = 14x + 16y = 46.

Перебираємо: x = 1: 14 + 16y = 46 → y = 2.

Перевірка: Mr(NO₂) = 14 + 2 · 16 = 46.

Відповідь: NO₂.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Невідому формулу знаходимо підбором: записуємо суму атомних мас з невідомими індексами й перебираємо найменші цілі значення.

Чому підходить NO₂, а не N₂O?

Умова

Оцініть, як ви засвоїли матеріал параграфа. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і продовжте речення: «Мені було легко зрозуміти …», «Мені було важко зрозуміти …», «Мені було цікаво …».

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко зрозуміти … що проста речовина — це один

елемент, а складна — два й більше.

Мені було важко зрозуміти … різницю між «елементом» і

«простою речовиною» (Оксиген — кисень).

Мені було цікаво … що алмаз і графіт — один елемент.

Скопійовано ✓

Це саморефлексія — правильної відповіді немає. Але є прийом: пов’язати кожне речення з конкретною вправою.

Умова

Назвіть кілька фізичних властивостей речовин. Які фізичні властивості є специфічними для твердих речовин; рідких речовин?

✓ розібрано

Фізичні властивості: агрегатний стан, колір, запах, смак,

густина, температури плавлення й кипіння, розчинність,

тепло- й електропровідність.

Специфічні для твердих речовин: твердість, крихкість або

пластичність, форма кристалів, блиск.

Специфічні для рідких: текучість, в’язкість, здатність

набувати форми посудини.

Скопійовано ✓

Фізичні властивості визначають спостереженням і вимірюванням — речовина при цьому не перетворюється на іншу. Частина з них доречна для будь-яких речовин, а частина — лише для певного стану.

Умова

Опишіть фізичні властивості однієї з відомих вам речовин.

✓ розібрано

Вода H₂O (чиста): безбарвна прозора рідина, без запаху

та смаку; густина близько 1 г/см³ (за 4 °C);

t плавлення 0 °C, t кипіння 100 °C;

добре розчиняє багато речовин; чиста вода погано

проводить електричний струм.

Скопійовано ✓

Достатньо обрати знайому речовину й пройти за «планом опису»: стан, колір, запах, смак, густина, температури переходів, розчинність, провідність.

Умова

Які властивості кисню є фізичними, а які — хімічними: а) погано розчиняється у воді; б) не горить; в) трохи важчий за повітря; г) підтримує горіння речовин; д) зріджується за дуже низької температури?

✓ розібрано

а) погано розчиняється у воді — фізична;

б) не горить — хімічна;

в) трохи важчий за повітря — фізична;

г) підтримує горіння речовин — хімічна;

д) зріджується за дуже низької температури — фізична.

Скопійовано ✓

Правило розрізнення: фізична властивість виявляється без перетворення речовини на іншу, хімічна — лише коли речовина реагує або здатна (чи не здатна) реагувати.

Властивість кисню «підтримує горіння» — яка?

Умова

Які зовнішні ефекти супроводжують кожне хімічне явище, зафіксоване на малюнку 8? (а — взаємодія алюмінію з «агресивною» речовиною в її розчині; б — утворення нової речовини в розчині).

✓ розібрано

а) Виділення газу (на металі видно бульбашки), можливе

помутніння розчину та поступове зникнення металу.

б) Зміна забарвлення розчину та поява осаду

(темні пластівці/пластинки в розчині).

Скопійовано ✓

Список зовнішніх ефектів хімічних реакцій дано в параграфі: поява, зміна чи зникнення забарвлення або запаху, утворення чи зникнення осаду, виділення газу, поява полум’я, виділення чи поглинання теплоти. Залишається співставити їх із фотографіями.

Умова

На малюнку подано модель реакції: дві молекули чадного газу та молекула кисню → дві молекули вуглекислого газу. Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

✓ розібрано

Чадний газ CO, кисень O₂, вуглекислий газ CO₂.

Схема: CO + O₂ → CO₂.

Відповідно до малюнка (2 молекули CO, 1 молекула O₂,

2 молекули CO₂): 2CO + O₂ → 2CO₂.

Скопійовано ✓

Формули речовин складаємо за їхніми моделями: чорна кулька — Карбон, червона — Оксиген. Схема показує, з чого що утворюється; числа перед формулами — це скільки молекул беруть участь.

Умова

Укажіть схеми хімічних реакцій, у яких проста речовина і складна речовина є: а) реагентами; б) продуктами реакції. Схеми: I. AB + CD → AC + BD; II. AB + C → AC + B; III. A + B → AB; IV. ABC → A + BC; V. A + BC → ABC.

✓ розібрано

Проста речовина — одна літера (A, B, C), складна — дві й більше.

а) реагентами є і проста, і складна речовини: II (AB + C) і V (A + BC);

б) продуктами є і проста, і складна: II (AC + B) і IV (A + BC).

Скопійовано ✓

Тут усе вирішує кількість літер: одна літера — проста речовина (один елемент), кілька — складна. Достатньо уважно переглянути ліву й праву частини кожної схеми.

У якій зі схем і реагентами, і продуктами є як проста, так і складна речовина?

Умова

Назвіть реагенти у фотосинтезі.

✓ розібрано

Реагенти у фотосинтезі — вуглекислий газ CO₂ і вода H₂O

(на світлі, у зелених частинах рослин, з участю хлорофілу).

Продукти: глюкоза C₆H₁₂O₆ і кисень O₂.

Скопійовано ✓

Реагенти — це речовини, які «вступають у реакцію» (ліва частина схеми). У фотосинтезі рослина бере їх із навколишнього середовища.

Умова

Під дією електричних розрядів (блискавок) взаємодіють азот і кисень, утворюючи сполуку Нітрогену з Оксигеном (на малюнку — молекула N₂ + молекула O₂ → дві молекули сполуки, у кожній один атом N та один атом O). Запишіть цю хімічну реакцію за допомогою формул речовин.

✓ розібрано

Азот N₂, кисень O₂; сполука Нітрогену з Оксигеном — NO.

Схема: N₂ + O₂ → NO.

За малюнком (дві молекули сполуки): N₂ + O₂ → 2NO.

Скопійовано ✓

Формулу сполуки можна визначити за моделлю: у кожній молекулі одна синя (N) й одна червона (O) кульки — тож NO.

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про фізичні та хімічні властивості речовин, фізичні та хімічні явища (хімічні реакції). Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа й поставте його однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Властивості речовини — ознаки, за якими вона відрізняється

від іншої речовини або подібна до неї.

2. Фізичні властивості визначають спостереженням і вимірюванням

(колір, запах, густина, t плавлення, розчинність…).

Хімічні — дослідами, що виявляють здатність речовини

перетворюватися на інші речовини.

3. Фізичні явища — зміни без утворення нових речовин

(плавлення, випаровування, розчинення).

Хімічні явища (реакції) — перетворення речовин на інші.

4. Ознаки реакцій: зміна кольору чи запаху, осад, газ,

полум’я, виділення або поглинання теплоти.

5. Вихідні речовини — реагенти, утворені — продукти.

6. Під час хімічної реакції всі атоми зберігаються.

Запитання класу: чи завжди поява бульбашок означає реакцію?

Відповідь: ні — кипіння води теж дає бульбашки, але це

фізичне явище (пара тієї самої води).

Скопійовано ✓

Параграф ділить «усе, що відбувається з речовинами» на дві частини: те, що речовину не змінює (фізичне), і те, що перетворює її на іншу (хімічне). Конспект побудовано навколо цього водорозділу.

Умова

Які властивості харчової соди є фізичними, а які — хімічними: а) здатність унаслідок нагрівання розкладатися з утворенням вуглекислого газу і пари; б) відсутність запаху; в) кристалічний стан; г) незмінність після змішування з кухонною сіллю або цукром?

✓ розібрано

а) здатність розкладатися під час нагрівання — хімічна;

б) відсутність запаху — фізична;

в) кристалічний стан — фізична;

г) незмінність після змішування із сіллю чи цукром

(відсутність реакції) — хімічна.

Скопійовано ✓

Найтонший пункт — «г»: змішування саме по собі — фізичний процес, але властивість «не реагує» виявляється лише на досліді з іншими речовинами, а це вже хімічна ознака.

Умова

Чим різняться процеси випаровування і горіння спирту?

✓ розібрано

Випаровування — фізичне явище: рідкий спирт переходить у

пару, але лишається тією самою речовиною C₂H₅OH.

Горіння — хімічне явище: спирт реагує з киснем, утворюються

нові речовини (CO₂ і H₂O), виділяються теплота й світло,

з’являється полум’я.

Схема горіння: C₂H₅OH + O₂ → CO₂ + H₂O.

Скопійовано ✓

Порівняти можна за одним питанням: «що відбувається з самою речовиною?» У першому процесі — нічого, у другому — вона перетворюється.

Що доводить, що горіння спирту — хімічне явище?

Умова

Назвіть фізичне явище і хімічне явище, під час яких виділяється теплота.

✓ розібрано

Фізичне: замерзання (кристалізація) води або конденсація

водяної пари — виділяється теплота.

Хімічне: горіння природного газу (метану), дров;

також іржавіння заліза, дихання.

Скопійовано ✓

Теплота виділяється не лише в реакціях. Тому слід навести по одному прикладу: один — без утворення нових речовин, інший — з утворенням.

Умова

Які речовини є продуктами реакції горіння природного газу (метану)? Запишіть їхні хімічні формули.

✓ розібрано

Метан CH₄ горить у кисні (повітрі).

Продукти: вуглекислий газ CO₂ і вода H₂O.

Схема: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O.

Скопійовано ✓

Закон збереження атомів підказує продукти: до метану входять лише Карбон і Гідроген, а Оксиген додає кисень повітря. Звідси й нові речовини.

Умова

Водний розчин перекису водню H₂O₂ є медичним засобом (мал. 12). Він має обмежений термін придатності, оскільки розчинена речовина повільно розкладається на газ, який міститься в атмосфері, і дуже поширену складну речовину. Запишіть схему цієї хімічної реакції за допомогою формул реагента і продуктів.

✓ розібрано

Реагент: перекис водню H₂O₂.

Газ, що є в атмосфері, — кисень O₂.

Дуже поширена складна речовина — вода H₂O.

Схема: H₂O₂ → H₂O + O₂.

Скопійовано ✓

Продукти слід вгадати з підказок: «газ, який міститься в атмосфері» і «дуже поширена складна речовина». Підказка про склад реагента (Гідроген та Оксиген) звужує вибір.

Чому газом, що утворюється при розкладі H₂O₂, не може бути азот N₂?

Умова

Кристалічна речовина за високої температури перетворюється на порошок речовини Cr₂O₃, газ азот і пару. Назвіть хімічні елементи, якими утворена кристалічна речовина. Переглянувши дослід (QR-код), укажіть зовнішні ефекти, якими супроводжується це хімічне явище.

✓ розібрано

За збереженням атомів: Cr₂O₃ дає Cr і O, азот N₂ — N,

пара (H₂O) — H і O. Кристалічна речовина складається

з елементів Хрому, Нітрогену, Гідрогену й Оксигену.

(Це амоній дихромат (NH₄)₂Cr₂O₇.)

Зовнішні ефекти: зміна кольору (оранжеві кристали → зелений

порошок), виділення газу й пари, виділення тепла й світла

(розжарення, іскри або полум’я), великий об’єм зеленого залишку.

Скопійовано ✓

Ключова ідея: атоми під час реакції не зникають і не виникають. Тож елементи в початковій речовині — це всі елементи, що є в продуктах.

Умова

Налийте у склянку свіжого непастеризованого молока, прикрийте серветкою і залиште для скисання. Через один-два дні розгляньте вміст склянки. Які сталися зміни? Чи з’явився характерний запах? Спробуйте вміст склянки на смак, порівняйте зі смаком свіжого молока. Доведіть, що під час скисання молока відбуваються хімічні перетворення речовин.

✓ розібрано

Зміни: молоко закисло — змінився запах (кислий), смак,

консистенція (загусло, може розшаруватися на пластівці та

сироватку). З’явилися нові речовини (молочна кислота).

Доведення: ознаки реакції — зміна запаху, смаку, поява осаду

(згорнутий білок), індикатор показує кисле середовище.

Смак скислого молока НЕ пробувати (небезпечно).

Скопійовано ✓

Дослід довготривалий — результат буде лише через день-два, тому в записі треба заздалегідь продумати, що саме фіксувати. Пункт про смак — небезпечний, про це детальніше нижче.

Крок 1 · Безпека Не пробуй на смак скисле молоко, особливо непастеризоване: у ньому розмножуються різні мікроорганізми, не лише молочнокислі. Для порівняння смаку достатньо описати свіже молоко, а для скислого — запах.

Крок 2 · Що спостерігати Запиши в таблицю: колір, запах, консистенція, смак свіжого молока → колір, запах, консистенція скислого. Для порівняння тримай поруч контрольну склянку зі свіжим молоком із холодильника.

Крок 3 · Що відбувається Мікроорганізми перетворюють молочний цукор (лактозу) на молочну кислоту. Через зростання кислотності білок казеїн згортається — молоко густішає, з’являються пластівці.

Крок 4 · Докази хімічного перетворення 1) З’явився новий запах. 2) Змінилась консистенція — утворився осад (згорнутий білок). 3) Змінився смак (кислий): з’явилася нова речовина — кислота. Індикаторний папірець у скислому молоці покаже кислу реакцію, а у свіжому — майже нейтральну.

Крок 5 · Підсумок логіки Фізичне явище не створює нових речовин. Тут з’явилась нова речовина (кислота), яка змінила запах, смак і стан білка. Значить, це хімічне перетворення.

Відповідь Молоко скисло: змінилися запах, консистенція (осад, згущення), смак. Нові речовини (молочна кислота, згорнутий білок) доводять, що відбулося хімічне перетворення.

Умова

У команді. Складіть перелік кількох харчових продуктів, які внаслідок хімічних реакцій швидко псуються під час зберігання, і продуктів, що протягом тривалого часу не змінюються.

✓ розібрано

Швидко псуються: молоко, м’ясо, риба, свіжі овочі й фрукти,

хліб (черствіє, пліснявіє), масло (згіркнення).

Тривалий час не змінюються: сіль, цукор, мед, сода,

сухі крупи, консервація в закритих банках, оцет.

Причини псування — окиснення киснем повітря, бродіння, гниття

(реакції за участю мікроорганізмів і води).

Скопійовано ✓

Закономірність: продукти, багаті на воду й білки, швидко псуються; сухі або дуже солодкі, солоні, кислі — зберігаються довго.

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко зрозуміти … що фізичне явище не дає нових

речовин, а хімічне — дає.

Мені було важко зрозуміти … що вважати ознакою реакції,

а що ні (бульбашки при кипінні).

Мені було цікаво … що хімічна реакція може обійтися без

яскравих ефектів (скисання молока).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Корисно прив’язати кожен рядок до конкретної вправи.

Умова

Виконайте розміщені за QR-кодом або покликанням (learningapps.org) завдання за матеріалом цього розділу підручника.

✓ розібрано

Інтерактивні завдання виконують на сайті learningapps.org

(за QR-кодом у підручнику). Для самоперевірки — п’ять запитань:

1. Чим хімічне явище відрізняється від фізичного? — утворюються

нові речовини.

2. Що таке реагенти й продукти? — вихідні й утворені речовини.

3. Назвіть зовнішні ефекти реакцій. — колір, запах, осад, газ,

полум’я, теплота.

4. Які зі змін хімічні: танення льоду, іржавіння заліза,

випаровування води, горіння свічки? — іржавіння й горіння.

5. Що зберігається під час реакції? — усі атоми.

Скопійовано ✓

Завдання за QR-кодом — інтерактивна вправа, її виконують безпосередньо на сайті, тут її відтворити неможливо. Але підготуватися можна: нижче п’ять запитань, на які мають відповідати такі вправи.

Які зі змін хімічні: танення льоду, іржавіння заліза, випаровування води, горіння свічки?

Умова

Поясніть, чому маса міді після її нагрівання в повітрі відрізняється від маси металу на початку досліду (мал. 13, б).
Мал. 13, б: терези; на одній шальці — блискучий брусок міді Cu, після нагрівання — чорний брусок CuO, і шалька з ним переважує. Зверху стрілкою позначено O₂ — кисень повітря, що потрапляє до міді.

✓ розібрано

Під час нагрівання мідь реагує з киснем повітря: на поверхні

з’являється чорний наліт — нова речовина, оксид Купруму CuO.

Маса CuO дорівнює сумі мас міді та кисню, що прореагував:

m(Cu) + m(O₂) = m(CuO).

Кисень узято з повітря (на терезах його не зважували),

тому брусок став важчим. Закон збереження маси не порушено.

Скопійовано ✓

Закон збереження маси говорить про всі речовини, що беруть участь у реакції, а на терезах ми бачимо лише ті, що лежать на шальці. Щоб пояснити зміну маси, спитай себе: хто ще, крім твердої речовини, учасник реакції?

Крок 1 · Що показує мал. 13, б Спочатку на шальці лежить блискучий брусок міді Cu, а після нагрівання — чорний брусок, підписаний CuO. Терези нахиляються в бік CuO: його маса зросла. Стрілка O₂ показує, що до міді потрапляє кисень з повітря.

Крок 2 · Це нова речовина Блиск зник, колір змінився — ознаки хімічної реакції (§ 3). Чорний наліт — не мідь, а оксид Купруму CuO: у ньому, крім атомів Купруму, є ще й атоми Оксигену. Звідки вони взялися?

Крок 3 · Звідки Оксиген Мідь нагрівали в повітрі, а в повітрі є кисень O₂ — газ, якого не видно й який не лежав на терезах. Під час реакції він приєднався до міді: мідь + кисень → оксид Купруму.

Крок 4 · Закон збереження маси Маса продукту дорівнює сумі мас обох реагентів: m(Cu) + m(O₂) = m(CuO). Кисень додається до міді, а не віднімається від неї, тому m(CuO) більша за масу міді, з якої утворився оксид.

Крок 5 · Числовий приклад Нехай 8 г міді з’єдналися з 2 г кисню й дали 10 г CuO: 8 + 2 = 10. На терезах було 8 г, стало 10 г; «зайві» 2 г — це й є кисень з повітря.

Крок 6 · Порівняння з папером (мал. 13, а) Із папером навпаки: продукти горіння — вуглекислий газ і водяна пара — гази, вони розлітаються, на шальці лишається тільки попіл, і маса зменшується. Закон той самий, а результат на терезах різний — усе залежить від того, які речовини ми зважуємо.

Відповідь Мідь реагує з киснем повітря й перетворюється на CuO, тому маса бруска зростає: m(CuO) = m(Cu) + m(O₂). Закон збереження маси не порушено — кисню просто не було видно на терезах.

Чому брусок міді після нагрівання в повітрі став важчим?

Умова

Прокоментуйте дослід, зображений на малюнку 14, і зробіть висновок.
Мал. 14: посудина з двох сполучених колін, закрита корком, підвішена до терезів (на другій шальці — важки). У лівому коліні — блакитний розчин, у правому — безбарвний; жовта стрілка показує, що розчини зливають. Після реакції в посудині — темний осад. На врізці стрілка терезів і на початку, і в кінці стоїть в одному й тому самому положенні.

✓ розібрано

Дослід: у закритій посудині на терезах зливають два розчини.

Спостереження: змінився колір, випав темний осад — ознаки

хімічної реакції. Терези лишилися в рівновазі: стрілка

стоїть у тому самому положенні.

Висновок: сумарна маса речовин після реакції дорівнює

сумарній масі речовин до неї — маса під час хімічної

реакції зберігається.

Скопійовано ✓

Це «парадний» дослід закону: усе влаштовано так, щоб нічого не могло втекти чи додатися. Коментувати його легко за схемою «що бачимо → що це означає → що з цього випливає».

Крок 1 · Що за установка Посудина з двох колін, з’єднаних унизу, закрита корком і підвішена до однієї шальки терезів; на другій лежать важки. Закрита — значить, нічого не може вийти з неї чи потрапити всередину (ні газ, ні пара, ні кисень).

Крок 2 · Початок (мал. 14, а) У лівому коліні — блакитний розчин, у правому — безбарвний: це дві різні розчинені речовини, які поки що не змішані. Жовта стрілка показує, що розчин переливають з одного коліна в інше. Терези зрівноважені.

Крок 3 · Завершення (мал. 14, б) Розчини змішали — у посудині з’явився темний осад і змінився колір. Осад і зміна кольору — ознаки хімічної реакції (§ 3): утворилася нова речовина.

Крок 4 · Що з терезами На врізці стрілка стоїть у тому самому положенні, що й на початку, а важки ніхто не чіпав. Отже, маса посудини з речовинами не змінилася, хоча реакція відбулась і з’явилася нова речовина.

Крок 5 · Чому дослід «чесний» Посудина закрита: нічого не втекло й нічого не додалося. У відкритій чашці газ міг би вийти (як у вправі 2) або кисень — приєднатися (як у запитанні про мідь), і маса змінилась би, не заперечуючи закону. Закрита посудина знімає такі підозри.

Крок 6 · Висновок і причина Сумарна маса реагентів дорівнює сумарній масі продуктів. Пояснення — на рівні атомів: під час реакції вони не зникають і не з’являються, а лише по-іншому сполучаються між собою.

Відповідь Після змішування розчинів у закритій посудині утворився осад (реакція відбулась), але терези лишилися в рівновазі. Висновок: маса речовин під час хімічної реакції зберігається.

Що показують терези на мал. 14, б?

Умова

Заповніть пропуски в таблиці:
1) графіт C — 6 г, фтор F₂ — 38 г → речовина CF₄ — … г;
2) літій Li — 21 г, водень H₂ — … г → речовина LiH — 24 г;
3) речовина CuO — … г, водень H₂ — 1 г → мідь Cu — 32 г, вода H₂O — 9 г;
4) крейда CaCO₃ — 25 г → речовина CaO — … г, вуглекислий газ CO₂ — 11 г.

✓ розібрано

Правило: сума мас реагентів дорівнює сумі мас продуктів.

1) m(CF₄) = 6 г + 38 г = 44 г

2) m(H₂) = 24 г − 21 г = 3 г

3) m(CuO) = 32 г + 9 г − 1 г = 40 г

4) m(CaO) = 25 г − 11 г = 14 г

Скопійовано ✓

Кожен рядок таблиці — це рівність «сума мас ліворуч = сума мас праворуч». Пропуск — те число, якого не вистачає, щоб рівність виконувалась. Єдина складність — не переплутати, коли додавати, а коли віднімати.

Крок 1 · Правило Кожен рядок — рівність: m(усіх реагентів) = m(усіх продуктів). Невідоме — те число, якого бракує, щоб ліва й права частини зрівнялися.

Крок 2 · Рядок 1 Невідоме — серед продуктів, а відомі обидва реагенти. Тож додаємо: 6 + 38 = 44 г CF₄.

Крок 3 · Рядок 2 Тепер невідоме — реагент (водень), а продукт відомий. Від маси продукту віднімаємо відомий реагент: 24 − 21 = 3 г H₂.

Крок 4 · Рядок 3 Найпідступніший: невідоме — реагент CuO, а водень (1 г) — теж реагент. Спершу рахуємо суму продуктів: 32 + 9 = 41 г. Це маса обох реагентів, тож від неї віднімаємо відомий: 41 − 1 = 40 г CuO.

Крок 5 · Рядок 4 Один реагент (крейда, 25 г) і два продукти, один з яких відомий. Невідоме — CaO: 25 − 11 = 14 г. Так вчені знаходять і масу газів, які важко зважити: твердих речовин до реакції та після неї достатньо, щоб газ «вирахувати».

Крок 6 · Перевірка Підставимо числа назад: 6 + 38 = 44; 21 + 3 = 24; 40 + 1 = 41 = 32 + 9; 25 = 14 + 11. Усі чотири рівності виконуються — пропуски заповнено правильно.

Крок 7 · Бонус: це справжні реакції Числа в таблиці взято з реальних реакцій (так їх записують у § 5): C + 2F₂ → CF₄; 2Li + H₂ → 2LiH; CuO + H₂ → Cu + H₂O; CaCO₃ → CaO + CO₂. Тобто закон працює не на «вигаданих» числах.

Відповідь 1) 44 г; 2) 3 г; 3) 40 г; 4) 14 г.

Рядок 4: CaCO₃ — 25 г → CaO — ? г + CO₂ — 11 г. Яка маса CaO?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про закон збереження маси речовин під час хімічної реакції. Сформулюйте запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Закон збереження маси речовин під час хімічної реакції:

маса речовин, що взяли участь у реакції, дорівнює масі

речовин, які утворилися внаслідок реакції.

2. Закон відкрив А.-Л. Лавуазьє (70-ті роки XVIII ст.): нагріваючи

олово й свинець у закритих посудинах, він виявив, що вага

не змінюється.

3. Пояснення: атоми під час реакцій зберігаються (лише

по-іншому сполучаються), тому сумарна маса реагентів

дорівнює сумарній масі продуктів.

4. Маса здається зміненою, якщо не врахувати газ, що вийшов

(горіння дров, паперу) або приєднався з повітря

(нагрівання міді).

5. Для А + Б → В + Г: m(А) + m(Б) = m(В) + m(Г).

Запитання класу: чому після спалювання дров лишається

так мало попелу?

Відповідь: більша частина дров перетворилась на гази (CO₂,

пара), які розсіялись у повітрі; маса попелу й газів

дорівнює масі дров і кисню, що прореагував.

Скопійовано ✓

Параграф тримається на одній ідеї: маса не зникає й не береться нізвідки. Усе інше — приклади, чому здається, що вона змінюється, і дослід, який доводить, що це лише здається.

Крок 1 · Звідки закон Алхіміки пояснювали зміну маси особливою невидимою речовиною — «флогістоном». Лавуазьє зважував речовини в закритих посудинах до й після реакції, виявив, що вага не змінюється, і припустив: з металом реагує частина повітря (кисень).

Крок 2 · Сам закон Маса речовин, що взяли участь у хімічній реакції, дорівнює масі речовин, які утворилися внаслідок реакції. Це формулювання з підручника — його й треба вміти відтворити.

Крок 3 · Чому закон правильний Під час реакції атоми не зникають і не з’являються, вони лише по-іншому сполучаються. Скільки атомів було — стільки лишилось, а отже, лишилась і маса.

Крок 4 · Чому на практиці «не виходить» Газ вийшов — і маса зменшилась (папір, дрова, сода в чашці). Газ приєднався — і маса зросла (мідь, іржавий цвях). У кожному разі закон працює, просто частину учасників не зважували. У закритій посудині цього не трапляється.

Крок 5 · Що саме зберігається Тільки сумарна маса. Маса кожної речовини окремо змінюється: у реакції міді з киснем Cu було 8 г, стало 0 г, а CuO було 0 г, стало 10 г. Закон про суму: 8 + 2 = 10.

Крок 6 · Добре запитання Вдале запитання — те, на яке не відповісти одним словом і де є спокуса помилитися: «чому попелу менше, ніж дров?», «чому іржавий цвях важчий?». Така відповідь змушує пояснювати, а не відтворювати.

Крок 7 · Як оцінити відповідь однокласника Перевірте три речі: 1) чи названо, що зберігається сумарна маса; 2) чи є пояснення (атоми не зникають, газ не врахований) або приклад; 3) чи немає грубої помилки («маса зникає»). Оцінку поясніть так: «Правильно за змістом, але не було прикладу, тому …».

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Запам’ятай головне: зберігається сумарна маса, бо атоми не зникають; зміну маси на терезах пояснюють газоподібні учасники реакції.

Що саме зберігається під час хімічної реакції?

Умова

Речовина А взаємодіє з речовиною Б. Продуктами реакції є речовини В і Г. Запишіть математичний вираз, який відповідає закону збереження маси речовин під час хімічної реакції.

✓ розібрано

Реагенти: А і Б. Продукти: В і Г.

m(А) + m(Б) = m(В) + m(Г)

(сума мас реагентів дорівнює сумі мас продуктів)

Скопійовано ✓

Закон — це словесний «баланс»: що забрали з однієї частини реакції, те й повинно з’явитися в другій. Залишається записати його мовою математики.

Який запис відповідає закону збереження маси для реакції А + Б → В + Г?

Умова

Унаслідок нагрівання харчової соди масою 84 г у порцеляновій чашці було одержано кальциновану соду масою 53 г. Обидві соди є твердими речовинами. Про що свідчить результат експерименту?

✓ розібрано

Маса твердої речовини зменшилась: 84 г − 53 г = 31 г.

Це не суперечить закону збереження маси: харчова сода

під час нагрівання розкладається не лише на тверду кальциновану

соду, а й на гази — вуглекислий газ і водяну пару. Вони вийшли

з відкритої чашки; їхня маса — 31 г.

Результат свідчить, що відбулась хімічна реакція розкладу

з виділенням газоподібних продуктів.

Скопійовано ✓

Типове «зникнення маси». Закон не питає, де лежить речовина, — він питає, скільки її всього. Тож нам треба знайти 31 г, яких нема в чашці.

Крок 1 · Що відомо Нагріли 84 г харчової соди (NaHCO₃) у відкритій порцеляновій чашці, а після нагрівання в чашці лишилося 53 г кальцинованої соди (Na₂CO₃). Обидві речовини тверді.

Крок 2 · Скільки «зникло» Було 84 г, стало 53 г: різниця 84 − 53 = 31 г. Здається, що маса втрачена.

Крок 3 · Що каже закон Маса не може зникнути — тож 31 г існують, але не в чашці. Питання лише в тому, куди вони поділися.

Крок 4 · Куди поділися Умова нагадує: «обидві соди — тверді». Отже, зниклі 31 г — не тверда речовина. Із § 3 відомо, що сода під час нагрівання розкладається з утворенням вуглекислого газу й пари. Гази й пара вийшли з відкритої чашки в повітря.

Крок 5 · Перевіримо числами Реакцію записують так (§ 5): 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂. З 84 г соди виходить 53 г Na₂CO₃, 9 г водяної пари й 22 г CO₂: 53 + 9 + 22 = 84. А 9 + 22 = 31 — рівно ті 31 г, що «зникли».

Крок 6 · Про що свідчить результат По-перше, відбулась хімічна реакція: тверда речовина стала іншою (кальцинована сода має інші властивості). По-друге, серед продуктів були гази. Закон збереження маси при цьому не порушено.

Крок 7 · Як довести дослідом Нагріти соду в закритій посудині на терезах — маса не зміниться (як на мал. 14). Або зібрати гази й зважити їх: 53 г + 9 г + 22 г дадуть початкові 84 г.

Відповідь Маса твердої речовини зменшилась на 31 г, бо під час нагрівання соди утворились газоподібні продукти (CO₂ і водяна пара), що вийшли з відкритої чашки. Закон збереження маси виконується.

Про що свідчить те, що з 84 г соди в чашці лишилось лише 53 г твердої речовини?

Умова

Обчисліть масу сірки, яка прореагувала з бором масою 5,5 г, якщо маса єдиного продукту реакції — 29,5 г.

✓ розібрано

Дано: m(B) = 5,5 г; m(продукту) = 29,5 г.

Знайти: m(S) — ?

Розв’язання. За законом збереження маси:

m(B) + m(S) = m(продукту)

m(S) = 29,5 г − 5,5 г = 24 г.

Відповідь: з бором прореагувало 24 г сірки.

Скопійовано ✓

Це «таблиця з пропуском» (запитання на с. 24) у вигляді задачі. Ключові слова — «єдиний продукт»: вони гарантують, що вся його маса складається тільки з бору й сірки.

Як знайти масу сірки, якщо бору 5,5 г, а продукту 29,5 г?

Умова

Завдання для групи. Як науковець/науковиця може застосовувати у своїй роботі закон збереження маси речовин під час хімічної реакції?

✓ розібрано

1. Знаходити невідому масу учасника реакції за відомими

масами решти (як у вправі 3): m(реагентів) = m(продуктів).

2. Визначати масу газів, які важко зважити, — за різницею

мас твердих речовин до реакції та після неї.

3. Контролювати якість досліду: якщо суми мас не збігаються,

щось не враховано (газ вийшов, прореагував кисень повітря)

або була похибка зважування.

4. Розраховувати, скільки сировини потрібно для одержання

певної маси продукту (промисловість, фармацевтика, екологія).

Скопійовано ✓

Відкрите групове завдання: правильної відповіді «одна» немає, потрібні 3–4 застосування, кожне — з прикладом. Нижче — варіанти, з яких можна скласти відповідь групи.

Крок 1 · Що вимагає завдання Назвіть, для чого саме вченим потрібен закон, і до кожного застосування наведіть приклад. Один приклад на «вигадану» ситуацію й кілька — з параграфа.

Крок 2 · Знайти невідому масу Якщо відомі маси всіх учасників, крім одного, його знаходять за балансом (таблиця на с. 24, вправа 3): m(реагентів) = m(продуктів).

Крок 3 · Виявити «зниклу» масу Якщо до й після маси різні, значить, у реакції є невидимий учасник. Так Лавуазьє зрозумів, що з металом реагує частина повітря, а в нашій вправі 2 розбіжність у 31 г вказала на гази.

Крок 4 · Перевірити якість досліду Суми не збіглись — значить, щось не враховано (газ вийшов, прореагував кисень повітря) або була похибка зважування. Закон слугує «детектором» помилок у лабораторному журналі.

Крок 5 · Розрахунки для виробництва Чим більше продукту треба, тим більше потрібно сировини, а різниця мас показує, що піде «у відходи». Приклад з таблиці: щоб одержати 14 т негашеного вапна CaO, треба випалити 25 т крейди CaCO₃; при цьому виділиться ще 11 т CO₂ — цю цифру цікаво знати екологам.

Крок 6 · Як оформити відповідь групи Оберіть 3–4 найпереконливіші застосування, до кожного запишіть приклад із числами (як у кроці 5) й доручіть одному учаснику стисло їх озвучити.

Відповідь Закон дозволяє: знаходити невідому масу, виявляти невидимого учасника реакції, перевіряти досліди й розраховувати сировину та продукти. Зразок запису — у режимі «Списати».

Яку з ситуацій найлегше розв’язати за допомогою закону збереження маси?

Умова

Поясніть, чому маса іржавого цвяха більша, ніж нового й непошкодженого.

✓ розібрано

Іржа — продукт реакції заліза з киснем повітря (за участю

вологи): нова речовина. До її складу, крім атомів Феруму,

входять атоми Оксигену (і Гідрогену), узяті з повітря й води.

Маса іржі = маса заліза, що прореагувало, + маса кисню

(і води), що приєдналися. Тому іржавий цвях важчий.

Закон збереження маси не порушено.

Скопійовано ✓

Це «мідь із запитання на с. 22» у домашньому варіанті: метал + невидимий газ → тверда речовина, яка важча за метал. Лишається назвати цей газ і не забути про застереження.

Крок 1 · Що таке іржа Іржа — не «бруд», а нова речовина. Вона виникає, коли залізо повільно реагує з киснем повітря за наявності вологи (докладніше — § 12). Бурий пухкий наліт зовсім не схожий на метал — це ознака хімічної реакції.

Крок 2 · З чого вона складається В іржі є атоми Феруму (від цвяха), а ще атоми Оксигену й Гідрогену. Оксиген раніше був у молекулах кисню O₂ повітря, Гідроген — у молекулах води.

Крок 3 · Закон збереження маси Маса іржі дорівнює масі заліза, що прореагувало, плюс маса кисню (і води), що приєдналися. Додавання робить іржу важчою за залізо, з якого вона утворилась.

Крок 4 · Числовий приклад Спрощено вважаймо, що іржа — Fe₂O₃. Тоді 7 г заліза дають близько 10 г іржі, з яких 3 г — приєднаний кисень. Було 7 г металу, стало 10 г «іржавої» речовини.

Крок 5 · Застереження Цвях стане важчим, лише якщо іржа лишилась на ньому. Пухка іржа осипається, її змиває дощ — і тоді цвях, навпаки, легшає (металу стало менше). Закон і тут не порушено: просто частина продукту опинилась на землі.

Відповідь Маса іржавого цвяха більша, бо до заліза приєдналися кисень (і вода) з повітря: m(іржі) = m(Fe) + m(O₂) + m(H₂O). Закон збереження маси виконується.

Звідки взялася додаткова маса іржавого цвяха?

Умова

Спирт або бензин (суміш речовин), згораючи, «зникають». Чи не суперечить це закону збереження маси речовин під час хімічної реакції? Відповідь аргументуйте.

✓ розібрано

Не суперечить. Горіння — хімічна реакція спирту (бензину)

з киснем повітря. Продукти — вуглекислий газ і водяна пара:

безбарвні гази, які розсіюються в повітрі, тож нічого не лишається.

Закон стосується сумарної маси ВСІХ речовин: маса спирту +

маса кисню, що прореагував, = маса CO₂ + маса H₂O.

Приклад (етанол): 1 г + 2,1 г O₂ = 1,9 г CO₂ + 1,2 г H₂O,

тобто 3,1 г = 3,1 г.

Скопійовано ✓

Рідина «пропала» тому, що її продукти — прозорі гази. Це точно той самий випадок, що з папером на мал. 13, а, і з содою у вправі 2.

Крок 1 · Що означає «зникають» Ми бачимо тільки рідину й бачимо, що її не лишилось. Але безбарвних газів оком не видно, і на терезах їх ніхто не зважував.

Крок 2 · Це хімічна реакція Горіння спирту — не випаровування, а хімічне явище (§ 3, вправа 2): речовина перетворюється на інші, з іншими властивостями.

Крок 3 · Куди поділася маса Продукти горіння спирту та бензину — вуглекислий газ CO₂ і водяна пара H₂O. Обидва газоподібні й безбарвні, тому розсіюються в повітрі.

Крок 4 · Про кисень не забуваємо Для горіння потрібен кисень повітря — він теж учасник реакції. Закон: m(спирту) + m(O₂) = m(CO₂) + m(H₂O). Ліворуч ми «забули» кисень, праворуч — гази.

Крок 5 · Числовий приклад Для етанолу: 1 г спирту + 2,1 г O₂ → 1,9 г CO₂ + 1,2 г H₂O; 1 + 2,1 = 3,1 і 1,9 + 1,2 = 3,1. Продуктів у три з лишком рази більше за масою, ніж було спирту, — більшу частину «додав» кисень.

Крок 6 · Як довести Спалити спирт у закритій посудині на терезах (поки вистачає кисню): покази терезів не зміняться — усі продукти лишаться в посудині, як на мал. 14.

Крок 7 · Не плутати з випаровуванням Частина спирту чи бензину ще й випаровується (так відчуваємо запах). Це фізичне явище: пара — та сама речовина. Горіння ж — хімічне: з’являються нові речовини.

Відповідь Суперечності немає: продукти горіння (CO₂ і пара) — гази, що розсіюються в повітрі, а закон про сумарну масу всіх учасників, у тому числі кисню, виконується.

Чому спирт, що горить, «зникає»?

Умова

Дослідник після повної взаємодії твердих речовин А і Б одержав єдиний продукт реакції — тверду речовину В. Зваживши її наступного дня, він виявив, що маса речовини В була трохи більшою за суму мас речовин А і Б, що прореагували. Яка можлива причина такого результату?

✓ розібрано

Закон збереження маси діє: у момент реакції

m(В) = m(А) + m(Б).

Але речовину В зважували не одразу, а наступного дня. За цей

час вона могла поглинути з повітря воду (вологу), вуглекислий

газ або кисень — тому її маса трохи зросла.

Висновок: до продукту приєдналися речовини з повітря,

яких серед А і Б не враховано.

Скопійовано ✓

Підказка в умові — слова «наступного дня»: між реакцією й зважуванням минув час, і речовина контактувала з повітрям. Закон «не винен» — виникла нова реакція, невидима.

Крок 1 · Розбираємо умову Тверді А + Б → єдина тверда В. Взаємодія повна, тож ні А, ні Б не лишилось. Але зважили В лише наступного дня, і маса вийшла трохи більшою за суму.

Крок 2 · Що каже закон У момент реакції m(В) = m(А) + m(Б). Якщо наступного дня маса більша, значить, до В щось додалося — те, чого серед А і Б не було.

Крок 3 · Що могло додатися Повітря має вологу, вуглекислий газ і кисень. Багато твердих речовин поглинають воду з повітря (їх називають гігроскопічними), деякі зв’язують CO₂, інші повільно окиснюються киснем. Кожен процес додає масу.

Крок 4 · Чому не інші причини «Не все прореагувало» — ні: взаємодія була повною. «Закон перестав діяти» — ні: він діє завжди. «Помилка терезів» теоретично можлива, але умова натякає саме на час.

Крок 5 · Як перевірити Зважити продукт одразу після реакції, потім зберігати в закритій посудині й зважувати повторно через певні проміжки часу. Якщо маса росте на відкритому повітрі й не росте в закритій посудині — це воно.

Крок 6 · Приклад для наочності Подібно «важчає» негашене вапно CaO на повітрі: воно жадібно вбирає воду й вуглекислий газ. Це той самий принцип, що в мідного бруска (запитання на с. 22): невидимий учасник — повітря.

Відповідь За добу речовина В поглинула з повітря воду, CO₂ чи кисень — тому її маса зросла. Закон збереження маси не порушено: просто відбулись додаткові реакції (взаємодії), не враховані в умові.

Яка причина збільшення маси продукту найімовірніша?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть із параграфа кілька ключових слів та словосполучень і розмістіть їх за алфавітом у створену вами електронну сторінку з хімії. Вони знадобляться для укладання українсько-англійського словничка до цього розділу підручника. Словничок допоможе вам відшукати потрібну інформацію на англомовних сайтах інтернету.

✓ розібрано

атом — atom

герметична посудина — sealed vessel

закон збереження маси — law of conservation of mass

Лавуазьє — Lavoisier

маса — mass

продукти реакції — reaction products

реагенти — reactants

терези — balance (scales)

флогістон — phlogiston

хімічна реакція — chemical reaction

Скопійовано ✓

Тут немає єдиної «правильної» відповіді: вибір слів — ваш. Нижче — зразок із десяти записів і прийоми, як складати словничок. Замість англійської можна взяти іншу мову, яку ви вивчаєте.

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … зрозуміти, що маса речовин не зникає,

а газоподібні учасники реакції теж мають масу.

Мені було важко … пояснити, чому горіння «зменшує» масу,

а нагрівання міді — збільшує.

Мені було цікаво … як Лавуазьє довів закон, просто зваживши

закриті посудини до і після реакції.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Корисно прив’язати кожен рядок до конкретної вправи — так і вчителеві, і вам самим буде видно, що повторити.

Умова

Чому в період становлення хімічної науки дослідники відмовилися від алхімічних символів?
На початку параграфа — алхімічний запис реакції: умовні значки замість формул («речовина + речовина → речовина»). Під малюнком підручник пояснює: сьогодні цю реакцію записують так: Hg + S → HgS.

✓ розібрано

Алхімічні символи були умовними значками без єдиних правил:

різні алхіміки по-різному позначали одну й ту саму речовину,

а записи часто навмисно шифрували. За значком не було видно

складу речовини, а нових речовин ставало дедалі більше.

Науці потрібна була спільна мова, зрозуміла всім: літерні

символи елементів (Й. Берцеліус, 1813) і хімічні формули.

Скопійовано ✓

Питання не про те, що алхімічні значки «погані», а про те, чого від мови науки вимагає досвід: однозначності, відкритості й можливості перевіряти. Значки цього не давали.

Крок 1 · Що на малюнку Алхімічний запис реакції: значок + значок → значок. За змістом це те саме, що Hg + S → HgS, але замість літер — малюнки, які треба вміти «розшифровувати».

Крок 2 · Проблема 1 — немає єдиних правил Одну речовину різні алхіміки позначали різними значками, а той самий значок міг означати різні речовини. Двоє дослідників могли записати одне й те саме — і не зрозуміти одне одного.

Крок 3 · Проблема 2 — таємність Алхіміки нерідко ховали знання й шифрували записи. Для науки це неприйнятно: результат має бути відтворений іншою людиною в іншому місці — тільки тоді йому можна вірити.

Крок 4 · Проблема 3 — значок не розповідає про склад За значком не видно, з яких елементів складається речовина. А формула HgS одразу показує: це сполука Меркурію (Hg) із Сульфуром (S). До того ж, нових речовин відкривали дедалі більше, і на всі потрібні були б нові значки.

Крок 5 · Нова мова На початку XIX ст. Й. Берцеліус запропонував позначати елементи літерами — першими літерами латинських назв (Hg — Hydrargyrum, S — Sulfur). Така мова однакова в усіх країнах, і з символів легко «збирати» формули.

Крок 6 · Що це дало Схема реакції з формулами показує склад кожної речовини. А отже, можна порахувати атоми й перевірити, чи зберігаються вони під час реакції, — із цього й виросло хімічне рівняння (далі в параграфі).

Відповідь Алхімічні символи були неоднозначні, часто таємні й не показували склад речовин; науці потрібна була єдина зрозуміла всім мова — літерні символи елементів і формули речовин.

Яка головна перевага запису Hg + S → HgS над алхімічним?

Умова

Назвіть хімічні елементи, якими утворені реагент і продукти наведеної реакції.
Схема на с. 27: CaCO₃ ^t→ CaO + CO₂↑ (під формулами підписано: крейда, негашене вапно, вуглекислий газ).

✓ розібрано

Реагент CaCO₃ утворений елементами Кальцієм, Карбоном і Оксигеном.

Продукти: CaO — Кальцієм і Оксигеном; CO₂ — Карбоном і Оксигеном.

Ті самі три елементи (Ca, C, O) є і в реагенті, і в продуктах:

жоден не зник і жодного нового не з’явилося.

Скопійовано ✓

Завдання на уважність: треба «розкласти» кожну формулу на елементи й порівняти набір ліворуч і праворуч. Саме так підручник підводить до головного висновку параграфа.

Який елемент входить і до CaO, і до CO₂?

Умова

Запишіть схему хімічної реакції, у якій реагентами є гази амоніак NH₃ і кисень, а продуктами — газ NO і пара. Ця реакція відбувається в процесі нагрівання та за наявності «сторонньої» речовини — платини.

✓ розібрано

NH₃ + O₂ →(t, Pt) NO + H₂O

(реагенти й продукти — гази, тому стрілок ↑ не ставимо;

над стрілкою: t — нагрівання, Pt — платина)

Для самоперевірки — рівняння: 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (t, Pt)

Скопійовано ✓

Треба скласти схему з готових даних: назви речовин → формули, умови → над стрілку. Окрема пастка — вертикальні стрілки.

Яка схема записана правильно?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про схему хімічної реакції та хімічне рівняння. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Схема хімічної реакції — запис реакції словами (сірка + кисень

→ сірчистий газ) або формулами (S + O₂ → SO₂).

2. Над стрілкою вказують умови: t — нагрівання, p — підвищений

тиск, hν — освітлення, формула (H₂O) — наявність речовини.

↑ після формули — газ, ↓ — осад у розчині. Якщо й реагенти,

й продукти — гази чи нерозчинні речовини, ↑ і ↓ не ставлять.

3. Атоми не виникають і не зникають, тому кількість атомів

кожного елемента до реакції й після неї однакова.

4. Хімічне рівняння — запис реакції формулами реагентів і

продуктів, що відповідає закону збереження маси. Стрілку

замінюємо знаком «=».

5. Як скласти: порівняти кількості атомів кожного елемента,

дібрати коефіцієнти (індекси не змінювати!), стрілка → «=».

Коефіцієнти — найменші цілі: 4H₂ + 2O₂ = 4H₂O ділимо на 2.

Запитання класу: чому в рівнянні можна змінювати коефіцієнти,

але не можна індекси?

Відповідь: індекс — це склад молекули (змінимо його — вийде

інша речовина, H₂O → H₂O₂), а коефіцієнт лише показує, скільки

таких молекул бере участь у реакції.

Скопійовано ✓

Параграф навчає двох речей: записати реакцію (схема) і перевірити її на закон збереження маси (рівняння). Решта — інструкція, як перетворити перше на друге.

Крок 1 · Схема реакції Схему можна записати словами (сірка + кисень → сірчистий газ) або формулами (S + O₂ → SO₂). Формулами краще: видно склад речовин. Для сірки пишуть просто S (а не S₈) — так простіше.

Крок 2 · Умови й стрілки Над стрілкою — умови: t (нагрівання), p (підвищений тиск), hν (освітлення), формула речовини (наприклад, H₂O). Біля газу-продукту — ↑, біля осаду — ↓; а якщо реагенти теж гази чи нерозчинні речовини — вертикальних стрілок не ставимо.

Крок 3 · Чому потрібне рівняння Схема показує, що реагує, але не гарантує, що атомів ліворуч і праворуч порівну. Атоми не виникають і не зникають, тому в рівнянні вони мають збігатися за кількістю — звідси й закон збереження маси.

Крок 4 · Приклад 1 («Працюємо разом») H₂ + O₂ → H₂O: Оксигену ліворуч 2 атоми, праворуч 1 → ставимо 2 перед H₂O: H₂ + O₂ → 2H₂O. Тепер Гідрогену праворуч 4, ліворуч 2 → ставимо 2 перед H₂: 2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Крок 5 · Приклад 2 («Працюємо разом») Al + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂↑. Al: ліворуч 1, праворуч 2 → 2Al. S: праворуч 3 → 3H₂SO₄. H: тепер ліворуч 6 → 3H₂. O: 3 · 4 = 4 · 3 — збігається. Результат: 2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑.

Крок 6 · Найменші коефіцієнти Рівняння 4H₂ + 2O₂ = 4H₂O теж зрівняне, але всі коефіцієнти діляться на 2. Записуємо найменші цілі: 2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Крок 7 · Добре запитання й оцінка Хороше запитання вимагає пояснення («чому коефіцієнти змінюють, а індекси — ні?»). Оцінюючи відповідь однокласника, перевірте: 1) чи правильно по суті (індекс — склад речовини); 2) чи є приклад (H₂O → H₂O₂); 3) чи пояснено чому. Оцінку поясніть: «Правильно, але без прикладу, тому …».

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: схема → порівнюємо атоми → добираємо коефіцієнти (не індекси!) → стрілка стає знаком «=».

Як зрівнюють кількість атомів у схемі реакції?

Умова

Чим відрізняється хімічне рівняння від схеми реакції?

✓ розібрано

Схема реакції показує лише, які речовини реагують і які

утворюються (між частинами стоїть стрілка →). У схемі кількості

атомів елементів ліворуч і праворуч можуть не збігатися.

Хімічне рівняння — це схема з розставленими коефіцієнтами:

кількість атомів кожного елемента ліворуч і праворуч однакова

(виконується закон збереження маси), а замість стрілки — «=».

Приклад: H₂ + O₂ → H₂O (схема); 2H₂ + O₂ = 2H₂O (рівняння).

Скопійовано ✓

Схема — «чернетка» реакції, рівняння — «чистовик», у якому вже перевірено, що атоми не загубилися.

Який із записів є хімічним рівнянням?

Умова

Прокоментуйте додаткові позначки в схемах реакцій і складіть відповідні хімічні рівняння:
а) AgCl ^hν→ Ag + Cl₂↑;
Fe₂O₃ + C ^t→ Fe + CO↑;
б) N₂ + H₂ ^{t, p, Pt}→ NH₃;
Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + NaOH.

✓ розібрано

Позначки: hν — освітлення; t — нагрівання; p — підвищений тиск;

Pt — присутність платини (над стрілкою, бо вона не витрачається);

↑ — виділяється газ; ↓ — випадає осад.

а) 2AgCl = 2Ag + Cl₂↑ (hν)

Fe₂O₃ + 3C = 2Fe + 3CO↑ (t)

б) N₂ + 3H₂ = 2NH₃ (t, p, Pt)

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + 2NaOH

Скопійовано ✓

Спершу розшифровуємо «написи» над стрілками — вони розповідають про умови, — а вже потім зрівнюємо. Коефіцієнти шукаємо по одному елементу за раз, починаючи з того, якого найменше.

Крок 1 · Що означають позначки hν — освітлення (світло); t — нагрівання; p — підвищений тиск; Pt — наявність платини, «сторонньої» речовини, яка допомагає реакції. Стрілка ↑ — газ виділяється, ↓ — випадає осад.

Крок 2 · а), перша схема Хлору праворуч 2 атоми (Cl₂), ліворуч 1 → ставимо 2 перед AgCl. Тоді Аргентуму ліворуч 2 → 2Ag. 2AgCl = 2Ag + Cl₂↑ (hν). На світлі біла речовина AgCl темніє — виділяється срібло.

Крок 3 · а), друга схема Феруму праворуч стане 2 → 2Fe. Оксигену ліворуч 3 → 3CO. Карбону праворуч тепер 3 → 3C. Fe₂O₃ + 3C ^t= 2Fe + 3CO↑. Стрілка ↑ біля CO: це газ, а реагенти тверді.

Крок 4 · б), перша схема Азоту ліворуч 2 → 2NH₃ (N: 2 = 2). Гідрогену праворуч тепер 6 → 3H₂. N₂ + 3H₂ = 2NH₃ (t, p, Pt). Вертикальної стрілки біля NH₃ немає: це газ, але й реагенти — гази.

Крок 5 · б), друга схема Натрію ліворуч 2, праворуч 1 → 2NaOH. Далі: Ca 1 = 1; C 1 = 1; O: 3 + 2 = 5 і 3 + 2 = 5; H: 2 = 2. Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + 2NaOH. CaCO₃ (крейда) не розчиняється у воді — випадає осад.

Крок 6 · Перевірка Рахуємо атоми у зрівняних рівняннях: а-1: Ag 2/2, Cl 2/2. а-2: Fe 2/2, O 3/3, C 3/3. б-1: N 2/2, H 6/6. б-2: Na 2/2, C 1/1, O 5/5, Ca 1/1, H 2/2. Усе збігається.

Крок 7 · Зауваження про платину У підручнику над стрілкою синтезу амоніаку записано Pt. На практиці цей синтез зазвичай ведуть на залізному каталізаторі, а платину застосовують у іншій реакції — окисненні амоніаку (запитання на с. 27). Для вправи це неважливо: каталізатор до рівняння не входить, змінюється лише запис умов.

Відповідь а) 2AgCl = 2Ag + Cl₂↑ (hν); Fe₂O₃ + 3C = 2Fe + 3CO↑ (t). б) N₂ + 3H₂ = 2NH₃ (t, p, Pt); Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + 2NaOH.

Що означає запис «t, p, Pt» над стрілкою?

Умова

Прочитайте хімічне рівняння:
2FeCl₃ + 3Ba(OH)₂ = 2Fe(OH)₃↓ + 3BaCl₂.

✓ розібрано

Два ферум-хлор-три плюс три барій-о-аш-двічі дорівнює

два ферум-о-аш-тричі (осад) плюс три барій-хлор-два.

Зміст: 2 частинки FeCl₃ реагують із 3 частинками Ba(OH)₂,

утворюється 2 частинки Fe(OH)₃ (випадає осад) і 3 частинки BaCl₂.

Скопійовано ✓

Читаємо зліва направо, як звичайне речення: спочатку коефіцієнт (число), потім формула речовини. Стрілку ↓ вимовляємо словом «осад».

Як прочитати 3Ba(OH)₂?

Умова

Допишіть пропущені коефіцієнти в хімічних рівняннях:
а) 2B + S ^t= B₂S₃;
Li₂O + 2HBr = LiBr + H₂O;
б) Al + HCl = 2AlCl₃ + H₂↑;
4HNO₃ ^t= NO₂↑ + O₂↑ + H₂O.

✓ розібрано

а) 2B + 3S = B₂S₃ (t)

Li₂O + 2HBr = 2LiBr + H₂O

б) 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O (t)

(коефіцієнт 1 не пишуть)

Скопійовано ✓

Коефіцієнти, що вже стоять, — це «підказки»: від них і відштовхуємося. Решту добираємо по одному елементу, а коефіцієнт 1 просто не пишемо.

У рівнянні 2B + ?S = B₂S₃ який коефіцієнт стоїть перед S?

Умова

Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння:
а) Cr(OH)₃ ^t→ Cr₂O₃ + H₂O↑;
Na + H₂O → NaOH + H₂↑;
б) CaH₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑;
Ba(OH)₂ + P₂O₅ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O.

✓ розібрано

а) 2Cr(OH)₃ = Cr₂O₃ + 3H₂O↑ (t)

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

б) CaH₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + 2H₂↑

3Ba(OH)₂ + P₂O₅ = Ba₃(PO₄)₂ + 3H₂O

Скопійовано ✓

Тут уже немає готових коефіцієнтів. Лайфхак: спочатку зрівнюємо елемент, який трапляється рідше (метал, фосфор), а Гідроген й Оксиген лишаємо насамкінець — їх у формулах найбільше.

Яке зрівняне рівняння відповідає схемі Na + H₂O → NaOH + H₂↑?

Умова

Запишіть замість крапок формули простих речовин і складіть хімічні рівняння:
а) … + … ^t→ PCl₅;
… + … ^t→ B₂O₃;
б) … + … ^t→ HCl;
… + … ^t→ CF₄.
Підручник пояснює: бор і вуглець складаються з атомів; фтор, хлор, водень і кисень — із двоатомних молекул; білий фосфор — із чотириатомних.

✓ розібрано

а) P₄ + 10Cl₂ = 4PCl₅ (t)

4B + 3O₂ = 2B₂O₃ (t)

б) H₂ + Cl₂ = 2HCl (t)

C + 2F₂ = CF₄ (t)

(P — білий фосфор, молекула P₄; B і C — атомні речовини)

Скопійовано ✓

Спершу визначаємо, з яких простих речовин складена сполука (за елементами), а потім — як записується кожна з них (атом чи молекула). Саме цю підказку й дав підручник.

Крок 1 · Які саме речовини Проста речовина складається з одного елемента. У PCl₅ елементи P і Cl → проста речовина фосфор і проста речовина хлор. У B₂O₃ — бор і кисень; у HCl — водень і хлор; у CF₄ — вуглець і фтор.

Крок 2 · Як записати кожну За підказкою підручника: B і C — атомні речовини (пишемо B, C); F, Cl, H, O — двоатомні молекули (F₂, Cl₂, H₂, O₂); білий фосфор — P₄.

Крок 3 · а), фосфор і хлор Схема: P₄ + Cl₂ → PCl₅. Фосфору ліворуч 4 → 4PCl₅ (Cl 20) → 10Cl₂. P₄ + 10Cl₂ = 4PCl₅.

Крок 4 · а), бор і кисень B + O₂ → B₂O₃. Оксигену праворуч 3, ліворуч 2 — шукаємо спільне кратне 6: 3O₂ і 2B₂O₃ (O 6). Бору тоді праворуч 4 → 4B. 4B + 3O₂ = 2B₂O₃.

Крок 5 · б), водень і хлор H₂ + Cl₂ → HCl. Із двох атомів Гідрогену й двох атомів Хлору виходять 2 молекули HCl: H₂ + Cl₂ = 2HCl.

Крок 6 · б), вуглець і фтор C + F₂ → CF₄. Фтору праворуч 4 атоми → 2F₂. C + 2F₂ = CF₄. Це та сама реакція, що й перший рядок таблиці в § 4 (6 г C + 38 г F₂ = 44 г CF₄).

Крок 7 · Перевірка і порада а-1: P 4/4, Cl 20/20. а-2: B 4/4, O 6/6. б-1: H 2/2, Cl 2/2. б-2: C 1/1, F 4/4. Якщо записати фосфор як P, вийде 2P + 5Cl₂ = 2PCl₅ — теж правильно за кількістю атомів, але підручник просить P₄, бо так склад речовини відповідає дійсності.

Відповідь а) P₄ + 10Cl₂ = 4PCl₅; 4B + 3O₂ = 2B₂O₃. б) H₂ + Cl₂ = 2HCl; C + 2F₂ = CF₄ (усі — за нагрівання, t).

Що стоїть замість крапок у схемі … + … → CF₄?

Умова

В одному фантастичному оповіданні йдеться про людину, яка винайшла синтезатор молекул — пристрій, що синтезує молекули з інших молекул. Формули всіх частинок закладають у програму пристрою. Визначте, скільки молекул вуглекислого газу і води знадобиться для синтезу кожної молекули лимонної кислоти C₃H₄(OH)(COOH)₃. Атоми якого хімічного елемента і в якій кількості виявляться зайвими?

✓ розібрано

Рахуємо атоми в C₃H₄(OH)(COOH)₃: Карбон 3 + 3 = 6;

Гідроген 4 + 1 + 3 = 8; Оксиген 1 + 3 · 2 = 7. Формула C₆H₈O₇.

Карбон дає CO₂: 6 атомів C → 6 молекул CO₂.

Гідроген дає H₂O: 8 атомів H → 4 молекули H₂O.

Оксигену в цих молекулах: 6 · 2 + 4 · 1 = 16, а в кислоті 7.

Зайвих атомів Оксигену: 16 − 7 = 9.

Відповідь: 6 молекул CO₂ і 4 молекули H₂O; зайві — 9 атомів Оксигену.

Скопійовано ✓

Це зворотна задача: не «зрівняти рівняння», а з’ясувати склад кислоти й підібрати «сировину». Закон той самий: усі атоми, що були в сировині, мають або потрапити в продукт, або лишитись «зайвими».

Які атоми виявляться зайвими після синтезу C₆H₈O₇ з CO₂ і H₂O?

Умова

У команді. Поясніть, чим хімічне рівняння подібне до математичного рівняння, а чим відрізняється від нього.

✓ розібрано

Подібне: є ліва й права частини, поєднані знаком «=»;

обидві частини «рівні» за певною величиною (у хімічному —

за кількістю атомів кожного елемента й за масою); є числа

(коефіцієнти), які добирають, щоб рівність виконувалась.

Відрізняється: по різні боки «=» стоять різні речовини, а

рівні не вони, а кількості атомів і маси; коефіцієнти — лише

найменші цілі; індекси змінювати не можна; частини не можна

міняти місцями (реагенти стануть продуктами); над знаком «=»

є умови реакції (t, p, Pt), а поряд — стрілки ↑ і ↓.

Скопійовано ✓

Відкрите завдання для команди: потрібно і схожість, і відмінність, і приклад. Нижче — зразок, з якого можна скласти відповідь.

Крок 1 · Приклад для порівняння Візьмемо 2H₂ + O₂ = 2H₂O і, для порівняння, 2x + 3 = 7.

Крок 2 · Чим схожі В обох є ліва й права частини, з’єднані знаком «=»; в обох «рівність» виконується тільки за правильно дібраних чисел (коефіцієнтів чи значення x); обидва можна перевірити підстановкою (порахувати атоми або підставити x).

Крок 3 · Що саме «дорівнює» У математичному — значення виразів. У хімічному — кількість атомів кожного елемента і сумарна маса. Самі речовини ліворуч і праворуч різні (H₂, O₂ і H₂O), рівними їх не назвеш.

Крок 4 · Що можна й не можна У математичному можна «переносити» члени через «=», ділити обидві частини на число, шукати x. У хімічному не можна: перенести речовину на інший бік (реагент стане продуктом), змінити індекс (вийде інша речовина); коефіцієнти — найменші цілі.

Крок 5 · Спільне й різне у «розв’язанні» Математичне рівняння розв’язують, щоб знайти невідоме. Хімічне рівняння «розв’язують» (зрівнюють), щоб знайти коефіцієнти для відомих речовин, а невідому масу чи об’єм — потім, за рівнянням (§ 19).

Крок 6 · Додаткові позначки У хімічному рівнянні поряд є умови над знаком «=» (t, p, hν) і стрілки ↑ ↓. У математичному такого немає.

Відповідь Подібність — рівність частин, добір чисел, перевірка. Відмінність — «дорівнюють» кількості атомів, а не самі речовини; індекси й сторони міняти не можна; є умови й стрілки ↑ ↓. Зразок запису — у режимі «Списати».

Чим хімічне рівняння відрізняється від математичного?

Умова

Обчисліть масу негашеного вапна, яку було одержано після тривалого прожарювання крейди масою 50 г, якщо, крім вапна, утворився вуглекислий газ масою 22 г.

✓ розібрано

Дано: m(CaCO₃) = 50 г; m(CO₂) = 22 г.

Знайти: m(CaO) — ?

Розв’язання. CaCO₃ = CaO + CO₂↑ (t).

За законом збереження маси: m(CaCO₃) = m(CaO) + m(CO₂).

m(CaO) = 50 г − 22 г = 28 г.

Відповідь: маса негашеного вапна — 28 г.

Скопійовано ✓

Це та сама реакція, що й рядок 4 таблиці з § 4 (25 г = 14 г + 11 г): масштаб збільшено вдвічі. Записуємо схему й користуємося законом збереження маси.

Як знайти масу негашеного вапна CaO?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення із тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

газ — gas

індекс — subscript

коефіцієнт — coefficient

нагрівання — heating

осад — precipitate

продукти реакції — reaction products

реагенти — reactants

схема реакції — reaction scheme

умови реакції — reaction conditions

хімічне рівняння — chemical equation

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: вибір слів — ваш. Нижче — зразок із десяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову, яку ви вивчаєте) і кілька порад.

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … прочитати рівняння й порахувати, чи порівну

атомів ліворуч і праворуч.

Мені було важко … добирати коефіцієнти, коли формули складні,

наприклад Al₂(SO₄)₃ або Ba₃(PO₄)₂.

Мені було цікаво … що з CO₂ і H₂O можна «зібрати» лимонну

кислоту (і навіть знати, скільки Оксигену лишиться зайвим).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжіть кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Умова

За матеріалами з інтернету довідайтеся, якими ще газами наповнюють металеві балони і в який колір пофарбований балон з кожним газом.
Поруч — мал. 15: ряд блакитних балонів із киснем.

✓ розібрано

Крім кисню (блакитний балон), в металеві балони наповнюють,

за поширеною схемою забарвлення:

водень — темно-зелений; азот — чорний; ацетилен — білий;

аміак — жовтий; пропан — червоний; вуглекислий газ — чорний;

аргон (чистий) — сірий; гелій — коричневий.

Колір — лише підказка: у різних країнах і стандартах схеми

відрізняються, тому завжди читай напис на балоні.

Скопійовано ✓

Це дослідницьке завдання: «єдиної правильної відповіді» немає, є перевірена таблиця. Нижче — зразок і поради, як не помилитися з джерелами.

Крок 1 · Що саме шукати Треба скласти пару «газ — колір балона». Кисень уже відомий із мал. 15: блакитний. Інші гази — з довідника чи сайту виробника технічних газів.

Крок 2 · Де шукати Запити: «забарвлення балонів для газів», «маркування газових балонів». Найнадійніші джерела — довідники з охорони праці й сторінки виробників газів; форуми й відео — лише для перевірки.

Крок 3 · Зразок таблиці За поширеною схемою: водень H₂ — темно-зелений; азот N₂ — чорний; ацетилен C₂H₂ — білий; аміак NH₃ — жовтий; пропан — червоний; вуглекислий газ CO₂ — чорний; аргон Ar (чистий) — сірий; гелій He — коричневий.

Крок 4 · Навіщо різні кольори Щоб за секунду відрізнити газ і не переплутати. Помилка тут небезпечна: кисень разом із пальним чи мастилом дає пожежу, а горючі гази (водень, ацетилен, пропан) — вибухонебезпечні.

Крок 5 · Колір не замінює напис Схеми забарвлення в різних країнах і за різними стандартами відрізняються. Наприклад, у стандарті ЄС (EN 1089-3) колір має верхня частина балона («плече»), а в медичного кисню вона біла. Тому правило одне: читай напис і маркування, а колір — друга перевірка.

Крок 6 · Ще одна захисна деталь Вентилі балонів із горючими газами мають ліву різьбу, а з киснем — звичайну праву. Так кисневий редуктор фізично не під’єднати до горючого газу.

Крок 7 · Перевірка джерел Порівняй дві різні таблиці. Якщо кольори збіглися — добре; якщо ні — шукай, за яким стандартом кожна складена (і якого року), і запиши це поруч.

Відповідь Таблиця «газ — колір балона — де застосовують»: кисень — блакитний, водень — темно-зелений, азот — чорний, ацетилен — білий, аміак — жовтий, пропан — червоний; із приміткою, що колір залежить від стандарту.

Для чого балони з різними газами фарбують у різні кольори?

Умова

Чому в лікарнях використовують балони з киснем, а в дайвінгу — балони з газовими сумішами, за складом подібними до повітря?

✓ розібрано

У лікарні хворому потрібно більше кисню, ніж у повітрі (воно містить

лише 21 % O₂): при хворобах легень і серця, під час операцій і

отруєнь чистий кисень допомагає організму. При звичайному тиску

короткочасне дихання ним безпечне.

Під водою тиск росте приблизно на 1 атм кожні 10 м. Під високим

тиском чистий кисень стає отруйним (судоми, пошкодження легень),

тому дайвери дихають сумішшю з часткою O₂, близькою до повітря.

Скопійовано ✓

Питання про те, що «важливе не лише скільки кисню в суміші, а й під яким тиском ми нею дихаємо». Один і той самий газ корисний у лікарні й небезпечний на глибині.

Крок 1 · Склад повітря У повітрі приблизно 21 % кисню (за об’ємом), решта — переважно азот. Організм звик дихати саме такою сумішшю за нормального тиску.

Крок 2 · Навіщо хворому більше кисню Коли легені чи серце працюють погано, до тканин доходить менше кисню. Збагачена киснем суміш чи чистий кисень надолужують нестачу — тому його подають через маску й дають під час операцій чи отруєнь.

Крок 3 · Що змінюється під водою Тиск під водою зростає приблизно на 1 атм кожні 10 м. На глибині 10 м загальний тиск — близько 2 атм (1 атм повітря над водою + 1 атм води).

Крок 4 · Рахуємо «кисневий тиск» Дію кисню визначає його частка, помножена на загальний тиск. У повітрі на глибині 10 м: 0,21 · 2 атм = 0,42 атм — це в межах безпечного. Чистий кисень на тій самій глибині: 1 · 2 атм = 2 атм.

Крок 5 · Чому це небезпечно За «кисневого тиску» понад ≈ 1,4–1,6 атм кисень діє на організм отруйно: можливі судоми (під водою — це смерть), а за довшого дихання — пошкодження легень. Для чистого O₂ такий тиск — уже на глибині кількох метрів.

Крок 6 · Чому саме суміші, схожі на повітря Дайверові потрібно дихати сумішшю, де «кисневий тиск» лишається близьким до нормального. Тому беруть повітря або суміші з меншою часткою O₂, якщо глибина велика.

Крок 7 · Бонус: чому не просто повітря на великій глибині Глибоко під водою шкодить уже азот (азотний наркоз, «сп’яніння»), тож його частково замінюють гелієм. Але ідея та сама: склад суміші підбирають під глибину.

Відповідь У лікарні потрібен кисень підвищеної частки при звичайному тиску; під водою тиск зростає, а чистий кисень під високим тиском отруйний, тому в дайвінгу використовують суміші, подібні за складом до повітря.

Чому чистий кисень не годиться для дихання під водою?

Умова

Складіть рівняння цієї реакції із зазначенням умов її перебігу та агрегатного стану кисню.
Мал. 16: у пробірці нагрівають речовину HgO; вона перетворюється на ртуть (пара конденсується на стінках пробірки сріблястими краплями) і кисень, який збирають у другій пробірці, заповненій водою.

✓ розібрано

Схема: HgO → Hg + O₂

Рівняння: 2HgO = 2Hg + O₂↑ (t)

Умова — нагрівання (t). Кисень — газ (↑), його збирають

витісненням води. Ртуть — рідина (краплі на стінках пробірки).

Скопійовано ✓

Той самий алгоритм, що в § 5: схема → порівняти атоми → коефіцієнти. Додатково в умові просять показати умови реакції та агрегатний стан кисню.

Крок 1 · Реагент і продукти Реагент — речовина HgO (оранжево-червоний порошок). Продукти — ртуть Hg і кисень. Кисень — проста речовина з двоатомних молекул: O₂.

Крок 2 · Схема HgO → Hg + O₂. Атомів Оксигену ліворуч 1, праворуч 2 — схема не зрівняна.

Крок 3 · Зрівнюємо Оксиген Ставимо 2 перед HgO: тоді Оксигену по 2 з обох боків. HgO стало 2, а Hg праворуч лише 1 — Меркурій тепер не збігається.

Крок 4 · Зрівнюємо Меркурій Ставимо 2 перед Hg: 2HgO = 2Hg + O₂. Перевірка: Hg 2 = 2; O 2 = 2.

Крок 5 · Умови реакції Реакція йде за нагрівання — над знаком «=» пишемо t: 2HgO ^t= 2Hg + O₂↑. (Прістлі нагрівав її сонячним світлом, зібраним лінзою, — у сучасному досліді беруть полум’я пальника.)

Крок 6 · Агрегатний стан кисню За звичайної температури кисень — газ, і саме тому біля його формули стоїть стрілка ↑. Він виходить із пробірки й збирається в другій пробірці над водою.

Крок 7 · А що з ртуттю Ртуть утворюється в газоподібному стані (пара), але на холодних стінках пробірки конденсується в сріблясті краплі — це рідина. Стрілку ↑ біля Hg не ставимо: у цій пробірці ртуть не залишає прилад.

Крок 8 · Тип реакції З однієї речовини утворилися дві — це реакція розкладу (визначення — далі в параграфі).

Відповідь 2HgO ^t= 2Hg + O₂↑; умова — нагрівання; кисень — газ.

Яке рівняння розкладу HgO записане правильно?

Умова

Чому, на ваш погляд, описаний спосіб одержання кисню нині не використовують?

✓ розібрано

1. Ртуть і її пара дуже отруйні — небезпечно для того, хто працює,

і для довкілля.

2. З HgO виходить мало кисню: із 434 г речовини — лише 32 г (≈ 7 %).

3. Потрібне нагрівання, а HgO — дорога й малодоступна речовина.

4. Є безпечніші способи: розклад H₂O₂ з MnO₂ без нагрівання.

Скопійовано ✓

Питання на «аргументи». Сильні відповіді спираються на факти, які можна перевірити — отрута, вихід кисню, зручність.

Крок 1 · Що відбувається в досліді Кисень утворюється разом із ртуттю. Ртуть — рідкий метал, випаровується навіть за кімнатної температури, а під час нагрівання пари стає багато.

Крок 2 · Аргумент про безпеку Пара ртуті й сполуки Меркурію дуже отруйні; ртуть накопичується в організмі й діє на нервову систему. Навіть кілька крапель з розбитого градусника вимагають ретельного збирання, а тут пара виділяється постійно, поки йде нагрівання.

Крок 3 · Аргумент про вихід кисню За рівнянням 2HgO = 2Hg + O₂ із двох «порцій» HgO (2 · 217 = 434) виходить одна порція O₂ (32): w = 32 : 434 ≈ 7,4 % маси. Отже, з 100 г оксиду — лише ≈ 7 г кисню.

Крок 4 · Аргумент про вартість і умови HgO — дорога речовина, до того ж потрібне нагрівання. Усе це робить спосіб невигідним навіть у лабораторії, не кажучи про промисловість.

Крок 5 · Є кращі способи У лабораторії беруть розклад H₂O₂ з каталізатором MnO₂ — без нагрівання й без отруйних продуктів (продукти — вода й кисень). У промисловості — повітря.

Крок 6 · Історичне значення — не те саме, що практична придатність Для Прістлі та Шеєле цей спосіб був чудовим: за нього кисень відкрили. Те, що спосіб історично важливий, не означає, що його варто повторювати.

Крок 7 · Як оформити відповідь Назви головну причину (отруйність Hg) і одну-дві додаткові (малий вихід O₂, дорожнеча), порівняй із кращою альтернативою.

Відповідь Ртуть і її пара дуже отруйні, з HgO виходить мало кисню (≈ 7 % маси), речовина дорога, а є безпечніші способи — розклад H₂O₂ з MnO₂.

Яка головна причина відмовитися від одержання кисню з HgO?

Умова

Слово «каталізатор» використовують не лише в хімії. Наведіть приклади речень із цим словом, які стосуються діяльності людей.

✓ розібрано

Каталізатор — те, що прискорює процес і саме при цьому не

витрачається. Приклади речень:

• Ця зустріч стала каталізатором змін у нашій команді.

• Інтернет — каталізатор розвитку дистанційної освіти.

• Гарна ідея може стати каталізатором для всього проєкту.

Скопійовано ✓

Слово вживають у переносному значенні: «те, що пришвидшує зміни». Щоб речення було влучним, у ньому має бути процес і щось таке, що його прискорює, а саме лишається осторонь результату.

Крок 1 · Значення в хімії У хімії каталізатор — речовина, яка прискорює реакцію й не є її продуктом (приклад: MnO₂ у розкладі H₂O₂).

Крок 2 · Що переносимо в життя У переносному значенні лишаються дві ознаки: прискорює якийсь процес і сам не є результатом (він «запускач», а не те, що утворилося).

Крок 3 · Приклад про людей «Новий учитель став каталізатором змін у класі: за півроку учні вдвічі активніше взялися за проєкти.» Тут процес — зміни, каталізатор — учитель.

Крок 4 · Приклад про події «Конкурс науково-дослідницьких робіт став каталізатором інтересу до природничих наук у нашому місті.»

Крок 5 · Приклад про технології «Смартфони стали каталізатором розвитку мобільних застосунків.»

Крок 6 · Перевірка речення Підстав замість «каталізатор» слово «прискорювач» або «поштовх». Якщо зміст збігся — речення влучне. Якщо ж «каталізатор» означає «основа» чи «головний інгредієнт» — слово вжито неправильно.

Крок 7 · Цікава етимологія За виноскою підручника слово походить від грецького «каталізис» — «руйнування, розпад». Іронія в тому, що сучасне значення — «прискорювач» — майже протилежне.

Відповідь Наприклад: «Ця подія стала каталізатором змін у нашій команді», «Інтернет — каталізатор розвитку дистанційної освіти».

У якому реченні слово «каталізатор» вжито за змістом, близьким до хімічного?

Умова

Висловте гіпотезу стосовно того, про що може свідчити вдвічі більший об’єм водню, ніж кисню (мал. 17).
Мал. 17: розклад води постійним струмом; біля «+» електрода збирається O₂, біля «−» — H₂, і стовпчик водню вдвічі вищий.

✓ розібрано

Гіпотеза: це свідчить про склад води. У формулі H₂O на 2 атоми

Гідрогену припадає 1 атом Оксигену, тож молекул H₂ утворюється

вдвічі більше, ніж молекул O₂: 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑.

Однакове число молекул газів за однакових умов займає однаковий

об’єм, тому об’єм H₂ удвічі більший за об’єм O₂.

Скопійовано ✓

Гіпотеза — це припущення, яке можна перевірити. Тут її можна «перевірити» по формулі води й по коефіцієнтах рівняння — вони мають збігатися зі співвідношенням об’ємів 2 : 1.

Крок 1 · Що видно на малюнку Дві пробірки над електродами: біля «+» — O₂, біля «−» — H₂. Стовпчик газу водню вдвічі вищий за кисневий. Це не випадковість, а закономірність цього досліду.

Крок 2 · Що відомо про склад води Формула води H₂O: на кожні 2 атоми Гідрогену — 1 атом Оксигену. Співвідношення атомів теж 2 : 1.

Крок 3 · Рівняння реакції 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑. Коефіцієнти: 2 молекули H₂ і 1 молекула O₂ — теж 2 : 1.

Крок 4 · Від молекул до об’ємів Газів, які мають однакове число молекул, за однакових умов (температури й тиску) однаково й об’єми. Це закон Авогадро — його докладно розглянемо в § 16. Тут достатньо припущення: більше молекул — більший об’єм.

Крок 5 · Формулюємо гіпотезу Вдвічі більший об’єм H₂ свідчить про те, що в молекулі води Гідрогену вдвічі більше, ніж Оксигену, тобто про формулу H₂O.

Крок 6 · Контроль через іншу формулу Якби співвідношення об’ємів було 1 : 1, це відповідало б формулі H₂O₂ (перекис водню), а не воді. Дослід підтверджує саме H₂O.

Крок 7 · Чому на практиці не рівно 2 : 1 Кисень трохи краще розчиняється у воді й частково витрачається на окиснення електрода, тому в реальному досліді O₂ збирається трохи менше, ніж половина від об’єму H₂.

Крок 8 · Бонус: співвідношення мас За рівнянням маси: H₂ — 2 · 2 = 4 г, O₂ — 32 г, тобто 1 : 8. Отже, об’єми газів у співвідношенні 2 : 1, а маси — 1 : 8: різниця — у масі молекул (2 і 32).

Відповідь Подвоєний об’єм водню свідчить про склад води: на 2 атоми Гідрогену припадає 1 атом Оксигену (H₂O; 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑).

Про що свідчить співвідношення об’ємів водню й кисню 2 : 1 під час розкладу води?

Умова

Висловте гіпотезу щодо того, чому скіпка, яка жевріє в повітрі, спалахує в кисні.

✓ розібрано

Гіпотеза: у повітрі лише ≈ 21 % кисню, решта — переважно азот, який

не горить. У чистому кисні молекул O₂ в одному й тому ж об’ємі

майже в 5 разів більше, тому деревина горить швидше й виділяє

більше теплоти — скіпка розжарюється до полум’я й спалахує.

Скопійовано ✓

Тут треба пояснити різницю між повітрям і чистим киснем. Ключ — частка кисню: від неї залежить швидкість горіння.

Крок 1 · Що відбувається в повітрі Тліюча скіпка не горить полум’ям: реакція з киснем іде повільно, на розжареній поверхні, тож тепла виділяється небагато.

Крок 2 · Склад повітря У повітрі приблизно 78 % азоту й 21 % кисню (за об’ємом). Азот горінню не допомагає, а лише «розбавляє» кисень.

Крок 3 · Скільки кисню в посудині У чистому кисні частка O₂ — 100 %, тобто в одному й тому ж об’ємі молекул кисню у 100 : 21 ≈ 4,8 раза більше, ніж у повітрі.

Крок 4 · Що це дає Чим більше молекул O₂ навколо розжареної деревини, тим частіше вони стикаються з нею й реагують — швидкість горіння зростає.

Крок 5 · Цикл «швидше — гарячіше» Швидша реакція виділяє більше теплоти, температура скіпки зростає, а від цього реакція йде ще швидше. Кінець ланцюжка — полум’я: скіпка спалахує.

Крок 6 · Гіпотеза Скіпка спалахує в кисні, бо кисню там у кілька разів більше, ніж у повітрі, а азоту, що розбавляє, немає.

Крок 7 · Як це перевірити Зібрати газ у пробірку з киснем і в пробірку з повітрям і внести в обидві скіпку, що ледве тліє. У першій спалахне, у другій — продовжить тліти. Саме так кисень і виявляють.

Відповідь У чистому кисні молекул O₂ майже в 5 разів більше, ніж у повітрі, тому горіння скіпки прискорюється й вона спалахує.

Чому скіпка, що жевріє, спалахує в чистому кисні?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про способи одержання кисню. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. У промисловості кисень одержують із повітря: його зріджують

охолодженням, а потім поступово підвищують температуру. Першим

википає азот (−196 °С), у рідині накопичується кисень (−183 °С).

2. У лабораторії кисень одержують реакціями розкладу:

2HgO = 2Hg + O₂↑ (t) — спосіб відкривачів кисню (Прістлі, Шеєле);

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑ (MnO₂) — шкільний спосіб;

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (ел. струм) — демонстраційний дослід.

3. Реакція розкладу — реакція, під час якої з однієї речовини

утворюється щонайменше дві.

4. Каталізатор — речовина, що прискорює реакцію і не є її продуктом.

5. Збирають кисень витісненням води (він слабко розчиняється; газ

містить пару) або витісненням повітря (кисень трохи важчий,

тому посудину ставлять дном донизу).

6. Виявляють кисень скіпкою, що тліє: у ньому вона яскраво спалахує.

Запитання класу: чому MnO₂ записують над знаком «=»,

а не серед реагентів?

Відповідь: він не витрачається — після реакції його стільки ж,

скільки було; він лише прискорює реакцію.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три запитання: як одержати кисень (у промисловості й лабораторії), як його зібрати і як виявити. Нові поняття — реакція розкладу й каталізатор.

Крок 1 · Промисловий спосіб Ідея — відокремити кисень від азоту й інших газів повітря. Повітря охолоджують до рідини й поступово нагрівають: азот википає першим (−196 °С), у рідині накопичується кисень (−183 °С). Різниця всього 13 °С — тому апаратура громіздка.

Крок 2 · Лабораторні способи У лабораторії кисень одержують хімічними реакціями розкладу: 2HgO ^t= 2Hg + O₂↑ (історичний спосіб); 2H₂O₂ ^MnO₂= 2H₂O + O₂↑ (шкільний); 2H₂O ^{ел. струм}= 2H₂↑ + O₂↑ (демонстраційний).

Крок 3 · Реакція розкладу У всіх трьох рівняннях ліворуч одна речовина, праворуч — щонайменше дві. Така реакція й називається реакцією розкладу.

Крок 4 · Каталізатор У розкладі H₂O₂ бурхливе виділення газу починається лише після додавання MnO₂. Він прискорює реакцію й не є її продуктом — це каталізатор. Його формулу пишуть над знаком «=».

Крок 5 · Збирання кисню Витіснення води: кисень слабко розчиняється, тому витискає воду з посудини (але газ містить домішку пари). Витіснення повітря: кисень трохи важчий, тому посудину ставлять дном донизу — газ збирається внизу.

Крок 6 · Виявлення кисню Скіпка, що ледве тліє, у кисні яскраво спалахує (мал. 19). Саме цей простий спосіб використовують у лабораторії для підтвердження кисню.

Крок 7 · Запитання для класу Хороше запитання вимагає пояснення, а не одного слова: «чому MnO₂ пишуть над знаком «=», а не серед реагентів?» Відповідь: бо він не витрачається, а лише прискорює реакцію.

Крок 8 · Як оцінити відповідь однокласника Перевір три речі: 1) правильно по суті (каталізатор не витрачається); 2) є приклад (MnO₂ у розкладі H₂O₂); 3) пояснено чому. Оцінку поясни: «Правильно, але без прикладу, тому …».

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: промисловий кисень — із повітря; лабораторний — з реакцій розкладу; збирають витісненням води чи повітря; виявляють тліючою скіпкою.

Яка з реакцій є реакцією розкладу?

Умова

Якими способами можна зібрати кисень під час його одержання в лабораторії? На яких фізичних властивостях кисню ґрунтується кожний спосіб? У якому разі не можна візуально встановити момент, коли посудина цілком заповнена киснем?

✓ розібрано

Два способи збирання кисню в лабораторії:

1) витісненням води — ґрунтується на слабкій розчинності кисню

у воді (мал. 18, а);

2) витісненням повітря — ґрунтується на тому, що кисень трохи

важчий за повітря, тому посудину ставлять дном донизу

(мал. 18, б).

Момент заповнення не видно в другому способі: і кисень, і повітря

безбарвні, межі між ними не видно (перевіряють скіпкою, що тліє,

біля отвору).

Скопійовано ✓

Спосіб збирання газу завжди «підказує» його властивість: щоб вибрати спосіб, треба знати, чи розчиняється газ у воді й чи легший він, чи важчий за повітря.

Крок 1 · Що треба зібрати Кисень безбарвний, тому сам «не залишається» в кімнаті — потрібна посудина, куди він потрапляє й не втікає.

Крок 2 · Спосіб 1: витіснення води Пробірку заповнюють водою, перевертають у посудині з водою, під її отвір підводять газовідвідну трубку. Газ піднімається бульбашками й витискає воду (мал. 18, а).

Крок 3 · Яка властивість для цього потрібна Газ має слабко розчинятися у воді. Кисень саме такий: за 20 °С у літрі води розчиняється лише близько 9 мг (менше 0,001 %), тому майже весь газ накопичується у пробірці.

Крок 4 · Спосіб 2: витіснення повітря Газ спрямовують у суху посудину. Він витискає повітря з неї (мал. 18, б) — і заповнює її знизу догори.

Крок 5 · Яка властивість для цього потрібна Газ має бути важчим за повітря (відносна молекулярна маса O₂ — 32, а середня «маса» повітря — приблизно 29). Тоді кисень осідає на дно, і посудину ставлять дном донизу — отвором догори. Для легкого газу посудину довелося б перевернути.

Крок 6 · Коли момент заповнення видно У першому способі видно добре: коли вода витіснена, у пробірці лише газ, а бульбашки починають виходити з-під її краю.

Крок 7 · Коли момент заповнення НЕ видно У другому способі: кисень і повітря — обидва безбарвні гази, межі між ними не видно. Тому біля отвору тримають скіпку, що ледве тліє: спалахнула — отже, кисень дійшов до краю, посудина повна.

Крок 8 · Порівняння способів Витісненням води — газ чистіший від домішок повітря, але з парою води. Витісненням повітря — газ сухіший, але частина повітря неминуче лишається.

Відповідь Витісненням води (кисень слабко розчиняється) і витісненням повітря (кисень трохи важчий за повітря). Не видно заповнення — у способі витіснення повітря.

У якому разі не можна «побачити», що посудина вже повністю заповнена киснем?

Умова

Яку речовину називають каталізатором?

✓ розібрано

Каталізатор — це речовина, яка прискорює хімічну реакцію і не є

її продуктом (після реакції вона залишається).

Приклад: MnO₂ у реакції 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑. Без нього розчин

перекису розкладається дуже повільно, а з ним — бурхливо.

Формулу каталізатора пишуть над знаком «=», а не серед реагентів.

Скопійовано ✓

Визначення з параграфа чудово пояснюється одним дослідом: без MnO₂ бульбашок майже немає, з MnO₂ — бурхливе виділення кисню.

Крок 1 · Дослід без каталізатора Розчин гідроген пероксиду з масовою часткою H₂O₂ 3 % — це лікарський засіб: у ньому речовина розкладається дуже повільно, тому розчин можна зберігати.

Крок 2 · Дослід з каталізатором Достатньо додати трохи чорного порошку MnO₂ — і починається інтенсивне виділення кисню. Отже, MnO₂ різко прискорив реакцію.

Крок 3 · Що з каталізатором потім Після реакції порошок MnO₂ лишається в пробірці: його можна відфільтрувати, висушити, і він знову прискорить розклад свіжої порції H₂O₂. Тобто він «не витрачається» і не є продуктом.

Крок 4 · Означення Каталізатор — речовина, яка прискорює хімічну реакцію й не є її продуктом.

Крок 5 · Як записують Формулу каталізатора пишуть над знаком «=» (як умову): 2H₂O₂ ^MnO₂= 2H₂O + O₂↑. Серед реагентів і продуктів його немає — він не витрачається й не утворюється.

Крок 6 · Чого каталізатор не робить Він не змінює, скільки кисню утвориться (це визначає кількість H₂O₂), а лише як швидко. І не «запускає» реакцію з нуля: розклад H₂O₂ іде й без нього, тільки дуже повільно.

Крок 7 · Де ще трапляється У живих організмах майже кожну реакцію прискорюють спеціальні речовини — ферменти (біологічні каталізатори). У автомобілях є каталітичний нейтралізатор вихлопних газів.

Відповідь Каталізатор — речовина, що прискорює реакцію й не є її продуктом (наприклад, MnO₂ у розкладі H₂O₂).

Що можна сказати про MnO₂ у реакції розкладу H₂O₂?

Умова

Чому, на вашу думку, для одержання кисню в промисловості не використовують гідроген пероксид?

✓ розібрано

1. Кисню в розчині H₂O₂ мало: у 3 %-му розчині 97 % — вода.

Із 2H₂O₂ (68) виходить O₂ (32), тож із 3 г H₂O₂ —

3 · 32 : 68 ≈ 1,4 г кисню на кожні 100 г розчину.

2. Щоб одержати 1 т кисню, довелося б розкласти ≈ 71 т розчину.

3. Сам H₂O₂ треба спершу виробити (із водню й кисню) — тобто для

кисню довелося б витрачати кисень.

4. Повітря — безкоштовне й невичерпне джерело кисню (21 %).

Скопійовано ✓

Відповідь на «чому» тут підтверджується числами: достатньо порахувати, скільки кисню дає розчин, — і спосіб виявляється нерозумним для великих масштабів.

Крок 1 · Що таке промисловий спосіб Промисловості потрібні сотні тисяч тонн кисню на рік. Спосіб мусить бути дешевим, безперервним, із доступною сировиною.

Крок 2 · Скільки кисню дає розчин У 100 г 3 %-го розчину — 3 г H₂O₂ (решта — вода). За рівнянням 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂ маси відносяться як 2 · 34 : 32 = 68 : 32.

Крок 3 · Рахуємо масу кисню m(O₂) = 3 г · 32 : 68 ≈ 1,4 г. Отже, 100 г розчину дають лише 1,4 г кисню — вихід 1,4 % маси розчину.

Крок 4 · Масштаб Щоб одержати 1 т (1 000 000 г) кисню, потрібно 1 000 000 · 68 : 32 = 2 125 000 г ≈ 2,1 т чистого H₂O₂, а це 2,1 т : 0,03 ≈ 71 т розчину. Дуже великі витрати на виробництво, транспортування й зберігання.

Крок 5 · Ще один аргумент: звідки сам перекис Гідроген пероксид також треба виготовити; один із промислових способів — реакція водню з киснем повітря. Виходить парадокс: щоб одержати кисень, довелося б спершу витратити кисень.

Крок 6 · Що пропонує промисловість Невичерпне, безкоштовне джерело — повітря, у якому ≈ 21 % кисню. Його зріджують і розділяють на азот і кисень (температури кипіння −196 °С і −183 °С).

Крок 7 · Чому ж у лабораторії це підходить У класі потрібно кілька десятків мілілітрів кисню, і H₂O₂ з MnO₂ — швидко, без нагрівання й без отруйних продуктів. У лабораторії зручність важливіша за ціну.

Відповідь У розчині H₂O₂ кисню дуже мало (≈ 1,4 % маси), для 1 т O₂ потрібно ≈ 71 т розчину, сам H₂O₂ теж потрібно виробляти, а повітря — безкоштовне джерело кисню.

Яка головна причина, що в промисловості кисень не одержують з H₂O₂?

Умова

На малюнку 20 зафіксовано момент розкладу білої твердої речовини, формула якої — Cd(NO₃)₂. Уважно розгляньте малюнок та опишіть, що відбувається під час реакції. Чому спалахує скіпка, що тліє? Складіть відповідне хімічне рівняння.
Мал. 20 (фото): пробірка з білою речовиною Cd(NO₃)₂ нагрівається полум’ям пальника; на місці розкладу — темна речовина CdO; біля отвору — бурий газ NO₂; у пробірці спалахує дерев’яна скіпка.

✓ розібрано

Спостереження: біла тверда речовина Cd(NO₃)₂ під час нагрівання

темніє (утворюється CdO), з пробірки виходить бурий газ NO₂,

скіпка, що тліє, у пробірці спалахує.

Скіпка спалахує, бо серед продуктів є кисень — він підтримує горіння.

Рівняння: 2Cd(NO₃)₂ = 2CdO + 4NO₂↑ + O₂↑ (t)

Скопійовано ✓

Спочатку «читаємо» фото: що було, що стало, що виділилося. Потім складаємо схему за продуктами, які названі на малюнку, і зрівнюємо Оксиген останнім.

Крок 1 · Що підписано на малюнку Реагент: Cd(NO₃)₂ (біла тверда речовина). Продукти: CdO (темніша тверда речовина) і газ NO₂ (бурий, біля отвору пробірки). Також видно дерев’яну скіпку й полум’я пальника.

Крок 2 · Що відбувається Під час нагрівання біла речовина темніє — утворюється CdO; з пробірки виходить бурий газ (це NO₂); скіпка, що тліє, у пробірці спалахує. Ознаки реакції: зміна кольору й виділення газу.

Крок 3 · Схема Cd(NO₃)₂ → CdO + NO₂ + O₂. (Кисень не підписаний, але з нього «спалахує» скіпка — про нього далі.)

Крок 4 · Зрівнюємо Кадмій і Нітроген Cd: 1 = 1. Нітрогену в Cd(NO₃)₂ два атоми (індекс 2 після дужки), тому праворуч 2NO₂.

Крок 5 · Зрівнюємо Оксиген Ліворуч O: 3 · 2 = 6. Праворуч: 1 (CdO) + 2 · 2 (2NO₂) = 5, тож додатково потрібен ще один атом: O₂ із коефіцієнтом ½. Дроби не потрібні — подвоюємо всі коефіцієнти.

Крок 6 · Рівняння 2Cd(NO₃)₂ ^t= 2CdO + 4NO₂↑ + O₂↑. Перевірка: Cd 2 = 2; N 4 = 4; O 12 = 2 + 8 + 2.

Крок 7 · Чому спалахує скіпка Серед продуктів є кисень: він підтримує горіння, тож скіпка, що ледве тліла, спалахує. Це той самий спосіб виявлення кисню, що й на мал. 19.

Крок 8 · Бонус: нюанс Газів виходить 4 частини NO₂ на 1 частину O₂, тобто кисню в суміші ≈ 20 %, як у повітрі. Тож спалах пояснюється ще й тим, що NO₂ — сильний окисник і сам підтримує горіння. Навчальна відповідь — «виділяється кисень», і вона правильна.

Крок 9 · Безпека NO₂ — отруйний газ, сполуки кадмію теж отруйні. Такий дослід показує лише вчитель, у витяжній шафі; вдома його повторювати не можна.

Відповідь Біла речовина темніє, виділяється бурий газ NO₂, скіпка спалахує завдяки кисню. 2Cd(NO₃)₂ ^t= 2CdO + 4NO₂↑ + O₂↑.

Які коефіцієнти в зрівняному рівнянні розкладу Cd(NO₃)₂ (по порядку: Cd(NO₃)₂, CdO, NO₂, O₂)?

Умова

Чи можна, з огляду на викладене в параграфі, класифікувати хімічні реакції на два типи — каталітичні та некаталітичні? Відповідь аргументуйте.

✓ розібрано

Так, за ознакою «є каталізатор чи ні» таку класифікацію зробити можна:

каталітичні реакції — ті, що йдуть за участі каталізатора

(2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑ з MnO₂), некаталітичні — решта (2HgO = 2Hg + O₂↑).

Але це поділ за умовами, а не за суттю перетворення: та сама реакція

може йти і без каталізатора (повільно), і з ним (швидко).

Тому такий поділ умовний; його варто доповнювати класифікацією за

типом (розклад, сполучення тощо).

Скопійовано ✓

Питання про «класифікацію»: будь-який поділ на типи робиться за якоюсь ознакою. Треба вирішити, чи підходить ознака «є каталізатор» — і чесно сказати, у чому її слабкість.

Крок 1 · Що таке класифікація Це поділ об’єктів на групи за певною ознакою. Тут ознака — наявність каталізатора.

Крок 2 · Каталітичні реакції Реакції, що йдуть за участі каталізатора. Приклад із параграфа: 2H₂O₂ ^MnO₂= 2H₂O + O₂↑.

Крок 3 · Некаталітичні реакції Решта, яким каталізатор не потрібен. Приклад: 2HgO ^t= 2Hg + O₂↑; 2H₂O ^{ел. струм}= 2H₂↑ + O₂↑.

Крок 4 · Перший висновок Формально поділ можливий: кожну реакцію можна віднести до однієї з двох груп за цією ознакою.

Крок 5 · Слабке місце Але від умов проведення залежить, чи є каталізатор. Розклад H₂O₂ іде й без MnO₂ — дуже повільно, а з MnO₂ — швидко. Тож та сама реакція опиняється в обох групах.

Крок 6 · Порівняйте з класифікацією за типом Розклад чи сполучення ми визначаємо за самим рівнянням (скільки речовин зникає й скільки з’являється) — незалежно від умов. А «каталітичність» — властивість способу проведення реакції, а не самої реакції.

Крок 7 · Бонус: у живій природі У живих організмах майже всі реакції каталітичні — їх прискорюють ферменти. Там поділ «каталітична чи ні» майже втрачає зміст, бо без ферментів реакції були б надто повільними.

Відповідь Можна, за ознакою наявності каталізатора, але поділ умовний: та сама реакція може йти і з каталізатором, і без нього; тому його варто доповнювати класифікацією за типом (розклад, сполучення тощо).

Чому поділ реакцій на каталітичні й некаталітичні вважають умовним?

Умова

Перетворіть на хімічні рівняння схеми реакцій, під час яких утворюється кисень:
а) Ag₂O ^t→ Ag + O₂↑;
Mn₂O₇ ^t→ MnO₂ + O₂↑;
б) Al(NO₃)₃ ^t→ Al₂O₃ + NO₂↑ + O₂↑;
Ag₂CO₃ ^t→ Ag + CO₂↑ + O₂↑.

✓ розібрано

а) 2Ag₂O = 4Ag + O₂↑ (t)

2Mn₂O₇ = 4MnO₂ + 3O₂↑ (t)

б) 4Al(NO₃)₃ = 2Al₂O₃ + 12NO₂↑ + 3O₂↑ (t)

2Ag₂CO₃ = 4Ag + 2CO₂↑ + O₂↑ (t)

Скопійовано ✓

Чотири схеми — один алгоритм. Усі реакції — розклад за нагрівання, а в продуктах завжди є O₂. Оксиген зрівнюємо останнім, а коли вийде дріб — подвоюємо всі коефіцієнти.

Під час зрівнювання Оксигену вийшов коефіцієнт 3/2 перед O₂. Що робити?

Умова

Студентка одержала кисень, нагріваючи речовину NaNO₃. Схема цієї реакції:
NaNO₃ ^t→ NaNO₂ + O₂↑.
Чи цілком розклалася речовина, якщо масова частка Оксигену в отриманому твердому залишку становила 50 %? Відповідь дайте на підставі розрахунків. Візьміть до уваги те, що обидві сполуки Натрію — кристалічні речовини.

✓ розібрано

Дано: w(O) у твердому залишку = 50 %.

Знайти: чи цілком розклався NaNO₃.

Розв’язання. 2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂↑ (t).

Mr(NaNO₃) = 23 + 14 + 3 · 16 = 85; w(O) = 48 : 85 = 56,5 %.

Mr(NaNO₂) = 23 + 14 + 2 · 16 = 69; w(O) = 32 : 69 = 46,4 %.

Якби NaNO₃ розклався цілком, залишок був би чистим NaNO₂ і

w(O) = 46,4 %. Але за умовою w(O) = 50 % > 46,4 %, отже, у залишку

є ще NaNO₃ (в ньому Оксигену більше: 56,5 %).

Відповідь: речовина розклалася неповністю.

(Орієнтовно: розклалося ≈ 69 %, лишилося ≈ 31 % NaNO₃.)

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Хитрість у «залишку»: обидві сполуки Натрію тверді, тому в пробірці після нагрівання лишаються обидві (якщо розклад неповний), а вилітає тільки кисень. Порівнюємо масову частку Оксигену в двох «крайніх» випадках.

Крок 1 · Що дано й що з’ясувати Нагріли NaNO₃; одержали кисень і твердий залишок, у якому w(O) = 50 %. Треба з’ясувати, чи розклалася вся речовина.

Крок 2 · Рівняння 2NaNO₃ ^t= 2NaNO₂ + O₂↑. Перевірка: Na 2 = 2; N 2 = 2; O 6 = 4 + 2.

Крок 3 · Що означає «обидві кристалічні» Газ тут лише O₂. NaNO₃ і NaNO₂ — тверді, тому залишаються в пробірці. Якщо розклад повний — залишок складається тільки з NaNO₂; якщо ні — це суміш NaNO₂ і того NaNO₃, що не встиг розкластися.

Крок 4 · Оксиген у вихідній речовині M_r(NaNO₃) = 23 + 14 + 3 · 16 = 85. w(O) = 48 : 85 ≈ 56,5 % (це «початкова» частка).

Крок 5 · Оксиген у продукті M_r(NaNO₂) = 23 + 14 + 2 · 16 = 69. w(O) = 32 : 69 ≈ 46,4 % (це «кінцева» частка).

Крок 6 · Порівнюємо Якби розклалося все, залишок був би чистим NaNO₂ — і w(O) дорівнювала б 46,4 %. Фактично 50 % — вище. Оксигену в залишку більше, ніж у чистому NaNO₂, отже, там ще лишився NaNO₃ (у ньому Оксигену більше). Проміжне значення 50 % лежить між 46,4 % і 56,5 %, тобто в залишку суміш.

Крок 7 · Бонус: яка частка розклалася Візьмемо порцію NaNO₃ масою 85 г (Оксигену в ній 48 г). Нехай відійшло z г кисню. Залишок: 85 − z, Оксигену в ньому 48 − z. За умовою (48 − z) : (85 − z) = 0,5 → 48 − z = 42,5 − 0,5z → z = 11 г.

Крок 8 · Порівняння з повним розкладом За рівнянням, якби розклалося все, відійшло б 16 г O₂ на кожні 85 г NaNO₃ (2 · 85 = 170 → 32; 170 : 32 = 85 : 16). Фактично — 11 г. Розклалося 11 : 16 ≈ 69 %, лишилося ≈ 31 %.

Крок 9 · Перевірка Залишок: 85 − 11 = 74 г, із них NaNO₂ ≈ 47,4 г і NaNO₃ ≈ 26,6 г. Оксигену в залишку: 47,4 · 32 : 69 + 26,6 · 48 : 85 ≈ 22 + 15 = 37 г. 37 : 74 = 0,5 = 50 % — збігається з умовою.

Відповідь Не цілком: за повного розкладу w(O) у залишку була б 46,4 %, а за умовою 50 %. Розклалося ≈ 69 % NaNO₃.

Яку масову частку Оксигену мав би твердий залишок, якби NaNO₃ розклався повністю?

Умова

Створюймо проєкт. Підготуйте за матеріалами з інтернету повідомлення про наукові здобутки відкривачів кисню К.-В. Шеєле та Дж. Прістлі.

✓ розібрано

ПЛАН ПОВІДОМЛЕННЯ (зразок)

1. К.-В. Шеєле (1742–1786) — шведський аптекар і хімік. Близько

1771–1772 рр. одержав «вогняне повітря» (кисень), нагріваючи різні

речовини, але опублікував відкриття лише 1777 р. Відкрив також

хлор (1774) і низку кислот.

2. Дж. Прістлі (1733–1804) — англійський хімік і священник.

1 серпня 1774 р. розклав HgO, нагріваючи його сонячним світлом,

сфокусованим лінзою. Назвав газ «дефлогістованим повітрям»:

у ньому свічка горіла яскравіше. Запропонував спосіб одержання

газованої води.

3. Обидва вважали, що горіння — це вихід «флогістону». Правильне

пояснення дав А. Лавуазьє, який запропонував назву «оксиген».

4. Висновок: відкриття кисню — результат роботи кількох учених.

Пріоритет залежить від того, що вважати відкриттям — одержання

газу чи публікацію.

Скопійовано ✓

Проєкт — це не «переписати з інтернету», а зібрати факти, звірити їх у кількох джерелах і викласти за планом. Нижче — зразок плану з основними фактами; свої цікавинки додавайте самі.

Крок 1 · Мета й формат Повідомлення на 3–5 хвилин (5–7 слайдів чи сторінка тексту) про двох учених: коли жили, що відкрили, чому їхні відкриття важливі. Підручник пропонує шукати за матеріалами з інтернету.

Крок 2 · Де шукати й як перевіряти Запити: «Шеєле відкриття кисню», «Прістлі кисень 1774». Дати перевіряй у двох незалежних джерелах (енциклопедія, наукова сторінка); підручник дає ще й QR-посилання на докладніші матеріали (с. 31).

Крок 3 · Шеєле Карл Вільгельм Шеєле (1742–1786) — шведський аптекар. Близько 1771–1772 рр. одержав кисень, нагріваючи різні речовини, і назвав його «вогняним повітрям». Книгу про свої досліди опублікував лише 1777 р.

Крок 4 · Прістлі Джозеф Прістлі (1733–1804) — англійський хімік і священник. 1 серпня 1774 р. нагрів HgO за допомогою лінзи, що фокусувала сонячне світло, і зібрав газ, у якому свічка горіла яскравіше. Назвав його «дефлогістованим повітрям».

Крок 5 · Інші здобутки Шеєле відкрив хлор (1774) та низку органічних кислот; Прістлі вивчав багато газів і запропонував спосіб одержання газованої води. Додай по одному-два факти, які вразили саме тебе.

Крок 6 · Чому вони «не до кінця» Обидва вважали, що речовини горять, бо з них виходить гіпотетичний «флогістон». Тому природу нового газу вони пояснити не змогли. Правильну теорію горіння дав А. Лавуазьє — той самий, що в § 4 зважуванням спростував «флогістон»; він і запропонував назву «оксиген».

Крок 7 · Хто ж відкрив кисень Шеєле одержав його раніше, але опублікував пізніше; Прістлі опублікував раніше; Лавуазьє зрозумів, що це за газ. Тому питання «хто перший» залежить від того, що вважати відкриттям: одержання, публікацію чи пояснення. Це і є головна ідея проєкту.

Крок 8 · Оформлення План: вступ (чому кисень важливий) → два вчених (роки, місце, досліди) → спільне й відмінне → висновок. Наприкінці — список джерел.

Відповідь Зразок плану — у режимі «Списати». Свої цікавинки й джерела додай сам.

Чому Шеєле й Прістлі не вважають авторами правильної теорії горіння?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

витіснення (води, повітря) — displacement (of water, air)

газовідвідна трубка — gas delivery tube

герметичність — airtightness

гідроген пероксид — hydrogen peroxide

зріджене повітря — liquid air

каталізатор — catalyst

кисень — oxygen

реакція розкладу — decomposition reaction

скіпка, що тліє — glowing splint

температура кипіння — boiling point

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: вибір слів — ваш. Нижче — зразок із десяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову).

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … зрозуміти, що кисень збирають витісненням води

або повітря, і пояснити чому (вправа 1).

Мені було важко … зрівнювати рівняння з дробовими коефіцієнтами,

наприклад розклад Al(NO₃)₃ (вправа 6).

Мені було цікаво … що та сама реакція йде бурхливо з MnO₂ і майже

не помітна без нього — каталізатор.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжіть кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Умова

Одержуємо кисень. Дотримуйтеся правил безпеки! Потрібні: водний розчин гідроген пероксиду, каталізатор — речовина MnO₂, прилад для одержання газу, склянка, промивалка з водою, шпатель, штатив для пробірок, пробірка для збирання газу, дерев’яна скіпка, спиртівка/сухе пальне, сірники.
Підготуйте таблицю «Дії — Спостереження — Висновки», складіть прилад (мал. 21), перевірте його на герметичність (мал. 22), одержіть і зберіть кисень (мал. 23), доведіть скіпкою, що це кисень. Запишіть рівняння реакції.
Мал. 21–23 (фото): пробірка з корком і гумова газовідвідна трубка; кінець трубки у склянці з водою, пробірку гріє рука; кінець трубки опущено до дна другої пробірки в штативі.

✓ розібрано

Мета: одержати кисень розкладом H₂O₂ й довести, що це кисень.

Обладнання: розчин H₂O₂, MnO₂, прилад для одержання газу,

склянка з водою, штатив, пробірка-приймач, скіпка, спиртівка, сірники.

1) Дія: склав прилад і перевірив на герметичність (кінець трубки —

у воду, пробірку зігрів рукою).

Спостереження: з трубки вийшли бульбашки повітря.

Висновок: прилад герметичний (об’єм газу при нагріванні росте).

2) Дія: налив у пробірку розчин H₂O₂ (1/4–1/3 об’єму), додав MnO₂.

Спостереження: швидко виділяється багато бульбашок газу.

Висновок: MnO₂ прискорив розклад H₂O₂, виділився газ.

3) Дія: одразу закрив пробірку корком; кінець трубки — на дно

порожньої пробірки.

Спостереження: пробірка-приймач заповнюється безбарвним газом.

Висновок: газ витісняє повітря з приймача.

4) Дія: через кілька хвилин вніс скіпку, що ледве тліє.

Спостереження: скіпка яскраво спалахнула.

Висновок: зібраний газ — кисень.

Рівняння реакції: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑ (MnO₂)

Скопійовано ✓

Це «зразок» заповненого протоколу: у вас спостереження можуть трохи відрізнятися (скільки бульбашок, як швидко спалахне скіпка). Головне — кожен рядок «дія → спостереження → висновок» має бути пов’язаний логічно.

Крок 1 · Безпека й підготовка Розчин H₂O₂ на уроці — слабкий, але може подразнювати шкіру й очі; порошок MnO₂ не вдихай і не бери до рота. З вогнем працюй обережно: довга скіпка, спиртівка — подалі від паперів і волосся. Спершу накресли таблицю «Дії — Спостереження — Висновки» й рядок «Рівняння реакції».

Крок 2 · Складаємо прилад Пробірку щільно закривають корком із газовідвідною трубкою, ніби вкручуючи корок. Надмірних зусиль не докладаємо — скло може тріснути (мал. 21).

Крок 3 · Герметичність: ідея Кінець трубки занурюємо у склянку з водою й гріємо пробірку долонею. Повітря всередині нагрівається й розширюється — з трубки йдуть бульбашки. Є бульбашки — прилад герметичний; немає — повітря виходить крізь щілини: розбираємо й з’єднуємо знову (мал. 22).

Крок 4 · Реактиви Розбираємо прилад. У пробірку наливаємо розчин H₂O₂ не більше ніж на 1/4–1/3 об’єму: реакція піниться, і більший об’єм просто виплеснеться. Додаємо трохи порошку MnO₂. Спостереження: швидке виділення бульбашок газу (з каталізатором реакція йде бурхливо).

Крок 5 · Одразу закриваємо Пробірку одразу закриваємо корком із трубкою — інакше частина кисню втече. Пробірку ставимо в штатив (або закріплюємо лапкою).

Крок 6 · Збираємо газ Кінець трубки опускаємо до дна іншої пробірки (мал. 23). Кисень трохи важчий за повітря, тому заповнює приймач знизу, а повітря «витискається» вгору й виходить крізь отвір. Це спосіб витіснення повітря.

Крок 7 · Чекаємо кілька хвилин Спершу з реакційної пробірки виходить повітря, що було в приладі, і лише потім — кисень. Тому скіпку вносимо не одразу, а через кілька хвилин, коли приймач уже заповнений.

Крок 8 · Виявляємо кисень Запалюємо довгу скіпку від спиртівки чи сухого пального й «пригасаємо» її, щоб вона ледве тліла (як сірник). Вносимо в приймач. Спостереження: скіпка яскраво спалахує — це кисень (мал. 19).

Крок 9 · Завершення роботи Гасимо скіпку й спиртівку, розбираємо прилад, вміст пробірки виливаємо в спеціальну посудину (не в раковину), пробірку миємо.

Крок 10 · Рівняння й висновок 2H₂O₂ ^MnO₂= 2H₂O + O₂↑. Висновок: розкладом H₂O₂ у присутності каталізатора MnO₂ одержали кисень і довели його тліючою скіпкою.

Відповідь Зразок протоколу — у режимі «Списати». Спостереження на своєму досліді запиши власні.

Навіщо прилад для одержання газу перевіряють на герметичність?

Умова

Що відбуватиметься зі скіпкою, що тліє, якщо пробірка буде лише частково заповнена киснем?

✓ розібрано

Якщо пробірка заповнена киснем лише частково, решту займає повітря,

і частка кисню в суміші менша. Скіпка спалахне слабше або лише

трохи розгориться, а де кисню зовсім мало — так і лишиться тліти.

Висновок «газ — не кисень» був би помилковим: для надійного

виявлення пробірку треба заповнити газом цілком.

Скопійовано ✓

Спалах скіпки — прилад із «шкалою»: чим більша частка кисню, тим яскравіше горіння. У частково заповненій пробірці шкала «не дотягується» до максимуму.

Крок 1 · Що в пробірці Спосіб витіснення повітря: кисень заповнює пробірку знизу догори. Якщо зупинитися раніше, унизу буде кисень, а ближче до отвору — повітря або суміш кисню з повітрям.

Крок 2 · Чому важливе співвідношення У повітрі ≈ 21 % кисню, у чистому — 100 %. Яскравість горіння зростає разом із часткою кисню: у повітрі скіпка лише тліє, у чистому кисні — спалахує.

Крок 3 · Частково заповнена пробірка Кисню в суміші менше, ніж у чистому газі, тому скіпка спалахне слабше; а там, де частка O₂ лише трохи вища за повітряну, вона так і продовжить тліти.

Крок 4 · Місце скіпки Кисень збирається на дні, тому біля отвору скіпка потрапить у повітря й не спалахне — навіть якщо внизу кисень уже є. А якщо опустити її глибше, ближче до дна, — яскравий спалах.

Крок 5 · Чим це небезпечно для висновку Не спалахнула — і можна неправильно вирішити: «газ не кисень» (хибний негативний результат). Тому доказ треба проводити, коли приймач уже заповнений.

Крок 6 · Як зробити результат надійним Збирати газ довше (кілька хвилин), перевіряти скіпку біля отвору, а також проводити контрольний дослід: скіпка в повітрі лише тліє, а в кисні — спалахує. Порівняння й дає доказ.

Відповідь Скіпка спалахне слабше або продовжить тліти, бо кисню в суміші з повітрям менше; пробірку для виявлення кисню треба заповнити цілком.

Що, імовірно, станеться, якщо в пробірку, наповнену киснем лише наполовину, внести скіпку, що тліє?

Умова

Як можна видалити зібраний кисень із пробірки?

✓ розібрано

1) Нахилити пробірку отвором донизу: кисень трохи важчий за

повітря, тому поступово витікає (повільно: різниця ≈ 10 %).

2) Витиснути кисень водою: занурити пробірку у воду й нахилити —

газ вийде бульбашками, а вода заповнить пробірку.

3) Продути пробірку повітрям (гумовою грушею) або просто лишити

відкритою — газ повільно змішається з повітрям.

Скопійовано ✓

Тут кілька правильних відповідей. Вони спираються на дві властивості кисню: він трохи важчий за повітря й слабко розчиняється у воді.

Крок 1 · Задача Потрібно, щоб у пробірці лишилося повітря замість кисню — наприклад, перед наступним дослідом.

Крок 2 · Спосіб «просто відкрити» Якщо пробірку залишити відкритою, газ поступово змішується з повітрям (так працює дифузія). Це найпростіше, але повільно й невиразно.

Крок 3 · Спосіб «нахилити» Кисень (M_r = 32) трохи важчий за повітря (≈ 29), тому з нахиленої пробірки він частково «виливається». Різниця лише ≈ 10 %, тож повністю й миттєво так не вийде: більша частина змішається з повітрям.

Крок 4 · Спосіб «витіснити водою» Занурити пробірку отвором догори у воду й нахилити під водою: кисень слабко розчиняється, тому виходить бульбашками, а вода займає його місце. Потім воду просто виливають — і в пробірці лишається повітря.

Крок 5 · Спосіб «продути» Подати в пробірку повітря з гумової груші: воно витісняє кисень і змішується з ним. Цей спосіб швидший за «просто відкрити».

Крок 6 · Що найкраще Найнадійніше — промити пробірку водою: це безпечно й швидко, а в пробірці не лишається жодного «залишку» газу.

Відповідь Нахилити отвором донизу (кисень трохи важчий), витіснити водою або продути повітрям; можна й просто залишити відкритою — газ повільно змішається з повітрям.

Кисень лише на ≈ 10 % важчий за повітря (32 проти 29). Що це означає для «переливання» кисню з пробірки?

Умова

Домішки яких речовин можуть бути в кисні, зібраному:
а) витисненням повітря;
б) витисненням води?

✓ розібрано

а) Витісненням повітря: домішка повітря — насамперед азоту N₂

(також аргону й вуглекислого газу), бо повітря витісняється

не повністю; ще є пара води з розчину.

б) Витісненням води: пара води (газ збирається над водою, і вона

випаровується), а також трохи повітря, що було в приладі.

Скопійовано ✓

Домішка залежить від того, що «вигнав» кисень зі збірника: у способі витіснення повітря це залишки повітря, у способі витіснення води — пара води.

Крок 1 · Звідки береться домішка У будь-якому разі газ пройшов через розчин — тому містить водяну пару. До того ж у приладі спочатку було повітря, і воно виходить разом із першими порціями газу.

Крок 2 · а) Витіснення повітря Кисень повільно «витісняє» повітря, але межа між газами розмита. Частина повітря лишається в приймачі й перемішується з киснем.

Крок 3 · Що саме в повітрі Приблизно 78 % азоту N₂, 21 % кисню O₂ і менше 1 % інших газів (аргон, вуглекислий газ). Основна домішка в зібраному кисні — азот.

Крок 4 · б) Витіснення води Газ збирається над водою, а вода трохи випаровується. Тому водяна пара — головна домішка (про це прямо сказано в тексті параграфа). До неї додається трохи повітря з приладу.

Крок 5 · Порівняння За чистотою від повітря витіснення води виграє, але газ вологий; витіснення повітря дає сухіший газ, проте з більшою домішкою азоту. Для скіпки обидва способи достатні.

Крок 6 · Як зробити кисень чистішим Не збирати перші порції (там повітря з приладу) й довше пропускати газ; а щоб одержати сухий газ, його можна пропустити через осушувач.

Відповідь а) Азот та інші гази повітря (і трохи пари води); б) водяна пара й трохи повітря.

Яка домішка неминуче є в кисні, зібраному витісненням води?

Умова

Досліджуємо вплив температури на розклад гідроген пероксиду. Потрібен медичний препарат — водний розчин гідроген пероксиду з масовою часткою 3 %.
У дві пробірки налийте по 2–3 мл розчину. Чи помічаєте бульбашки кисню? В одну термостійку склянку ємністю 200 мл налийте до половини гарячу воду (≈ 60–70 °С), в іншу — стільки ж киплячої (≈ 100 °С) і помістіть у кожну пробірку з розчином. Що спостерігаєте? Доведіть, що газ — кисень. У якій пробірці H₂O₂ розкладається інтенсивніше? Зробіть висновок про залежність швидкості розкладу від температури.

✓ розібрано

Мета: з’ясувати, як температура впливає на розклад H₂O₂.

Обладнання: аптечний розчин H₂O₂ (3 %), 2 пробірки, 2 термостійкі

склянки, гаряча (≈ 60–70 °С) і кипляча (≈ 100 °С) вода, скіпка.

Безпека: киплячу воду й гарячі пробірки — лише з дорослими; пробірку

тримати в штативі чи кліщами; корком не закривати.

Дії та спостереження (орієнтовні):

1) У дві пробірки — по 2–3 мл розчину. Бульбашок майже немає:

за кімнатної температури розклад дуже повільний.

2) Пробірка №1 — у гарячу воду, №2 — у киплячу. У №1 виділення газу

помітне, але повільне; у №2 — значно інтенсивніше.

3) До газу над розчином піднесли скіпку, що тліє: спалахує — це O₂.

Висновок: чим вища температура, тим швидше розкладається H₂O₂.

Рівняння: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑ (t)

Скопійовано ✓

Дослід на зв’язок «температура — швидкість». Розумний експеримент змінює лише одну умову (температуру), а все інше — однакове в обох пробірках.

Крок 1 · Безпека — перша Кипляча вода й гарячі пробірки — це опіки. Працюй із дорослим, пробірки тримай у штативі чи кліщами. Корком пробірки не закривай: газ, що утворюється, створює тиск. Використовуй лише аптечний 3 %-й розчин — не «пергідроль» і не концентрований: він викликає хімічні опіки.

Крок 2 · Що змінюємо і що тримаємо однаковим Змінюємо лише температуру (гаряча й кипляча вода). Однакові: розчин H₂O₂, його об’єм (2–3 мл), посудина, час спостереження. Без цього неможливо сказати, що саме змінило швидкість.

Крок 3 · Початковий стан Спершу дивимося на розчини за кімнатної температури: бульбашок майже немає, бо розклад H₂O₂ без каталізатора й за низької температури дуже повільний.

Крок 4 · Дії Пробірку 1 ставимо в склянку з гарячою водою (≈ 60–70 °С), пробірку 2 — з киплячою (≈ 100 °С). Спостерігаємо за кількістю бульбашок, що виділяються за хвилину.

Крок 5 · Що очікуємо У пробірці 1 — помітне, але повільне виділення газу. У пробірці 2 — інтенсивне («закипає» піною). Отже, у другій розклад іде швидше.

Крок 6 · Контроль: пробірка з водою Дрібна пастка: при нагріванні з будь-якої води виділяється розчинене в ній повітря — теж бульбашками. Щоб не сплутати, у ту саму гарячу воду ставимо контрольну пробірку з чистою водою: якщо там бульбашок значно менше, то в розчині H₂O₂ газ дає саме розклад.

Крок 7 · Доказ, що газ — кисень Підносимо до отвору скіпку, що ледве тліє: у кисні вона спалахує. Над киплячою водою багато пари — вона розбавляє кисень і може заважати, тому тримаємо скіпку біля самого отвору й дивимося на спалах.

Крок 8 · Висновок Чим вища температура, тим швидше розкладається гідроген пероксид. Висновок стосується цієї реакції й дослідженого проміжку температур — для інших реакцій його ще треба перевіряти.

Крок 9 · Практична користь Ось чому розчин H₂O₂ зберігають у прохолодному місці: тепло прискорює його розклад, і за довгого зберігання розчин «вичерпується».

Відповідь Інтенсивніше розкладається H₂O₂ у пробірці в киплячій воді; швидкість розкладу зростає з температурою. Газ — кисень (тліюча скіпка спалахує).

Навіщо в цьому досліді додають контрольну пробірку з чистою водою?

Умова

Спробуйте пояснити вплив температури на реакцію розкладу гідроген пероксиду.

✓ розібрано

Під час нагрівання молекули H₂O₂ рухаються швидше, тому частіше

стикаються. До того ж більша частка зіткнень виявляється достатньо

«енергійною», щоб зруйнувати молекулу. Отже, за вищої температури

за той самий час розкладається більше молекул — швидкість реакції

зростає.

Скопійовано ✓

Пояснення — на рівні частинок: що змінюється в «поведінці» молекул, коли речовину нагрівають. Це перший крок до розуміння швидкості реакцій, яке ви поглибите в § 21.

Крок 1 · Температура й рух частинок Температура — це міра руху частинок. У гарячому розчині молекули рухаються швидше, ніж у холодному.

Крок 2 · Що означає «розкладається» Молекула H₂O₂ руйнується й перетворюється на молекули води та кисню. Щоб зруйнувати зв’язок між атомами Оксигену, потрібна енергія.

Крок 3 · Перший ефект: частіші зіткнення Швидші молекули частіше стикаються між собою й зі стінками. За один і той самий час подій, що можуть закінчитися розкладом, відбувається більше.

Крок 4 · Другий ефект: енергійніші зіткнення Не кожне зіткнення «руйнує» молекулу — для цього воно має бути достатньо енергійним. У гарячому розчині таких зіткнень більша частка.

Крок 5 · Скільки це може дати За емпіричним правилом, підвищення температури на 10 °С прискорює багато реакцій у 2–4 рази. Від 20 до 100 °С — вісім таких «кроків»: навіть при множнику 2 це 2⁸ = 256 разів. Тому в киплячій воді розклад виглядає зовсім інакше, ніж у теплій.

Крок 6 · Життєві приклади Молоко швидше скисає в теплій кімнаті, ніж у холодильнику; їжа псується швидше в спеку — усе це хімічні перетворення, які нагрів прискорює.

Крок 7 · Два способи прискорити Реакцію можна прискорити нагріванням або каталізатором (MnO₂). Різниця в тому, що нагрівання змінює енергію всіх частинок, а каталізатор «полегшує» сам шлях реакції. Про це — у § 21 «Керування хімічними реакціями».

Відповідь У гарячому розчині молекули H₂O₂ рухаються швидше, частіше й енергійніше стикаються, тому за той самий час розкладається більше молекул — швидкість розкладу зростає.

Що відбувається з молекулами H₂O₂ під час нагрівання розчину?

Умова

Складіть рівняння реакції горіння водню.
Контекст: водень, що надходить у повітря через тонку газовідвідну трубку, підпалюють — він горить ледь помітним полум’ям; над полум’ям тримають скляну пластинку, і на ній з’являються краплинки води.

✓ розібрано

Горіння водню — це його взаємодія з киснем повітря:

2H₂ + O₂ = 2H₂O (t)

Єдиний продукт — вода (на склі над полум’ям — краплинки від

конденсації пари).

Тип реакції — сполучення: з двох речовин утворюється одна.

Скопійовано ✓

Це «складіть рівняння» у найчистішому вигляді: два реагенти відомі, продукт названо в тексті, лишається правильно записати формули й розставити коефіцієнти. Алгоритм той самий, що в § 5.

Крок 1 · Що відомо з тексту Водень горить у кисні повітря, і єдиний продукт — вода. Отже, реагенти: водень і кисень; продукт: вода. Умова — підпалити (t).

Крок 2 · Формули простих речовин Водень і кисень — прості речовини, їхні молекули двоатомні: H₂ і O₂ (а не окремі атоми H і O). Вода — H₂O. Схема: H₂ + O₂ → H₂O.

Крок 3 · Рахуємо атоми Ліворуч: H — 2, O — 2. Праворуч: H — 2, O — 1. Не збігається Оксиген: ліворуч один «зайвий» атом.

Крок 4 · Зрівнюємо Оксиген Ставимо 2 перед H₂O — і праворуч O — 2. Але тепер праворуч H — 4, а ліворуч лишилося 2.

Крок 5 · Зрівнюємо Гідроген Ставимо 2 перед H₂ — і ліворуч H — 4. Рівняння: 2H₂ + O₂ = 2H₂O. Перевірка: H — 4 і 4; O — 2 і 2.

Крок 6 · Умова реакції Над знаком «=» — t: водень треба підпалити. За кімнатної температури суміш H₂ і O₂ може стояти роками без жодних змін — адже «за стандартних умов кисень реагує з небагатьма речовинами» (§ 7). Нагрівання лише запускає реакцію, а далі вона йде сама й виділяє теплоту.

Крок 7 · Тип реакції і перевірка маси З двох речовин утворилася одна — це реакція сполучення. Закон збереження маси (§ 4): 2 · 2 г + 32 г = 4 г + 32 г = 36 г = 2 · 18 г. Збігається.

Крок 8 · Як довести, що утворилася вода Над полум’ям тримають суху холодну скляну пластинку: гарячий водяний пар охолоджується об скло й конденсується в краплинки. Саме полум’я ледь помітне, бо продукт — безбарвний газ, а розжарених твердих частинок, які могли б світитися, немає.

Крок 9 · Чому з трубки спокійно, а суміш вибухає З трубки водень горить лише на межі, де зустрічається з киснем повітря. У суміші водню з киснем молекули вже перемішані по всьому об’єму, тому реакція проходить миттєво скрізь — це вибух. Тому водень підпалюють на виході з трубки лише після перевірки на чистоту.

Відповідь 2H₂ + O₂ ^t= 2H₂O — реакція сполучення.

Скільки грамів води утвориться, коли повністю прореагують 4 г водню й 32 г кисню?

Умова

Яка причина того, що зовнішні ефекти горіння сірки в повітрі та кисні різні?
Мал. 24: а — жовта сірка в залізній ложці; б — її горіння в повітрі (ледь помітне блакитне полум’я); в — горіння в посудині з киснем (полум’я значно яскравіше).

✓ розібрано

Реакція в обох випадках однакова: S + O₂ = SO₂ (t), продукт той самий.

Різниться лише швидкість реакції.

У повітрі кисню приблизно 21 % (за об’ємом), решта — переважно азот,

який у реакції участі не бере. У чистому кисні молекул O₂ в одному

й тому ж об’ємі приблизно в 5 разів більше, вони частіше стикаються

з сіркою, реакція йде швидше — за той самий час виділяється більше

теплоти й світла, тому полум’я яскравіше.

Скопійовано ✓

Питання «чому по-різному?» вимагає знайти те, що відрізняється: продукт чи швидкість. Рівняння однакове, а отже, відповідь — в умовах, а не в речовинах.

Крок 1 · Що спостерігаємо У повітрі сірка горить ледь помітним блакитним полум’ям (мал. 24, б), у кисні — значно яскравішим (мал. 24, в). І там, і там утворюється сірчистий газ SO₂ із різким запахом.

Крок 2 · Чи змінилася реакція Рівняння S + O₂ = SO₂ в обох випадках однакове: ті самі реагенти, той самий продукт. Різниться не «що», а «як швидко».

Крок 3 · З чого складається повітря У повітрі кисню приблизно 21 % за об’ємом, азоту — близько 78 %. Азот у цій реакції участі не бере.

Крок 4 · Рахуємо У чистому кисні частка O₂ — 100 %. 100 : 21 ≈ 4,8: в одному й тому ж об’ємі молекул O₂ майже в 5 разів більше.

Крок 5 · Наслідок: частіші зіткнення Що більше молекул O₂ навколо сірки, то частіше вони з нею стикаються. За секунду реагує більше речовини — виділяється більше теплоти й світла: полум’я яскравіше й гарячіше.

Крок 6 · Що робить азот у повітрі Молекули N₂ — «чужі»: не горять і не реагують, але заважають кисню дістатися до сірки й забирають частину теплоти, нагріваючись самі. Тому в повітрі полум’я тьмяніше.

Крок 7 · Те саме вже було в § 6 Скіпка, що ледве тліє, спалахує в кисні — і тим яскравіше, чим вища частка O₂ у пробірці. Принцип той самий: більше кисню — швидша реакція — яскравіші ефекти.

Крок 8 · Практичний висновок У середовищі з підвищеною часткою кисню все горить значно інтенсивніше. Тому біля кисневих балонів і масок не можна ні вогню, ні мастила. А досліди зі спалювання сірки проводять у витяжній шафі: SO₂ — отруйний газ.

Відповідь У повітрі O₂ лише близько 21 %, у чистому кисні — 100 %. Тому в кисні реакція S + O₂ = SO₂ йде швидше й виділяє за той самий час більше теплоти й світла; продукт той самий.

Чому сірка горить у кисні яскравіше, ніж у повітрі?

Умова

Складіть рівняння реакції магнію з киснем.
Мал. 25: а — стрічка магнію; б — її горіння в повітрі сліпучо-білим полум’ям. Продукт — біла тверда речовина, сполука Магнію з Оксигеном MgO.

✓ розібрано

2Mg + O₂ = 2MgO (t)

Магній горить сліпучо-білим полум’ям; утворюється біла тверда

речовина — сполука Магнію з Оксигеном MgO.

Реакція сполучення. Маси: 2 · 24 г + 32 г = 2 · 40 г (48 + 32 = 80).

Скопійовано ✓

Формула металу — просто символ елемента, кисню — O₂. Далі — звичайний алгоритм зрівнювання з § 5.

Крок 1 · Що відомо Реагенти: магній (метал) і кисень; продукт — MgO (за текстом параграфа). Умова — підпалити (t).

Крок 2 · Схема Mg + O₂ → MgO. Формула металу — просто символ Mg; кисень — двоатомна молекула O₂.

Крок 3 · Рахуємо атоми Ліворуч: Mg — 1, O — 2. Праворуч: Mg — 1, O — 1. Не збігається Оксиген.

Крок 4 · Зрівнюємо Оксиген Ставимо 2 перед MgO — і праворуч O — 2. Але тепер праворуч Mg — 2, а ліворуч 1.

Крок 5 · Зрівнюємо Магній Ставимо 2 перед Mg. Рівняння: 2Mg + O₂ = 2MgO. Перевірка: Mg — 2 і 2; O — 2 і 2.

Крок 6 · Що ми бачимо Сліпуче-біле полум’я — це швидкий викид великої кількості теплоти й світла. Продукт MgO — біла тверда речовина; її дрібні тверді частинки утворюють густий білий дим. Колись саме таке світло давав спалах магнієвого порошку для фотографій.

Крок 7 · Масове співвідношення За рівнянням: 2 · 24 г Mg + 32 г O₂ = 2 · 40 г MgO, тобто 48 + 32 = 80. Скоротивши на 16: 3 г Mg + 2 г O₂ = 5 г MgO. Білий порошок важчий за магній, що згорів: до нього приєдналися атоми Оксигену з повітря (так само, як у § 4: 8 г міді + 2 г кисню = 10 г оксиду).

Крок 8 · Тип реакції З двох речовин утворилася одна — реакція сполучення.

Крок 9 · Безпека Магнієву стрічку тримають металевим пінцетом чи тигельними щипцями, а на сліпуче полум’я не дивляться впритул: воно настільки яскраве, що шкодить очам (випромінює й ультрафіолет).

Відповідь 2Mg + O₂ ^t= 2MgO — реакція сполучення.

Чому маса білого порошку MgO більша за масу магнію, що згорів?

Умова

Складіть рівняння реакції міді з киснем.
Контекст: якщо нагрівати в повітрі мідну дротинку чи пластинку з очищеною до блиску поверхнею, то її темно-червоний («мідний») колір поступово змінюється на темно-сірий — це колір плівки речовини CuO.

✓ розібрано

2Cu + O₂ = 2CuO (t)

Мідь у разі нагрівання на повітрі вкривається темно-сірою плівкою

CuO (колір поверхні змінюється з темно-червоного на темно-сірий).

Реакція сполучення. Маси: 2 · 64 г + 32 г = 2 · 80 г (128 + 32 = 160).

Скопійовано ✓

Тут немає ні полум’я, ні спалаху — реакція «тиха». Тому доказ її перебігу — зміна кольору, тобто нова речовина на поверхні.

Крок 1 · Спостереження Очищена до блиску мідь має темно-червоний колір. Під час нагрівання вона поступово темніє до темно-сірого — отже, на поверхні утворилася нова речовина CuO (зміна кольору — ознака реакції, § 3).

Крок 2 · Схема Cu + O₂ → CuO.

Крок 3 · Рахуємо атоми Cu — 1 і 1; O — 2 і 1. Не збігається Оксиген.

Крок 4 · Зрівнюємо Ставимо 2 перед CuO (O — 2 і 2), тоді праворуч Cu — 2, тому ставимо 2 й перед Cu. Рівняння: 2Cu + O₂ = 2CuO. Перевірка: Cu — 2 і 2; O — 2 і 2. З двох речовин одна — реакція сполучення.

Крок 5 · Навіщо очищати до блиску Стара темна плівка чи бруд приховали б початковий колір, і порівняти «було — стало» не вийшло б. Перше, що роблять у такому досліді, — створюють чесну точку відліку (так само, як контрольна пробірка в § 6).

Крок 6 · Чому немає полум’я Реакція йде повільно й лише на поверхні металу, теплота розсіюється — тому ні полум’я, ні іскор, а лише поступова зміна кольору. Мідь не «горить», а повільно вкривається плівкою оксиду.

Крок 7 · Масове співвідношення За рівнянням: 2 · 64 г Cu + 32 г O₂ = 2 · 80 г CuO, тобто 128 + 32 = 160. Скоротивши на 32: 4 г Cu + 1 г O₂ = 5 г CuO. Тому якщо пластинку зважити до й після нагрівання, вона стане важчою — на масу приєднаного Оксигену.

Крок 8 · Порівняння з іншими металами Магній згорає сліпучим полум’ям, залізо в чистому кисні — з іскрами, мідь лише темніє: метали по-різному «охоче» сполучаються з киснем. Чому так — розберемо в Розділі 4 (§ 42).

Відповідь 2Cu + O₂ ^t= 2CuO — реакція сполучення; мідь темніє, а її маса зростає.

Що свідчить, що мідь у досліді вступила в реакцію з киснем?

Умова

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, з якими металами і неметалами кисень не взаємодіє за жодних зовнішніх умов.

✓ розібрано

Зразок результату пошуку:

Неметали: гелій He, неон Ne, аргон Ar (інертні гази) з киснем

не вступають у реакцію. Галогени (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) безпосередньо

з киснем не сполучаються: їхні оксиди добувають іншими шляхами.

Метали: золото Au і платина Pt не окиснюються навіть за сильного

нагрівання на повітрі (тому з них роблять прикраси й електроди).

Примітка: «за жодних умов» — надто категорично; точніше

писати: «за звичайних і лабораторних умов, зокрема за нагрівання».

Скопійовано ✓

Це пошукове завдання: відповідь — не одне слово, а перевірена добірка з поясненням. Нижче — як її зібрати і чого остерігатися.

Крок 1 · Що шукати Дві добірки: неметали і метали, які не реагують з O₂ навіть за нагрівання. Корисні запити: «інертні гази хімічні властивості», «благородні метали окиснення на повітрі», «золото платина не окиснюються».

Крок 2 · Неметали: інертні гази Гелій He, неон Ne, аргон Ar з киснем не реагують: вони майже не утворюють сполук узагалі (звідси «інертні»). Криптон і ксенон теж не сполучаються з киснем безпосередньо — оксиди Ксенону добувають лише непрямим шляхом.

Крок 3 · Неметали: галогени Фтор F₂, хлор Cl₂, бром Br₂, йод I₂ безпосередньо з киснем не сполучаються. Оксиди галогенів існують (наприклад, Cl₂O), але їх одержують непрямо, а не нагріванням галогену в кисні.

Крок 4 · Метали: золото і платина Золото Au і платина Pt не окиснюються на повітрі навіть за сильного нагрівання. Саме тому золота прикраса не тьмяніє роками, а платинові електроди й тиглі витримують полум’я пальника.

Крок 5 · А срібло? Срібло Ag чорніє на повітрі, але не від кисню: темний наліт — це Ag₂S, продукт реакції із сірководнем, що є в повітрі. Оксид Ag₂O за нагрівання понад ≈ 200 °С розкладається, тому нагріванням його теж не одержати. Отже, срібло для цього питання — «умовний» кандидат, а не безперечний.

Крок 6 · Чому саме вони Пояснення прийде пізніше: для інертних газів — з будови атома (Розділ 2), для золота й платини — з їхньої хімічної «неактивності» (Розділ 4). Поки запам’ятай сам факт.

Крок 7 · Критичний погляд на «за жодних умов» У хімії слова «за жодних умов» треба вживати обережно: в екзотичних експериментах (надвисокий тиск, наднизька температура, електричний розряд) інколи вдається одержати сполуки навіть із «неможливими» партнерами. Тому в роботі коректно писати: «за звичайних і лабораторних умов, зокрема за нагрівання».

Крок 8 · Перевірка джерел Бери дані з довідників, шкільних і університетських підручників, сайтів академічних видавництв. Не покладайся на одне джерело — порівняй два; якщо вони розходяться, шукай третє.

Відповідь З киснем не взаємодіють: з неметалів — інертні гази (He, Ne, Ar) і галогени (безпосередньо); з металів — золото Au і платина Pt (за звичайних і лабораторних умов, зокрема за нагрівання).

Який із металів не реагує з киснем навіть за сильного нагрівання на повітрі?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про реакції кисню з простими речовинами. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Кисень — один із найактивніших неметалів, але за звичайних умов

реагує з небагатьма речовинами. З підвищенням температури його

реакційна здатність істотно зростає.

2. Зазвичай у разі нагрівання кисень взаємодіє з більшістю неметалів

і майже з усіма металами. Продукти — сполуки елемента з Оксигеном.

3. Рівняння реакцій з простими речовинами:

C + O₂ = CO₂ (t)

2C + O₂ = 2CO (t) — за нестачі кисню (чадний газ)

2H₂ + O₂ = 2H₂O (t)

S + O₂ = SO₂ (t)

2Mg + O₂ = 2MgO (t)

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ (t)

2Cu + O₂ = 2CuO (t)

N₂ + O₂ = 2NO (лише в блискавці, за особливих умов)

4. Реакція сполучення — реакція, під час якої з кількох речовин

утворюється одна. Усі реакції п. 3 — реакції сполучення.

5. Зовнішні ефекти: Mg — сліпучо-біле полум’я; S — блакитне; Fe в

кисні — іскри; Cu — темніє без полум’я. У чистому кисні реакції

йдуть яскравіше, ніж у повітрі (там O₂ лише ≈ 21 %).

Запитання класу: чому сірка в кисні горить яскравіше, ніж у повітрі?

Відповідь: у кисні молекул O₂ в одному об’ємі ≈ у 5 разів більше,

реакція йде швидше; продукт той самий — SO₂.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на два запитання: з ким реагує кисень (більшість неметалів і майже всі метали) і як це виглядає (полум’я, іскри, дим, зміна кольору). Нове поняття — реакція сполучення.

Крок 1 · Головна думка Кисень активний, але за звичайних умов реагує з небагатьма речовинами: хімічні властивості виявляються здебільшого після нагрівання. Нагрівання лише запускає реакцію, далі вона може йти сама, виділяючи теплоту.

Крок 2 · Неметали Вуглець: C + O₂ = CO₂. Водень: 2H₂ + O₂ = 2H₂O. Сірка: S + O₂ = SO₂. Азот: N₂ + O₂ = 2NO (лише в блискавці). Над знаком «=» у перших трьох — t.

Крок 3 · Метали Магній: 2Mg + O₂ = 2MgO. Залізо (у чистому кисні): 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄. Мідь: 2Cu + O₂ = 2CuO. Продукт завжди твердий — оксидна речовина, у якій метал сполучений з Оксигеном.

Крок 4 · Реакція сполучення У всіх рівняннях вище ліворуч кілька речовин, праворуч — одна. Це реакція сполучення. Порівняй із розкладом (§ 6): там навпаки — з однієї речовини кілька.

Крок 5 · Вуглець і чадний газ Якщо кисню вистачає, вуглець горить до CO₂; якщо його мало — виходить чадний газ: 2C + O₂ = 2CO. А рівняння CO₂ + C = 2CO — це вже реакція вуглекислого газу з вугіллям, а не з киснем. Тому вуглекислий газ від вугілля може мати домішку CO. Вугілля — суміш речовин (Карбону понад 80 %), у рівняннях беремо чистий C.

Крок 6 · Азот — особливий випадок Молекула N₂ дуже міцна, тож кисень реагує з азотом лише там, де дуже гаряче: у каналі блискавки. У повітрі навколо нас (≈ 21 % O₂ і ≈ 78 % N₂) ці гази мирно співіснують.

Крок 7 · Зовнішні ефекти Магній — сліпуче-біле полум’я й білий дим; сірка — блакитне полум’я й різкий запах SO₂; залізо в чистому кисні — сніп іскор; мідь лише темніє. Різниця — у швидкості реакції та кількості теплоти, що виділяється. У чистому кисні все яскравіше, ніж у повітрі.

Крок 8 · Запитання для класу Хороше запитання вимагає пояснення, а не одного слова: «чому сірка в кисні горить яскравіше, ніж у повітрі?» Відповідь: у кисні молекул O₂ в одному об’ємі близько в 5 разів більше (100 % проти 21 %), тому реакція йде швидше.

Крок 9 · Як оцінити відповідь однокласника Перевір три речі: 1) правильно по суті; 2) є приклад (краще з рівнянням); 3) пояснено чому. Оцінку поясни: «Правильно, але без причини, тому …».

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: кисень реагує з більшістю простих речовин у разі нагрівання; усі такі реакції — реакції сполучення; з азотом кисень сполучається лише в блискавці.

За яких умов кисень реагує з азотом у природі?

Умова

Чим різняться реакції сполучення і розкладу?

✓ розібрано

Реакція сполучення — реакція, під час якої з кількох речовин

утворюється одна: 2Mg + O₂ = 2MgO.

Реакція розкладу — реакція, під час якої з однієї речовини

утворюється щонайменше дві: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑ (MnO₂).

Схеми «дзеркальні»: A + B → AB (сполучення), AB → A + B (розклад).

Приклад пари на одній речовині:

2H₂ + O₂ = 2H₂O (t) — сполучення,

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (ел. струм) — розклад.

Скопійовано ✓

Достатньо порахувати, скільки речовин ліворуч і скільки праворуч. Рахуємо речовини (формули), а не атоми.

Крок 1 · Сполучення Означення з § 7: з кількох речовин утворюється одна. Приклад: 2Mg + O₂ = 2MgO — ліворуч дві речовини, праворуч одна.

Крок 2 · Розклад Означення з § 6: з однієї речовини утворюється щонайменше дві. Приклад: 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑ — ліворуч одна, праворуч дві.

Крок 3 · Схеми Сполучення: A + B → AB. Розклад: AB → A + B. Одне — «дзеркало» другого: те, що сполучення збирає, розклад розбирає.

Крок 4 · Пара на прикладі води 2H₂ + O₂ = 2H₂O — сполучення (горіння водню). 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ — розклад (електричний струм). Це ті самі речовини, але реакції йдуть у протилежних напрямках за різних умов.

Крок 5 · Як відрізнити за рівнянням Рахуй формули, а не атоми: у 2H₂ + O₂ = 2H₂O ліворуч дві речовини (H₂ і O₂), праворуч одна (H₂O) — навіть якщо перед формулою стоїть коефіцієнт.

Крок 6 · Типова помилка Рахувати частинки за коефіцієнтами: «2H₂ — це дві речовини». Ні, це одна речовина (водень), узята у двох молекулах. Коефіцієнт показує кількість частинок, а не кількість речовин.

Крок 7 · Не все — одне з двох Реакція Al + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂ (§ 5) — дві речовини → дві речовини, тож це ні сполучення, ні розклад. Інші типи реакцій — попереду.

Крок 8 · Де це зустрічається Горіння — це здебільшого сполучення з киснем (магній, вуглець, водень, сірка). А кисень у лабораторії добувають розкладом (HgO, H₂O₂).

Відповідь Сполучення: з кількох речовин — одна. Розклад: з однієї речовини — щонайменше дві.

Реакція 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ — це реакція…

Умова

Допишіть формули простих речовин у схемах реакцій і складіть хімічні рівняння:
а) … + … → NO;
б) … + … → CaO;
в) … + … → Li₂O.

✓ розібрано

а) N₂ + O₂ = 2NO (t, електричний розряд)

б) 2Ca + O₂ = 2CaO (t)

в) 4Li + O₂ = 2Li₂O (t)

У кожній сполуці два елементи, один — Оксиген, тому реагентами є

проста речовина другого елемента й кисень O₂.

Скопійовано ✓

У кожному продукті два елементи, один із яких — Оксиген. Отже, реагенти — проста речовина другого елемента й кисень O₂. Пам’ятай: кисень і азот — двоатомні молекули, метали записують символом.

Який коефіцієнт стоїть перед літієм у рівнянні Li + O₂ → Li₂O після зрівнювання?

Умова

Обчисліть масові частки Оксигену в речовинах SO₂, MgO і CuO. (Усно.)

✓ розібрано

w(O) = n · Ar(O) : Mr:

SO₂: Mr = 32 + 2 · 16 = 64; w(O) = 32 : 64 = 0,5 = 50 %;

MgO: Mr = 24 + 16 = 40; w(O) = 16 : 40 = 0,4 = 40 %;

CuO: Mr = 64 + 16 = 80; w(O) = 16 : 80 = 0,2 = 20 %.

Відповідь: 50 %, 40 %, 20 %.

Скопійовано ✓

Числа в цій вправі «круглі», тому все можна порахувати в голові: частка — це проста дробова відповідь (1/2, 2/5, 1/5), яку потім переводимо у відсотки.

Чому масова частка Оксигену в MgO (40 %) більша, ніж у CuO (20 %), хоча в обох формулах по одному атому O?

Умова

Обчисліть відношення мас хімічних елементів у речовинах CaO і SO₃. (Усно.)

✓ розібрано

CaO: m(Ca) : m(O) = 40 : 16 = 5 : 2;

SO₃: m(S) : m(O) = 32 : (3 · 16) = 32 : 48 = 2 : 3.

Відповідь: у CaO відношення мас Ca : O = 5 : 2;

у SO₃ відношення мас S : O = 2 : 3.

Скопійовано ✓

Відношення мас елементів — це відношення добутків «число атомів · Ar». Потім скорочуємо до найменших цілих чисел. Пастка — індекс: в SO₃ атомів Оксигену три.

Яке відношення мас Сульфуру й Оксигену в SO₃?

Умова

Дві колби заповнили киснем. В одній колбі спалили магній, узятий у надлишку, а в другій — надлишок сірки. Під час горіння речовин колби були герметично закриті. Після закінчення дослідів і охолодження обох колб до однакової температури виявили, що в одній із них тиск зменшився. У якій саме? Відповідь аргументуйте.

✓ розібрано

Тиск зменшився в колбі, де спалювали магній.

Колба 1: 2Mg + O₂ = 2MgO (t). Магній у надлишку, увесь кисень

перейшов у тверду речовину MgO — газу в колбі майже не лишилося,

тиск різко впав.

Колба 2: S + O₂ = SO₂ (t). З кожної молекули O₂ утворилася одна

молекула газу SO₂ — кількість газових частинок не змінилася, а за тієї

самої температури й об’єму тиск такий самий, як був.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Тиск газу в закритій посудині за незмінних температури й об’єму залежить від того, скільки в ній газових частинок. Тож завдання зводиться до підрахунку: скільки газових молекул було й скільки стало.

Крок 1 · Що порівнюємо Колби однакові, закриті, наповнені киснем і охолоджені до однакової температури. Отже, об’єм і температура сталі — змінитися може лише кількість газових частинок усередині.

Крок 2 · Навіщо «надлишок» Надлишок магнію (чи сірки) гарантує, що весь кисень прореагує. Тоді в обох колбах кисню не лишається, і можна чесно порівнювати, у що він перетворився.

Крок 3 · Колба з магнієм 2Mg + O₂ = 2MgO. Магній і MgO — тверді речовини. Газ O₂ повністю перейшов у тверду речовину: газових частинок майже не лишилося.

Крок 4 · Колба із сіркою S + O₂ = SO₂. Сірка тверда, а продукт SO₂ — газ. З однієї молекули O₂ утворилася рівно одна молекула SO₂.

Крок 5 · Рахуємо частинки Нехай у кожній колбі було 100 молекул O₂. Магній: газових молекул було 100, стало ≈ 0. Сірка: було 100 молекул O₂, стало 100 молекул SO₂.

Крок 6 · Що це означає для тиску Тиск створюють удари газових частинок об стінки. У колбі з магнієм ударів майже немає — тиск різко впав. У колбі із сіркою їх стільки ж, скільки було, — тиск не змінився. Обидві колби охолоджують до однакової температури не випадково: нагрітий газ має вищий тиск, і це маскувало б різницю.

Крок 7 · Як це перевірити Відкрити колби під водою: у колбу з магнієм вода рине всередину й заповнить майже весь об’єм (тиск там набагато менший за атмосферний), у колбу із сіркою — майже не потрапить.

Крок 8 · А що з масою Маса кожної закритої колби з вмістом не змінилася (закон збереження маси, § 4). Тиск — інша величина: він залежить від кількості газових частинок, а не від маси. Тому «маса та сама, тиск різний» — не суперечність.

Відповідь Тиск зменшився в колбі, де спалювали магній: газ O₂ перетворився на тверду речовину MgO, а в колбі із сіркою газ O₂ замінився рівною кількістю газу SO₂.

Чому в колбі з надлишком сірки тиск після охолодження не змінився?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

витяжна шафа — fume hood

вугілля — coal (деревне вугілля — charcoal)

вуглекислий газ — carbon dioxide

вуглець — carbon

горіння — combustion

графіт — graphite

залізо — iron

магній — magnesium

мідь — copper

реакція сполучення — combination reaction

сірка — sulfur (також sulphur)

сірчистий газ — sulfur dioxide

тигельні щипці — crucible tongs

чадний газ — carbon monoxide

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: вибір слів — ваш. Нижче — зразок із чотирнадцяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову).

Крок 1 · Що вибирати Терміни параграфа: реакція сполучення, горіння, вуглець, вугілля, сірка; назви газів — вуглекислий газ, чадний газ, сірчистий газ; слова з дослідів — витяжна шафа, тигельні щипці.

Крок 2 · Назви газів — за формулою Англійська «sulfur dioxide» читається як «діоксид Сульфуру»: di- — два, oxide — оксид, тобто SO₂. Так само «carbon dioxide» — CO₂, а «carbon monoxide» (mono- — один) — CO. Українські «сірчистий», «чадний» — історичні назви; словничок допомагає побачити за ними формулу.

Крок 3 · Вугілля чи вуглець Українська розрізняє вугілля (суміш речовин, coal) і вуглець (проста речовина й елемент, carbon). Деревне вугілля — charcoal. Англійське «carbon» означає і елемент Карбон, і вуглець.

Крок 4 · Сірка Сучасне міжнародне написання — sulfur; британський варіант sulphur трапляється в старіших текстах. Обидва правильні, але в словничку тримайся одного.

Крок 5 · Алфавітний порядок Порядок «витяжна» → «вугілля» → «вуглекислий» → «вуглець» визначають 2-га, 4-та й 6-та літери: и < у, і < л, к < ц (за українською абеткою).

Крок 6 · Запам’ятовування Закрий праву колонку й згадай переклад, потім закрий ліву й згадай термін. Так відпрацьовується пам’ять в обидва боки.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати». Додайте свої слова, які вам ще знадобляться.

Як англійською називається чадний газ CO?

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … скласти рівняння горіння простої речовини в кисні

(вправа 2) і порахувати масову частку Оксигену усно (вправа 3).

Мені було важко … зрівняти 4Li + O₂ = 2Li₂O (вправа 2, в), де подвоєння

Оксигену тягне за собою подвоєння Літію, і пояснити тиск у двох

колбах (вправа 5*).

Мені було цікаво … що сірка горить у кисні яскравіше, ніж у повітрі,

бо молекул O₂ там у 5 разів більше (запитання на с. 40).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжіть кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Крок 1 · Таблиця Накресли таблицю із трьох рядків: «мені було легко…», «мені було важко…», «мені було цікаво…». У кожному — одне-два речення про цей параграф.

Крок 2 · «Легко» Згадай завдання без підказок: рівняння горіння водню, магнію й міді (запитання на с. 40–42), означення реакцій сполучення й розкладу (вправа 1), усні розрахунки (вправи 3 і 4).

Крок 3 · «Важко» Найчастіше важко: зрівнювання у два кроки (4Li + O₂ = 2Li₂O, вправа 2, в) і задача 5* про тиск у колбах. Порада: у вправі 2 спершу зрівняй Оксиген — він «тягне» за собою інші коефіцієнти; а в 5* просто порахуй газові молекули до й після.

Крок 4 · «Цікаво» Наприклад: чому сірка в кисні горить яскравіше, чому мідь лише темніє, а магній спалахує, чому азот реагує з киснем лише в блискавці, з якими речовинами кисень не реагує взагалі.

Крок 5 · Швидка самоперевірка Спробуй без підказок: 1) Що таке реакція сполучення? 2) Яка умова потрібна більшості реакцій кисню з простими речовинами? 3) Який продукт горіння сірки? (Відповіді: з кількох речовин утворюється одна; нагрівання; сірчистий газ SO₂.)

Відповідь Заповни таблицю своїми словами за зразком із режиму «Списати».

Умова

Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння.
H₂S + O₂ ^t→ SO₂ + H₂O
Контекст: гідроген сульфід (сірководень) H₂S — газ; у кисні чи надлишку повітря він горить з утворенням сірчистого газу й водяної пари.

✓ розібрано

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O (t)

Перевірка: H — 4 і 4; S — 2 і 2; O — 6 і 6 (4 + 2).

Маса: 2 · 34 + 3 · 32 = 164 = 2 · 64 + 2 · 18.

Скопійовано ✓

Схема вже записана, лишилося розставити коефіцієнти. Підступ — Оксиген: він міститься в двох продуктах одразу, а в реагенті O₂ іде парами.

Крок 1 · Що відомо Схема: H₂S + O₂ → SO₂ + H₂O. Індекси не чіпаємо — міняти можна лише коефіцієнти (§ 5).

Крок 2 · Рахуємо атоми Ліворуч: H — 2, S — 1, O — 2. Праворуч: H — 2, S — 1, O — 3 (2 у SO₂ і 1 у H₂O). Не збігається Оксиген: 2 і 3.

Крок 3 · Чому не просто «півтора» Праворуч Оксигену непарна кількість (3), а молекула O₂ дає лише парну. Тому спершу подвоюємо праворуч усе, що містить Оксиген, — так само як у § 6 («дріб перед O₂ — множимо все на 2»).

Крок 4 · Подвоюємо продукти Беремо 2SO₂ + 2H₂O: тепер S — 2, H — 4, тож ліворуч потрібні 2H₂S. Праворуч Оксигену 4 + 2 = 6.

Крок 5 · Доводимо Оксиген Шість атомів Оксигену — це 3 молекули O₂. Рівняння: 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O. Перевірка: H — 4 і 4; S — 2 і 2; O — 6 і 6.

Крок 6 · Перевірка маси M_r(H₂S) = 34. 2 · 34 + 3 · 32 = 68 + 96 = 164; 2 · 64 + 2 · 18 = 128 + 36 = 164. Закон збереження маси дотримано.

Крок 7 · Тип реакції Ліворуч дві речовини, праворуч теж дві: це не сполучення і не розклад (§ 7). Це горіння складної речовини; продукти — оксиди обох елементів: Сульфуру (SO₂) і Гідрогену (H₂O).

Крок 8 · Навіщо «надлишок повітря» Продукт залежить від кількості кисню. Якщо O₂ мало, замість SO₂ виходить проста речовина — сірка: 2H₂S + O₂ = 2S + 2H₂O (жовтий наліт). Те саме з вуглецем у § 7: за нестачі кисню замість CO₂ утворюється CO.

Крок 9 · Безпека Сірководень дуже отруйний і пахне тухлими яйцями; у великій концентрації він притуплює нюх, тож запах не рятує. У шкільному кабінеті його не добувають.

Відповідь 2H₂S + 3O₂ ^t= 2SO₂ + 2H₂O.

Скільки молекул O₂ витрачається на повне згоряння двох молекул H₂S?

Умова

За матеріалами з інтернету з’ясуйте джерела надходження метану в атмосферу.

✓ розібрано

Зразок результату пошуку. Метан CH₄ надходить в атмосферу:

Природні джерела: болота (розклад рослинних решток без кисню),

термити, океани, поклади метангідратів.

Джерела, пов’язані з діяльністю людини:

— тваринництво (травлення корів, овець);

— рисові поля (затоплені, тож розклад іде без кисню);

— видобуток і транспортування природного газу й нафти (витоки);

— вугільні шахти;

— звалища й очисні споруди (розклад відходів без кисню).

За оцінками, понад половина метану — від діяльності людини.

Скопійовано ✓

Це пошукове завдання: відповідь — перевірена добірка з поясненням, а не одне слово. Нижче — як її зібрати.

Крок 1 · Що шукати Запити: «джерела метану в атмосфері», «природні й антропогенні джерела метану». Антропогенні — ті, що пов’язані з діяльністю людини.

Крок 2 · Головна ідея Майже весь метан утворюється там, де органічні рештки розкладаються без доступу кисню (під водою, у болоті, у шлунку жуйних): його виробляють бактерії-метаногени. З киснем те саме розкладання дало б CO₂.

Крок 3 · Природні джерела Болота й заплави, термити, океани, а ще метангідрати — льодоподібні поклади на морському дні та у вічній мерзлоті.

Крок 4 · Джерела від людини Тваринництво (корови, вівці), рисові поля, видобуток і перевезення газу та нафти (витоки), вугільні шахти, звалища й очисні споруди. За оцінками, на людину припадає більша частина — близько 60 %.

Крок 5 · Звідки цей інтерес у § 8 Метан — паливо: CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O. Але в атмосфері він не горить, а накопичується й діє як парниковий газ: на діаграмі мал. 28 він друга за величиною частка (16 %).

Крок 6 · Практичний висновок Метан зі звалищ і шахт збирають і спалюють як паливо — це і енергія, і менший парниковий ефект: у розрахунку на однакову масу CH₄ діє на клімат у десятки разів сильніше за CO₂, тож краще випустити CO₂, ніж CH₄.

Крок 7 · Перевірка джерел Порівняй дані кількох організацій (екологічні агентства, наукові огляди). Частки «природне — від людини» залежать від методу оцінки, тому в підсумку пиши «близько» і вказуй джерело.

Відповідь Метан надходить із природних джерел (болота, термити, океани, метангідрати) і від діяльності людини (тваринництво, рис, видобуток газу й нафти, шахти, звалища); спільна умова — розклад органіки без кисню або витоки палива.

За яких умов метан утворюється в природі?

Умова

За діаграмою (мал. 28) визначте, у скільки разів внесок вуглекислого газу в парниковий ефект більший, ніж метану.
Мал. 28 — кругова діаграма «Внесок газів, указаних у Кіотському протоколі, в парниковий ефект»: CO₂ — 76 %, CH₄ — 16 %, N₂O — 6 %, інші гази — 2 %.

✓ розібрано

76 : 16 = 4,75 ≈ 4,8

Відповідь: внесок CO₂ більший за внесок CH₄ приблизно

в 4,8 раза (майже в 5 разів).

Скопійовано ✓

Слова «у скільки разів» означають ділення. Різниця («на скільки») — інше запитання, і саме з ним часто плутають.

У скільки разів внесок CO₂ (76 %) більший за внесок CH₄ (16 %)?

Умова

Складіть схему «Основні джерела забруднення повітря техногенними газами».

✓ розібрано

ТЕХНОГЕННІ ГАЗИ — ДЖЕРЕЛА (зразок схеми):

1. Енергетика (ТЕС, котельні): CO₂; SO₂ (якщо у вугіллі є сірка);

NO і NO₂; зола.

2. Транспорт: CO (неповне згоряння), CO₂, NO і NO₂, сажа.

3. Промисловість (металургія, цемент, хімія): CO₂, SO₂, CO.

4. Сільське господарство: CH₄ (тваринництво, рис), N₂O (добрива).

5. Побут і опалення (вугілля, дрова, газ): CO₂, CO, SO₂, сажа.

6. Відходи (звалища, спалювання сміття): CH₄, CO₂, CO.

Шкода: CO₂, CH₄, N₂O посилюють парниковий ефект;

CO і SO₂ шкідливі для живих організмів.

Скопійовано ✓

Схема — це спосіб стиснути параграф: джерело → які гази → чим шкодять. Чи правильна схема, перевіряється рівняннями: кожен газ має «рівняння походження».

Крок 1 · Що таке техногенні гази Це гази, які потрапляють у повітря внаслідок діяльності людини. Виверження вулканів чи лісова пожежа від блискавки — природні джерела, у цю схему не входять.

Крок 2 · Структура схеми Три рівні: джерело → гази → чим шкодять. Так її легко читати й перевіряти.

Крок 3 · Енергетика й транспорт Усе, що палять (вугілля, мазут, бензин), дає CO₂ і воду. Сірка у вугіллі згоряє до SO₂ (S + O₂ = SO₂, § 7), а неповне згоряння дає чадний газ CO.

Крок 4 · Азот у двигуні У двигуні й топці досить гаряче, щоб азот повітря реагував з киснем: N₂ + O₂ = 2NO (§ 7) — як у каналі блискавки. На повітрі NO далі окиснюється до NO₂ (вправа 4).

Крок 5 · Промисловість і побут Металургія, виробництво цементу й хімічні заводи дають CO₂, SO₂ і CO; опалення дровами, вугіллям чи газом — CO₂, а за нестачі повітря ще й CO та сажу.

Крок 6 · Сільське господарство й відходи Тваринництво й рисові поля дають CH₄ (запитання 45.1), надмірні азотні добрива — N₂O; звалища — CH₄.

Крок 7 · Парникові й шкідливі Парниковий ефект посилюють CO₂, CH₄, N₂O (мал. 28). Для живих організмів шкідливі CO і SO₂ (за текстом параграфа).

Крок 8 · Як оформити Дерево зі стрілками (посередині «Техногенні гази», від нього гілки-джерела, на кінцях — формули газів) або таблиця з трьох колонок. Підпиши формули й назви: CO₂ — вуглекислий газ, CO — чадний, SO₂ — сірчистий.

Відповідь Схема: енергетика, транспорт, промисловість, сільське господарство, побут, відходи — і гази, які дає кожне джерело (CO₂, CO, SO₂, NO, NO₂, CH₄, N₂O).

Яка речовина утворюється в двигуні автомобіля з азоту й кисню повітря за високої температури?

Умова

У якому оксиді (таблиця 1) відношення мас хімічних елементів становить: а) 1 : 1; б) 3 : 4; в) 5 : 4?
Таблиця 1 «Формули і назви оксидів»: CO₂ — вуглекислий газ; CO — чадний газ; CaO — негашене вапно; SO₂ — сірчистий газ; Fe₃O₄ — залізна окалина.

✓ розібрано

Відношення мас елемента й Оксигену в оксидах таблиці 1:

CO₂ — 12 : 32 = 3 : 8; CO — 12 : 16 = 3 : 4;

CaO — 40 : 16 = 5 : 2; SO₂ — 32 : 32 = 1 : 1;

Fe₃O₄ — 168 : 64 = 21 : 8.

а) 1 : 1 — SO₂ (сірчистий газ);

б) 3 : 4 — CO (чадний газ);

в) 5 : 4 — жодного такого оксиду в таблиці немає (для CaO — 5 : 2);

імовірно, друкарська помилка в умові.

Скопійовано ✓

Завдання — «обернена» версія вправи 4 з § 7: там за формулою рахували відношення мас, тут — за відношенням шукаємо формулу. Найпростіше порахувати відношення для всіх п’яти оксидів і порівняти.

У якому оксиді з таблиці 1 відношення мас елементів 3 : 4?

Умова

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, який оксид найпоширеніший у літосфері. Які формула і назва цієї речовини?

✓ розібрано

Найпоширеніший оксид літосфери — SiO₂.

Назви: діоксид Силіцію (хімічна), кремнезем; у природі — мінерал

кварц і складова піску.

Mr(SiO₂) = 28 + 2 · 16 = 60; w(O) = 32 : 60 ≈ 53,3 %.

Поширений, бо Оксиген і Силіцій — два найпоширеніші елементи

земної кори.

Скопійовано ✓

Це пошукове завдання з перевіркою: знайдену відповідь можна підтвердити розрахунком за методами, які ми вже знаємо.

Крок 1 · Що шукати Запити: «склад земної кори оксиди», «найпоширеніший оксид літосфери». Літосфера — тверда оболонка Землі (земна кора й верхня частина мантії).

Крок 2 · Відповідь джерел Найпоширеніший оксид — SiO₂: за різними оцінками, понад половину маси земної кори, якщо перерахувати її склад на оксиди. Хімічна назва — діоксид Силіцію, а звичні — кремнезем, кварц, пісок.

Крок 3 · Чому саме він У земній корі найбільше двох елементів: Оксигену (близько 47 % за масою) і Силіцію (близько 28 %). Їхня сполука, природно, найпоширеніша.

Крок 4 · Перевірка розрахунком M_r(SiO₂) = 28 + 2 · 16 = 60. w(O) = 32 : 60 ≈ 53,3 %; w(Si) = 28 : 60 ≈ 46,7 %. Оксигену в SiO₂ трохи більше половини за масою.

Крок 5 · Чи є він у таблиці 1 Ні: таблиця 1 містить лише п’ять оксидів. SiO₂ — приклад того, що найпоширенішого оксиду літосфери в ній немає, його треба шукати окремо.

Крок 6 · Не плутай із гідросферою й атмосферою Найпоширеніший оксид гідросфери — H₂O; в атмосфері оксиди (H₂O у вигляді пари та CO₂) трапляються в невеликій кількості. Питання ж про літосферу.

Крок 7 · Зв’язок із мал. 29 На мал. 29 — мінерали-оксиди: сурик Pb₃O₄, каситерит SnO₂, куприт Cu₂O. Це оксидні руди, з яких добувають метали; на їхньому тлі SiO₂ — «простий» оксид, який складає більшу частину літосфери.

Відповідь Формула — SiO₂; назва — діоксид Силіцію (кремнезем; мінерал — кварц, складова піску).

Який оксид найпоширеніший у літосфері?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про реакції кисню зі складними речовинами і про оксиди. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Кисень реагує і зі складними речовинами: горять метан, пропан,

бутан, етиловий спирт, деревина, нафтопродукти, віск, парафін.

Якщо в речовині є Карбон і Гідроген, продукти — вуглекислий газ

і вода (пара):

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O (t)

C₂H₅OH + 3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O (t)

2. Інші приклади: 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O (t);

2CO + O₂ = 2CO₂ (t) — кисень реагує навіть із чадним газом.

У продуктах таких реакцій Оксигену більше, ніж у реагентах.

3. Під час горіння палива й випалювання руд у повітря потрапляють

CO₂, CO і SO₂. CO₂ посилює парниковий ефект; CO і SO₂ шкідливі

для живих організмів. Кіотський протокол (1997) зобов’язує

скорочувати викиди парникових газів.

4. Оксид — сполука двох хімічних елементів, одним із яких є Оксиген.

Склад майже всіх оксидів: EₘOₙ, де m = 1 або 2.

5. Оксиди є в атмосфері, гідросфері й літосфері. З природних оксидів

(Fe₂O₃, Fe₃O₄) добувають метали — їх називають металічними рудами.

6. Таблиця 1: CO₂ — вуглекислий газ; CO — чадний газ; CaO — негашене

вапно; SO₂ — сірчистий газ; Fe₃O₄ — залізна окалина.

Запитання класу: чи є оксидом речовина O₂? А NaOH?

Відповідь: ні. У O₂ один елемент, а в NaOH — три; в оксиді їх два,

один із них — Оксиген.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на два запитання: що відбувається, коли кисень реагує зі складною речовиною (утворюються оксиди елементів, що були в її складі), і що таке оксид. Нові поняття — оксид і формула E_mO_n.

Крок 1 · Головна думка Складна речовина + кисень → оксиди всіх елементів, що були в її складі (Карбон → CO₂, Гідроген → H₂O, Сульфур → SO₂). Оксигену в продуктах більше, ніж у реагентах, бо кисень приєднується.

Крок 2 · Паливо з Карбону й Гідрогену CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O; C₂H₅OH + 3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O. Такі самі продукти дають деревина, нафтопродукти, віск, парафін.

Крок 3 · Алгоритм для таких рівнянь Спершу Карбон (кожен C → CO₂), потім Гідроген (кожні H₂ → H₂O), Оксиген — останнім. Якщо Оксиген уже є в самій речовині (як у C₂H₅OH), його враховуємо: звідси 3, а не 3,5 молекули O₂.

Крок 4 · Не лише C і H 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O. А ще кисень реагує з оксидом: 2CO + O₂ = 2CO₂ — чадний газ «недогорілий», у ньому Оксигену менше, ніж могло б бути.

Крок 5 · Горіння й атмосфера Горіння палива й випалювання руд дають CO₂, CO, SO₂. CO₂ посилює парниковий ефект (діаграма мал. 28: 76 %), CO і SO₂ шкодять живим організмам. Тому розвивають сонячну, вітрову, атомну енергію та електротранспорт.

Крок 6 · Кіотський протокол Прийнятий 1997 року: розвинуті країни скорочують викиди парникових газів, і їм виділяють квоти. Україна ратифікувала протокол у 2004 р.

Крок 7 · Що таке оксид Сполука двох елементів, один із яких — Оксиген. Тому O₂ (один елемент) і NaOH (три елементи) — не оксиди, HCl (немає Оксигену) — теж. Склад майже всіх оксидів: E_mO_n, де m = 1 або 2 (CO, CO₂, Li₂O, I₂O₅).

Крок 8 · Оксиди в природі У повітрі — H₂O (пара) і CO₂; гідросфера — H₂O з розчиненими речовинами; літосфера — багато оксидів (SiO₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄). З оксидів заліза добувають метали — це металічні руди (мал. 29).

Крок 9 · Запитання для класу Хороше запитання перевіряє розуміння: «чи є оксидом речовина O₂? А NaOH?» Відповідь: ні — у O₂ один елемент, у NaOH три; в оксиді рівно два, і одним із них є Оксиген.

Крок 10 · Як оцінити відповідь однокласника Перевір три речі: 1) правильно по суті; 2) є приклад (формула чи рівняння); 3) пояснено чому. Оцінку поясни: «Правильно, але без прикладу, тому …».

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: горіння складної речовини дає оксиди її елементів; оксид — сполука двох елементів, один із яких Оксиген, склад E_mO_n.

Які продукти утворюються під час повного згоряння речовини, що складається з Карбону й Гідрогену (наприклад, метану)?

Умова

Укажіть серед наведених формул ті, що відповідають оксидам: O₂, NaOH, H₂O, HCl, I₂O₅, BaO.

✓ розібрано

Оксиди: H₂O, I₂O₅, BaO.

Не оксиди: O₂ (один елемент), NaOH (три елементи),

HCl (немає Оксигену).

Скопійовано ✓

Перевірка проста: оксид — рівно два елементи, і один із них — Оксиген. Перевіряємо кожну формулу двома запитаннями: «скільки елементів?» і «чи є серед них Оксиген?».

Яка з формул НЕ відповідає оксиду?

Умова

Один зі способів зварювання металів ґрунтується на використанні ацетиленового пальника. Складіть рівняння реакції горіння ацетилену C₂H₂ в повітрі.

✓ розібрано

2C₂H₂ + 5O₂ = 4CO₂ + 2H₂O (t)

Перевірка: C — 4 і 4; H — 4 і 4; O — 10 і 10 (8 + 2).

Маса: 2 · 26 + 5 · 32 = 212 = 4 · 44 + 2 · 18.

Скопійовано ✓

Паливо з Карбону й Гідрогену: продукти — CO₂ і H₂O. Алгоритм із § 8: Карбон, Гідроген, потім Оксиген.

Який коефіцієнт стоїть перед O₂ у рівнянні горіння ацетилену після зрівнювання?

Умова

Які умови потрібно створити, щоб, спалюючи паливо, запобігти утворенню чадного газу?

✓ розібрано

Чадний газ утворюється за нестачі кисню, тому потрібно:

1) достатньо кисню — надлишок повітря в топці чи пальнику;

2) добре змішувати паливо з повітрям (пальники, розпилення);

3) достатньо високу температуру й час, щоб CO догорів:

2CO + O₂ = 2CO₂;

4) тягу й вентиляцію, справні газові прилади.

Скопійовано ✓

Спершу з’ясуємо, звідки береться CO, — тоді умови випливають самі: усе, що дає більше кисню й краще перемішування, зменшує чадний газ.

Крок 1 · Звідки чадний газ За нестачі O₂ вуглець у паливі згоряє не до CO₂, а до CO: 2C + O₂ = 2CO (§ 7). Так само метан: 2CH₄ + 3O₂ = 2CO + 4H₂O.

Крок 2 · Умова 1: достатньо кисню Повне згоряння дає CO₂: CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O. Отже, повітря подають з надлишком — щоб на кожен атом Карбону вистачило кисню.

Крок 3 · Умова 2: добре перемішування Навіть за достатньої кількості повітря в топці бувають «мертві зони», де кисню бракує. Тому пальники змішують газ із повітрям заздалегідь, а рідке паливо розпилюють на дрібні краплі.

Крок 4 · Умова 3: висока температура й час CO — «недогорілий» газ: він сам ще горить, 2CO + O₂ = 2CO₂ (§ 8). Тож, якщо полум’я достатньо гаряче, а газам дають час догоріти, CO перетвориться на CO₂. Охолоджене полум’я (холодні стінки, мало тяги) цього не дозволяє.

Крок 5 · Умова 4: тяга й вентиляція Відводить продукти й подає свіже повітря. Саме тому димохід чистять, а в приміщенні з газовою колонкою потрібна вентиляція. Справні прилади змішують паливо з повітрям правильно.

Крок 6 · Технічні рішення У автомобілях ставлять каталітичні нейтралізатори — там на каталізаторі CO догоряє: 2CO + O₂ = 2CO₂. Для людей — датчики CO (газ без запаху й кольору).

Крок 7 · Чому не «якнайбільше повітря» Надто великий надлишок повітря охолоджує полум’я й марнує тепло — виходить, що вибирають оптимум. Але нижню межу задає саме достатня кількість кисню: без неї CO утворюватиметься за будь-якої температури.

Крок 8 · Правило безпеки Вугільні мангали, печі й генератори в закритому приміщенні — класична причина отруєння CO, бо кисню не вистачає й чадний газ накопичується.

Відповідь Потрібні надлишок кисню (повітря), добре перемішування палива з повітрям, достатньо висока температура й час для догорання CO та тяга з вентиляцією.

Яка умова допомагає запобігти утворенню чадного газу під час горіння палива?

Умова

Допишіть формулу простої речовини в кожній схемі реакції і складіть хімічні рівняння:
а) NO + … → NO₂;
б) CS₂ + … ^t→ CO₂ + SO₂.
Порівняйте умови перебігу обох реакцій.

✓ розібрано

а) 2NO + O₂ = 2NO₂

б) CS₂ + 3O₂ = CO₂ + 2SO₂ (t)

Умови: реакція а) йде вже за звичайної температури (безбарвний

NO на повітрі одразу буріє), а для б) потрібне нагрівання

(підпалювання).

Скопійовано ✓

Обидва продукти містять більше Оксигену, ніж реагент, — отже, до речовини приєднується Оксиген, тобто проста речовина — кисень O₂. Далі — зрівнювання й порівняння умов.

Яка з реакцій відбувається вже за звичайної температури?

Умова

Перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння:
а) FeO + O₂ ^t→ Fe₂O₃;
SiH₄ + O₂ ^t→ SiO₂ + H₂O;
б) Mn₂O₃ + O₂ ^t→ MnO₂;
NH₃ + O₂ ^t→ N₂ + H₂O.

✓ розібрано

а) 4FeO + O₂ = 2Fe₂O₃ (t)

SiH₄ + 2O₂ = SiO₂ + 2H₂O (t)

б) 2Mn₂O₃ + O₂ = 4MnO₂ (t)

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O (t)

Скопійовано ✓

Чотири різні ситуації, один алгоритм: спочатку елементи, що не Оксиген; Оксиген — останнім; дріб прибираємо множенням усього рівняння.

Який із продуктів реакції 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O не є оксидом?

Умова

Складіть рівняння реакцій горіння в повітрі ацетону (CH₃)₂CO й етеру (C₂H₅)₂O. Візьміть до уваги, що продуктами кожної реакції є два оксиди.

✓ розібрано

Ацетон (CH₃)₂CO = C₃H₆O:

C₃H₆O + 4O₂ = 3CO₂ + 3H₂O (t)

Етер (C₂H₅)₂O = C₄H₁₀O:

C₄H₁₀O + 6O₂ = 4CO₂ + 5H₂O (t)

Продукти — два оксиди: CO₂ і H₂O.

Скопійовано ✓

Спершу розкриваємо дужки й рахуємо атоми, потім — звичайний алгоритм: Карбон, Гідроген, Оксиген. Оксиген є й у самій молекулі — його враховуємо.

Скільки молекул O₂ витрачається на згоряння однієї молекули ацетону (CH₃)₂CO?

Умова

Установіть формули двох оксидів, якщо відносна молекулярна маса кожної речовини становить 30.

✓ розібрано

Дано: Mr(оксид 1) = Mr(оксид 2) = 30. Знайти: формули.

Розв’язання. Оксид EₘOₙ, m = 1 або 2: m · Ar(E) + n · 16 = 30.

n = 1: m · Ar(E) = 14 (n ≥ 2 неможливо: 2 · 16 = 32 > 30).

m = 1: Ar(E) = 14 — Нітроген, оксид NO: 14 + 16 = 30.

m = 2: Ar(E) = 7 — Літій, оксид Li₂O: 2 · 7 + 16 = 30.

Відповідь: NO і Li₂O.

Скопійовано ✓

Невідомі тут — елемент E і числа m, n. Але m може бути лише 1 або 2 (за текстом параграфа), а Оксиген важить 16 — тому перебір короткий.

Чому в цій задачі число атомів Оксигену n може дорівнювати лише 1?

Умова

У команді. Використавши матеріал з інтернету, з’ясуйте, що відбувається в процесі компостування рослинних залишків і які переваги цього процесу в екологічному аспекті порівняно зі спалюванням таких залишків.

✓ розібрано

Зразок висновків:

Компостування — повільне розкладання рослинних решток мікроорганізмами

за доступу повітря; теплота виділяється, купа нагрівається до кількох

десятків °С. Підсумково: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O. Результат —

компост, добриво для ґрунту.

Спалювання — швидке горіння з полум’ям: CO₂, H₂O, а також CO, сажа,

дрібні тверді частинки, зола; дим шкодить диханню, є ризик пожежі.

Переваги компостування: немає диму, залишки повертаються в ґрунт,

менше сміття. Умова — доступ повітря (без нього утворюються CH₄ і H₂S).

Скопійовано ✓

Завдання для групи: правильної єдиної відповіді немає, потрібні факти й порівняння. Хімічна основа проста — обидва процеси є окисненням органічної речовини киснем, відрізняються швидкістю й умовами.

Крок 1 · Що таке компостування Рослинні залишки (листя, трава, гілки, кухонні відходи) складають у купу чи ємність і дають їм розкладатися. Працюють мікроорганізми й гриби, а умова — доступ повітря.

Крок 2 · Хімія процесу Складну органічну речовину повільно окиснює кисень до CO₂ і води. Схематично для глюкози: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O — ті самі продукти, що й під час горіння, але без полум’я й за низької температури.

Крок 3 · Ознаки реакції Купа нагрівається (теплота виділяється), маса зменшується, з’являється темна розсипчаста речовина — компост. Хімічна реакція видна без приладів.

Крок 4 · Що дає спалювання Швидке горіння з полум’ям. Окрім CO₂ і H₂O, через нестачу кисню в щільній купі й нестійку температуру утворюються CO, сажа й дрібні тверді частинки; лишається зола. Дим подразнює дихальні шляхи.

Крок 5 · Порівняння Швидкість: компост — тижні й місяці, спалювання — хвилини. Температура: десятки °С проти сотень. Продукти: добриво проти диму, сажі й золи. Ризик: пожежа тільки у спалюванні.

Крок 6 · Екологічні переваги компостування Немає диму з CO та сажею; поживні елементи повертаються в ґрунт; зменшується обсяг відходів, що іде на звалища (а звалища дають метан — запитання 45.1). Спалювання сухої трави й листя в Україні заборонене й карається штрафом — перевір чинні норми.

Крок 7 · Чесне застереження Обидва процеси повертають у повітря CO₂, який рослини колись узяли з атмосфери, тож «нульовий баланс» за Карбоном схожий. Головна різниця — у швидкості, шкідливому димі та корисному кінцевому продукті.

Крок 8 · Умова, що її забувають Якщо купу щільно утрамбувати й залити водою, повітря не вистачить, і розкладання піде без кисню: з’являються метан CH₄ і сірководень H₂S (неприємний запах). Тому компост перемішують і не «душать».

Відповідь Компостування — повільне окиснення рослинних залишків киснем повітря мікроорганізмами з утворенням CO₂, води, теплоти й компосту; воно екологічніше за спалювання, бо без диму, сажі й CO, та з користю для ґрунту.

Яка головна екологічна перевага компостування порівняно зі спалюванням рослинних залишків?

Умова

Створюймо проєкт. Скориставшись інтернетом, підготуйте повідомлення про те, які металічні (оксидні) руди є в Україні та в яких регіонах.

✓ розібрано

ПОВІДОМЛЕННЯ «Оксидні руди України» (зразок плану й даних)

Оксидні руди — природні оксиди, з яких добувають метали (§ 8).

1. Залізні (Fe₂O₃, Fe₃O₄): Криворізький басейн (Дніпропетровщина) —

найбільший; Кременчуцьке родовище (Полтавщина); Запорізька обл.

2. Марганцеві (насамперед MnO₂): Нікопольський басейн

(Дніпропетровщина), Великотокмацьке (Запорізька обл.).

3. Титанові (TiO₂, FeTiO₃): Іршанське (Житомирщина), Малишівське

(Дніпропетровщина).

Примітка: перевір актуальні відомості — частина родовищ зараз

окупована або постраждала від бойових дій.

Скопійовано ✓

Проєкт — це структура плюс перевірені факти. Нижче — план повідомлення й зразок даних, які ви уточните за джерелами.

Крок 1 · Що таке оксидна руда За § 8: природні оксиди, з яких хімічними реакціями одержують метали. Приклади з параграфа — Fe₂O₃ і Fe₃O₄; на мал. 29 — також Pb₃O₄, SnO₂, Cu₂O.

Крок 2 · Залізні руди Головні мінерали — гематит Fe₂O₃ і магнетит Fe₃O₄. Найбільший район — Криворізький басейн (Дніпропетровська обл.); також Кременчуцьке (Полтавщина) та родовища Запорізької області.

Крок 3 · Марганцеві руди Основний оксид — піролюзит MnO₂. Нікопольський басейн (Дніпропетровщина) — один із найбільших у світі; ще Великотокмацьке родовище (Запорізька обл.).

Крок 4 · Титанові руди Рутил TiO₂ та ільменіт FeTiO₃ (складний оксид): Іршанське (Житомирщина), Малишівське (Дніпропетровщина).

Крок 5 · Структура повідомлення 1) що таке руда; 2) таблиця «метал — мінерал — формула — регіон»; 3) карта або список областей; 4) як добувають метал; 5) значення для економіки України.

Крок 6 · Де брати факти Довідники й сайти геологічної служби України, енциклопедії, підручники з географії. Порівняй два джерела; назви родовищ і області перевір за актуальною картою.

Крок 7 · Застереження про актуальність Частина родовищ нині окупована або постраждала від війни. Пиши про це чесно й не вигадуй обсягів видобутку — бери цифри лише з надійних джерел.

Крок 8 · Як з оксиду добувають метал З оксиду метал одержують хімічними реакціями (Розділ 4, § 43 «Одержання металів»): оксид віддає Оксиген іншій речовині. Тому руди — це «заготовки» металів.

Відповідь Повідомлення за планом із режиму «Списати»: залізні, марганцеві й титанові руди та їхні регіони.

Що добувають із руди, яка складається переважно з Fe₂O₃ і Fe₃O₄?

Умова

За інформацією з інтернету підготуйте проєкт «Війна і забруднення повітря».

✓ розібрано

ПЛАН ПРОЄКТУ «Війна і забруднення повітря» (зразок)

1. Джерела: вибухи, пожежі (будівлі, ліси, нафтобази, склади),

горіння техніки й пального, руйнування промислових об’єктів.

2. Хімія горіння: повне — CO₂ і H₂O; за нестачі кисню — CO і сажа:

2C₈H₁₈ + 25O₂ = 16CO₂ + 18H₂O; 2C₈H₁₈ + 17O₂ = 16CO + 18H₂O.

3. Забруднювачі: CO, SO₂, оксиди Нітрогену, дрібні тверді частинки.

4. Наслідки: гірша якість повітря, шкода диханню, парникові гази.

5. Що робити: стежити за індексом якості повітря, під час диму

зачиняти вікна, не палити сміття, звертатися по допомогу.

6. Джерела даних: екологічні служби, міжнародні організації.

Скопійовано ✓

Тема серйозна, тому в проєкті важлива точність: лише перевірені факти, посилання на джерела, без чуток. Хімічна частина — це горіння, яке вже відоме з § 7–§ 8.

Крок 1 · Мета й питання проєкту Мета: показати, як війна змінює склад повітря і чим це небезпечно. Питання: які гази утворюються під час вибухів і пожеж, як вони шкодять і як захиститися.

Крок 2 · Джерела забруднення Вибухи, пожежі будівель, лісів, нафтобаз і складів, горіння техніки та пального, руйнування промислових об’єктів. Усе це — швидке окиснення речовин киснем.

Крок 3 · Хімія повного й неповного горіння Пальне (наприклад, бензин, формально C₈H₁₈): за достатнього кисню 2C₈H₁₈ + 25O₂ = 16CO₂ + 18H₂O; за нестачі — 2C₈H₁₈ + 17O₂ = 16CO + 18H₂O (плюс сажа). У великій пожежі кисню зазвичай не вистачає, тому там багато CO.

Крок 4 · Забруднювачі CO (отруйний), SO₂ (якщо горить сірковмісне паливо), оксиди Нітрогену (NO, NO₂, § 7–§ 8), CO₂ (парниковий газ) і дрібні тверді частинки (сажа, пил) — їх вдихають глибоко в легені.

Крок 5 · Наслідки Погіршується якість повітря, зростає ризик захворювань дихальних шляхів і серця; викиди CO₂ і CH₄ посилюють парниковий ефект (§ 8), а пожежі знищують ліси й ґрунти.

Крок 6 · Що можна робити Стежити за індексом якості повітря (в Україні є відкриті сервіси моніторингу, наприклад SaveEcoBot), під час сильного диму зачиняти вікна, не палити сміття й листя, виконувати вказівки рятувальників. Не повторювати «досліди» з горінням удома.

Крок 7 · Звідки брати дані Офіційні екологічні служби, міжнародні організації з охорони довкілля, наукові огляди, незалежні ініціативи з обліку викидів. Не бери цифри з анонімних пабліків; завжди пиши, звідки дані і за який період.

Крок 8 · Як оформити Презентація на 6–8 слайдів: 1) мета; 2) джерела; 3) хімія горіння з рівняннями; 4) забруднювачі; 5) наслідки; 6) як захиститися; 7) джерела інформації. Кожен слайд — одна думка.

Відповідь План проєкту — у режимі «Списати»: джерела, хімія горіння, забруднювачі, наслідки, поради, джерела даних.

Що утворюється під час пожежі за нестачі кисню (разом з CO₂ і H₂O)?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

ацетилен — acetylene

ацетон — acetone

викид (газів) — emission

гідроген сульфід (сірководень) — hydrogen sulfide

горіння — combustion

залізна окалина — mill scale

квота — quota

Кіотський протокол — Kyoto Protocol

компостування — composting

металічна руда — metal ore

метан — methane

негашене вапно — quicklime

оксид — oxide

парниковий ефект — greenhouse effect

тривіальна назва — trivial (common) name

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: вибір слів — ваш. Нижче — зразок із п’ятнадцяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову).

Крок 1 · Що вибирати Терміни параграфа: оксид, горіння, парниковий ефект, Кіотський протокол, тривіальна назва, металічна руда; речовини — метан, ацетилен, ацетон, гідроген сульфід; побутові назви — негашене вапно, залізна окалина.

Крок 2 · Оксид і діоксид Англійське oxide — «оксид», а числівники mono-, di-, tri- показують число атомів Оксигену: carbon monoxide — CO, carbon dioxide — CO₂, sulfur trioxide — SO₃. Українське «чадний газ» — тривіальна (історична) назва.

Крок 3 · Тривіальна назва Слово походить від латинського trivialis — «звичайний» (виноска в підручнику). Англійською кажуть trivial name або common name.

Крок 4 · Негашене вапно Quicklime — CaO (негашене); slaked lime — гашене вапно, інша речовина Ca(OH)₂. Не плутай і не перекладай слово в слово.

Крок 5 · Окалина і руда «Залізна окалина» — mill scale (метал. термін, шар оксиду на нагрітому залізі); «руда» — ore, «металічна руда» — metal ore.

Крок 6 · Алфавітний порядок Порядок «ацетилен» → «ацетон» визначає п’ята літера: и < о. Далі «квота» → «Кіотський» (в < і), «компостування», «металічна» → «метан» (л < н).

Крок 7 · Запам’ятовування Закрий праву колонку й згадай переклад, потім закрий ліву й згадай термін.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати». Додайте свої слова, які вам ще знадобляться.

Як англійською називається негашене вапно CaO?

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … визначити, які формули є оксидами (вправа 1), і

скласти рівняння горіння ацетилену (вправа 2).

Мені було важко … зрівняти 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O (вправа 5) і

рівняння горіння ацетону, де Оксиген є і в самій молекулі (вправа 6).

Мені було цікаво … що NO окиснюється на повітрі без нагрівання, а

N₂ потребує блискавки, і що метан теж парниковий газ (запитання 45.2).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжіть кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Умова

Якщо бензин підпалити, то він горітиме, поки весь не згорить. Поясніть, чому речовину не треба постійно підпалювати.

✓ розібрано

Горіння виділяє теплоту. Вона нагріває сусідні порції бензину

до температури займання — і вони загоряються самі.

Так реакція сама себе підтримує, доки є пальне й кисень (повітря).

Вогонь ззовні потрібен лише для першого запалювання.

Скопійовано ✓

Умови горіння (їх дві) уже названо в тексті: кисень і нагрівання до температури займання. Кисень навколо є завжди — значить, вся справа в нагріванні. Звідки воно береться, коли сірник уже догорів?

Крок 1 · Що потрібно для горіння Дві умови: 1) кисень (повітря) і його контакт із речовиною; 2) нагрівання до температури займання (для бензину — приблизно 220 °С). Кисню в повітрі вистачає, тож усе вирішує друга умова.

Крок 2 · Що робить сірник Полум’я сірника нагріває лише крихітну ділянку бензину вище за температуру займання. Усе решта пальне ще «холодне» — і саме по собі не горить.

Крок 3 · Горіння дає теплоту За означенням, горіння — реакція, під час якої виділяється теплота й з’являється полум’я. Отже, щойно ділянка загорілася, вона сама стала джерелом тепла.

Крок 4 · Куди йде ця теплота Частина розсіюється в повітрі, а частина нагріває сусідні порції бензину. Рідина випаровується (власне горить пара над рідиною), пара змішується з повітрям і займається.

Крок 5 · Ланцюг Нагрівання → займання → теплота → нагрівання наступної порції → … Цей ланцюг тримається сам, тому постійно підпалювати не потрібно.

Крок 6 · Коли ланцюг обривається Коли закінчилося пальне, коли немає кисню або коли теплоту відвели й речовина охолола нижче за температуру займання. Саме так гасять пожежі (запитання 50.1).

Крок 7 · Звичайне життя Так само поліна в багатті: сірником їх одразу не підпалити, тому спершу розпалюють тоненькі щепки — їхнього тепла вистачає, щоб нагріти товсті поліна до займання.

Крок 8 · Нюанс про цифру 220 °С Бонус понад підручник. 220 °С — температура, за якої бензин займається сам, без іскри. Але його пара спалахує від найменшої іскри навіть за мінусових температур (близько −40 °С) — тому бензин небезпечний і взимку.

Відповідь Теплота горіння нагріває сусідні порції бензину до температури займання, тому горіння триває саме, доки є пальне й кисень.

Чому бензин, підпалений в одному місці, продовжує горіти без допомоги сірника?

Умова

Чому для гасіння пожеж найчастіше використовують воду?

✓ розібрано

Вода доступна й дешева: її багато, вона є в водогоні, її можна

подавати струменем. Головне — вона сильно охолоджує: нагріваючись

і випаровуючись, забирає багато теплоти, тож речовина остигає

нижче за температуру займання. Пара, що утворюється, ще й частково

відтісняє повітря від вогню. До того ж вода не горить і не отруйна.

Скопійовано ✓

Спосіб гасіння — це «зламати» одну з умов горіння. Вода ламає саме нагрівання: вона відбирає теплоту, поки речовина не охолоне нижче за температуру займання.

Крок 1 · Три способи гасіння Прибрати кисень, прибрати пальне або знизити температуру нижче за температуру займання. Вода працює переважно третім способом, частково й першим.

Крок 2 · Нагрівання води З фізики: щоб нагріти 1 кг води на 1 °С, потрібно 4,18 кДж. Від 20 до 100 °С — 4,18 · 80 ≈ 334 кДж теплоти, взятих у гарячого предмета.

Крок 3 · Випаровування — головний «поглинач» Щоб кип’яча вода стала парою, потрібно ще близько 2260 кДж на кілограм. Разом ≈ 2600 кДж ≈ 2,6 МДж — води береться небагато, а тепла відбирає дуже багато.

Крок 4 · Пара відтісняє повітря З 1 л рідкої води виходить близько 1700 л пари (за 100 °С). Хмара пари оточує вогнище й зменшує приплив кисню до речовини.

Крок 5 · Доступність Водогін, гідранти, водойми, пожежні машини, шланги. Воду не треба спеціально виробляти чи заправляти, як вогнегасники.

Крок 6 · Безпечність Вода не горить, не отруйна, з більшістю горючих матеріалів (дерево, папір, тканини, вугілля) не реагує. Тому водою можна гасити просто й масово.

Крок 7 · Розпилена краща за струмінь Туман з крапель має більшу сумарну поверхню, ніж суцільний струмінь, — більше води випаровується й забирає теплоту. Тому рятувальники часто подають воду розпиленою.

Крок 8 · Але не завжди Слово «найчастіше» не означає «завжди»: бензин, олію, електрообладнання під напругою водою не гасять (запитання 50.2). Спершу з’ясуй, що саме горить.

Відповідь Вода дешева й доступна, не горить і не отруйна, а головне — охолоджує речовину нижче за температуру займання, а утворена пара ще й відтісняє повітря.

Яку з умов горіння насамперед порушує вода під час гасіння?

Умова

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які інші речовини не гасять водою і чому.

✓ розібрано

Водою не можна гасити:

1) бензин, гас, нафту, олію — легші за воду й не змішуються з нею,

спливають і горять далі; в гарячу олію вода потрапляє на дно,

миттєво википає й розбризкує палаючі краплі;

2) електрообладнання під напругою — вода проводить струм;

3) активні метали (Na, K, Ca) і карбід кальцію CaC₂ — реагують

з водою з виділенням горючих газів (H₂, C₂H₂);

4) негашене вапно CaO — з водою сильно розігрівається.

Скопійовано ✓

Це пошукове завдання: відповідь — добірка груп із причиною для кожної. Правило одне: чим гасити — залежить від того, що саме горить.

Крок 1 · Що шукати Запити: «чим не можна гасити водою», «класи пожеж». Корисно одразу записувати в таблицю: речовина — чому водою не можна.

Крок 2 · Група 1: рідини легші за воду Бензин, гас, нафта, олія не розчиняються у воді й мають меншу густину, тож спливають і розтікаються разом із полум’ям (це прямо сказано в тексті параграфа). Водою ви лише збільшите площу пожежі.

Крок 3 · Особливо небезпечна гаряча олія Вода важча й опускається на дно, де гаряча олія (понад 300 °С) миттєво перетворює її на пару. Пара різко розширюється й розбризкує палаючі краплі — спалах уздовж кухні. Правильно — накрити кришкою чи вогнегасною ковдрою.

Крок 4 · Група 2: електрообладнання під напругою Звичайна вода містить розчинені солі, тобто йони, й проводить електричний струм. Струмінь стає провідником до людини, яка його тримає. Спершу знеструмити, потім гасити.

Крок 5 · Група 3: активні метали Бонус понад програму. 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑. Утворюється водень, який горить; сама реакція виділяє теплоту. Так само поводяться калій і порошок магнію (Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂↑).

Крок 6 · Група 4: карбід кальцію Бонус понад програму. CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂↑. Ацетилен (ацетилен із § 8) — горючий і вибухонебезпечний газ.

Крок 7 · Група 5: негашене вапно CaO + H₂O = Ca(OH)₂, і реакція дуже екзотермічна: суміш розігрівається, вода розбризкується. Не випадково саме це називають «гашенням» вапна (слово з таблиці 1 у § 8).

Крок 8 · Чим гасять замість води Електрику — вуглекислотним чи порошковим вогнегасником; рідини — піною, порошком, піском, ковдрою; метали — сухим піском чи спеціальним порошком. Це відповідь на запитання «що робити, коли вода не годиться».

Відповідь Не гасять водою бензин, гас, нафту й олію, електрообладнання під напругою, активні метали, карбід кальцію й негашене вапно — через те, що вони або спливають і горять далі, або проводять струм, або самі реагують із водою.

Чому не можна заливати водою палаючу олію на сковороді?

Умова

Складіть відповідне хімічне рівняння.
Контекст: за стандартних умов алюміній взаємодіє з киснем; на поверхні металу утворюється дуже тонка безбарвна плівка оксиду Al₂O₃.

✓ розібрано

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Перевірка: Al — 4 і 4; O — 6 і 6.

Маса: 4 · 27 + 3 · 32 = 204 = 2 · 102.

Скопійовано ✓

Схеми не дано, але формулу продукту підказано — Al₂O₃. Далі стандартний хід з § 5: рахуємо атоми, Оксиген зрівнюємо останнім.

Крок 1 · Схема Al + O₂ → Al₂O₃. Формули не чіпаємо — міняти можна лише коефіцієнти.

Крок 2 · Рахуємо атоми Ліворуч: Al — 1, O — 2. Праворуч: Al — 2, O — 3. Не збігаються обидва елементи.

Крок 3 · Оксиген: 2 і 3 Найменше спільне кратне 2 і 3 — число 6. Тож беремо 3O₂ ліворуч (6 атомів) і 2Al₂O₃ праворуч (теж 6 атомів).

Крок 4 · Тепер Алюміній Праворуч 2 · 2 = 4 атоми Al, тож ліворуч ставимо 4Al.

Крок 5 · Перевірка атомів 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃: Al — 4 і 4; O — 6 і 6. Коефіцієнти — найменші цілі.

Крок 6 · Перевірка маси M_r(Al₂O₃) = 2 · 27 + 3 · 16 = 102. Ліворуч 4 · 27 + 3 · 32 = 108 + 96 = 204; праворуч 2 · 102 = 204. Закон збереження маси дотримано.

Крок 7 · Чому плівка така важлива Товщина плівки — лише кілька нанометрів, вона щільна й міцно тримається на металі. Кисень більше не доходить до алюмінію — реакція зупиняється сама. Тому алюмінієві каструлі не «іржавіють» так, як залізо.

Крок 8 · Швидке окиснення без полум’я У тексті: «процеси окиснення можуть відбуватися швидко, але без появи полум’я» — саме про це. Реакція йде одразу, але плівка тонка, безбарвна, і ми її не помічаємо.

Крок 9 · Тип реакції Із двох речовин утворюється одна — це реакція сполучення (як у § 7).

Відповідь 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Скільки молекул O₂ потрібно для повного окиснення чотирьох атомів Алюмінію?

Умова

Як можна запобігти псуванню харчових продуктів, спричиненому дією кисню?

✓ розібрано

Щоб продукти не псувалися від кисню, треба:

1) обмежити доступ повітря — закриті банки, герметична чи вакуумна

упаковка, консервація, шар олії зверху;

2) охолодити — в холодильнику й морозилці окиснення йде повільніше;

3) замінити повітря в упаковці азотом (так пакують, наприклад, чипси);

4) додати антиоксиданти — лимонний сік чи аскорбінову кислоту

на нарізані яблука;

5) берегти від світла й тепла (олію — в темній пляшці).

Скопійовано ✓

Псування — повільне окиснення (речовини змінюються за участю кисню). Отже, його можна гальмувати тими самими «важелями», що й будь-яку реакцію: прибрати реагент, знизити температуру, додати «гальмо».

Крок 1 · Що відбувається Скисання молока, згіркнення вершкового масла, потемніння яблука, псування багатьох продуктів — це повільне окиснення. Кисень — один із реагентів.

Крок 2 · Прибрати реагент: кисень Закриті банки, вакуумна й герметична упаковка, консервація, харчова плівка, шар олії на поверхні соусу чи варення, щільні кришки: менше повітря — менше окиснення.

Крок 3 · Замінити повітря інертним газом У пакетах із чипсами, горішками, кавою повітря заміняють азотом. Азот із жирами не реагує, а кисню в пакеті майже немає — жир не згіркає. Заодно «подушка» з газу береже чипси від ламання.

Крок 4 · Знизити температуру У § 6 ми бачили, що з підвищенням температури реакції швидшають. У холодильнику окиснення сповільнюється в рази, у морозилці — майже зупиняється.

Крок 5 · Додати «гальмо» Речовини-антиоксиданти самі легко окиснюються й «перехоплюють» кисень: аскорбінова кислота (вітамін C), лимонний сік. Тому лимонним соком бризкають нарізані яблука й авокадо, щоб не буріли.

Крок 6 · Захистити від світла Світло прискорює окиснення жирів — олію зберігають у темному склі чи непрозорій упаковці, подалі від вікна.

Крок 7 · Чому недостатньо просто закрити Закрита банка — ще не безкисневе середовище: повітря в ній уже є. Тому закрите зберігають ще й холодним або викачують повітря.

Крок 8 · Те саме, лише навпаки Хочемо, щоб реакція йшла швидше (горіння, вогнище), — додаємо повітря; хочемо повільніше (продукти) — прибираємо. Ті самі умови, протилежна мета.

Відповідь Обмежити доступ повітря (герметична упаковка, азот), охолодити, додати антиоксиданти, захистити від світла.

Чому в пакети з чипсами нагнітають азот замість повітря?

Умова

Чи є будь-яке горіння окисненням і навпаки?

✓ розібрано

Горіння в кисні — завжди окиснення (речовина змінюється за участю

кисню). Тому окиснення — ширше поняття, а горіння — його швидкий

різновид із теплотою й полум’ям.

Навпаки — ні: іржавіння, скисання молока, дихання — окиснення,

але полум’я немає, а теплота майже непомітна.

Застереження: деякі речовини горять у хлорі чи фторі — без кисню.

Скопійовано ✓

Питання про «обсяг» двох понять. Малюнок у голові: коло «окиснення» й усередині нього менше коло «горіння».

Крок 1 · Два означення Горіння — реакція, під час якої виділяється теплота й з’являється полум’я. Окиснення — зміна речовини за участю кисню (виноска: ще й втрата електронів реагентом — це в § 42).

Крок 2 · «Будь-яке горіння — окиснення?» Горіння палива, свічки, дров, вугілля, магнію — це реакції з киснем, отже, окиснення. Тут «так».

Крок 3 · Але є застереження У тексті сказано: горінням можуть супроводжуватися й реакції без кисню — деякі речовини горять у хлорі та фторі. Наприклад, 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃. За вужчим означенням (зі зміною за участю кисню) це не окиснення; за ширшим (втрата електронів) — окиснення.

Крок 4 · «Будь-яке окиснення — горіння?» Ні. Іржавіння заліза, скисання молока, згіркнення масла, псування продуктів, дихання — це окиснення, але полум’я немає, а теплоти виділяється так мало, що її не помітно.

Крок 5 · Що відрізняє Швидкість. Горіння — швидке окиснення, яке виділяє стільки теплоти, що речовина нагрівається до розжарення й світиться. У повільному окисненні теплота розсіюється раніше, ніж накопичиться.

Крок 6 · Один і той самий результат Спалена в полум’ї цукрова глюкоза дає CO₂ і H₂O (C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O). Те саме відбувається в організмі під час дихання, лише повільно — «горіння» без полум’я.

Крок 7 · Як це сказати стисло Горіння — окремий випадок окиснення (швидкий, з полум’ям). Окиснення — загальніше поняття. Кожне горіння в кисні є окисненням, але не кожне окиснення є горінням.

Відповідь Горіння в кисні — це окиснення, але не кожне окиснення є горінням (іржавіння, скисання, дихання — без полум’я).

Що з наведеного є окисненням, але не є горінням?

Умова

Відшукайте в інтернеті відео або інструкцію, як користуватися вогнегасником.

✓ розібрано

Типова послідовність дій (перед роботою прочитай інструкцію

на корпусі свого вогнегасника):

1) викликати рятувальників (101 або 112), вивести людей;

2) зірвати пломбу, висмикнути запобіжну чеку;

3) стати так, щоб вітер дув у спину, і спрямувати сопло на ОСНОВУ

полум’я, а не на його верхівку;

4) натиснути на важіль і гасити, водячи струменем по краях,

а потім ближче до центру;

5) після гасіння простежити, чи полум’я не спалахне знову.

Вуглекислотний вогнегасник: розтруб не хапати рукою — він дуже

холодний (може обморозити).

Скопійовано ✓

Відео й інструкції ти знайдеш сам(а); нижче — те, що в них зазвичай повторюється, і чому саме так. Це загальні правила — точні дії дивись на етикетці свого вогнегасника.

Крок 1 · Спершу — безпека людей Дзвінок 101 (рятувальники) або 112, виведення людей. Гасити самостійно можна лише невелике вогнище, коли за спиною — вільний вихід, а дим ще не заповнив приміщення.

Крок 2 · Підготовка Зірвати пломбу, висмикнути запобіжну чеку — інакше важіль не натискається. Це захист від випадкового спрацьовування.

Крок 3 · Куди спрямовувати На основу полум’я — туди, де горить пальне. Верхівка полум’я — це гарячі гази, струмінь через неї пролетить, не загасивши речовину.

Крок 4 · Звідки гасити З навітряного боку, щоб вітер відносив полум’я й дим від тебе, а порошок чи газ летів до вогню.

Крок 5 · Як рухатися струменем По краях вогнища, поступово до центру: так вогонь не «розбігається». Не зупиняйся, поки вогонь не згас повністю.

Крок 6 · Тип вогнегасника Вуглекислотний (CO₂): добре для електрообладнання, не залишає слідів; розтруб дуже холодний. Порошковий: універсальний, але створює хмару порошку й псує техніку. Водяний і пінний — не для електрообладнання під напругою.

Крок 7 · Що робити, коли не вдалося Якщо за 10–15 секунд полум’я не слабшає, — не продовжуй: виходь, зачиняй двері, чекай рятувальників. Закрита кімната обмежує приплив повітря.

Крок 8 · Після пожежі Розпечені предмети можуть спалахнути знову — стеж за ними й залиш вогнище мокрим чи засипаним. Використаний вогнегасник перезаряджають, навіть якщо випущено небагато.

Відповідь Викликати рятувальників → зірвати пломбу й чеку → спрямувати на основу полум’я з навітряного боку → гасити, водячи по краях до центру.

Куди треба спрямовувати струмінь вогнегасника?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про реакції горіння та окиснення, способи гасіння пожеж. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Горіння — хімічна реакція, внаслідок якої виділяється теплота

й з’являється полум’я. Яскраве полум’я — світіння розжарених

часточок речовин, які згоряють або утворюються під час реакції.

2. Умови горіння: 1) наявність кисню (повітря) і його контакт

із речовиною; 2) нагрівання речовини до температури займання

(бензин ≈ 220 °С, суха деревина 250–300 °С, вугілля > 600 °С).

Немає хоча б однієї умови — немає горіння. Кисень підтримує

горіння, але сам не горить.

3. Гасити — значить прибрати одну з умов: охолодити (вода),

перекрити доступ повітря (пісок, ґрунт, ковдра, піна) або подати

вуглекислий газ (важчий за повітря, не підтримує горіння).

У будівлях є вогнегасники. Бензин, гас, нафту водою не гасять.

4. Горіння можливе й без кисню: деякі речовини горять у хлорі,

фторі.

5. Окиснення — зміна речовини за участю кисню. Воно буває швидким

без полум’я (4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ — тонка плівка на металі) і

повільним: іржавіння заліза, скисання молока, згіркнення масла,

псування продуктів, окиснення речовин під час дихання.

6. Пожежна безпека: гасити вогнище в лісі; у кабінеті бути

уважним зі спиртівкою; перекривати кран газової плити; в печі

чи каміні забезпечувати доступ повітря — інакше утворюється

токсичний чадний газ CO (без кольору, смаку й запаху).

Запитання класу: чи є іржавіння горінням?

Відповідь: ні — це повільне окиснення, полум’я й помітної теплоти

немає.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три запитання з початку: що називають горінням і окисненням, за яких умов загоряється паливо і як гасять пожежі. Нові поняття — температура займання та повільне окиснення.

Крок 1 · Головна думка Горіння — реакція з виділенням теплоти й появою полум’я. Воно йде за двох умов (кисень + нагрівання до температури займання) і припиняється, щойно зникає хоча б одна з них.

Крок 2 · Чому полум’я світиться Полум’я світиться завдяки розжареним часточкам речовин, що згоряють або утворюються. Так світить жовте полум’я свічки: у ньому розжарені часточки сажі (вуглецю). Це добре видно в досліді зі свічкою нижче.

Крок 3 · Температури займання У тексті три цифри: бензин ≈ 220 °С, суха деревина 250–300 °С, вугілля — понад 600 °С. Чим вища цифра, тим «важче» підпалити, і тим сильніше треба нагріти речовину перед займанням.

Крок 4 · Способи гасіння Кожен спосіб ламає одну умову: вода відбирає теплоту; пісок, ґрунт, ковдра, піна не пускають повітря; CO₂ витісняє повітря (важчий за нього й не підтримує горіння); вогнегасник подає гасильну речовину в потрібне місце.

Крок 5 · Обережно з водою Бензин, гас і нафту водою не гасять: вони легші, не змішуються з нею й спливають, залишаючись у контакті з повітрям. Для них потрібні піна, порошок, пісок.

Крок 6 · Окиснення — ширше за горіння Окиснення — будь-яка зміна речовини за участю кисню. Горіння — швидке окиснення з полум’ям. Приклад швидкого без полум’я — алюміній (тонка плівка Al₂O₃); приклади повільного — іржавіння, скисання молока, згіркнення масла, дихання.

Крок 7 · Не лише кисень Горіння можливе й у хлорі чи фторі. Тому означення горіння говорить про теплоту й полум’я, а про кисень — не обов’язково.

Крок 8 · Чадний газ Якщо в печі чи каміні мало повітря, паливо згоряє не повністю й утворюється CO (як у § 8). Він безбарвний, без запаху й смаку, тому його не відчуваєш, а в крові сполучається з гемоглобіном, і кисень не доходить до мозку й серця. Що робити: перекрити газ, відкрити заслінку й вікна, вивести потерпілих на свіже повітря й викликати швидку допомогу.

Крок 9 · Запитання для класу Хороше запитання перевіряє розуміння, а не пам’ять: «чи є іржавіння горінням?», «чому свічка, накрита склянкою, згасає?». Відповідь має містити приклад або пояснення.

Крок 10 · Як оцінити відповідь однокласника Перевір три речі: 1) правильно по суті; 2) є приклад (формула, рівняння, життєва ситуація); 3) пояснено чому. Оцінку поясни: «Правильно, але без прикладу, тому …».

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: горіння = теплота + полум’я; умов дві; гасять, прибираючи одну з них; окиснення — ширше поняття, ніж горіння.

Що спільного між горінням свічки й іржавінням цвяха?

Умова

Яке явище називають горінням? Назвіть умови, необхідні для перебігу цього процесу.

✓ розібрано

Горінням називають хімічну реакцію, внаслідок якої виділяється

теплота й з’являється полум’я.

Умови горіння:

1) наявність кисню (повітря) і його контакт із речовиною;

2) нагрівання речовини до температури займання.

Якщо відсутня хоча б одна умова — горіння не відбувається.

Скопійовано ✓

Вправа «Перевірмо себе»: відповідь стисла й береться з означення в параграфі. Щоб вона не була завченою, перевіримо кожну частину означення на прикладах.

Крок 1 · З чого складається означення Три частини: 1) це хімічна реакція; 2) виділяється теплота; 3) з’являється полум’я. Не вистачає хоча б однієї — це вже не горіння.

Крок 2 · Чому саме реакція Під час горіння свічки утворюються нові речовини — вуглекислий газ і вода (дослід нижче), тож це хімічне явище (§ 3). Розжарена спіраль у лампочці так само світиться, але нових речовин там немає — це не горіння (вправа 6).

Крок 3 · Чому полум’я Яскраве полум’я зумовлене світінням розжарених часточок речовин, які згоряють або утворюються під час реакції. Тому полум’я — видимий «слід» дуже гарячої реакції.

Крок 4 · Умова перша: кисень і контакт Кисень має дістатися до речовини. Свічка під склянкою згасає, бо кисень закінчується; суцільна товста колода горить ззовні, а всередині — повільніше, бо туди повітря доходить гірше.

Крок 5 · Умова друга: температура займання Це температура, до якої треба нагріти речовину, щоб вона загорілася. Для бензину — приблизно 220 °С, для сухої деревини 250–300 °С, для вугілля — понад 600 °С.

Крок 6 · Чому «хоча б одна» Папір на столі лежить у повітрі (кисню досить), але не горить — його не нагріли до займання. Вугілля в закритій печі без доступу повітря розжарюється, але не горить — немає кисню. Умови діють лише разом.

Крок 7 · Що не є «умовою» Саму паливну речовину (пальне) умовою не називають: це предмет, який горить. Умови — те, що має бути «навколо» неї: кисень і нагрівання.

Крок 8 · Як перевірити себе Закрий книжку й назви: що виділяється під час горіння (теплота), що з’являється (полум’я), скільки умов (дві) і які. Якщо щось забулося — повернися до тексту.

Відповідь Горіння — хімічна реакція з виділенням теплоти й появою полум’я. Умови: контакт речовини з киснем (повітрям) і нагрівання до температури займання.

Що станеться, якщо нагріти шматок деревини до 300 °С у закритій посудині без повітря?

Умова

Як можна загасити полум’я?

✓ розібрано

Треба прибрати хоча б одну з умов горіння:

1) охолодити речовину нижче за температуру займання — водою;

2) перекрити доступ повітря — засипати піском чи ґрунтом,

накрити ковдрою, залити піною;

3) спрямувати на вогонь струмінь вуглекислого газу — він важчий

за повітря й не підтримує горіння;

4) скористатися вогнегасником (залежно від виду пожежі).

Бензин, гас і нафту водою не гасять.

Скопійовано ✓

Правило одне: горіння має дві умови, тож гасіння — це знищення хоча б однієї з них. Усі способи з параграфа розкладаються за цим правилом.

Крок 1 · Принцип Умови горіння: кисень і температура не нижча за температуру займання. Прибери одну — полум’я зникне.

Крок 2 · Вода: прибираємо тепло Вода нагрівається й випаровується, відбирає теплоту, речовина остигає (запитання 50.1). Тому водою гасять дерево, папір, тканини.

Крок 3 · Пісок і ґрунт: прибираємо кисень Шар піску чи землі відокремлює пальну речовину від повітря. Мал. 30б: сипучий пісок засипає розлите пальне. Пісок завжди під рукою, не псується й не горить.

Крок 4 · Ковдра: теж без кисню Щільна (вогнегасна) ковдра накриває вогнище й відрізає повітря. Саме так гасять палаючу олію на сковороді чи одяг, що загорівся на людині.

Крок 5 · Вуглекислий газ M_r(CO₂) = 44, повітря ≈ 29, тож CO₂ у 1,5 раза «важчий»: його можна «перелити» на свічку, як воду (мал. 30в). Він накриває вогонь і не підтримує горіння.

Крок 6 · Вогнегасники Подають вуглекислий газ, порошок або піну в потрібне місце (мал. 31). Вид вогнегасника обирають за видом пожежі: електрику — не водяним.

Крок 7 · Ще один спосіб: прибрати пальне Закрити кран газової плити, зробити протипожежну смугу в лісі — отже, відрізати вогонь від того, що горить. У параграфі його не названо, але логіка та сама.

Крок 8 · Обережно Не всі способи годяться для всіх речовин: бензин, гас і нафта легші за воду й не змішуються з нею — спливають і горять далі (запитання 50.2). Вибір способу залежить від того, що горить.

Відповідь Охолодити (вода), перекрити доступ повітря (пісок, ґрунт, ковдра, піна), спрямувати CO₂ чи вогнегасник — тобто прибрати хоча б одну з умов горіння.

Яку умову горіння порушують, коли вогонь засипають піском?

Умова

Який із термінів — «горіння» чи «окиснення» — є більш загальним? Відповідь обґрунтуйте.

✓ розібрано

Більш загальний термін — «окиснення».

Горіння — це швидке окиснення, що супроводжується виділенням

теплоти й появою полум’я, тобто окремий випадок окиснення.

Окиснення ж буває й без полум’я та помітної теплоти: іржавіння

заліза, скисання молока, дихання, утворення плівки Al₂O₃ на

алюмінії. Кожне горіння в кисні — окиснення, але не навпаки.

Скопійовано ✓

Слово «більш загальний» означає: до нього входять і всі інші випадки. Спробуємо уявити два кола — і побачимо, яке в якому.

Крок 1 · Що означає «загальніший» Якщо кожне горіння є окисненням, а не кожне окиснення — горінням, то коло «горіння» лежить усередині кола «окиснення». Значить, окиснення — ширший термін.

Крок 2 · Горіння — окиснення Горіння палива, свічки, магнію — реакції з киснем, тобто речовина змінюється за його участю. Отже, це окиснення, яке супроводжується теплотою й полум’ям.

Крок 3 · Окиснення — не обов’язково горіння Іржавіння заліза, скисання молока, згіркнення масла, псування продуктів, окиснення речовин під час дихання — окиснення, але без полум’я.

Крок 4 · Що їх розрізняє Швидкість. Горіння — швидке окиснення, теплота встигає накопичитись, речовина розжарюється й світиться. Повільне окиснення розтягнуте на дні й роки, теплота розсіюється.

Крок 5 · Окиснення без полум’я, але швидке Алюміній окиснюється на повітрі одразу, але плівка Al₂O₃ така тонка, що ні полум’я, ні тепла не помітно (запитання 50.3). Тож «швидке» й «горіння» — не одне й те саме.

Крок 6 · Складна відповідь у двох реченнях Перше: «Окиснення — загальніший термін». Друге — обґрунтування: «горіння — окремий випадок швидкого окиснення з теплотою й полум’ям; іржавіння й дихання — окиснення без полум’я».

Крок 7 · Застереження Горіння можливе й у хлорі та фторі (без кисню). За означенням з параграфа («зміна за участю кисню») це не окиснення; за ширшим (втрата електронів, § 42) — окиснення. Тому головний висновок лишається тим самим.

Відповідь «Окиснення» — загальніший термін: горіння є його швидким різновидом із виділенням теплоти й полум’ям, а окиснення буває й повільним, без полум’я (іржавіння, скисання, дихання).

Яке з тверджень правильне?

Умова

Основу сухого пального становить речовина, формула якої — (CH₂)₆N₄, а назва — уротропін. Складіть рівняння реакції горіння цієї речовини, якщо утворюються два оксиди і проста речовина, які є в повітрі.

✓ розібрано

(CH₂)₆N₄ = C₆H₁₂N₄ (розкрили дужки).

Два оксиди — CO₂ і H₂O; проста речовина з повітря — N₂.

C₆H₁₂N₄ + 9O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + 2N₂ (t)

Перевірка: C — 6 і 6; H — 12 і 12; N — 4 і 4; O — 18 і 18.

Маса: 140 + 9 · 32 = 428 = 6 · 44 + 6 · 18 + 2 · 28.

Скопійовано ✓

Тут три підказки в умові: «два оксиди», «проста речовина», «які є в повітрі». Вони однозначно визначають продукти — і далі лишається звичайне зрівнювання.

← обери речовину, щоб побачити розклад

Крок 1 · Розкриваємо дужки (CH₂)₆N₄: група CH₂ повторюється 6 разів — це C₆H₁₂; до неї ще N₄. Звідси молекулярна формула C₆H₁₂N₄.

Крок 2 · Які продукти Горіння складної речовини дає оксиди її елементів (§ 8): Карбон → CO₂, Гідроген → H₂O. Це «два оксиди». Нітроген до оксиду не йде: за умовою він утворює просту речовину, яка є в повітрі, — це N₂ (78 % повітря).

Крок 3 · Чому не інший оксид Нітрогену NO — теж сполука Нітрогену з Оксигеном, але в повітрі його немає (§ 7: він утворюється лише в блискавці чи двигуні). Тому правильний продукт — N₂.

Крок 4 · Схема C₆H₁₂N₄ + O₂ → CO₂ + H₂O + N₂.

Крок 5 · Спочатку Карбон, Гідроген, Нітроген C: 6 атомів → 6CO₂. H: 12 атомів → 6H₂O. N: 4 атоми → 2N₂. Оксиген лишаємо на потім.

Крок 6 · Оксиген останнім Праворуч: 6 · 2 + 6 · 1 = 18 атомів Оксигену. У молекулі палива Оксигену немає, тож ліворуч 18 : 2 = 9 молекул O₂.

Крок 7 · Рівняння й перевірка C₆H₁₂N₄ + 9O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + 2N₂. C — 6 і 6; H — 12 і 12; N — 4 і 4; O — 18 і 18.

Крок 8 · Перевірка маси M_r(C₆H₁₂N₄) = 6 · 12 + 12 + 4 · 14 = 140. Ліворуч 140 + 9 · 32 = 428; праворуч 6 · 44 + 6 · 18 + 2 · 28 = 264 + 108 + 56 = 428.

Крок 9 · Цікава цифра w(N) = 4 · 14 : 140 = 40 %. Майже половина «ваги» молекули пального — Нітроген, який згоряє не до оксиду, а просто відходить у вигляді N₂.

Крок 10 · Безпека Сухе пальне — лише для відкритого повітря чи провітрюваного приміщення й лише за вказівками вчителя: за нестачі повітря воно згоряє не повністю й дає токсичні продукти, зокрема чадний газ.

Відповідь C₆H₁₂N₄ + 9O₂ ^t= 6CO₂ + 6H₂O + 2N₂.

Умова

Бензин — це суміш сполук Карбону з Гідрогеном. В інтернеті можна відшукати загальну схему реакції горіння бензину:
C_nH_m + O₂ → CO₂ + H₂O.
Перетворіть цю схему на хімічне рівняння, використавши в коефіцієнтах літери n і m.

✓ розібрано

CₙHₘ + O₂ → CO₂ + H₂O

C: n атомів → n CO₂. H: m атомів → m/2 H₂O.

Оксиген праворуч: 2n + m/2 атомів, тому O₂ потрібно n + m/4.

Помножимо все на 4, щоб прибрати дроби:

4CₙHₘ + (4n + m)O₂ = 4nCO₂ + 2mH₂O

Перевірка: n = 1, m = 4 (метан): 4CH₄ + 8O₂ = 4CO₂ + 8H₂O —

після скорочення на 4: CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Це те саме зрівнювання, що й для метану чи октану, лише замість чисел — літери. Алгоритм не змінюється: Карбон, Гідроген, Оксиген останнім, дроби — подвоєнням (тут — учетверінням) усього рівняння.

Скільки молекул O₂ стоїть у «великому» рівнянні 4CₙHₘ + (4n + m)O₂ = … для метану (n = 1, m = 4)?

Умова

Чи можна стверджувати, що в лампочці розжарювання відбувається горіння металевої (вольфрамової) спіралі? Чому?

✓ розібрано

Ні. Спіраль розжарюється електричним струмом і світиться, але

хімічної реакції немає: нова речовина не утворюється.

У колбі вакуум або інертний газ (аргон, азот), кисню немає,

тож вольфрам не горить. Якби повітря потрапило всередину —

спіраль згоріла б (2W + 3O₂ = 2WO₃) і лампочка перегоріла б.

Скопійовано ✓

Спіраль гаряча й світиться, і тому легко вирішити, що вона «горить». Перевіримо за означенням: горіння — це хімічна реакція з теплотою й полум’ям.

Крок 1 · Означення Горіння — хімічна реакція з виділенням теплоти й появою полум’я, яка вимагає кисню й нагрівання до займання. Підемо за пунктами.

Крок 2 · Звідки тепло в лампочці Спіраль нагріває електричний струм: проходячи тонким дротом, він розжарює його до ≈ 2500 °С. Хімічна реакція тут ні до чого. Виділення теплоти є, але причина — не реакція.

Крок 3 · Світіння не доводить горіння Розжарений цвях теж світиться червоним, хоч і не горить. Розжарене тіло світиться саме по собі. У полум’ї світяться розжарені часточки теж, але там їх розжарила реакція.

Крок 4 · Що в колбі З колби викачують повітря або заповнюють її аргоном чи азотом. Кисню немає — перша умова горіння («контакт із киснем») не виконується.

Крок 5 · Нових речовин немає Спіраль вольфраму лишається вольфрамом, хоч і дуже гарячим. Хімічного перетворення немає, є фізичне нагрівання (§ 3).

Крок 6 · А якщо розбити колбу У повітря потрапляє кисень — гаряча спіраль миттєво окиснюється: 2W + 3O₂ = 2WO₃. Утворюється жовтуватий оксид, спіраль перегорає, лампочка гасне.

Крок 7 · Чому саме вольфрам Він найтугоплавкіший метал (плавиться за 3422 °С) — витримує температури, за яких світло лампочки стає білим, а не тьмяно-червоним.

Крок 8 · Порівняння двох світлових процесів Лампочка: нагрівання струмом → світиться (фізично), реакції немає. Свічка: нагрівання реакцією → світяться розжарені часточки, реакція є. Тому свічка горить, а лампочка — ні.

Відповідь Ні: спіраль розжарюється електричним струмом, нової речовини не утворюється, а в колбі немає кисню (вакуум або інертний газ) — це розжарювання, а не горіння.

Чому вольфрамова спіраль у лампочці не згоряє?

Умова

Відшукаймо. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які речовини називають антипіренами і для чого їх використовують. Занотуйте назви кількох таких речовин.

✓ розібрано

Антипірени (від грец. пір — вогонь) — речовини, що знижують горючість

матеріалів: уповільнюють займання й поширення полум’я.

Їх додають у деревину, тканини (завіси, декорації, одяг рятувальників),

пластмаси, ізоляцію кабелів, будівельні матеріали.

Приклади: амоній фосфати (NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄), борна кислота H₃BO₃,

бура Na₂B₄O₇, алюміній гідроксид Al(OH)₃, магній гідроксид Mg(OH)₂;

сполуки Брому застосовують дедалі менше через шкоду для довкілля.

Скопійовано ✓

Слово «антипірен» складається з двох частин: «анти-» («проти») і грецького «пір» («вогонь»). Ідея проста: зробити матеріал таким, щоб умови горіння виконувалися гірше.

Крок 1 · Що означає слово «Анти-» — проти, «пір» — вогонь. Антипірен — речовина «проти вогню». Однокореневі слова: піротехніка, пірометр.

Крок 2 · Навіщо вони потрібні Антипірен не робить матеріал негорючим, а виграє час: матеріал важче загоряється й повільніше горить, тож люди встигають вийти, а рятувальники — приїхати.

Крок 3 · Де застосовують Дерев’яні конструкції й горища, тканини для завіс і театральних декорацій, спецодяг, пластмаси, ізоляція кабелів, меблі, електроніка, будівельна піна.

Крок 4 · Як вони працюють: «вбудований вогнегасник» Різні антипірени гасять ті самі умови горіння, що й вогнегасник, тільки зсередини матеріалу: охолоджують (поглинають теплоту, коли розкладаються), відділяють від кисню (утворюють захисну плівку чи шар вугілля) і розбавляють пальні гази водяною парою чи іншими негорючими газами.

Крок 5 · Приклад: алюміній гідроксид 2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O (приблизно від 200 °С). Реакція йде з поглинанням теплоти, а вода випаровується й додатково відбирає тепло та розбавляє гази. Із 156 г такого гідроксиду виділяється 54 г води (≈ 35 %): це справжній «вбудований» запас води.

Крок 6 · Інші приклади Mg(OH)₂ = MgO + H₂O (розкладається при вищій температурі, ≈ 330 °С); амоній фосфати й борна кислота утворюють на поверхні скловидну або вугільну плівку, що ізолює матеріал від кисню; деревину просочують розчином бури.

Крок 7 · Екологія Антипірени з Бромом виявилися стійкими в довкіллі й накопичуються в організмах, тому від них поступово відмовляються. Гідроксиди Алюмінію й Магнію — безпечніші.

Крок 8 · Як занотувати Зробіть таблицю з колонками «Назва — Формула — Де застосовують — Як діє». Кілька рядків із прикладів вище — і завдання виконано.

Відповідь Антипірени — речовини, які знижують горючість матеріалів; приклади: амоній фосфати, борна кислота, бура, Al(OH)₃, Mg(OH)₂.

Чому додавання Al(OH)₃ у матеріал уповільнює його горіння?

Умова

Створюймо проєкт. Зберіть інформацію про типи вогнегасників, їх роботу, сфери використання і зробіть презентацію для свого класу.

✓ розібрано

ПЛАН ПРЕЗЕНТАЦІЇ «Типи вогнегасників» (зразок змісту)

1. Принцип: гасимо — значить прибираємо умову горіння (охолоджуємо

чи відрізаємо кисень).

2. Класи пожеж: А — тверді матеріали; В — рідини; С — гази;

D — метали.

3. Типи вогнегасників:

водяний — тверді матеріали (не для електрики);

пінний — тверді матеріали й рідини;

порошковий — універсальний (тверді, рідини, гази, електрика);

вуглекислотний — електрообладнання, кабінети, лабораторії.

4. Як користуватися (запитання 51.3) і де розміщувати.

5. Правила: перевіряти пломбу, манометр, термін придатності.

6. Висновок і джерела.

Скопійовано ✓

Проєкт — це структура, перевірені факти й акуратно оформлена презентація. Нижче — каркас і приклад змісту для кожного слайда; дані уточни за надійними джерелами.

Крок 1 · Мета й головна ідея Мета: показати, як вогнегасники «ламають» умови горіння. Головна ідея слайда 2: охолодити чи відрізати кисень — усе інше її варіації.

Крок 2 · Класи пожеж Щоб обрати вогнегасник, треба знати, що горить: клас А — тверді матеріали (дерево, папір), В — рідини (бензин, спирти), С — гази, D — метали. У кожного класу — свої «безпечні» й «заборонені» засоби.

Крок 3 · Водяний і пінний Водяний охолоджує тверді матеріали. Пінний створює плівку піни, що охолоджує й ізолює пальну рідину від повітря. Обидва не годяться для електрообладнання під напругою (вода проводить струм).

Крок 4 · Порошковий Універсальний: гасить тверді матеріали, рідини, гази й електрообладнання. Порошок вкриває речовину й відрізає кисень, частина порошку гальмує реакції в полум’ї. Мінус: хмара порошку й псування техніки.

Крок 5 · Вуглекислотний (мал. 31) Балон із рідким CO₂ і розтрубом (чорна «воронка»). CO₂ важчий за повітря, не підтримує горіння й не залишає слідів — тому його вибирають для приладів, кабінетів і лабораторій. Розширюючись, газ дуже охолоджується (до ≈ −78 °С), тож розтруб не можна хапати рукою.

Крок 6 · Спеціальні Для горіння металів (клас D) потрібні спеціальні порошки чи сухий пісок — звичайна вода тут небезпечна (запитання 50.2). Колись існували й газові («галонові») вогнегасники, але їх вивели з ужитку: галони руйнують озоновий шар (§ 10). У побуті є аерозольні й малі «автомобільні» вогнегасники.

Крок 7 · Як користуватися й де тримати Вогнегасник має бути на видному, доступному місці. Перевіряй пломбу, стрілку манометра й термін придатності; у перший момент пожежі не метушись — послідовність у запитанні 51.3.

Крок 8 · Структура презентації 6–8 слайдів: 1) назва й мета; 2) принцип і класи пожеж; 3) таблиця типів; 4) докладніше про кожен тип; 5) як користуватися; 6) чого не робити; 7) джерела. Одна думка на слайд, більше малюнків, менше тексту.

Крок 9 · Джерела Надійні джерела: сторінки ДСНС України, інструкції виробників, довідники з пожежної безпеки. Позначення на корпусі залежать від стандарту й виробника — дивись їх на конкретному вогнегаснику.

Відповідь План презентації — у режимі «Списати»: принцип, класи пожеж, типи вогнегасників із прикладами застосування, правила використання.

Який вогнегасник не можна застосовувати для гасіння електрообладнання під напругою?

Умова

У команді. Обговоріть, які якості потрібно мати чоловікові/жінці, професія яких пов’язана з рятуванням людей від вогню.

✓ розібрано

Зразок підсумку обговорення (в кожної команди він свій):

Рятувальник/рятувальниця має бути відважним(-ою) і водночас

обережним(-ою); фізично витривалим(-ою); стресостійким(-ою),

здатним(-ою) швидко ухвалювати рішення; відповідальним(-ою) й

дисциплінованим(-ою); умілим(-ою) працювати в команді й довіряти

партнерам; співчутливим(-ою) до людей у біді.

Окремо — знання: чим гасити різні речовини, які гази небезпечні,

як поводиться вогонь у закритому просторі (хімія й фізика).

Скопійовано ✓

Правильної єдиної відповіді немає: це завдання для обговорення. Але вмілий підсумок — не просто список слів, а пов’язаний із тим, що відбувається під час пожежі.

Крок 1 · Як працювати в команді Кожен зі швидкого обговорення записує 3 якості, потім команда обирає ті, що повторюються, і добирає до кожної пояснення: чому ця якість важлива саме на пожежі.

Крок 2 · Характер: відвага й обережність Потрібні обидві. Відвага — щоб увійти туди, де страшно; обережність — щоб не стати ще однією жертвою, бо тоді допомагати вже нікому.

Крок 3 · Фізична підготовка Спорядження з дихальним апаратом важить понад 20 кг, а робота йде в задимленому, спекотному приміщенні. Потрібні витривалість і сила.

Крок 4 · Рішення за секунди Вогонь і дим змінюються швидко. Потрібна стресостійкість і здатність у кілька секунд оцінити, що горить, куди йде пожежа, чи є люди.

Крок 5 · Знання з хімії й фізики Що горить — те й вирішує, чим гасити: бензин — не водою, електрику — не водою, метали — спеціально (запитання 50.2). А оскільки чадний газ безбарвний і без запаху, у задимленні працюють у дихальних апаратах.

Крок 6 · Робота в команді Одиночки на пожежі не працюють: одні подають воду, інші рятують людей, ще хтось страхує. Кожен має довіряти й виконувати накази командира без суперечок.

Крок 7 · Чому «чоловікові/жінці» У службах порятунку працюють і жінки, і чоловіки; перелічені якості не залежать від статі. Тож формулювання «чоловікові/жінці» цілком доречне.

Крок 8 · Додатково: інші професії поруч Рятувальники ДСНС, пожежні, лісові пожежні, пілоти пожежної авіації, фахівці з пожежної безпеки, лікарі швидкої. Всі — частина одного ланцюга.

Відповідь Зразок підсумку — у режимі «Списати»: відвага й обережність, витривалість, стресостійкість, відповідальність, командна робота, знання про речовини й вогонь.

Чому рятувальникові корисні знання з хімії?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

антипірен — flame retardant

вогнегасна ковдра — fire blanket

вогнегасник — fire extinguisher

горіння — combustion (burning)

займання — ignition

іржавіння — rusting

кисень — oxygen

окиснення — oxidation

паливо (пальне) — fuel

повільне окиснення — slow oxidation

пожежа — fire

пожежна безпека — fire safety

полум’я — flame

спиртівка — spirit lamp (alcohol burner)

сухе пальне — dry (solid) fuel

температура займання — ignition temperature

чадний газ — carbon monoxide

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: слова добираєш сам(а). Нижче — зразок із сімнадцяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову).

Крок 1 · Що вибирати Терміни параграфа: горіння, окиснення, займання, температура займання, повільне окиснення; побутові слова: вогнегасник, вогнегасна ковдра, спиртівка, сухе пальне; речовина: чадний газ.

Крок 2 · Fire чи flame Fire — пожежа й вогонь загалом; flame — саме полум’я, його видима частина. Не плутай: flame retardant — антипірен.

Крок 3 · Combustion чи burning Combustion — науковий термін для горіння, burning — побутове слово. У підручнику хімії зустрінеш перше.

Крок 4 · Ignition Ignition — займання; ignition temperature — температура займання. Не плутай із «температурою спалаху» (flash point): це інша величина — найнижча температура, за якої пара вже спалахує від іскри.

Крок 5 · Oxidation Слово збігається з oxide з § 8: обидва походять від oxygen. Slow oxidation — повільне окиснення.

Крок 6 · Carbon monoxide Приставка mono- («один») показує, що на атом Карбону припадає один атом Оксигену (CO), а di- («два») — що два (carbon dioxide, CO₂; див. словничок § 8).

Крок 7 · Алфавітний порядок Спершу «вогнегасна ковдра», потім «вогнегасник» (а < и в десятій літері). «Паливо» — перед «повільне» (а < о); «пожежа» — перед «пожежна безпека» (а < н); «спиртівка» — перед «сухе пальне» (п < у).

Крок 8 · Запам’ятовування Закрий праву колонку й згадай переклад, потім закрий ліву й згадай термін.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати». Додай слова, які тобі ще знадобляться.

Як англійською називається температура займання?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … назвати умови горіння й способи гасіння (вправи 1, 2),

відрізнити горіння від окиснення (вправа 3).

Мені було важко … скласти рівняння горіння уротропіну (вправа 4)

і рівняння з літерами n та m (вправа 5*).

Мені було цікаво … що алюміній окиснюється без полум’я (запитання 50.3)

і що лампочка світиться, хоч і не горить (вправа 6).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Умова

Досліджуємо горіння свічки (експеримент для групи). Дотримуйтеся правил безпеки! Звичайні свічки виготовляють з парафіну — суміші речовин із загальною формулою C_nH_m. Кожна речовина згоряє, як і метан, з утворенням вуглекислого газу й води. Переконайтеся в цьому, виконавши дослід.
Потрібні: свічка, дві склянки місткістю 200–250 мл, прозорий розчин гашеного вапна (вапняна вода).
Запаліть свічку. Візьміть одну склянку, переверніть догори дном і тримайте її на відстані 1–2 см від кінця полум’я (її можна закріпити в лабораторному штативі лапкою). За кілька хвилин на внутрішніх стінках склянки почнуть з’являтися краплинки води. Унаслідок яких хімічного і фізичного явищ утворюється вода?
Другу склянку змочіть усередині вапняною водою й тримайте догори дном над свічкою, щоб полум’я входило у склянку на 2–3 см. Краплі рідини на стінках склянки поступово стають каламутними внаслідок утворення нерозчинних дрібних часточок крейди. Це — продукт реакції вапна з вуглекислим газом (другим продуктом горіння парафіну). Запишіть у зошиті свої спостереження і висновок.

✓ розібрано

Мета: переконатися, що парафін (CₙHₘ) горить з утворенням води

й вуглекислого газу.

Обладнання: свічка, дві склянки (200–250 мл), вапняна вода, сірники.

Безпека: свічку поставити на підставку, довге волосся зібрати;

не нахилятися над полум’ям; вапняна вода — луг, в очі не потрапляти.

1) Дія: запалив свічку; суху склянку догори дном тримав за 1–2 см

від кінця полум’я.

Спостереження: стінки запітніли, з’явилися краплі води.

Висновок: серед продуктів горіння парафіну є вода H₂O.

2) Дія: змочив другу склянку зсередини вапняною водою й тримав

над свічкою, щоб полум’я входило на 2–3 см.

Спостереження: краплі на стінках стали каламутними (білий осад).

Висновок: утворився CO₂: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.

Рівняння горіння парафіну: 4CₙHₘ + (4n + m)O₂ = 4nCO₂ + 2mH₂O (t)

Приклад для C₂₅H₅₂: 2C₂₅H₅₂ + 76O₂ = 50CO₂ + 52H₂O (t)

Скопійовано ✓

Це «зразок» заповненого протоколу: у вас спостереження можуть трохи відрізнятися. Ідея досліду — довести два продукти горіння двома різними доказами: роса для води й помутніння для вуглекислого газу.

Крок 1 · Безпека — перша Свічку постав на підставку (блюдце), далеко від паперу й тканини; довге волосся збери. Склянку тримай так, щоб не нахилятися над полум’ям (або закріпи в штативі). Вапняна вода — розчин Ca(OH)₂, слабкий луг: уникай потрапляння в очі. Поряд мають бути вода й ковдра.

Крок 2 · Мета й таблиця Накресли таблицю «Дії — Спостереження — Висновки». Мета: довести, що при горінні парафіну утворюються вода й вуглекислий газ.

Крок 3 · Гіпотеза з § 8 Парафін складається з Карбону й Гідрогену (C_nH_m). Горіння складної речовини дає оксиди всіх її елементів: Гідроген → H₂O, Карбон → CO₂. Дослід має це підтвердити.

Крок 4 · Дія 1: суха склянка над полум’ям Склянка обов’язково суха й холодна. Тримаємо її за 1–2 см від кінця полум’я: гарячі продукти горіння потрапляють під скло, а сама склянка не гаситиме свічку й не закопчується одразу.

Крок 5 · Спостереження 1 На холодних стінках з’являються дрібні краплі — «роса». Висновок: серед продуктів горіння є вода, отже, у парафіні є Гідроген.

Крок 6 · Контроль проти помилки Вологу могло дати й повітря чи твоє дихання. Щоб не помилитися, тримай таку саму суху склянку поряд зі свічкою, але не над полум’ям: на ній роси набагато менше або немає зовсім. Різниця й є доказом.

Крок 7 · Дія 2: вапняна вода Склянку змочуємо зсередини вапняною водою й тримаємо над полум’ям, щоб продукти горіння потрапили всередину (2–3 см). Краплі на стінках мутніють: CO₂ реагує з вапном — Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O. Нерозчинні білі часточки крейди й роблять рідину каламутною.

Крок 8 · Висновок про Карбон Помутніння вапняної води — звичайний спосіб виявити вуглекислий газ (вона знадобиться ще не раз). Отже, у парафіні є Карбон.

Крок 9 · Рівняння горіння Для загальної формули: 4C_nH_m + (4n + m)O₂ = 4nCO₂ + 2mH₂O (вправа 5*). Приклад для C₂₅H₅₂: 2C₂₅H₅₂ + 76O₂ = 50CO₂ + 52H₂O.

Крок 10 · Чому ж полум’я свічки жовте Тому що в ньому розжарені часточки сажі — вуглецю, який не встиг згоріти. Воно світить саме завдяки їм (як сказано в означенні горіння). Якщо піднести до полум’я холодне блюдце, на ньому осяде чорний наліт.

Відповідь Зразок протоколу — у режимі «Списати». Спостереження на своєму досліді запиши власні. Висновок: при горінні парафіну утворюються вода (роса на склянці) і вуглекислий газ (помутніння вапняної води).

Що доводить помутніння вапняної води у склянці над свічкою?

Умова

Унаслідок яких хімічного і фізичного явищ утворюється вода?

✓ розібрано

Хімічне явище — горіння парафіну: Гідроген парафіну сполучається

з Оксигеном повітря й утворює водяну пару.

Фізичне явище — конденсація: гаряча водяна пара, торкаючись

холодної скляної стінки, охолоджується й перетворюється на краплини

води.

Скопійовано ✓

У досліді відбуваються два послідовні процеси: спершу вода виникає (хімія), потім її видно (фізика). Різниця між ними — у тому, з’являється нова речовина чи змінюється лише стан.

Крок 1 · Що таке хімічне й фізичне явище Хімічне — утворюються нові речовини (§ 3). Фізичне — речовина та сама, змінюється лише стан чи форма.

Крок 2 · Звідки вода У парафіні води немає. Вона утворюється в реакції: C_nH_m + O₂ → CO₂ + H₂O. Нова речовина — H₂O — це хімічне явище: горіння.

Крок 3 · У якому стані вона виникає У полум’ї температура сотні градусів, тому вода утворюється як пара (газ), а не як рідина. Її самої не видно — як і водяна пара у воді, що кипить.

Крок 4 · Що відбувається на склі Склянка холодна. Пара, торкаючись скла, віддає теплоту, охолоджується й перетворюється на дрібні краплі рідини. Це конденсація — фізичне явище: молекули H₂O ті самі, змінився лише стан.

Крок 5 · Перевірка «речовина та сама» Якщо склянку нагріти, краплі знов випаруються — H₂O не стала іншою речовиною, тому це зворотне й фізичне явище. Горіння ж зворотним не є: з CO₂ і H₂O парафіну само собою не вийде.

Крок 6 · Чому краплі згодом зникають Скло нагрілося від гарячих газів, і пара вже не конденсується — вона просто проходить повз. Тому склянку не варто тримати надто довго.

Відповідь Хімічне явище — горіння парафіну (утворюється водяна пара); фізичне — конденсація пари на холодному склі.

Яке явище перетворює гарячу водяну пару на краплі на холодному склі?

Умова

Міркуємо, порівнюємо, аналізуємо. Поясніть, чому внаслідок горіння парафіну замість води не утворюється водень.

✓ розібрано

Горіння — реакція парафіну з киснем: Гідроген, що входить до складу

парафіну, сполучається з Оксигеном і дає оксид — воду H₂O.

Вільний водень H₂ не утворюється, бо в полум’ї є кисень, а водень

сам горить: 2H₂ + O₂ = 2H₂O. Якби H₂ і виник, він одразу згорів би.

Правило з § 8: горіння складної речовини дає оксиди її елементів.

Скопійовано ✓

Питання виглядає хитро, але відповідь проста: водень — проста речовина, і в присутності кисню він існувати «в одиночку» не може. Усе вирішують дві ідеї: правило оксидів і те, що водень горючий.

Крок 1 · Що саме питають У парафіні є Гідроген. Чому ж на виході вода (H₂O), а не водень (H₂)?

Крок 2 · «Елемент» і «проста речовина» Атоми Гідрогену в молекулі парафіну — це елемент, але ще не речовина «водень». Речовина водень H₂ — це молекули з двох атомів Гідрогену. Під час горіння парафіну вона не «вивільняється».

Крок 3 · Правило з § 8 Горіння — реакція з киснем. Коли горить складна речовина, кожен її елемент утворює оксид: Карбон → CO₂, Гідроген → H₂O. Тому серед продуктів — вода.

Крок 4 · Водень сам горючий За § 7, H₂ горить у кисні: 2H₂ + O₂ = 2H₂O. Отже, навіть якби якийсь H₂ і з’явився в полум’ї, там він одразу зустріне кисень і згорить до води.

Крок 5 · Умови в полум’ї У полум’ї гаряче й багато кисню (ззовні — повітря). Це ідеальна обстановка для окиснення, тому «тихе» накопичення водню неможливе.

Крок 6 · Бонус понад програму Усередині полум’я, де кисню мало, у проміжних реакціях водень справді може утворюватися, але на краю полум’я він догоряє. Підсумок на виході — вода й CO₂ (і сажа, коли кисню замало).

Крок 7 · Приклад поруч Те саме для метану: CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O. Чотири атоми Гідрогену з молекули метану не стають воднем — вони перетворюються на воду.

Відповідь Тому що Гідроген парафіну сполучається з Оксигеном повітря (утворюється оксид H₂O), а водень H₂, навіть якщо б з’явився, сам згорів би в кисні.

Чому під час горіння парафіну утворюється вода, а не водень?

Умова

Гасимо полум’я. На дно склянки насипте чайну ложку харчової соди й додайте 2–3 столові ложки оцту. Одразу починається реакція з бурхливим виділенням вуглекислого газу. Будучи важчим за повітря, цей газ поступово витісняє його зі склянки.
Після того як реакція закінчиться (через 2–3 хв), запаліть закріплений на дротині сірник і повільно опускайте у склянку. Що спостерігаєте?

✓ розібрано

Мета: показати, що вуглекислий газ важчий за повітря й не підтримує

горіння.

Обладнання: склянка, харчова сода (1 чайна ложка), оцет (2–3 столові

ложки), сірник на дротині, піднос.

Безпека: з вогнем — лише в присутності дорослих; склянку на піднос

(піна піднімається); не нахилятися над склянкою; нічого горючого

поруч.

Дії та спостереження:

1) У склянку — сода, потім оцет. Спостереження: бурхливе шипіння,

піна, виділяється безбарвний газ.

2) Через 2–3 хв реакція закінчилася. Запалений сірник повільно

опускаємо у склянку. Спостереження: на певній глибині полум’я

гасне, хоча біля краю склянки воно ще горіло.

Висновок: газ CO₂ важчий за повітря й не підтримує горіння; він

заповнив склянку знизу, витіснивши повітря.

Рівняння: NaHCO₃ + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O + CO₂↑

Скопійовано ✓

Дослід домашній, а тому безпека — першим кроком. Ідея проста: ти робиш невидимий газ «видимим» через його поведінку — полум’я сірника.

Крок 1 · Безпека — перша Роби дослід лише з дорослими. Склянку постав на піднос або в тарілку: піна може піднятися. Користуйся столовим оцтом (6–9 %); концентровану оцтову есенцію (70 %) не бери — вона їдка. Сірник тримай на дротині чи пінцеті, не нахиляйся над склянкою, прибери від вогню папір і тканини.

Крок 2 · Реакція NaHCO₃ + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O + CO₂↑. Сода (гідрогенкарбонат натрію) з оцтовою кислотою дають сіль, воду й вуглекислий газ. Шипіння й піна — це бульбашки CO₂.

Крок 3 · Скільки газу За рівнянням 84 г соди (M_r = 84) дають 44 г CO₂ (M_r = 44). Чайна ложка — приблизно 5 г соди: 5 · 44 : 84 ≈ 2,6 г CO₂. Густина газу близько 1,8 г/л, тож це ≈ 1,4 л газу — вистачить, щоб кілька разів заповнити склянку на 250 мл.

Крок 4 · Чому газ лишається в склянці Молярні маси: CO₂ — 44, повітря — приблизно 29. CO₂ у 1,5 раза «важчий», тому осідає на дно й лежить там шаром, витісняючи повітря догори. Склянка працює як відкритий резервуар, у якому газ «стоїть» без руху.

Крок 5 · Чому чекати 2–3 хв Спершу реакція йде бурхливо, піна підіймається й вилітають бризки: сірник мокнув би. Коли реакція закінчилася, піна осіла, а газ спокійно заповнив склянку.

Крок 6 · Дія: опускаємо сірник Опускай повільно й не торкайся піни. У верхній частині склянки повітря ще є — полум’я горить. Нижче кисню все менше, і на певній глибині полум’я гасне.

Крок 7 · Чому гасне Під час горіння потрібен контакт із киснем (умова з параграфа). У шарі CO₂ кисню замало — умова не виконується, горіння припиняється. До того ж CO₂ сам горіння не підтримує.

Крок 8 · Контроль Для порівняння опусти запалений сірник у порожню суху склянку такого самого розміру: він горітиме. Різниця між склянками й доводить, що причина — газ, який у ній утворився, а не склянка чи рух сірника.

Крок 9 · Зв’язок із параграфом Мал. 30в у підручнику — це та сама ідея: CO₂ «переливають» на свічку, і вона гасне. На цьому працює й вуглекислотний вогнегасник (мал. 31).

Відповідь Зразок протоколу — у режимі «Списати». Спостереження: на певній глибині полум’я сірника гасне. Висновок: CO₂ важчий за повітря й не підтримує горіння.

Чому сірник гасне, коли його опускають у склянку після завершення реакції соди з оцтом?

Умова

Міркуємо, порівнюємо, аналізуємо. У трьох закритих посудинах без етикеток містяться повітря, кисень і вуглекислий газ. Як би ви визначили вміст кожної посудини?

✓ розібрано

Обережно відкрити кожну посудину й внести скіпку, що ледь тліє:

— яскраво спалахне — це кисень O₂;

— продовжить тліти, як у повітрі, — це повітря;

— згасне — це вуглекислий газ CO₂.

Три різні результати підтверджують, що кожну посудину визначено.

Для CO₂ можна додати перевірку: вапняна вода в ньому мутніє.

Скопійовано ✓

Один і той самий «пробний камінь» — скіпка, що тліє, — дає для кожного з трьох газів різний результат. Це найчистіша логіка: один тест, три відповіді.

Крок 1 · Що відомо про газ у кожній посудині Кисень підтримує горіння й навіть «розганяє» його (§ 6, 7). У повітрі кисню ≈ 21 % — горіння звичайне. У вуглекислому газі кисню майже немає, і він сам не підтримує горіння.

Крок 2 · Ідея одного тесту Скіпка, що ледь тліє, реагує на частку кисню: у чистому O₂ — яскравий спалах, у повітрі — спокійне тління, у CO₂ — згасає. Три різні результати — три різні гази.

Крок 3 · Порядок дій Відкривай посудину швидко й обережно, не нахиляючись над нею. Скіпку бери довгу й заноси глибоко в посудину. Результат записуй для кожної посудини окремо.

Крок 4 · Самоперевірка Результати мають бути всі різні. Якщо двічі вийшло «спалахнула» — десь помилка (наприклад, у відкритій посудині газ змішався з повітрям) або одну посудину перевірили двічі.

Крок 5 · Додатковий доказ для вуглекислого газу Налий у посудину трохи вапняної води й збовтай: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O — рідина каламутніє (дослід зі свічкою). У повітрі CO₂ лише ≈ 0,04 %, тож помутніння буде набагато слабшим і повільнішим.

Крок 6 · Ще один спосіб — зважити Однакові об’єми газів за однакових умов мають різну масу: CO₂ — найважчий (M = 44), кисень — 32, повітря — ≈ 29. Але різниця для повітря й кисню мала (10 %), тому на побутових терезах цього не побачиш.

Крок 7 · Чого не робити Нюхати невідомий газ не можна: у ньому можуть бути сторонні домішки. А ці три гази й так без запаху — «на нюх» нічого не визначиш.

Крок 8 · Підсумкова таблиця Кисень → яскравий спалах; повітря → тління як звичайно; CO₂ → згасає (і вапняна вода мутніє). Така таблиця вмістить усі три результати.

Відповідь Внести скіпку, що ледь тліє: яскравий спалах — кисень, тління як у повітрі — повітря, згасання — вуглекислий газ (підтвердження — вапняна вода).

Скіпка, що ледь тліла, у посудині яскраво спалахнула. Що в цій посудині?

Умова

Змоделюйте в зошиті або на власній електронній сторінці ці перетворення за допомогою моделей частинок і складіть відповідні хімічні рівняння.
Контекст: молекула озону легко розпадається на молекулу кисню і атом Оксигену; цей атом взаємодіє з іншою молекулою озону з утворенням двох молекул кисню.

✓ розібрано

Перетворення 1: O₃ → O₂ + O (●●● → ●● + ●)

Перетворення 2: O + O₃ → 2O₂ (● + ●●● → ●● + ●●)

Сума: O₃ + O + O₃ → O₂ + O + 2O₂; атом O скорочується,

залишається 2O₃ → 3O₂.

Перевірка: атомів Оксигену 6 і 6; маса 2 · 48 = 3 · 32 = 96.

Скопійовано ✓

Модель частинок — це кружечки: один кружечок = один атом Оксигену. Тоді O₂ — два кружечки, O₃ — три, а вільний атом O — один. Решта — рахунок.

Крок 1 · Що зображати Атом Оксигену (O) — один червоний кружечок (як на мал. 32). Молекула кисню O₂ — два, молекула озону O₃ — три кружечки, з’єднані між собою.

Крок 2 · Перетворення 1 Молекула озону «втрачає» один атом: ●●● → ●● + ●. Рівняння: O₃ → O₂ + O. Атомів Оксигену 3 і 3 — зліва й справа.

Крок 3 · Що це за вільний атом Вільний атом Оксигену дуже активний і не існує довго: він одразу шукає собі партнера. У такому стані його називають «уламком» розпаду.

Крок 4 · Перетворення 2 Атом O зустрічає ще одну молекулу озону: ● + ●●● → ●● + ●●. Рівняння: O + O₃ → 2O₂. Атомів Оксигену 4 і 4.

Крок 5 · Складаємо два рівняння Додаємо ліві й праві частини: O₃ + O + O₃ → O₂ + O + 2O₂. Атом O стоїть і зліва, і справа — він «посередник», його скорочуємо.

Крок 6 · Сумарне рівняння 2O₃ → 3O₂: дві молекули озону дають три молекули кисню. Саме тому озон «нестійкий»: він сам перетворюється на кисень.

Крок 7 · Перевірка Атомів Оксигену: 2 · 3 = 6 і 3 · 2 = 6. Маса: 2 · 48 = 96, 3 · 32 = 96. Закон збереження маси дотримано.

Крок 8 · Чому озон не зберігають у балонах Така нестійкість пояснює, чому озон не зберігають у балонах, як кисень: його добувають там, де він потрібен (озонатор), і одразу використовують. Саме так його й добувають (запитання 55.3).

Відповідь O₃ → O₂ + O; O + O₃ → 2O₂; сумарно 2O₃ → 3O₂.

Скільки молекул O₂ утворюється з двох молекул O₃ після обох перетворень?

Умова

Висловте гіпотезу стосовно того, що відбувається з молекулами озону в цих реакціях.
Контекст: серед продуктів більшості реакцій озону є кисень, наприклад NO + O₃ = NO₂ + O₂.

✓ розібрано

Гіпотеза: молекула озону віддає один атом Оксигену іншій речовині

(тут — NO) і сама перетворюється на молекулу кисню:

O₃ → O₂ + [O]; NO + [O] → NO₂.

Тому озон — активний окисник, а серед продуктів його реакцій

майже завжди є кисень O₂.

Скопійовано ✓

Гіпотеза — це припущення, яке можна перевірити. Найкращий спосіб — порахувати, що змінилося з кожним атомом у рівнянні, а потім перевірити припущення на інших реакціях.

Крок 1 · Що відомо NO + O₃ = NO₂ + O₂. Реакція вже зрівняна: N — 1 і 1; O — 1 + 3 = 4 і 2 + 2 = 4.

Крок 2 · Що змінилося з першим реагентом Було NO, стало NO₂: у молекулі додався один атом Оксигену.

Крок 3 · Що змінилося з озоном Було O₃, стало O₂: у молекулі зник один атом Оксигену.

Крок 4 · Гіпотеза Один атом Оксигену «переїхав» з молекули озону до NO. Отже, O₃ під час реакції віддає один атом, а сам перетворюється на O₂.

Крок 5 · Звідки такий атом У запитанні 55.1 ми бачили, що O₃ легко розпадається: O₃ → O₂ + O. Цей-таки активний атом і приєднує до себе NO: NO + O → NO₂. Гіпотеза узгоджується з попереднім матеріалом.

Крок 6 · Перевірка на іншій реакції Бонус понад програму. PbS + 4O₃ = PbSO₄ + 4O₂: сульфід Плюмбуму «чорний» стає сульфатом «білим»; з кожної з чотирьох молекул O₃ зникає по одному атому Оксигену (4O₃ → 4O₂), і всі чотири атоми переходять у сіль. Те саме!

Крок 7 · Ще одна перевірка: виявлення озону Реакція озону з KI (з тексту): 2KI + O₃ + H₂O = I₂ + 2KOH + O₂. Тут O₃ теж перетворився на O₂, віддавши один атом Оксигену (він пішов на KOH).

Крок 8 · Висновок про активність Озон легко віддає атом Оксигену — тому він значно активніший за кисень, молекула якого так легко атом не віддає. Речовину, що віддає Оксиген іншим, називають окисником.

Відповідь Молекула озону віддає один атом Оксигену іншій речовині й перетворюється на молекулу O₂.

Що відбувається з молекулою O₃ у реакції NO + O₃ = NO₂ + O₂?

Умова

Складіть хімічні рівняння обох стадій і сумарне рівняння реакції утворення озону з кисню.
Контекст: перетворення кисню на озон відбувається у дві стадії. Перша — розклад молекул кисню на атоми, друга — сполучення атомів Оксигену з іншими молекулами кисню.

✓ розібрано

Стадія 1 — розклад молекули кисню на атоми: O₂ = 2O

Стадія 2 — сполучення атома з молекулою кисню: O + O₂ = O₃

Сумарне рівняння: 3O₂ = 2O₃ (електричний розряд)

Як одержали суму: стадію 1 беремо один раз, стадію 2 — двічі:

O₂ + 2O + 2O₂ = 2O + 2O₃ → 3O₂ = 2O₃.

Скопійовано ✓

Дві стадії, а підсумкове рівняння має мати лише початкову речовину (O₂) і кінцеву (O₃). Проміжна частинка — атом O — у підсумок не входить: вона з’являється й зникає.

Скільки молекул O₂ потрібно, щоб одержати дві молекули O₃?

Умова

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які речовини руйнують озоновий шар.

✓ розібрано

Озоновий шар руйнують речовини промислового походження:

— хлорфторвуглеці (фреони), наприклад CCl₃F і CCl₂F₂: були

холодоагентами в холодильниках і пропелентами в аерозолях;

— галони (сполуки з Бромом) — використовувалися у вогнегасниках;

— тетрахлорметан CCl₄ та інші сполуки Хлору й Брому;

— оксиди Нітрогену (NO, NO₂) з викидів високолітаючих літаків.

Один атом Хлору руйнує тисячі молекул O₃, бо діє як каталізатор.

Скопійовано ✓

Пошукове завдання з перевіркою: знайдені назви можна підтвердити рівняннями, які вже зрозумілі з параграфа. Головні винуватці — сполуки з Хлором і Бромом.

Крок 1 · Що шукати Запити: «озоноруйнівні речовини», «хлорфторвуглеці», «Монреальський протокол». Знайдеш скорочення ХФВ (CFC англійською).

Крок 2 · Головні винуватці — фреони Фреони (хлорфторвуглеці) — CCl₃F, CCl₂F₂. Вони негорючі, нетоксичні й тому колись були ідеальними холодоагентами й пропелентами для аерозолів. Біда в їхній стійкості: вони не розпадаються біля Землі й повільно підіймаються до озонового шару.

Крок 3 · Що відбувається вгорі Там ультрафіолет розриває молекулу й відщеплює атом Хлору: CCl₂F₂ → CClF₂ + Cl. Атом Хлору дуже активний.

Крок 4 · Цикл руйнування Cl + O₃ = ClO + O₂; потім ClO + O = Cl + O₂. Атом Хлору повертається, тож його вистачає на багато циклів.

Крок 5 · Сума циклу Додаємо два рівняння: Cl скорочується, лишається O₃ + O = 2O₂. Озон зникає, а Хлор лишається — він «каталізатор» (про каталізатори — в § 21).

Крок 6 · Галони й бром Галони — сполуки з Бромом, колись використовувалися в газових вогнегасниках (вправа 8 § 9); Бром руйнує озон ще ефективніше за Хлор. Їх теж виведено з ужитку.

Крок 7 · Оксиди Нітрогену Реакція з параграфа: NO + O₃ = NO₂ + O₂ (запитання 55.2). NO утворюється в двигунах (§ 7, § 8); з викидами високолітаючих літаків він потрапляє просто в озоновий шар.

Крок 8 · Міжнародні угоди й неточність у даті Віденська конвенція про захист озонового шару й Монреальський протокол (1987 р.) зобов’язують припинити виробництво ХФВ. У підручнику Віденську конвенцію датовано 1986 р., а за довідниками її ухвалено 22 березня 1985 р. (набула чинності 1988 р.) — це, схоже, неточність.

Крок 9 · Результат Виробництво фреонів майже повністю припинено, їх замінили безпечнішими речовинами, і за оцінками вчених озоновий шар поступово відновлюється.

Відповідь Озоновий шар руйнують фреони (ХФВ), галони, CCl₄, а також оксиди Нітрогену (NO, NO₂) з викидів високолітаючих літаків.

Яка з наведених речовин руйнує озоновий шар?

Умова

За матеріалами з інтернету довідайтеся про озонування води — сучасний спосіб її знезараження перед спрямуванням у водогін. З’ясуйте, які переваги має цей спосіб порівняно з хлоруванням води.

✓ розібрано

Озонування — знезараження води озоном перед подачею у водогін.

Переваги порівняно з хлоруванням:

— озон сильніший окисник: знищує бактерії, віруси й стійкі до хлору

збудники (наприклад, криптоспоридії);

— не лишає хлорного запаху й присмаку;

— не утворює шкідливих хлорорганічних сполук;

— сам розпадається на кисень, збагачуючи воду;

— знебарвлює воду, прибирає запахи, осаджує сполуки Феруму й Мангану.

Недолік: дорожче; озон швидко розпадається, тож у трубах немає

«запасу» дезінфекції — тому нерідко додають трохи хлору.

Скопійовано ✓

Пошуковому завданню потрібні переваги ТА чесний баланс: сучасний спосіб — не значить ідеальний. Корисно знати, чому саме озон кращий, і де його слабке місце.

Крок 1 · Навіщо знезаражувати воду У річковій воді є хвороботворні бактерії, віруси й найпростіші. Їх треба вбити перед водогоном. Для цього воду обробляють сильним окисником.

Крок 2 · Два окисники — хлор і озон Хлорування — традиційний спосіб: дешевий, і хлор лишається в трубах. Озонування — новіший: окисником виступає O₃, що віддає активний атом Оксигену (запитання 55.2).

Крок 3 · Перевага: сила дії Озон діє швидше й сильніше за хлор. Він знищує навіть мікроорганізми, стійкі до хлору (наприклад, цисти криптоспоридій і лямблій).

Крок 4 · Перевага: смак і запах Після хлорування вода пахне й смакує «басейном». Озонування хлорного присмаку не дає, а ще знебарвлює воду й усуває сторонні запахи.

Крок 5 · Перевага: безпечніші побічні продукти Хлор реагує з органікою у воді й утворює хлорорганічні сполуки, деякі з яких шкідливі. Озон їх не утворює, а залишок розпадається на звичайний кисень (O₃ → O₂).

Крок 6 · Бонус: прибирає залізо й манган Озон окиснює розчинені сполуки Феруму й Мангану в нерозчинні форми, які осідають і їх легко відфільтрувати. Тому воду озонують ще й для очищення, а не лише для знезараження.

Крок 7 · Недоліки Установка (озонатор + електрика) дорожча. Озон швидко розпадається, тож у трубах не лишається «запасу» дезінфекції — часто додають трохи хлору. А коли у воді є бромід, може утворюватися небажаний бромат.

Крок 8 · Зв’язок із параграфом Це та сама властивість озону, що й у запитанні 55.2: активний окисник. Користь для води — те саме, що шкода від нього в повітрі: озон окиснює все, що трапляється, зокрема мікроби.

Відповідь Озонування вбиває стійкі до хлору збудники, не лишає запаху й присмаку, не утворює хлорорганічних сполук і розпадається на кисень; недолік — вища вартість і відсутність залишкового захисту.

Яка перевага озонування води порівняно з хлоруванням?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про просту речовину Оксигену — озон. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Озон O₃ — друга проста речовина Оксигену. Молекула складається

з трьох атомів Оксигену, Mr(O₃) = 48.

2. За стандартних умов — блакитний газ із різким запахом, отруйний

навіть у малій концентрації; нестійкий: O₃ → O₂ + O.

3. Хімічно подібний до кисню, але значно активніший; серед продуктів

його реакцій є кисень: NO + O₃ = NO₂ + O₂.

4. Виявляють розчином KI (бурий колір йоду) або сумішшю KI з

крохмалем (темно-синій колір); використовують фільтрувальний папір.

5. Одержують в озонаторі — тихим електричним розрядом у кисні:

O₂ = 2O; O + O₂ = O₃; сумарно 3O₂ = 2O₃; φ(O₃) до 10 %.

6. У природі озону мало: майже весь — в озоновому шарі на висоті

≈ 20–25 км (φ ≤ 0,0003 %). Утворюється з кисню під дією космічної

радіації й електричних розрядів (блискавок).

7. Озоновий шар поглинає частину ультрафіолетових променів, які

шкідливі для живих організмів. Його руйнують речовини промислового

походження; діють Віденська конвенція й Монреальський протокол.

8. Озон має бактерицидні властивості: дезінфекція приміщень,

стерилізація продуктів, озонування води. У підвищеній концентрації

він шкідливий, тож побутовим озонатором користуються обережно.

Запитання класу: чому озон корисний угорі, але шкідливий біля землі?

Відповідь: в озоновому шарі він захищає від ультрафіолету, а в повітрі,

яким ми дихаємо, окиснює тканини й дихальні шляхи.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три запитання з початку: який склад молекули озону, які в нього властивості і як кисень перетворити на озон. Нові поняття — озоновий шар, озонатор і те, що одна й та сама речовина буває і корисною, і шкідливою залежно від місця.

Крок 1 · Головна думка Озон O₃ — друга проста речовина Оксигену. Склад той самий (атоми Оксигену), але в молекулі їх не два, а три — і властивості зовсім інші.

Крок 2 · Порівняння кисню й озону в цифрах M_r(O₂) = 32, M_r(O₃) = 48; озон важчий у 1,5 раза. Кисень безбарвний і без запаху, озон блакитний із різким запахом (грецьке слово «озон» означає «той, що має запах»).

Крок 3 · Чому озон нестійкий Молекула O₃ легко розпадається на O₂ і атом O. Цей атом активний, тому озон окиснює все, що трапляється, — звідси його сила й отруйність.

Крок 4 · Як озон виявити Папір, змочений розчином KI з крохмалем, у присутності озону синіє: утворюється йод, а він із крохмалем дає темно-синій колір. Без крохмалю розчин лише буріє.

Крок 5 · Як озон одержати Озонатор — трубка з електродами й тихий електричний розряд у кисні. Перша стадія — O₂ = 2O, друга — O + O₂ = O₃. На виході суміш: озону до 10 % за об’ємом (озонований кисень).

Крок 6 · Озоновий шар Майже весь озон — у шарі завтовшки кілька кілометрів на висоті ≈ 20–25 км. Його там дуже мало: 0,0003 % — це три молекули на мільйон молекул повітря. Якби зібрати весь озон біля землі, шар був би лише 2–3 мм.

Крок 7 · Чому він корисний угорі O₃ → O₂ + O відбувається саме під дією ультрафіолету: озон поглинає його частину. Утворення й розклад озону компенсують одне одного (мал. 33).

Крок 8 · Озонові «діри» Озоновий шар руйнують речовини промислового походження (запитання 56.1). У світі діють Віденська конвенція й Монреальський протокол, що обмежують їх виробництво.

Крок 9 · Практична користь Озон вбиває бактерії, тому його використовують для дезінфекції приміщень, стерилізації продуктів, знезараження води. Але в підвищеній концентрації він шкодить і людині.

Крок 10 · Запитання для класу й оцінка Хороше запитання вимагає пояснення: «чому озон корисний угорі, але шкідливий біля землі?», «чи можна цією відповіддю обійтися без рівняння?». Оцінюючи відповідь, перевір: правильно по суті, є приклад (рівняння, число), пояснено чому.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: озон O₃ — друга проста речовина Оксигену, активна й нестійка; його озоновий шар захищає від ультрафіолету, а в повітрі біля землі озон шкідливий.

Яке з тверджень про озон правильне?

Умова

У лабораторії з кисню одержали суміш кисню з озоном. Маса суміші обох газів виявилася:
а) більшою за масу використаного кисню;
б) меншою за масу використаного кисню;
в) такою самою, що й маса використаного кисню.
Укажіть правильну відповідь.

✓ розібрано

Правильна відповідь — в).

Озон утворюється з того самого кисню: атоми Оксигену не з’являються

й не зникають (закон збереження маси). 3O₂ = 2O₃: 96 г = 96 г.

Скопійовано ✓

Завдання на закон збереження маси (§ 4) у новому одязі: з кисню зробили озон. Питання — що з масою. Достатньо порахувати, скільки атомів до й після.

Крок 1 · Що відбувається в озонаторі Частина молекул O₂ перетворюється на O₃: 3O₂ = 2O₃ (запитання 55.3). Частина кисню лишається неперетвореною — отже, виходить суміш O₂ і O₃.

Крок 2 · Що не змінюється Число атомів Оксигену. Нічого, окрім кисню, у прилад не додавали й нічого не виймали. Усі атоми, що були в O₂, лишаються — просто групуються в молекули по-іншому.

Крок 3 · Числа Візьмемо 96 г кисню (3 · 32). Якщо він увесь перетвориться на озон, виходить 2 · 48 = 96 г озону. Якщо перетвориться частина — маса суміші O₂ + O₃ усе одно 96 г.

Крок 4 · Чому не а) «Більшою» означало б, що з’явилися нові атоми Оксигену. Звідки? Нізвідки: прилад закритий, нічого не додається.

Крок 5 · Чому не б) «Меншою» означало б, що атоми Оксигену зникли. Але жодна хімічна реакція атомів не знищує — вони лише перегруповуються.

Крок 6 · Що ж змінюється Число молекул: з 3 молекул O₂ виходить 2 молекули O₃. А значить, змінюється й об’єм (за незмінних температури й тиску він меншає) — про це йтиметься в § 16.

Крок 7 · «Невидимі» зміни маси У § 4 «зміна маси» в досліді була наслідком невидимого газу, що пішов або приєднався. Тут цього немає: усе лишається в закритій системі. Якби озон витікав — маса б «зменшилася», але закон не порушувався б.

Відповідь в) маса суміші дорівнює масі використаного кисню (закон збереження маси).

Який закон дає відповідь на вправу 1?

Умова

У скільки разів молекула озону важча за молекулу кисню?

✓ розібрано

Mr(O₃) = 3 · 16 = 48; Mr(O₂) = 2 · 16 = 32.

48 : 32 = 1,5

Відповідь: у 1,5 раза.

Скопійовано ✓

Слова «у скільки разів» означають ділення (як у запитанні 45.2). Ділимо відносну молекулярну масу озону на відносну молекулярну масу кисню.

← обери речовину, щоб побачити розклад

Умова

Поміркуймо. Чому, на вашу думку, озон є шкідливим газом, хоча його молекули, як і молекули кисню, складаються з атомів Оксигену?

✓ розібрано

Властивості речовини залежать не лише від того, з яких атомів вона

складається, а й від того, скільки їх у молекулі та як вони з’єднані.

Молекула O₃ нестійка й легко віддає атом Оксигену (O₃ → O₂ + O).

Цей активний атом окиснює тканини, дихальні шляхи, очі й ушкоджує

клітини, тому озон отруйний навіть у малій концентрації. Молекула

O₂ стійкіша, менш активна — саме її організми споживають для дихання.

Скопійовано ✓

Шкідливість — це властивість, а властивості залежать не від «матеріалу» (атомів Оксигену), а від того, як ці атоми влаштовані в молекулу. Це вже траплялося: вода й гідроген пероксид, CO й CO₂.

Крок 1 · У чому здивування У O₂ і O₃ атоми однакові — Оксиген. Здавалось би, речовини мають вести себе однаково. Але це не так: кисень потрібен для життя, а озон отруйний.

Крок 2 · Ще дві такі пари H₂O і H₂O₂ (§ 6): вода — для пиття, пероксид — відбілює й обпікає. CO і CO₂ (§ 8): чадний газ — отрута, вуглекислий — у газованій воді. Склад дає атоми, а властивості — склад плюс будова.

Крок 3 · Чим озон відрізняється від кисню Молекула O₃ нестійка: вона легко розпадається, віддаючи атом Оксигену (запитання 55.1, 55.2). Молекула O₂ міцніша й просто так атом не віддає.

Крок 4 · Що робить активний атом Він окиснює речовини, з якими стикається. У живому організмі це білки, жири, клітинні мембрани — тобто озон їх пошкоджує. Кисень діє «м’якше», тому клітини його споживають і користуються ним.

Крок 5 · Скільки це «небезпечно» Озон отруйний навіть у малій концентрації: орієнтир Всесвітньої організації охорони здоров’я — близько 0,1 мг озону на кубічний метр повітря (усереднено за 8 годин). Запах озону людина відчуває вже за дуже малих концентрацій.

Крок 6 · Парадокс угорі Та сама речовина в озоновому шарі корисна: поглинає ультрафіолет. «Добрий» чи «поганий» озон — залежить від місця: угорі захищає, поруч із людиною — шкодить.

Крок 7 · Узагальнення Склад речовини (які атоми) — це ще не все. Важливо ще й скільки їх у молекулі та як вони з’єднані. Зв’язок «склад і будова — властивості» повторюватиметься в усьому курсі хімії.

Відповідь Озон шкідливий, бо його молекула O₃ нестійка й віддає активний атом Оксигену, який окиснює й пошкоджує тканини; кисень O₂ стійкіший і необхідний для дихання.

Чому озон шкідливий, хоча складається з тих самих атомів, що й кисень?

Умова

Скориставшись інтернетом, продовжте речення: Використання побутового озонатора дає змогу…

✓ розібрано

Використання побутового озонатора дає змогу знезаразити повітря

й поверхні (знищити частину бактерій і цвілі), прибрати неприємні

запахи (дим, цвіль, тварини), обробити воду, овочі й фрукти.

Але вмикати його слід лише в порожньому приміщенні, за інструкцією,

а потім добре провітрити: озон у підвищеній концентрації шкодить

дихальним шляхам і очам, псує гуму й деякі пластики.

Скопійовано ✓

Завдання на пошук і на чесність: у кінці речення мають бути і користь, і застереження. Параграф прямо нагадує про шкоду озону в підвищеній концентрації.

Крок 1 · Що таке побутовий озонатор Невеликий прилад (мал. 34), де електричний розряд перетворює кисень повітря на озон: 3O₂ = 2O₃. Озон виходить назовні й діє на повітря та предмети.

Крок 2 · Бактерицидна дія Озон — сильний окисник, тому частково знищує бактерії, віруси, цвіль. Звідси «знезараження повітря й поверхонь».

Крок 3 · Запахи Озон окиснює пахучі речовини (дим, цвіль, запахи тварин), перетворюючи їх на безпахучі. Запах «свіжості» після озонування — це й запах самого озону.

Крок 4 · Вода й продукти Деякі моделі озонують воду й овочі та фрукти, що знезаражує їх (порівняйте запитання 57.1).

Крок 5 · Застереження 1: концентрація Достатня для бактерицидної дії концентрація озону шкідлива й для людини: подразнює дихальні шляхи й очі. Агенції з охорони здоров’я прямо застерігають: за безпечних для людини концентрацій озонатор малоефективний, а за ефективних — небезпечний.

Крок 6 · Застереження 2: хто в кімнаті Вмикати в порожньому приміщенні, без людей, тварин, акваріумних риб і кімнатних рослин; після вимкнення — довго провітрювати.

Крок 7 · Застереження 3: матеріали Озон окиснює гуму, деякі пластики й тканини — вони тьмяніють, тріскаються. Тому прилад не вмикають поруч із ними.

Крок 8 · Як записати закінчення Одним реченням: «…знезаразити й освіжити повітря та воду, але лише за інструкцією, у порожньому приміщенні, з наступним провітрюванням».

Відповідь Озонатор знезаражує повітря, воду, продукти й прибирає запахи, але його слід вмикати лише в порожньому приміщенні й провітрювати, бо озон у підвищеній концентрації шкідливий.

Яке правило безпеки для побутового озонатора правильне?

Умова

Розв’язуймо задачу. Обчисліть масову частку озону в його суміші з киснем, якщо молекул озону в ній у п’ятеро менше, ніж молекул кисню.

✓ розібрано

Нехай у суміші 1 молекула O₃ і 5 молекул O₂ (озону в 5 разів менше).

m(O₃) = 48 (відносних одиниць); m(O₂) = 5 · 32 = 160.

w(O₃) = 48 : (48 + 160) = 48 : 208 ≈ 0,231, або 23,1 %.

Відповідь: w(O₃) = 23,1 %.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Масова частка — це маса речовини, поділена на масу всієї суміші. Молекули дано числом (відношення 1 : 5), тож беремо «порцію» з 1 молекули озону й 5 молекул кисню та рахуємо їхні маси.

Крок 1 · Що дано Молекул озону в п’ятеро менше, ніж молекул кисню: N(O₃) : N(O₂) = 1 : 5. Треба знайти w(O₃).

Крок 2 · Беремо зручну порцію Масова частка від розміру порції не залежить, тому беремо найменшу: 1 молекула O₃ і 5 молекул O₂.

Крок 3 · Маса озону Маса однієї молекули O₃ — 48 (в атомних одиницях маси, за M_r). Усього озону: 1 · 48 = 48.

Крок 4 · Маса кисню Маса однієї молекули O₂ — 32; п’ять молекул: 5 · 32 = 160.

Крок 5 · Маса суміші 48 + 160 = 208.

Крок 6 · Масова частка w(O₃) = 48 : 208 = 0,2308 ≈ 0,231 = 23,1 %. Це збігається з відповіддю наприкінці підручника.

Крок 7 · Пастка: частка молекул Молекул озону 1 із 6, це 1/6 ≈ 16,7 % — але це частка молекул, а не маси. Озонова молекула важча, тож і масова частка більша.

Крок 8 · Перевірка прикидкою Якби молекули мали однакову масу, було б 16,7 %. Озонова важча в 1,5 раза, тож результат має бути більшим за 16,7 %, але меншим за 1,5 · 16,7 = 25 %. Отже, 23,1 % «вписується в вікно».

Крок 9 · Бонус: суміш з озонатора У тексті сказано, що об’ємна частка озону в озонованому кисні до 10 %. Для газів (§ 16, поки наперед) вона збігається з часткою молекул: 10 озону й 90 кисню → w = 10 · 48 : (10 · 48 + 90 · 32) = 480 : 3360 ≈ 14,3 %. Знову масова частка більша за об’ємну.

Відповідь w(O₃) = 48 : 208 ≈ 23,1 %.

Чому масова частка озону (23,1 %) більша, ніж частка його молекул у суміші (1/6 ≈ 16,7 %)?

Умова

Створюймо проєкт. Скориставшись інтернетом, підготуйте повідомлення на тему: «Відкриття і перші дослідження озону».

✓ розібрано

ПОВІДОМЛЕННЯ «Відкриття і перші дослідження озону»

(план і зразок змісту; дати уточнюй за довідниками):

1785 — М. ван Марум (Нідерланди) помітив особливий запах біля

електростатичної машини, коли проскакували іскри.

1839–1840 — К. Ф. Шенбейн (Базель) виявив газ під час електролізу

води й назвав його «озон» (грец. «пахнути»).

1845 — де ла Рів і де Маріньяк показали, що озон утворюється

з чистого кисню під дією електричних іскор.

1857 — В. Сіменс створив трубку з електродами для одержання озону.

1865 — Ж. Л. Соре встановив склад молекули: три атоми Оксигену.

1930 — С. Чепмен пояснив утворення озонового шару (стадії O₂ → 2O,

O + O₂ → O₃, O₃ → O₂ + O).

1985 — Дж. Фарман із колегами виявили озонову «діру» над Антарктидою.

1987 — Монреальський протокол про охорону озонового шару.

Скопійовано ✓

Хронологія — найпростіша структура для повідомлення про відкриття. Нижче — зразок, дати й імена з довідкових джерел, а не з підручника: перевір їх і підкріпи власними джерелами.

Крок 1 · Що таке «відкриття» озону Ця історія розтягнулась на десятиліття: хтось помітив запах, хтось назвав, хтось довів склад, хтось упізнав у нього шар атмосфери. Тому на запитання «хто відкрив озон?» єдиної відповіді немає.

Крок 2 · 1785: запах Нідерландський фізик Мартін ван Марум відчув особливий запах біля електростатичної машини під час іскріння. Це одне з перших відомих спостережень того самого запаху «свіжості», що з’являється після грози.

Крок 3 · 1839–1840: назва Базельський хімік Крістіан Фрідріх Шенбейн помітив такий запах під час електролізу води й дав газу назву «озон» (з грецької — «той, що має запах»).

Крок 4 · 1840-ві: газ утворюється з кисню Шенбейн спершу сумнівався, що озон — це «видозмінений кисень». Переконливо довели це швейцарські вчені Оґюст де ла Рів і Жан Шарль де Маріньяк у 1845 р.: озон виходить із чистого сухого кисню.

Крок 5 · 1857 і 1865: прилад і формула Вернер Сіменс створив прилад для одержання озону — прабатька сучасних озонаторів (1857). Жак-Луї Соре 1865 року встановив склад молекули: O₃ (як у запитанні 55.3).

Крок 6 · 1930: озоновий шар Сідні Чепмен запропонував пояснення, як у верхніх шарах атмосфери утворюється й розкладається озон: O₂ → 2O, O + O₂ → O₃, O₃ → O₂ + O. Це точно те, що намальовано на мал. 33 у підручнику.

Крок 7 · 1985 і 1987: «діра» і протокол Британські вчені Джо Фарман, Брайан Гарднер і Джонатан Шанклін опублікували дані про різке зменшення озону над Антарктидою — це й назвали озоновою «дірою». Через два роки ухвалили Монреальський протокол.

Крок 8 · Хто ж «відкрив» озон Як і з киснем у § 6 (Шеєле — Прістлі — Лавуазьє), відповідь залежить від того, що вважати відкриттям: помітити запах (ван Марум), виділити й назвати (Шенбейн) чи довести склад (Соре). Це хороший висновок для повідомлення.

Крок 9 · Джерела й оформлення Користуйся довідниками й науково-популярними сайтами, порівнюй дати у двох джерелах. Оформлення: стрічка часу з 6–8 подій і один головний висновок.

Відповідь Зразок хронології — у режимі «Списати»: від запаху біля електричної машини (1785) через назву «озон» (1840) і формулу O₃ (1865) до озонової «діри» (1985) і Монреальського протоколу (1987).

Що означає слово «озон» у перекладі з грецької?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

бактерицидний — bactericidal

блискавка — lightning

Віденська конвенція — Vienna Convention

дезінфекція — disinfection

електричний розряд — electric discharge

йод — iodine

космічна радіація — cosmic radiation

крохмаль — starch

Монреальський протокол — Montreal Protocol

озон — ozone

озонатор — ozonizer (ozone generator)

озонова діра — ozone hole

озонований кисень — ozonated oxygen

озоновий шар — ozone layer

стерилізація — sterilization

ультрафіолетові промені — ultraviolet (UV) rays

фільтрувальний папір — filter paper

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: слова добираєш сам(а). Нижче — зразок із сімнадцяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову).

Крок 1 · Що вибирати Терміни параграфа: озон, озоновий шар, озонатор, озонова діра, озонований кисень; явища: електричний розряд, блискавка, космічна радіація, ультрафіолетові промені; практичні слова: дезінфекція, стерилізація, бактерицидний.

Крок 2 · Ozone Англійською «озон» — ozone; від нього ж ozonizer (озонатор) і ozonated («озонований»).

Крок 3 · Скорочення й близькі терміни UV (ультрафіолет) — ultraviolet. А ще англійською кажуть ozone depletion — «виснаження озону»: так називають процес руйнування шару.

Крок 4 · Бактерицидний Слово складається з «бактерія» й латинського caedere («вбивати»). Англійська bactericidal — «убивчий для бактерій». Те саме з -cide у pesticide, herbicide.

Крок 5 · Дезінфекція й стерилізація Дезінфекція знищує більшість збудників, стерилізація — усі форми життя. Розрізняй: disinfection і sterilization.

Крок 6 · Алфавітний порядок Спершу «бактерицидний» (ба- < бл-), потім «блискавка». «Озон» — перед «озонатор» (коротше), «озонова діра» — перед «озонований кисень» (пропуск < н), а «озонований» — перед «озоновий» (а < и).

Крок 7 · Запам’ятовування Закрий праву колонку й згадай переклад, потім закрий ліву й згадай термін.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати». Додай слова, які тобі ще знадобляться.

Як англійською називається озоновий шар?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … порівняти маси молекул O₂ і O₃ (вправа 2) та

пояснити, що маса не змінюється (вправа 1).

Мені було важко … обчислити масову частку озону в суміші (вправа 5*)

і скласти суму двох стадій утворення озону (запитання 55.3).

Мені було цікаво … що один і той самий газ угорі захищає, а

внизу шкодить, і що озон виявляють папірцем із KI й крохмалем.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Умова

Намалюйте або за допомогою комп’ютера створіть діаграму складу повітря, використавши значення об’ємних часток газів (табл. 2).
Контекст: таблиця 2 — азот N₂ 78,08 %, кисень O₂ 20,95 %, аргон Ar 0,93 %, вуглекислий газ CO₂ 0,042 %, інші гази — менше за 0,002 %.

✓ розібрано

Діаграма «Склад повітря» (за об’ємом).

Смужка завдовжки 100 мм (1 мм = 1 %):

азот N₂ ............ 78,08 % → 78,1 мм

кисень O₂ .......... 20,95 % → 21,0 мм

аргон Ar ........... 0,93 % → 0,9 мм

вуглекислий газ CO₂ 0,042 % → 0,04 мм (ледь помітна риска)

Круг (кут = частка · 3,6°): N₂ — 281°, O₂ — 75°, Ar — 3°, CO₂ — 0,15°.

Підписати кожну частину назвою й часткою; назва — «Склад повітря».

Скопійовано ✓

Діаграма — це числа, перетворені на довжини або кути. Тут усе вже «розкладено» в таблиці 2: лишається вибрати вид діаграми і акуратно порахувати розміри.

Крок 1 · Що діаграма показує Діаграма складу — це «ціле» (весь об’єм повітря = 100 %), розбите на частини. Для частин цілого підходять два види: круг із секторами або смужка з відрізками.

Крок 2 · Беремо дані з таблиці 2 Об’ємні частки: N₂ — 78,08 %, O₂ — 20,95 %, Ar — 0,93 %, CO₂ — 0,042 %. Інші гази — менше за 0,002 %, їх не малюємо. Сума: 78,08 + 20,95 + 0,93 + 0,042 = 100,002 — зайві дві тисячні з’явилися через округлення.

Крок 3 · Смужка Візьми смужку завдовжки 100 мм: тоді 1 мм = 1 %. Азот — 78,1 мм, кисень — 21,0 мм, аргон — 0,9 мм, вуглекислий газ — 0,04 мм, тобто тонша за риску олівця.

Крок 4 · Круг Увесь круг — 360° — це 100 %, тож 1 % = 3,6°. Кут сектора = частка · 3,6°: N₂ — 281,1°, O₂ — 75,4°, Ar — 3,3°, CO₂ — 0,15°. Сума кутів 360°.

Крок 5 · Проблема малих часток Сектор у 0,15° на папері — це одна тонка лінія, а 3° — ледь помітна щілина. Тому на кругових діаграмах дрібні частини зазвичай об’єднують в «інші гази» або виносять в окрему збільшену діаграму («лупу»).

Крок 6 · «Лупа» для малих газів Якщо прибрати азот і кисень, то лишаються Ar і CO₂: 0,93 : 0,042 ≈ 22. Тобто аргону в повітрі приблизно в 22 рази більше, ніж вуглекислого газу, — це добре видно саме на «лупі», а не на великому колі.

Крок 7 · Як зробити на комп’ютері У таблиці (Excel, Google Таблиці) у два стовпчики запиши назви газів і частки, виділи їх і вибери «Вставити → Діаграма → Кругова» (або «Складена лінійчата», якщо потрібна смужка). Потім додай заголовок і підписи часток.

Крок 8 · Що має бути на малюнку Заголовок «Склад повітря», позначення кожної частини (назва й частка), однакова масштабна лінійка або підпис «усього 100 %». Корисно зазначити, що кисень — приблизно ¹/₅ об’єму, азот — приблизно ⁴/₅ (як у тексті параграфа).

Відповідь Побудована діаграма: N₂ — 78,08 %, O₂ — 20,95 %, Ar — 0,93 %, CO₂ — 0,042 % (круг: 281°, 75°, 3°, 0,15°).

Яким буде кут сектора вуглекислого газу (0,042 %) на круговій діаграмі?

Умова

За діаграмою складу повітря (за об’ємом¹), яке видихає людина, обчисліть відношення в ньому об’ємів кисню і вуглекислого газу.
Діаграма — смужка: азот ≈ 80 %, кисень ≈ 16 %, вуглекислий газ ≈ 4 %.
Обчисліть також відношення об’ємів цих газів у повітрі, яке ми вдихаємо (табл. 2), і порівняйте обидва відношення.
¹ Без урахування аргону і водяної пари.

✓ розібрано

Видихуване повітря (за діаграмою): V(O₂) : V(CO₂) = 16 : 4 = 4 : 1.

Вдихуване повітря (табл. 2): V(O₂) : V(CO₂) = 20,95 : 0,042 ≈ 499,

тобто приблизно 500 : 1.

Порівняння: 500 : 4 = 125.

Відповідь: 4 : 1 у видиху і ≈ 500 : 1 у вдиху; у вдихуваному повітрі

кисню відносно вуглекислого газу майже в 125 разів більше.

Скопійовано ✓

Відношення об’ємів двох газів у суміші — це просто відношення їхніх часток (суміш одна, об’єм її один і той самий). Тож задача зводиться до читання діаграми й ділення.

Крок 1 · Що таке відношення об’ємів Об’ємна частка φ — відношення об’єму газу до об’єму суміші (за таблицею 2). Для того самого об’єму суміші V(O₂) : V(CO₂) = φ(O₂) : φ(CO₂) — загальний об’єм «скорочується».

Крок 2 · Читаємо діаграму Смужка: більше чотирьох п’ятих — азот (≈ 80 %), синій відрізок — кисень (≈ 16 %), рожевий — вуглекислий газ (≈ 4 %). Це значення з малюнка, тому вони наближені — але в сумі дають рівно 100 %.

Крок 3 · Видих V(O₂) : V(CO₂) = 16 : 4 = 4 : 1. На 4 об’єми кисню припадає 1 об’єм вуглекислого газу.

Крок 4 · Вдих За таблицею 2: V(O₂) : V(CO₂) = 20,95 : 0,042 = 498,8 ≈ 500 : 1. На один об’єм вуглекислого газу — п’ятсот об’ємів кисню.

Крок 5 · Порівняння 500 : 4 = 125. У вдихуваному повітрі кисню відносно вуглекислого газу в 125 разів більше, ніж у видихуваному. Іншими словами, відношення «кисень до вуглекислого газу» зменшується у 125 разів.

Крок 6 · Чому така велика різниця Вуглекислого газу у вдиху майже немає (0,042 %), а в видиху його ≈ 4 % — майже в 100 разів більше (4 : 0,042 ≈ 95). Кисню ж було 20,95 %, стало ≈ 16 % — менше лише в 1,3 раза. Тому відношення «стрибнуло» через малий знаменник.

Крок 7 · Чому ділимо, а не віднімаємо Просять відношення, тобто «у скільки разів». Різниця 20,91 − 4 — зовсім інша величина. (Так само в § 8, запитання 45.2: у скільки разів CO₂ більше, ніж CH₄, — 76 : 16 ≈ 4,8, а не різниця 76 − 16 = 60.)

Крок 8 · Де це знадобиться У закритому приміщенні люди видихають вуглекислий газ, і його частка зростає: за ≈ 0,1 % (надворі — 0,042 %) приміщення вважають погано провітреним, хоча кисню в ньому ще майже стільки ж. Тому класи й кімнати провітрюють.

Відповідь У видиху V(O₂) : V(CO₂) = 4 : 1, у вдиху ≈ 500 : 1; у вдиху кисню відносно вуглекислого газу в 125 разів більше.

У скільки разів відношення V(O₂) : V(CO₂) у вдихуваному повітрі більше, ніж у видихуваному?

Умова

Що трапиться, якщо об’ємна частка кисню в повітрі зменшиться; збільшиться?

✓ розібрано

Якщо частка кисню зменшиться:

• дихати стане важче: нижче ≈ 19,5 % повітря вважають небезпечним

для роботи в закритих приміщеннях; ≈ 15–16 % — запаморочення;

менше ≈ 10 % — втрата свідомості (орієнтовні межі);

• горіння слабшає: свічка гасне приблизно за 15–16 % кисню.

Якщо частка кисню збільшиться:

• усе горить яскравіше й швидше, пожежі небезпечніші (як у чистому

кисні, § 7: полум’я яскравіше й гарячіше, ніж у повітрі);

• довге дихання повітрям із великою часткою кисню шкодить легеням.

Висновок: життя й горіння налаштовані на ≈ 21 % кисню; відхилення

в обидва боки небезпечні.

Скопійовано ✓

У питанні два запитання в одному, і відповісти треба на обидва: «що, якщо менше» і «що, якщо більше». Кисень потрібен двом різним процесам — диханню й горінню, тож вплив перевіряємо на обох.

Крок 1 · Від чого відштовхуємось Нині φ(O₂) = 20,95 % — майже ¹/₅ повітря (табл. 2). Усе живе на Землі й усі пожежі «звикли» до цієї величини. Питання — що буде, якщо її зсунути.

Крок 2 · Менше кисню: дихання Орієнтири з охорони праці: нижче ≈ 19,5 % повітря в закритому просторі вважають небезпечним; близько 15–16 % — запаморочення, млявість, погана координація; менше ≈ 10 % — втрата свідомості; ще менше — смерть за кілька хвилин. Це наближені межі: точні значення залежать від людини й від часу.

Крок 3 · Менше кисню: горіння Умови горіння (§ 9): кисень і нагрівання до температури займання. Менше кисню — повільніше горіння. Свічка гасне приблизно за 15–16 %. Раніше так «перевіряли» колодязі й погреби, опускаючи туди свічку; сьогодні користуються газоаналізаторами, бо свічка, наприклад, не відчуває чадного газу.

Крок 4 · Чому нестача кисню підступна Потребу «зробити вдих» організм відчуває насамперед через надлишок CO₂ у крові, а не через нестачу O₂. У закритому просторі кисень може «з’їсти», наприклад, іржа чи гниття без утворення CO₂ — сигналу «не вистачає повітря» немає, і людина втрачає свідомість без попередження.

Крок 5 · Більше кисню: горіння У чистому кисні, де його частка 100 % (приблизно в 4,8 раза більше, ніж у повітрі), речовини горять інакше: яскравіше, гарячіше, а деякі займаються навіть там, де в повітрі лише тліють (§ 7, запитання 40.2). Тому в палатах із кисневою терапією й біля балонів заборонений відкритий вогонь.

Крок 6 · Історія про вогонь у кисневій атмосфері Один із найвідоміших прикладів — пожежа 1967 року в кабіні космічного корабля «Аполлон-1» під час наземних випробувань: кабіна була заповнена чистим киснем під підвищеним тиском, і вогонь розповсюдився за лічені секунди. Після цієї катастрофи на стартовому майданчику перейшли на суміш кисню з азотом.

Крок 7 · Більше кисню: дихання Тривале дихання сумішшю з підвищеною часткою кисню шкодить легеням (для хворих кисень дають короткими курсами й дозують), а чистий O₂ під великим тиском взагалі отруйний (дайвінг, запитання 31.2).

Крок 8 · А в минулому Землі? За оцінками палеонтологів, у кам’яновугільний період частка кисню була значно вищою (приблизно 30 % і більше) — тоді жили гігантські бабки й часто траплялися лісові пожежі. Це тільки додає ваги висновку: від складу повітря залежить і те, хто на планеті може жити, і те, як там горить.

Відповідь Менше O₂ — важче дихати й слабше горіння; більше O₂ — інтенсивніше горіння й шкода для легень. Нинішні ≈ 21 % — «золота середина».

Що станеться з горінням, якщо частка кисню в повітрі помітно збільшиться?

Умова

У природі відбувається колообіг води. Назвіть його складники.

✓ розібрано

Складники колообігу води:

1) випаровування води з океанів, морів, річок, ґрунту;

2) транспірація — випаровування води рослинами;

3) конденсація водяної пари — утворення хмар і туману;

4) опади — дощ, сніг, град;

5) стік: річки, підземні води й льодовики знову несуть воду в океани.

Усе це фізичні явища: вода лишається водою (H₂O), нова речовина

не утворюється.

Скопійовано ✓

Колообіг — це «коло»: вода постійно переходить з одного «місця» в інше й повертається туди, звідки пішла. Дізнаємось, що саме її рухає, і назвемо ланки по черзі.

Крок 1 · Що таке колообіг речовини За означенням параграфа, це сукупність процесів у природі, унаслідок яких речовина постійно переходить з одного середовища в інше. Для води «середовища» — океани, повітря, ґрунт, річки, лід.

Крок 2 · Що рухає цей колообіг Енергія Сонця. Щоб випарувати 1 кг води, треба ≈ 2,3 МДж теплоти (у § 9 цю величину ми вже використовували). Сонячне тепло — «двигун» колообігу: воно піднімає воду вгору як пару, а сила тяжіння повертає її вниз дощем і річками.

Крок 3 · Ланка 1: випаровування Сонце нагріває поверхню океанів, морів, озер, річок і ґрунту, вода випаровується й переходить у повітря як водяна пара. Основна частина (понад чотири п’ятих) випаровується саме з океанів.

Крок 4 · Ланка 2: транспірація Рослини всмоктують воду корінням і випаровують її через листя — це теж «вихід» води в атмосферу. Тому ліс «додає» вологи в повітря, а в посушливих районах випаровування з ґрунту й рослин — головне джерело дощу.

Крок 5 · Ланка 3: конденсація Піднявшись угору, пара охолоджується й конденсується — перетворюється на крапельки й кристалики льоду. З них складаються хмари й туман. На початку це «видимий» перехід: невидима пара стає видимою хмарою.

Крок 6 · Ланки 4 і 5: опади й стік Укрупнені краплі падають на землю дощем, снігом чи градом. Частина вологи стікає річками й просочується в ґрунт (підземні води), частина лежить льодовиками. Усе це зрештою вертається в океан — коло замикається.

Крок 7 · Чому це колообіг речовини, а не елемента В усіх ланках вода лишається водою: H₂O → H₂O. Нова речовина не утворюється, тож усе це фізичні явища. Колообіг елемента Оксигену чи Гідрогену — інша історія: вони «мандрують» і через хімічні реакції (фотосинтез, дихання, горіння) — про це далі.

Крок 8 · Скільки «живе» молекула води Скільки часу молекула води перебуває в одній ланці — дуже по-різному: у атмосфері в середньому близько тижня-півтора (≈ 9 діб), а в океані — тисячі років. Тому дощ завжди «свіжий», а океан змінюється повільно.

Відповідь Випаровування (і транспірація), конденсація (хмари), опади, стік у річки, підземні води й льодовики, повернення в океани.

Яке з явищ належить до колообігу води?

Умова

Створіть ментальну карту «Застосування кисню».

✓ розібрано

Центр карти: ЗАСТОСУВАННЯ КИСНЮ. Гілки (кожна — з прикладами):

1) Медицина: кисневі подушки при деяких захворюваннях;

2) Металургія: виплавляння сталі (прискорює процес, покращує якість);

3) Різання й зварювання металів — у спеціальних пристроях;

4) Автономне дихання (балони): космонавти, пожежники, водолази,

військові льотчики;

5) Космонавтика: зріджений кисень — для згоряння палива в ракетах;

6) Виробництво багатьох речовин (хімічна промисловість);

7) Повітряний кисень: паливо на ТЕС, пальне в двигунах авто,

випалювання руд у кольоровій металургії.

Підпис на двох кольорах: «підтримує дихання» і «підтримує горіння».

Скопійовано ✓

Ментальна карта — це «дерево» з ключових слів: у центрі тема, від неї гілки-групи, від гілок — приклади. Усі застосування кисню з параграфа вкладаються в кілька груп; вистачить розкласти їх по гілках.

Крок 1 · Що таке ментальна карта Це малюнок-схема: у центрі тема, від неї розходяться гілки (великі групи), а від гілок — дрібніші відгалуження з прикладами. Слова короткі, кожна гілка свого кольору, можна додавати символи.

Крок 2 · Центр У центрі аркуша — «Застосування кисню» (можна у кружечку з маленьким символом O₂). Усе, що ти дізнаєшся, рухається від цього центру.

Крок 3 · Ключова думка для груп Застосування кисню випливають із двох його властивостей: він підтримує дихання і він підтримує горіння та окиснення. Гілки зручно розкласти на два кольори — так карта одразу має «каркас».

Крок 4 · Гілки «дихання» Медицина — кисневі подушки при деяких захворюваннях; автономне дихання — балони для космонавтів, пожежників, водолазів, військових льотчиків (де повітря немає або воно непридатне).

Крок 5 · Гілки «горіння й окиснення» (чистий кисень) Металургія — прискорює виплавляння сталі й покращує її якість; різання й зварювання металів — у пальниках, де кисень дає дуже гаряче полум’я (пригадай ацетилен із § 8); виробництво багатьох речовин.

Крок 6 · Космонавтика Зріджений кисень у ракетах — окисник для палива: він зберігається в рідкому стані (при ≈ −183 °C) і дає змогу палити паливо там, де повітря вже немає.

Крок 7 · Гілка «повітряний кисень» Тут кисень не з балонів, а з повітря «безкоштовно»: горіння палива на теплоелектростанціях, пальне в двигунах автомобілів, випалювання руд на заводах кольорової металургії й інші технологічні процеси.

Крок 8 · Як перевірити карту Для кожної гілки спитай себе: «Чому тут потрібен саме кисень?» Якщо відповідь — «щоб дихати» або «щоб горіло/окиснювалося», карта зроблена правильно.

Відповідь Карта з центром «Застосування кисню» і гілками: медицина, металургія, різання й зварювання, автономне дихання, космонавтика, хімічна промисловість, повітряний кисень (ТЕС, двигуни, випалювання руд).

Які дві властивості кисню лежать в основі майже всіх його застосувань?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про колообіги Оксигену і кисню в природі, значення кисню для життя. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Кисень — компонент повітря: ≈ 1/5 його об’єму (φ(O₂) = 20,95 %,

w(O₂) = 23,14 %); він також розчинений у воді (гідросфері), і між

атмосферою та гідросферою триває обмін киснем.

2. Колообіг речовини — перехід речовини з одного середовища в інше

(вода; кисень між «сферами»). Колообіг елемента — «перехід» його

атомів від одних речовин до інших внаслідок хімічних реакцій.

3. Колообіг Оксигену (схема 2): утворення O₂ (фотосинтез, розклад

води у верхніх шарах атмосфери) — витрачання O₂ (дихання, окиснення,

горіння) — взаємоперетворення O₂ ⇄ O₃ та оксигеновмісних речовин.

4. Фотосинтез: CO₂ + H₂O → органічні речовини + O₂ (на світлі, за

участю хлорофілу); щороку в повітря потрапляє ≈ 200 млрд т кисню.

5. Оксиген сприяє колообігу Карбону, Нітрогену, Сульфуру, бо є

в складі великої кількості речовин.

6. Біологічна роль: без кисню життя на Землі неможливе; O₂ сполучається

з гемоглобіном, розноситься по організму, окиснює органічні речовини,

виділяється теплота (стала температура тіла).

7. Застосування: металургія, різання й зварювання металів, балони для

космонавтів, пожежників, водолазів і льотчиків, кисневі подушки,

зріджений кисень у ракетах; повітряний кисень — паливо ТЕС,

пальне в двигунах, випалювання руд.

Запитання класу: чому кисню в атмосфері не меншає, хоча ми дихаємо

і палимо? Відповідь: фотосинтез щороку повертає ≈ 200 млрд т кисню —

колообіг замкнений.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три запитання з початку: яка суть колообігів кисню й Оксигену, у чому біологічна роль кисню і де його застосовують. Нові поняття — колообіг речовини й колообіг елемента. Решта — знайомий кисень із ширшого погляду.

Крок 1 · Головна думка Кисень не «лежить» на одному місці: він постійно «подорожує» — з повітря у воду й назад, з повітря в організми й назад. Колообіг — це «коло», у якому речовина або елемент повертається туди, звідки вийшов.

Крок 2 · Повітря й таблиця 2 Кисень становить ≈ ¹/₅ об’єму повітря: φ(O₂) = 20,95 %; за масою — 23,14 %. Масова частка більша, бо молекула O₂ (M_r = 32) важча за «середню молекулу» повітря (≈ 29): 32 : 29 ≈ 1,10 і 23,14 : 20,95 ≈ 1,10.

Крок 3 · Колообіг кисню Кисень є і в атмосфері, і у воді. Незначна його кількість розчиняється у річках, морях, океанах — і стільки ж виділяється назад у повітря. Це колообіг речовини O₂: хімічних реакцій тут немає, молекула лишається молекулою (мал. 35).

Крок 4 · Колообіг Оксигену Тепер дивимося на елемент. Атоми Оксигену «переходять» від O₂ до CO₂ і H₂O (дихання, горіння), а потім назад — до O₂ (фотосинтез). Це хімічні реакції, і кисень лише одна зі «станцій» у цьому колі.

Крок 5 · Схема 2: чотири ланки Утворення кисню (фотосинтез, розклад води вгорі атмосфери); витрачання кисню (дихання, реакції в природі й техніці, пожежі, горіння палива); взаємоперетворення «кисень — озон» (§ 10); взаємоперетворення оксигеновмісних речовин.

Крок 6 · Фотосинтез У зеленому листі на світлі: CO₂ + H₂O → органічні речовини (глюкоза, крохмаль) + O₂. Хлорофіл поглинає енергію світла й передає її речовинам. Щороку в повітря потрапляє ≈ 200 млрд т кисню.

Крок 7 · Біологічна роль Повітря → легені → кисень сполучається з гемоглобіном крові → розноситься органами й тканинами, де окиснює органічні речовини (зокрема отримані з їжею). Продукти реакцій потрібні для розвитку, а частина реакцій іде з виділенням теплоти — тому температура тіла стала.

Крок 8 · Застосування Чистий кисень: сталеплавильні печі, різання й зварювання, балони для космонавтів, пожежників, водолазів, льотчиків, кисневі подушки, рідкий кисень в ракетах. Кисень повітря: ТЕС, двигуни автомобілів, випалювання руд.

Крок 9 · Чому Оксиген «допомагає» іншим колообігам Оксиген входить до складу величезної кількості речовин — оксидів, кислот, солей, органічних сполук. Тому, коли «подорожує» Карбон (CO₂ → глюкоза → CO₂), Нітроген чи Сульфур, Оксиген їде «в одній валізі» з ними.

Крок 10 · Запитання для класу й оцінка Хороше запитання вимагає пояснення: «чому кисню не меншає?», «чим відрізняється колообіг води від колообігу Оксигену?». Оцінюючи відповідь, перевір: правильно по суті, є приклад (рівняння, число), пояснено чому.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: колообіг речовини — переміщення без хімічних реакцій (вода, O₂ між «сферами»), колообіг елемента — «перехід» атомів між речовинами через реакції (Оксиген); кисень повертається в повітря завдяки фотосинтезу.

Чим колообіг хімічного елемента відрізняється від колообігу речовини?

Умова

Укажіть відмінність між колообігами хімічного елемента і речовини. Який колообіг не пов’язаний з хімічними реакціями?

✓ розібрано

Колообіг речовини — речовина переходить з одного середовища в інше,

залишаючись тією самою (вода: океан → пара → хмари → дощ → річки;

кисень: повітря ⇄ вода).

Колообіг елемента — атоми елемента «переходять» від одних речовин до

інших внаслідок хімічних реакцій (O₂ → CO₂ → органічні речовини → O₂).

З хімічними реакціями не пов’язаний колообіг речовини.

Скопійовано ✓

Хитрість у слові «колообіг»: він буває про речовину і про елемент. Чим вони різні — чи змінюється при цьому сама речовина.

Крок 1 · Колообіг речовини (з параграфа) Сукупність процесів у природі, унаслідок яких речовина постійно переходить з одного середовища в інше. Ключове слово — «речовина»: те, що переходить, лишається тим самим.

Крок 2 · Колообіг елемента (з параграфа) Сукупність процесів, під час яких атоми хімічного елемента внаслідок хімічних реакцій «переходять» від одних речовин до інших. Ключові слова — «елемент» і «хімічні реакції».

Крок 3 · Приклад колообігу речовини: вода Океан → водяна пара → хмари → дощ → річки → океан. На кожному кроці це H₂O — та сама речовина, змінюється лише агрегатний стан і місце. Це фізичні явища.

Крок 4 · Ще один приклад: кисень між «сферами» Трохи кисню з атмосфери розчиняється у водоймах, і стільки ж виділяється назад. Молекули O₂ лишаються молекулами O₂ — теж колообіг речовини (мал. 35).

Крок 5 · Приклад колообігу елемента: Оксиген У фотосинтезі атоми Оксигену з CO₂ і H₂O потрапляють у O₂ та органічні речовини; при диханні й горінні вони «повертаються» в CO₂ і H₂O. Склад речовин змінюється — це хімічні реакції.

Крок 6 · Простий тест Запитай: «Чи змінилася речовина?» Якщо формула та сама (H₂O → H₂O) — колообіг речовини. Якщо формула інша (O₂ → CO₂) — елемент «перебрався» в іншу речовину, колообіг елемента.

Крок 7 · Нагадування про елемент і речовину Це та сама відмінність, що в § 2: Оксиген — хімічний елемент, кисень — проста речовина O₂. Тому «колообіг кисню» і «колообіг Оксигену» — не те саме: у першому лишається O₂, у другому — атоми.

Крок 8 · Відповідь на друге питання Без хімічних реакцій відбувається колообіг речовини (води чи кисню між атмосферою й гідросферою). Колообіг елемента без хімічних реакцій неможливий — адже атоми «переходять» саме через них.

Відповідь У колообігу речовини речовина переходить з одного середовища в інше й лишається собою; у колообігу елемента атоми переходять від одних речовин до інших через хімічні реакції. Не пов’язаний з реакціями колообіг речовини.

Кисень розчиняється в річці, а потім виділяється назад у повітря. Який це колообіг?

Умова

У чому полягає значення кисню для живих організмів?

✓ розібрано

1. Життя без кисню на планеті неможливе: під час дихання повітря

надходить у легені.

2. Кисень сполучається з гемоглобіном крові й розноситься в усі органи

та тканини.

3. Там він взаємодіє з органічними речовинами (зокрема з тими, що

отримані з їжею); продукти цих реакцій потрібні організму для

нормального розвитку.

4. Частина перетворень іде з виділенням теплоти — завдяки чому

підтримується постійна температура тіла.

Скопійовано ✓

Відповідь у параграфі вміщається в абзац «Біологічна функція кисню». Ми розкладемо його на ланцюжок: звідки кисень береться, куди йде, що з ним робить і що дає.

Крок 1 · Звідки кисень в організмі З повітря. У нормі в ньому ≈ 21 % кисню (φ = 20,95 %). Під час вдиху повітря надходить у легені — і далі кисень має потрапити туди, де він потрібен.

Крок 2 · «Перевізник» У крові є гемоглобін — речовина, з якою кисень сполучається. Кров несе її по всьому тілу й «розвантажує» кисень в органах і тканинах.

Крок 3 · Що робить кисень у клітинах Реагує (окиснює) органічні речовини, зокрема отримані з їжею. Схематично, для глюкози: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O. Це повільне окиснення — без полум’я.

Крок 4 · Що дають ці реакції Утворені речовини потрібні для нормального розвитку організму (для росту, для відновлення клітин). А ще — виділяється енергія.

Крок 5 · Теплота й температура тіла Частина перетворень супроводжується виділенням теплоти — як у горінні, але «тихо». Завдяки цьому в теплокровних тварин і людини підтримується стала температура тіла.

Крок 6 · Скільки кисню потрібно Людина щодоби споживає ≈ 600 г кисню (вправа 7*) — це приблизно 420 л чистого кисню (600 г : 1,43 г/л). Без постачання кисню життя вимірюється хвилинами, а не годинами.

Крок 7 · Дихання ≠ горіння, але схоже Дихання — те саме окиснення органічних речовин киснем, що й горіння (§ 9), але повільне, без полум’я, за температури тіла. «Горіння ⊂ окиснення», а дихання — окиснення.

Крок 8 · Чому «більшості» Існують анаеробні організми (деякі бактерії), яким кисень не потрібен або навіть шкодить. Але рослини, тварини й людина без нього жити не можуть — тому в параграфі сказано «життя на нашій планеті неможливе».

Відповідь Кисень, що надходить із повітря в легені, сполучається з гемоглобіном і розноситься органами та тканинами; окиснює органічні речовини, продукти яких потрібні організму, і виділяє теплоту для сталої температури тіла.

Яку роль виконує гемоглобін у диханні?

Умова

Відомо, що замість певного об’єму кисню, який ми споживаємо в процесі дихання, у повітря надходить такий самий об’єм вуглекислого газу. Обчисліть об’ємну частку кисню в повітрі, яке видихає людина, якщо об’ємна частка вуглекислого газу в ньому становить 4 %.

✓ розібрано

Дано: φ(CO₂) у видиху = 4 %; у вдиху φ(CO₂) = 0,042 %, φ(O₂) = 20,95 %.

Знайти: φ(O₂) у видиху.

Розв’язання. CO₂ «додалося»: 4 − 0,042 = 3,958 % (від об’єму повітря).

Стільки ж кисню витрачено: φ(O₂) = 20,95 − 3,958 = 16,992 ≈ 17 %.

Відповідь: φ(O₂) ≈ 17 %.

Скопійовано ✓

Умова — «обмін один до одного»: скільки кисню зникло, стільки вуглекислого газу з’явилося. Тому загальний об’єм не змінюється, і відсотки можна просто додавати й віднімати.

Крок 1 · Що означає умова «Замість певного об’єму кисню надходить такий самий об’єм вуглекислого газу» — загальний об’єм повітря не змінюється. Тому частки (у відсотках від того самого об’єму) можна порівнювати прямо.

Крок 2 · Дані з таблиці 2 Вдих: φ(O₂) = 20,95 %, φ(CO₂) = 0,042 %. Видих: φ(CO₂) = 4 %. Потрібно знайти φ(O₂) у видиху.

Крок 3 · Скільки вуглекислого газу додалося Було 0,042 %, стало 4 %. Додалося 4 − 0,042 = 3,958 % (від об’єму повітря). Саме цей CO₂ утворився в організмі.

Крок 4 · Скільки кисню зникло За умовою — стільки ж, 3,958 %. Кожен «виданий» об’єм CO₂ відповідає такому самому «вилученому» об’єму O₂.

Крок 5 · Рахуємо φ(O₂) = 20,95 − 3,958 = 16,992 ≈ 17 %.

Крок 6 · Перевірка сумою Азот і аргон не змінилися: 78,08 % і 0,93 %. Додаємо: 78,08 + 16,99 + 0,93 + 4,00 = 100,00 — частин складаються рівно в ціле. Це якраз доводить, що відсотки додавали правильно.

Крок 7 · Порівняння з діаграмою У запитанні 59.2 з діаграми ми зняли ≈ 16 %. Різниця пояснюється так: у реальності на 1 об’єм CO₂ витрачається ≈ 1,25 об’єму O₂ (частина кисню йде на утворення води й інші реакції). Тоді 20,95 − 3,958 · 1,25 ≈ 16,0 %. Задача спрощує, тому дає 17 %.

Крок 8 · Навіщо це знати Видихуване повітря містить ще 16–17 % кисню (у повітрі — 21 %). Цього досить, щоб підтримати життя іншої людини, — саме тому штучне дихання «рот у рот» рятує.

Відповідь У видихуваному повітрі φ(O₂) ≈ 17 %.

Яка об’ємна частка кисню у видихуваному повітрі за умовою задачі?

Умова

Обчисліть масу кисню в повітрі об’ємом 10 л, якщо густина повітря становить 1,29 г/л. Додаткові відомості, необхідні для розв’язання задачі, візьміть із таблиці 2.

✓ розібрано

Дано: V(повітря) = 10 л; ρ = 1,29 г/л; w(O₂) = 23,14 % (табл. 2).

Знайти: m(O₂).

1) m(повітря) = V · ρ = 10 л · 1,29 г/л = 12,9 г.

2) m(O₂) = m(повітря) · w(O₂) = 12,9 г · 0,2314 = 2,985 г.

Відповідь: m(O₂) = 2,985 г.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Шукаємо масу кисню, а дано об’єм повітря. Тому спершу переходимо від об’єму до маси повітря (через густину), а потім беремо ту частину маси, яку займає кисень, — масову частку з таблиці 2.

Крок 1 · Що брати з таблиці 2 У таблиці дві частки кисню: об’ємна 20,95 % і масова 23,14 %. Оскільки шукаємо масу, потрібна масова частка. Це найчастіша пастка в задачі.

Крок 2 · Маса повітря m(повітря) = V · ρ = 10 л · 1,29 г/л = 12,9 г. Літри скорочуються, лишаються грами.

Крок 3 · Маса кисню Масова частка — це частина маси суміші. m(O₂) = m(повітря) · w(O₂) = 12,9 г · 0,2314 = 2,985 г. Відсоток переводимо в частку: 23,14 % = 0,2314.

Крок 4 · Перевірка іншим шляхом Об’єм кисню: 10 л · 0,2095 = 2,095 л. Густина кисню ≈ 1,43 г/л (§ 10, таблиця властивостей), тож маса ≈ 2,095 · 1,43 ≈ 3,0 г. Збіг із 2,985 г (різниця — лише в округленні густини).

Крок 5 · Чому масова частка більша за об’ємну Молекула O₂ (M_r = 32) важча за «середню молекулу повітря» (≈ 29). Тому частка за масою більша: 23,14 : 20,95 ≈ 1,10, а 32 : 29 ≈ 1,10 — співпало.

Крок 6 · Типова помилка 1 Узяти об’ємну частку: 12,9 · 0,2095 = 2,70 г. Це хибно: об’ємна частка — частина об’єму, а ми множимо на масу.

Крок 7 · Типова помилка 2 Пропустити крок з густиною й помножити 10 · 0,2314 = 2,31 — це «літри на частку», а не грами. Пам’ятай: маса = об’єм · густина.

Крок 8 · Скільки це У відрі повітря (10 л) — ≈ 3 г кисню. Людині за добу потрібно ≈ 600 г (вправа 7*) — це приблизно 200 таких відер повітря, з яких кисень вилучено повністю. Насправді легені забирають лише частину кисню з кожного вдиху, тож добовий об’єм вдихуваного повітря — порядку 10 000 л.

Відповідь m(O₂) = 2,985 г — збігається з відповіддю в кінці підручника.

Яку частку кисню з таблиці 2 треба брати, щоб знайти МАСУ кисню в повітрі?

Умова

Вміст вуглекислого газу в повітрі протягом останніх майже 150 років невпинно зростає. Чи змінюється, на вашу думку, вміст кисню в атмосфері? Якщо змінюється, то як саме? Чи може це вплинути на живі організми?

✓ розібрано

Так, вміст кисню змінюється — зменшується, але надзвичайно повільно.

Причини: спалювання палива й інші окиснення витрачають O₂ (і дають

CO₂); вирубування лісів зменшує фотосинтез — «виробництво» O₂.

Масштаб: кисню в атмосфері дуже багато (≈ 21 % за об’ємом), тож

зміни — лише тисячні частки відсотка за рік; для дихання це поки

не небезпечно. Головна загроза — не нестача O₂, а надлишок CO₂:

парниковий ефект, потепління, підкислення океанів.

У закритих приміщеннях і шахтах нестача O₂ вже буває небезпечною.

Скопійовано ✓

Питання на міркування — тут потрібна не цифра, а аргументована відповідь. Вистачить пов’язати зростання CO₂ з витратою O₂ і порівняти масштаби.

Крок 1 · Що відомо Вуглекислого газу в повітрі стало більше: приблизно від 0,028 % до 0,042 % за півтора століття. Звідки він береться? Здебільшого — від спалювання вугілля, нафти, газу.

Крок 2 · Що це означає для кисню Горіння — реакція з киснем: C + O₂ = CO₂. На кожні 12 г вуглецю йде 32 г кисню й утворюється 44 г CO₂. Отже, кожна нова молекула CO₂ від горіння «з’їла» молекулу O₂: кисню має меншати.

Крок 3 · Другий шлях втрати кисню Вирубування лісів і спалювання біомаси: рослин менше — фотосинтез повертає менше кисню. Додатково O₂ витрачається й на «тихе» окиснення (іржавіння, компостування, дихання).

Крок 4 · Порівняємо масштаби Кисню в атмосфері ≈ 1,2 · 10¹⁵ т (23 % від маси повітря ≈ 5 · 10¹⁵ т). Орієнтовна оцінка: спалювання палива щороку забирає десятки мільярдів тонн (порядку 3 · 10¹⁰ т) — це лише ≈ 0,0025 % запасу на рік. За сто років — приблизно чверть відсотка від кількості кисню, і то за сучасних темпів.

Крок 5 · Чому вуглекислий газ «помітно» зріс, а кисень — ні Абсолютні зміни одного порядку, але CO₂ було дуже мало (0,028 %), тому його вміст зріс у півтора раза. А кисню було 20,95 % — у ≈ 500 разів більше, тож така сама зміна для нього — частки відсотка. Так само, як у 59.2: все залежить від «фону».

Крок 6 · Чи може це вплинути на організми Нестача кисню для дихання на планеті поки не загрожує. Загроза — у зростанні CO₂: він затримує теплове випромінювання (парниковий ефект, § 8), розчиняється в океанах і робить воду кислішою — це шкодить коралам і мушлям.

Крок 7 · Локальні випадки У великих містах, закритих приміщеннях, шахтах, колодязях нестача кисню (разом із надлишком CO₂ і шкідливих газів) цілком реальна. Тому приміщення провітрюють, а в шахтах працюють газоаналізатори.

Крок 8 · Як сформулювати відповідь Структура: так, змінюється → як (повільно зменшується) → чому (горіння й менше лісів) → наслідки (O₂ достатньо; небезпечний насамперед CO₂). Це «оцінка» — число 0,0025 % показує порядок, а не точну величину.

Відповідь Вміст кисню зменшується (спалювання палива й вирубування лісів), але надзвичайно повільно. Для дихання це поки не небезпечно; головна загроза — зростання вуглекислого газу.

Чому за 150 років зростання CO₂ кисню не стало небезпечно мало?

Умова

У команді. Назвіть заходи, які має здійснювати людство для збереження кількісного складу атмосфери.

✓ розібрано

Зразок списку заходів:

1) менше спалювати вугілля, нафту й газ: енергозбереження, відновлювані

джерела (сонце, вітер, вода), електро- та громадський транспорт;

2) берегти й поновлювати ліси та зелені насадження — вони «виробляють»

кисень і поглинають CO₂; захищати океани (там фітопланктон);

3) очищати викиди заводів і ТЕС, ставити фільтри, каталітичні

нейтралізатори в автомобілях;

4) не палити сміття й суху траву, запобігати лісовим пожежам;

5) відмовлятися від речовин, що руйнують озоновий шар (Монреальський

протокол), і дотримуватися міжнародних угод;

6) переробляти відходи й заощаджувати ресурси; вчити цього інших.

Скопійовано ✓

Питання командне: кожен учасник пропонує свій захід, а потім ви разом групуєте їх. Гарна підказка — робити це за принципом «що саме ми зберігаємо».

Крок 1 · Що таке «кількісний склад» Це частки газів у повітрі за таблицею 2: N₂ 78,08 %, O₂ 20,95 %, CO₂ 0,042 % та інші. Зберегти склад — значить не дати цим частками помітно змінитися.

Крок 2 · Група 1: не додавати зайвого вуглекислого газу Менше спалювати палива: енергозбереження (вимикати світло, утеплювати будинки), відновлювані джерела енергії (сонце, вітер, вода), електротранспорт, громадський транспорт, велосипед.

Крок 3 · Група 2: берегти «виробників» кисню Ліси, парки, зелені насадження й океанський фітопланктон щороку повертають у повітря сотні мільярдів тонн кисню (≈ 200 млрд т — з параграфа). Отже, захист лісів і поновлення вирубаних ділянок — прямий захід для збереження складу.

Крок 4 · Група 3: чистіші викиди Фільтри на заводах і ТЕС, каталітичні нейтралізатори в автомобілях, перехід на чистіше пальне. Вони зменшують викиди CO₂, SO₂, оксидів Нітрогену (§ 8, запитання 45.3).

Крок 5 · Група 4: уникати зайвих пожеж Вогонь «з’їдає» кисень і дає CO₂. Тому не палити суху траву й сміття, обережно поводитися з вогнем у лісі, гасити пожежі швидко (§ 9). Особливо шкідливі пожежі на великих площах.

Крок 6 · Група 5: озоновий шар і міжнародні угоди Склад атмосфери не обмежується лише O₂ і CO₂: озоновий шар (§ 10) захищає від ультрафіолету. Тому діють Віденська конвенція й Монреальський протокол; є й Кіотський протокол (§ 8) про викиди парникових газів.

Крок 7 · Група 6: щоденні справи Переробляти відходи, економити воду й електрику, не палити сміття, не залишати працюючий двигун без потреби, садити дерева. Кожна дія мала — але разом їх мільярди.

Крок 8 · Як оформити командну відповідь Складіть таблицю з двох колонок: «захід» і «чому він допомагає». Для кожного заходу назвіть, яку речовину він зменшує чи зберігає: CO₂ (менше палива), O₂ (більше лісів), O₃ (не використовувати фреони).

Відповідь Зменшити спалювання палива, берегти ліси й океан, очищати викиди, запобігати пожежам, дотримуватися міжнародних угод про озоновий шар і парникові гази, ощадливо споживати ресурси.

Який із заходів найбільше сприяє збереженню складу повітря?

Умова

У команді. Визначте, для дихання якої кількості населення планети вистачить кисню, який виробляють рослини в процесі фотосинтезу (с. 60). Зважайте, що організм людини щодоби споживає 600 г кисню.

✓ розібрано

Дано: m(O₂) за рік = 200 млрд т = 2 · 10¹¹ т; людина — 600 г на добу.

Знайти: N (кількість людей).

1) Людина за рік: 0,6 кг · 365 = 219 кг = 0,219 т.

2) N = 2 · 10¹¹ т : 0,219 т = 9,13 · 10¹¹ ≈ 913 млрд.

Відповідь: ≈ 913 млрд осіб.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Це задача на «скільки разів вміститься»: загальну кількість кисню ділимо на те, що споживає одна людина. Головне — привести обидві величини до однієї одиниці (тонни) й до одного проміжку часу (рік).

Крок 1 · Що відомо Фотосинтез дає в атмосферу ≈ 200 млрд т кисню щороку (с. 60). Людина споживає 600 г щодоби. Проміжки часу різні, тож приводимо до року.

Крок 2 · Одиниці 200 млрд т = 200 · 10⁹ т = 2 · 10¹¹ т. Людина: 600 г = 0,6 кг = 0,0006 т на добу. Величини в тоннах — легко ділити.

Крок 3 · Скільки споживає одна людина за рік 0,6 кг · 365 діб = 219 кг = 0,219 т. Це маса кисню, потрібна одній людині на рік.

Крок 4 · Ділимо N = 2 · 10¹¹ т : 0,219 т = 9,13 · 10¹¹ людей, тобто ≈ 913 млрд. Збігається з відповіддю в кінці підручника.

Крок 5 · Перевірка в грамах 200 млрд т = 2 · 10¹⁷ г. Людина за рік: 600 · 365 = 219 000 г. 2 · 10¹⁷ : 2,19 · 10⁵ = 9,13 · 10¹¹. Той самий результат іншим шляхом.

Крок 6 · Порівняймо з населенням Землі Людей на планеті ≈ 8 млрд. Отже, кисню, який виробляють рослини, вистачило б у понад 100 разів (913 : 8 ≈ 114) більшій кількості людей. Фотосинтез дає величезний «запас міцності».

Крок 7 · Чому ж кисню «не вистачає в сто разів» Бо кисень використовують не лише люди: дихають тварини, гриби, бактерії; горять палива й пожежі; окиснюються метали й органічні рештки (схема 2). Рослини виробляють кисень «для всіх» — і ледь покривають загальну витрату.

Крок 8 · Бонус: запас у повітрі У всій атмосфері ≈ 1,2 · 10¹⁵ т кисню. Якби фотосинтез вимкнули, цього запасу вистачило б 8 мільярдам людей, що лише дихають, приблизно на 700 тисяч років (1,2 · 10¹⁵ : (8 · 10⁹ · 0,219)). Але ж дихають і інші, а ще палають вогнища — тому реально менше. Це лише порядок величини.

Відповідь Кисню, що виробляють рослини за рік, вистачить для дихання ≈ 913 млрд осіб.

Скільки кисню споживає одна людина за рік (365 діб по 0,6 кг)?

Умова

Створюємо проєкт. Підготуйте за матеріалами з інтернету повідомлення про зміну складу атмосфери з висотою та вкажіть причину цієї зміни.

✓ розібрано

Повідомлення-зразок (дані перевіряйте за надійними джерелами).

1. До висоти ≈ 100 км гази перемішуються вітрами й конвекцією, тож склад

майже той самий, що біля землі (N₂ ≈ 78 %, O₂ ≈ 21 %). Змінюється

не склад, а густина: тиск падає (на ≈ 5,5 км — удвічі, на вершині

Евересту, 8849 м, — приблизно до 1/3 від рівня моря).

2. На висоті ≈ 20–25 км — озоновий шар (O₃ ≈ 0,0003 %).

3. Вище ≈ 100 км газ дуже розріджений і розшаровується за масою:

легші гази (H, He) піднімаються вище, важчі лишаються нижче.

4. Там ультрафіолет розщеплює молекули (O₂ → 2O), тому на висотах

150–500 км переважає атомарний Оксиген.

Причина змін: до 100 км — перемішування; вище — поділ газів за масою

і дія ультрафіолету.

Скопійовано ✓

Проєкт на пошук: зразок — це «кістяк» повідомлення. Щоб воно було чесним, цифри й назви перевіряй за наукових сайтів (метеослужби, космічні агентства), а не за першим результатом пошуку.

Крок 1 · Структура повідомлення Заголовок; 3–4 ключові твердження зі «сходинками» висоти; причина змін; висновок; список джерел. Додай діаграму чи малюнок «шарів» атмосфери.

Крок 2 · Нижня частина: склад однаковий Приблизно до 100 км гази перемішуються вітром і конвекцією, тому частки N₂ і O₂ майже такі, як біля поверхні (табл. 2). Саме тому в тропосфері й стратосфері склад «сталий».

Крок 3 · Але тиск падає Тиск угору зменшується майже за законом «експоненти»: на висоті ≈ 5,5 км — удвічі, ≈ 8,8 км (Еверест) — до ≈ 0,3 від рівня моря, на 10 км — приблизно 0,26. У тропосфері зосереджено близько трьох чвертей усієї маси атмосфери.

Крок 4 · Чому на Евересті важко дихати Частка кисню та сама (≈ 21 %), але тиск у три рази менший, тож у кожному вдиху кисню втричі менше. Як у § 6 (запитання 31.2): «кисневий тиск» = частка · загальний тиск. Біля землі 0,21 атм; на вершині Евересту ≈ 0,21 · 0,31 ≈ 0,065 атм — ніби дихаєш повітрям із ≈ 6,5 % кисню.

Крок 5 · Озоновий шар На висоті ≈ 20–25 км — шар із підвищеною часткою O₃ (§ 10), хоч навіть там озону всього кілька частин на мільйон. Це «випадок», коли склад атмосфери змінюється з висотою локально.

Крок 6 · Верхні шари: розшарування Вище ≈ 100 км повітря настільки розріджене, що перемішування «не працює»: гази розподіляються за масою — легші (водень, гелій) піднімаються вище, важчі (N₂, O₂) лишаються нижче.

Крок 7 · Верхні шари: розщеплення молекул Жорсткий ультрафіолет Сонця розщеплює O₂ на атоми: O₂ → 2O (як перша стадія в озонаторі, § 10). Тому на висотах 150–500 км переважає атомарний Оксиген.

Крок 8 · Причини в одному реченні До ≈ 100 км склад вирівнюють вітри й конвекція; вище гази розшаровуються за масою, а під дією ультрафіолету молекули розпадаються на атоми. Саме така відповідь на питання «вкажіть причину».

Відповідь Склад атмосфери майже не змінюється до ≈ 100 км (змінюється тиск; є озоновий шар), а вище гази розшаровуються за масою й розщеплюються ультрафіолетом.

Чому на вершині Евересту альпіністи дихають із кисневих балонів, хоч частка кисню там ≈ 21 %?

Умова

У майбутньому людина відправлятиметься у тривалі космічні подорожі. Запропонуйте варіанти забезпечення людини киснем у космічному кораблі. Використайте також матеріали з інтернету. Оберіть найкращий варіант.

✓ розібрано

Варіанти (зразок; потреба — 0,6 кг O₂ на людину щодоби):

1) Балони зі стиснутим або рідким O₂ — просто, але важко й

пожежонебезпечно (маса балона в кілька разів більша за кисень).

2) Електроліз води: 2H₂O = 2H₂ + O₂ (потрібна енергія; воду

можна використовувати знову).

3) «Кисневі свічки» — тверда суміш, що розкладається при нагріванні:

2NaClO₃ = 2NaCl + 3O₂ (компактно, але одноразово).

4) Надпероксиди: 4KO₂ + 2CO₂ = 2K₂CO₃ + 3O₂ (дають O₂ й поглинають CO₂).

5) Рослини й водорості (біорегенерація) — поки лише в експериментах.

Найкращий для довгих польотів: електроліз води з її повторним

використанням; резерв — «свічки» або балони.

Скопійовано ✓

Тут немає єдиної «правильної» відповіді: завдання — порівняти варіанти за кількома критеріями і обґрунтувати вибір. Числа для порівняння ми порахуємо самі за рівняннями.

Крок 1 · Скільки потрібно Людина споживає 0,6 кг кисню щодоби (вправа 7*). Екіпажу з 4 людей на рік потрібно 4 · 0,6 · 365 = 876 кг кисню. Тепер кожен варіант оцінимо за цим числом.

Крок 2 · Балони Найпростіше: взяти кисень із Землі у стиснутому або рідкому вигляді (рідкий — при ≈ −183 °C). Мінус: маса тари кратно більша за масу кисню, а запаси кисню — це ще й пожежний ризик (запитання 59.3).

Крок 3 · Електроліз води 2H₂O = 2H₂ + O₂: з 36 г води виходить 32 г кисню, тобто 89 % маси води. На 876 кг кисню потрібно 986 кг води — але воду можна вловлювати назад (з повітря й побутових відходів) і використовувати знову. Саме так кисень добувають на міжнародній космічній станції.

Крок 4 · Кисневі «свічки» 2NaClO₃ = 2NaCl + 3O₂ (M(NaClO₃) = 106,5): з 213 г солі — 96 г кисню, тобто 45 %. На 876 кг кисню — ≈ 1,9 т суміші. Компактно й надійно, але одноразово.

Крок 5 · Надпероксиди 4KO₂ + 2CO₂ = 2K₂CO₃ + 3O₂ (M(KO₂) = 71): з 284 г — 96 г кисню (34 %), але речовина ще й поглинає видихуваний CO₂, тобто виконує дві задачі. Для 876 кг кисню потрібно ≈ 2,6 т.

Крок 6 · Рослини Водорості та рослини повертають кисень і поглинають CO₂ — це «колообіг у мініатюрі» (фотосинтез, § 11). Є експерименти із замкненими екосистемами (наприклад, «БІОС-3» у Красноярську), але для польотів поки надто складно й ненадійно.

Крок 7 · Критерії вибору Маса на старті (ракета дорога), надійність, безпека (пожежа в атмосфері з киснем), енергія (електроліз потребує електрики), час польоту (за тижні просто, за роки — треба повторно використовувати).

Крок 8 · Рішення Для короткого польоту найкращі балони. Для довгого — електроліз води з її повторним використанням (за кисень ми «платимо» електрикою, а не масою), а як резерв і для аварій — «свічки» або балони. Висновок — це і є «оберіть найкращий варіант».

Відповідь Варіанти: балони, електроліз води, кисневі «свічки», надпероксиди, рослини. Найкращий для довгих польотів — електроліз води з повторним використанням води; резерв — «свічки» чи балони.

Скільки кисню (за масою) можна одержати електролізом з 1 кг води?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

атмосфера — atmosphere

гемоглобін — hemoglobin

гідросфера — hydrosphere

дихання — respiration (breathing)

кисневий балон — oxygen cylinder

колообіг — cycle

колообіг Оксигену — oxygen cycle

масова частка — mass fraction

об’ємна частка — volume fraction

повітря — air

рідкий (зріджений) кисень — liquid oxygen

склад повітря — composition of air

фотосинтез — photosynthesis

хлорофіл — chlorophyll

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: слова добираєш сам(а). Нижче — зразок із чотирнадцяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову).

Крок 1 · Що вибирати Терміни параграфа: колообіг, колообіг Оксигену, фотосинтез, хлорофіл, гемоглобін; сфери планети: атмосфера, гідросфера; практичні слова: кисневий балон, рідкий кисень, склад повітря; величини: об’ємна й масова частка.

Крок 2 · Складні слова з частин Англійські терміни можна «складати» з частин: photo («світло») + synthesis («створення»); hydro («вода») + sphere («куля, оболонка»); chloro («зелений») + phyll («лист»). Українські слова мають ті самі корені.

Крок 3 · Дихання: два слова У біології «дихання» — respiration (процес окиснення в клітинах), а breathing — це вдих-видих. Для словничка корисно записати обидва.

Крок 4 · Cycle Колообіг англійською — cycle (також «круговорот», «цикл»). Тому «колообіг води» — water cycle, «колообіг Оксигену» — oxygen cycle.

Крок 5 · Пастка: oxygen oxygen — і «кисень» (проста речовина), і «Оксиген» (елемент), різниця — у контексті. Українською ми ці два слова розрізняємо, англійською — ні.

Крок 6 · Алфавітний порядок Спершу «атмосфера» (а), далі «гемоглобін» (ге) перед «гідросфера» (гі): е йде перед і. «Кисневий балон» — перед «колообіг» (и раніше за о), а «колообіг» — перед «колообіг Оксигену» (коротше слово першим).

Крок 7 · Запам’ятовування Закрий праву колонку й згадай переклад, потім закрий ліву й згадай термін.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати». Додай слова, які тобі ще знадобляться.

Як англійською називається фотосинтез?

Умова

Складіть двомовний словничок із ключових слів і словосполучень, виписаних вами з параграфів 4—11.

✓ розібрано

антипірен — flame retardant

атом — atom

вогнегасник — fire extinguisher

гемоглобін — hemoglobin

герметична посудина — sealed vessel

горіння — combustion

закон збереження маси — law of conservation of mass

каталізатор — catalyst

кисень — oxygen

коефіцієнт — coefficient

колообіг — cycle

компостування — composting

озон — ozone

озоновий шар — ozone layer

окиснення — oxidation

оксид — oxide

паливо (пальне) — fuel

парниковий ефект — greenhouse effect

повітря — air

полум’я — flame

продукти реакції — reaction products

реагенти — reactants

реакція розкладу — decomposition reaction

реакція сполучення — combination reaction

схема реакції — reaction scheme

температура займання — ignition temperature

терези — balance (scales)

фотосинтез — photosynthesis

хімічна реакція — chemical reaction

хімічне рівняння — chemical equation

Скопійовано ✓

Це «підсумковий» словничок до всього розділу: збираєш слова з § 4–§ 11 в одну таблицю. Нижче — зразок із тридцяти записів; у твоєму може бути більше або інші слова.

Крок 1 · Звідки брати слова Із кожного параграфа береш головні терміни: § 4 — закон збереження маси, терези; § 5 — коефіцієнт, хімічне рівняння; § 6 — каталізатор, реакція розкладу; § 7 — реакція сполучення; § 8 — оксид, парниковий ефект; § 9 — горіння, вогнегасник; § 10 — озон; § 11 — колообіг, фотосинтез.

Крок 2 · Збираємо в одну таблицю У кожному параграфі була власна вправа «Формуймо словничок». Тепер їх треба «злити» в один словничок і прибрати слова, що повторюються.

Крок 3 · Повтори не пишемо двічі «Горіння — combustion» траплялося в трьох параграфах, «реагенти» й «продукти реакції» — у двох. Достатньо одного разу: так таблиця коротша й не плутає.

Крок 4 · Синоніми Якщо два слова означають одне й те саме (паливо — пальне, іржавіння — окиснення заліза), пишемо в одному рядку через «або» чи дужки: паливо (пальне) — fuel.

Крок 5 · Слова з уточненням Деякі терміни англійською мають кілька значень: balance («терези» і «баланс»), cycle («колообіг», «цикл»). Тому в дужках пишемо контекст: balance (scales).

Крок 6 · Алфавітний порядок Перевіряй не лише першу букву: «окиснення» (оки-) йде перед «оксид» (окс-), бо и раніше за с; «озон» — перед «озоновий шар»; «колообіг» — після «коефіцієнт» (е раніше за л); «реагенти» — перед «реакція…» (г раніше за к).

Крок 7 · Як користуватися Словничок знадобиться, коли шукатимеш інформацію англійською: law of conservation of mass знайде пояснення закону, ozone layer — статті про озоновий шар. Додавай нові слова в наступних розділах.

Відповідь Зразок об’єднаного словничка з 30 слів — у режимі «Списати». Склади свій із слів, які тобі було важко запам’ятати.

Як англійською «реакція сполучення»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … розрізнити колообіг речовини й елемента (вправа 1)

та перелічити застосування кисню (запитання 61.1).

Мені було важко … перевести частки у вправі 4* (масова чи об’ємна?)

і порахувати кількість людей у вправі 7*.

Мені було цікаво … що видихуване повітря містить ще 16–17 % кисню

і що фотосинтез дає кисню на ≈ 900 млрд людей.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Яка об’ємна частка кисню в повітрі (за таблицею 2)?

Умова

Виконайте розміщені за QR-кодом або покликанням (https://learningapps.org/display?v=phtxgaxqc24) завдання за матеріалом параграфів 4—11.
Інтерактивне завдання за посиланням тут відтворити не можна, тому нижче — шість запитань для самоперевірки за тими самими параграфами.

✓ розібрано

1. Закон збереження маси: маса речовин, що вступили в реакцію,

дорівнює масі речовин, що утворилися (§ 4).

2. 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ — коефіцієнти змінюємо, індекси — ніколи (§ 5).

3. Кисень збирають витісненням води або повітря (посудина дном

донизу); виявляють скіпкою, що тліє, — вона яскраво спалахує (§ 6).

4. Умови горіння: кисень і нагрівання до температури займання;

гасять, прибираючи одну з умов (§ 9).

5. Озоновий шар (O₃, ≈ 20–25 км) поглинає частину ультрафіолету (§ 10).

6. Кисень повертається в повітря завдяки фотосинтезу (§ 11).

Скопійовано ✓

Тест за QR-кодом — інтерактивні завдання на сайті learningapps. Ми їх відтворити не можемо, але зібрали шість запитань, що перевіряють те саме: по одному на параграфи 4, 5, 6, 9, 10 і 11.

Крок 1 · Запитання 1 (§ 4) Сформулюй закон збереження маси. Маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися. Нагадування: «зміна маси» — наслідок невидимого газу, що пішов або приєднався.

Крок 2 · Запитання 2 (§ 5) Зрівняй: Al + O₂ → Al₂O₃. Відповідь: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃. Перевірка: Al 4 = 4, O 6 = 6. Змінюємо лише коефіцієнти.

Крок 3 · Запитання 3 (§ 6) Як зібрати й як виявити кисень? Витісненням води (кисень слабко розчинний) або повітря (посудина дном донизу, бо кисень важчий за повітря); виявляють скіпкою, що тліє, — вона спалахує.

Крок 4 · Запитання 4 (§ 9) Які умови потрібні для горіння і як його припинити? Кисень і нагрівання до температури займання. Гасити — значить прибрати одну умову: охолодити (вода) або перекрити доступ кисню (пісок, ковдра, піна, CO₂).

Крок 5 · Запитання 5 (§ 10) Що таке озоновий шар і чим він корисний? Шар озону O₃ на висоті ≈ 20–25 км; поглинає частину шкідливого ультрафіолету. Біля землі озон — отрута.

Крок 6 · Запитання 6 (§ 11) Що повертає кисень у повітря? Фотосинтез: CO₂ + H₂O → органічні речовини + O₂; щороку ≈ 200 млрд т кисню.

Крок 7 · Як оцінити себе Скільки відповідей без підказок? Чотири-п’ять — добре; три й менше — перечитай «Висновки» відповідних параграфів.

Відповідь Відповіді на шість запитань наведено в режимі «Списати».

Яка пара умов потрібна для горіння?

Умова

Назвіть кілька виробів із металів, які є у вас удома і мають сліди корозії.

✓ розібрано

Залізо й сталь (бурий пухкий наліт — іржа): цвяхи, болти, ножиці,

ножі, садові інструменти (лопата, сапа), ланцюг і рама велосипеда,

старі труби, замки, дверцята гаража.

Мідь і бронза (зеленкувато-блакитний наліт): старі монети, мідні

труби, бронзові дрібнички й пам’ятники.

Срібло (темний наліт): ложки, ланцюжки, обручки.

Скопійовано ✓

Питання «на спостережливість»: потрібно не вигадувати, а пригадати власні речі. Допоможе знання, як виглядає корозія різних металів.

Крок 1 · Що шукати Ознаки корозії з параграфа: метал втрачає характерний блиск, на ньому з’являється наліт, поверхня руйнується. Колір нальоту підказує метал.

Крок 2 · Залізо: бурий наліт Залізо іржавіє — вкривається пухким бурим нальотом (іржею, FeO(OH)). Тому шукай «залізні» речі: цвяхи, болти, гайки, ножиці, ножі, дверні петлі, лопату, велосипедний ланцюг, паркан.

Крок 3 · Де це буває частіше Там, де вологість: ванна кімната, балкон, гараж, дача, підвал, мийка. Вологе повітря й вода — обов’язкова умова корозії (§ 12, дослід).

Крок 4 · Мідь і бронза: зеленкуватий наліт Мідь і бронза вкриваються зеленкувато-блакитним порошкоподібним нальотом (CuOH)₂CO₃ — мінералом малахітом. Це старі монети, мідні трубки, дверні ручки, бронзові скульптури (мал. 38).

Крок 5 · Срібло: темний наліт Срібні прикраси й столові набори з часом темнішають — утворюється темно-коричнева сполука Ag₂S (мал. 39). Часто це ложки, ланцюжки й обручки, які давно ніхто не чистив.

Крок 6 · А що без слідів? Золото й платина не кородують зовсім (відома золота обручка бабусі «як нова»), титан — теж. Алюміній вкритий тонкою невидимою плівкою Al₂O₃, тому «не іржавіє» так, як залізо.

Крок 7 · Як оформити відповідь Скажи не лише «ножиці й лопата», а й що саме видно: «на цвяхах — бурий наліт іржі; на старій монеті — зеленкуватий наліт». Така відповідь показує, що ти розумієш різницю між металами.

Відповідь Наприклад: залізні цвяхи, лопата, велосипедний ланцюг (іржа); мідна монета, бронзова скульптура (зеленкуватий наліт); срібна ложка (темний наліт).

Який наліт найімовірніше з’явиться на старій мідній монеті?

Умова

Складіть хімічне рівняння корозії заліза.
Контекст: залізо в повітрі повільно реагує з киснем і водою (або парою); утворюється сполука Феруму, Оксигену і Гідрогену, формулу якої часто записують як FeO(OH).

✓ розібрано

Схема: Fe + O₂ + H₂O → FeO(OH)

Рівняння: 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH)

Перевірка: Fe 4 = 4; O 6 + 2 = 8 і 4 · 2 = 8; H 4 = 4.

Скопійовано ✓

Складаємо рівняння так, як у § 5: спершу схема «що з чого», потім коефіцієнти. Формулу іржі нам дали — залишилось її «зрівняти».

Крок 1 · Реагенти з параграфа Залізо реагує з киснем і водою: Fe + O₂ + H₂O. Це дві «чужі» речовини з повітря й вологи — тому корозія можлива лише там, де є і кисень, і вода.

Крок 2 · Продукт За параграфом утворюється сполука трьох елементів — Феруму, Оксигену й Гідрогену; формулу «часто записують так»: FeO(OH). Це і є іржа.

Крок 3 · Схема Fe + O₂ + H₂O → FeO(OH). Поки лише «що з чого». Тепер потрібні коефіцієнти.

Крок 4 · Гідроген і Ферум У правій частині один атом Гідрогену в одній формулі FeO(OH). Тому візьмемо 2FeO(OH): тоді Гідрогену 2, і він «збігається» з однією молекулою H₂O ліворуч. Ферум: 2Fe ліворуч.

Крок 5 · Оксиген Оксигену праворуч: 2 · 2 = 4 (по два в кожному FeO(OH)). Ліворуч у воді вже 1, залишається 3 атоми, тобто 1,5 молекули O₂. Дріб — не годиться.

Крок 6 · Уникаємо дробу Подвоюємо всі коефіцієнти (як у § 6 вправа 6): 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH).

Крок 7 · Перевірка Fe: 4 і 4. O: 3 · 2 + 2 = 8 і 4 · 2 = 8. H: 2 · 2 = 4 і 4. Маси: 224 + 96 + 36 = 356 і 4 · 89 = 356 — закон збереження маси виконується.

Крок 8 · Іржа важча за залізо 56 г заліза дають 89 г іржі — на 59 % більше: решту маси «дав» кисень і вода з повітря. Звідси висновок із § 4: іржавий цвях спершу важчий за новий, а іржа, що осипається, його знову «полегшує».

Крок 9 · Інші записи У підручнику (виноска) сказано: хімічний склад іржі залежить від умов. У різних книжках пишуть, наприклад, і так: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O = 4Fe(OH)₃. Для задачі беремо формулу з тексту параграфа — FeO(OH).

Відповідь 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH).

Скільки молекул води припадає на 4 атоми заліза в рівнянні корозії?

Умова

Складіть хімічне рівняння корозії міді.
Контекст: мідь реагує з киснем, водою (або парою) і вуглекислим газом з повітря; продукт має формулу (CuOH)₂CO₃.

✓ розібрано

Схема: Cu + O₂ + H₂O + CO₂ → (CuOH)₂CO₃

Рівняння: 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = (CuOH)₂CO₃

Перевірка: Cu 2 = 2; O 2 + 1 + 2 = 5 і 2 + 3 = 5; H 2 = 2; C 1 = 1.

Скопійовано ✓

Тут реагентів чотири, а формула продукту — з дужками. Порахувати атоми все одно легко, якщо розкрити дужки: (CuOH)₂CO₃ — це Cu₂(OH)₂CO₃, тобто Cu₂, O₅, H₂, C₁.

Яка речовина з повітря, крім кисню й води, бере участь у корозії міді?

Умова

Складіть хімічне рівняння корозії срібла.
Контекст: срібло взаємодіє з киснем і сірководнем H₂S (його незначна домішка є в повітрі); продукти — Ag₂S (тверда речовина темно-коричневого кольору) і вода.

✓ розібрано

Схема: Ag + O₂ + H₂S → Ag₂S + H₂O

Рівняння: 4Ag + O₂ + 2H₂S = 2Ag₂S + 2H₂O

Перевірка: Ag 4 = 4; O 2 = 2; H 4 = 4; S 2 = 2.

Скопійовано ✓

Тепер реагентів три (метал і дві речовини з повітря), продуктів два. Схему нам фактично продиктували — залишилось розставити коефіцієнти.

Яка речовина утворює темний наліт на сріблі?

Умова

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, для чого використовують титан у медицині.

✓ розібрано

Зразок відповіді (дані перевіряйте за надійними джерелами):

1) імпланти: ендопротези суглобів (кульшового, колінного),

пластини, гвинти й стрижні для кісток при переломах;

2) зубні імпланти — кореневі «штифти», на які кріплять коронки;

3) корпуси кардіостимуляторів і деякі деталі серцевих клапанів;

4) хірургічні інструменти.

Чому саме титан: корозійно стійкий, легкий, міцний, не відторгається

організмом, не заважає більшості медичних досліджень.

Скопійовано ✓

Це дослідницьке запитання — тому нижче зразок, а не «єдина відповідь». Корисніше зрозуміти чому титан підходить: для цього є кілька причин із самого параграфа.

Крок 1 · Що відомо з параграфа Титан не зазнає корозії, його називають «металом космічної ери». З нього виготовляють труби й ємності, стійкі до хімічно активних речовин, і навіть покривають деякі монументи.

Крок 2 · Чому це важливо для медицини Тіло людини — вологе середовище з розчиненими солями (в крові ≈ 0,9 % NaCl, ніби «слабка морська вода», як у досліді). Метал у такому середовищі кородував би, а продукти корозії шкодили б. Титан не кородує — отже, може лишатися в тілі роками.

Крок 3 · Чому не іржавіє На поверхні титану утворюється дуже тонка міцна плівка оксиду (TiO₂) — так само, як у алюмінію й хрому (с. 66). Вона надійно ізолює метал від довкілля.

Крок 4 · Легкий і міцний Густина титану ≈ 4,5 г/см³ — приблизно на 40 % менша, ніж у сталі (≈ 7,9 г/см³), а міцність порівнянна. Імплантат не обтяжує організм.

Крок 5 · Біосумісний Організм не «відторгає» титан як чужорідний, кісткова тканина навіть зростається з його поверхнею. Тому з титану роблять імпланти для кісток і зубів.

Крок 6 · Приклади застосування Ендопротези суглобів (кульшового, колінного); пластини, гвинти, стрижні для кісток; зубні імпланти; корпуси кардіостимуляторів; деталі серцевих клапанів; хірургічні інструменти.

Крок 7 · Як оформити повідомлення Назви 2–3 застосування, поясни чому саме титан (стійкість до корозії, легкість, біосумісність) і вкажи джерела. Не варто покладатися на одну сторінку: перевір дані ще на 1–2 сайтах (медичні університети, довідники).

Відповідь Титан використовують для імплантів (суглоби, кістки, зуби), корпусів кардіостимуляторів, інструментів — бо він стійкий до корозії, легкий, міцний і біосумісний.

Чому титан придатний для імплантів у тілі людини?

Умова

У яких випадках такий спосіб боротьби з корозією не дає позитивного результату?
Контекст: найпростіший спосіб — ізоляція металу від речовин довкілля: фарбування, лаки, тонкий шар полімеру.

✓ розібрано

Ізоляція не допомагає, коли шар пошкоджено або він не може бути

суцільним:

1) подряпини, тріщини, відколи — під шаром фарби корозія триває й

«розповзається»;

2) шар зношується від тертя або нагрівання (деталі, що рухаються;

посуд, який гріють);

3) його руйнують агресивні речовини, світло, перепади температур;

4) метал не можна покрити (електричні контакти, внутрішня поверхня

труб).

Скопійовано ✓

Ізоляція — як «одяг» для металу: поки він цілий, захищає. Тож шукаємо випадки, коли «одяг» зношується, рветься або його неможливо вдягти.

Крок 1 · Як працює ізоляція Фарба, лак або тонка плівка полімеру не пускають до металу кисень і воду — дві обов’язкові умови корозії. Захист триває, доки шар суцільний.

Крок 2 · Випадок 1: пошкодження Подряпина, тріщина, відкол — і до металу знову доходять кисень і вода. Гірше того: корозія може піти під шаром фарби й «розповзатися», доки шар не відшаровується.

Крок 3 · Випадок 2: тертя й зношування Деталі, що труться (шарніри, інструменти, ланцюги), швидко стирають покриття. Фарбувати їх безглуздо — для таких вузлів потрібні мастила (с. 65) або інші способи.

Крок 4 · Випадок 3: нагрівання й агресивне середовище Від високої температури фарба й полімер обгоряють або плавляться (грати плити, вихлопна труба). Кислоти, луги, розчинники або ультрафіолет теж руйнують покриття.

Крок 5 · Випадок 4: не можна покрити Електричним контактам потрібна чиста поверхня метал-до-металу, а внутрішню поверхню довгих труб важко пофарбувати. У таких місцях ізоляція просто не годиться.

Крок 6 · Випадок 5: старіння Будь-яке покриття старіє: тріскається, жовтіє, відшаровується. Без регулярного оновлення (повторне фарбування) воно перестає захищати.

Крок 7 · Що робити замість Там, де ізоляції недостатньо, використовують інші способи з параграфа: покриття стійкішим металом, оксидну плівку, інгібітори, протекторний захист — оцинкована жерсть захищає навіть із подряпиною.

Відповідь Коли покриття пошкоджене або стирається, коли його нагрівають чи роз’їдають агресивні речовини, коли поверхню неможливо покрити (контакти, внутрішня поверхня труб).

Яке покриття залізо захищає навіть із подряпиною?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про корозію металів і захист від неї. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Корозія — явище самочинного руйнування металів унаслідок їхніх

хімічних реакцій з речовинами довкілля (киснем, водою у рідкому й

газуватому станах, розчиненими в ній речовинами).

2. Залізо: 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH) — іржа, рихлий бурий наліт;

іржа знищує майже 20 % виробленого заліза.

3. Мідь і бронза: 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = (CuOH)₂CO₃ — зеленкувато-

блакитний наліт (малахіт); кородують значно повільніше за залізо.

4. Срібло: 4Ag + O₂ + 2H₂S = 2Ag₂S + 2H₂O — темний наліт.

5. Не кородують золото й платина; титан — теж стійкий.

6. Алюміній і хром стійкі, бо мають на поверхні тонку міцну плівку

оксиду (Al₂O₃, Cr₂O₃) — така корозія корисна.

7. Захист: ізоляція (фарби, лаки, полімери, емалі, мастила); покриття

стійкішим металом (нікель, хром, золото); оксидація; інгібітори;

протекторний захист (Zn, Mg; оцинкована жерсть).

Запитання класу: чому лудяна жерсть гірше захищає залізо від корозії,

ніж оцинкована, коли її подряпали?

Відповідь: цинк активніший за залізо й руйнується першим, а олово

менш активне — залізо під подряпиною руйнується швидше.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три запитання з початку: що таке корозія, які хімічні перетворення її зумовлюють і на чому ґрунтується захист. Нові поняття — корозія, оксидація, протекторний захист.

Крок 1 · Головна думка Корозія — це хімічне, а не фізичне явище: метал самочинно руйнується, бо реагує з речовинами довкілля. «Самочинно» означає — без нашої участі, просто від контакту.

Крок 2 · Умови Потрібні метал, кисень і вода (рідка чи пара) та розчинені в ній речовини. Сухе повітря чи безповітряна вода корозію майже не викликають — це перевіряємо в досліді з цвяхами.

Крок 3 · Три рівняння Fe: 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH); Cu: 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = (CuOH)₂CO₃; Ag: 4Ag + O₂ + 2H₂S = 2Ag₂S + 2H₂O. Кожному металу — «свій» продукт і колір нальоту.

Крок 4 · Швидкість різна Залізо іржавіє швидко (іржа осипається й відкриває свіжий метал), мідь — значно повільніше, срібло — надзвичайно повільно, а золото й платина не кородують узагалі. Титан теж не кородує.

Крок 5 · Шкода Іржа знищує майже 20 % усього заліза, виробленого металургійними заводами, — мільйони тонн. Саме тому захист від корозії — важлива технічна задача.

Крок 6 · «Корисна» корозія Алюміній і хром покриті тонкою непомітною, але міцною плівкою оксиду (Al₂O₃, Cr₂O₃), що утворюється на повітрі одразу після виплавлення. Така корозія корисна: вона запобігає подальшому руйнуванню.

Крок 7 · Способи захисту: ізоляція Ізолювати метал від довкілля: фарбувати, вкривати лаками, тонким шаром полімеру, керамічними покриттями — емалями, змащувати мастилами.

Крок 8 · Способи захисту: хімія Покриття іншим, стійкішим металом (нікелювання, хромування); оксидація — створення оксидної плівки хімічною реакцією; інгібітори корозії — речовини, що ускладнюють реакцію; протекторний захист — приєднання активнішого металу (цинку, магнію), який окиснюється замість заліза.

Крок 9 · Оцинкована й лудяна жерсть Оцинкована жерсть (вкрита цинком) захищена протекторно: Zn активніший за Fe. А лудяна (вкрита оловом) — лише ізоляцією; якщо шар подряпати, залізо руйнується навіть швидше. Це відповідь на запитання класу.

Крок 10 · Запитання для класу й оцінка Хороше запитання вимагає пояснення: «чому лудяна жерсть гірша за оцинковану?», «чому срібло темніє, а золото — ні?». Оцінюючи відповідь, перевір: правильно по суті, є приклад (рівняння), пояснено чому.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: корозія — самочинне хімічне руйнування металів (залізо — іржа, мідь — зеленкуватий наліт, срібло — темніє); захищають ізоляцією, покриттями, оксидацією, інгібіторами й протекторним способом.

Яке з тверджень про корозію правильне?

Умова

Фізичним чи хімічним явищем є корозія металу?

✓ розібрано

Корозія — хімічне явище: унаслідок реакцій металу з киснем, водою

та іншими речовинами довкілля утворюються нові речовини з іншими

властивостями (наприклад, іржа замість заліза):

4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH).

Скопійовано ✓

Відрізнити хімічне явище від фізичного допомагає одне питання: чи утворилася нова речовина? Перевіримо це для іржі.

Крок 1 · Критерій (з § 3) Фізичні явища — зміна форми, стану, розмірів; речовина лишається тією самою. Хімічні — утворюються нові речовини з іншим складом і властивостями.

Крок 2 · Що було й що стало Було: залізо Fe — блискуче, пластичне, проводить струм. Стало: іржа FeO(OH) — тьмяна, пухка, рихла, крихка, не має металевого блиску. Властивості інші — отже, речовина інша.

Крок 3 · Рівняння 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH). Реагенти — залізо, кисень, вода; продукт — нова сполука. Склад змінився: з’явилися Оксиген і Гідроген.

Крок 4 · Маса як доказ Іржавий цвях важчий за чистий: до заліза приєдналися кисень і вода з повітря (56 г Fe → 89 г іржі). Так було б і з будь-якою реакцією приєднання (§ 4).

Крок 5 · «Проста» ознака не завжди доказ Зміна кольору й втрата блиску самі по собі ще не доводять реакції (метал можна просто пофарбувати — це фізична зміна поверхні). Доказом є нові речовини: у нашому випадку — іржа, що має інший склад.

Крок 6 · Чому про це питають Бо корозію інколи сприймають як «природне зношення», як стирання. Але стирання — фізичне, а корозія — хімічна: метал не просто зникає, а перетворюється на іншу речовину.

Крок 7 · Слово «самочинне» З означення: «явище самочинного руйнування металів унаслідок їх хімічних реакцій». Ключові слова — «самочинне» (без нашого втручання) і «хімічних реакцій».

Відповідь Корозія — хімічне явище: з металу й речовин довкілля утворюються нові речовини (іржа та ін.).

Яка ознака найкраще доводить, що іржавіння заліза — хімічне явище?

Умова

Який найуживаніший метал кородує найбільшою мірою, а які метали не зазнають корозії?

✓ розібрано

Найуживаніший метал — залізо (і його сплави: сталь, чавун); він

кородує найбільшою мірою — іржа знищує майже 20 % усього виробленого

заліза.

Не кородують найпасивніші метали — золото і платина; не зазнає

корозії й титан.

Скопійовано ✓

Відповідь прямо є в тексті параграфа, тому завдання — знайти її й пояснити, чому саме так. Допоможе порівняння металів за швидкістю корозії.

Крок 1 · Який метал найуживаніший Залізо та його сплави (сталь, чавун) — головний конструкційний матеріал: з нього будують мости, машини, труби, цвяхи. Тому корозія заліза і найпомітніша, і найдорожча.

Крок 2 · Чому саме воно «найбільше» Залізо активно реагує з киснем і водою (4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH)), а іржа — пухка, осипається й відкриває нові шари металу. Реакція йде «вглиб» до повного руйнування.

Крок 3 · Цифра з параграфа Іржа знищує майже 20 % усього заліза, виробленого металургійними заводами, — це мільйони тонн.

Крок 4 · Метали, що не кородують Золото й платина — «найпасивніші» метали: майже не реагують ні з киснем, ні з водою. Золото, яке утворилося в земній корі мільярди років тому, лишилося незмінним. Титан теж не зазнає корозії.

Крок 5 · Не плутаємо «повільно» і «ніколи» Срібло кородує повільно (темніє від сірководню); мідь і бронза — значно повільніше за залізо. Але це корозія, а не її відсутність. Тому в списку «не зазнають» — лише золото, платина й титан.

Крок 6 · А алюміній і хром? Вони стійкі до речовин довкілля, бо мають тонку міцну плівку оксиду. Вона утворилась унаслідок корозії, але вона її й зупиняє. Тому їх можна назвати «захищеними», хоча формально корозія тут була.

Крок 7 · Чому золото використовують у техніці Електричні контакти із золота надійно працюють роками, бо не окиснюються. Це та сама «хімічна стійкість», про яку йдеться в тексті параграфа.

Відповідь Найбільше кородує залізо (і його сплави); не кородують золото, платина й титан.

Які з металів практично не зазнають корозії?

Умова

Назвіть способи захисту металів від корозії, які ґрунтуються на використанні хімічних реакцій.

✓ розібрано

1) Оксидація — створення на поверхні металу (наприклад, заліза)

міцної оксидної плівки за допомогою хімічних реакцій.

2) Нікелювання, хромування — покриття стійкішим металом, яке

здійснюють за допомогою електричного струму й хімічних реакцій.

3) Інгібітори корозії — речовини, які реагують із металом з

утворенням плівки хімічно інертної сполуки (або закріплюються на

його поверхні).

4) Протекторний захист — приєднання активнішого металу (Zn, Mg),

який окиснюється замість заліза (оцинкована жерсть).

Скопійовано ✓

Спосіб «ґрунтується на хімічних реакціях», якщо реакція — частина самого захисту. Фарба чи мастило лише ізолюють метал, а ось ці чотири способи — це «хімія на службі».

Крок 1 · Що шукаємо Із параграфа перелічені способи: ізоляція (фарби, лаки, полімери, емалі, мастила), покриття іншим металом, оксидація, інгібітори, протекторний захист. Виберемо ті, де є реакція.

Крок 2 · Відкидаємо «фізичні» Фарбування, лакування, полімерне покриття, емаль, змащування — лише ізолюють метал від речовин довкілля. Хімічних реакцій для цього не потрібно (тому їх у відповіді немає).

Крок 3 · Оксидація За параграфом, шар оксиду, схожий на природну плівку Al₂O₃ чи Cr₂O₃, можна створити на поверхні заліза хімічними реакціями. Процес так і називають — оксидацією.

Крок 4 · Нікелювання й хромування Метал вкривають шаром стійкішого металу (нікелю, хрому); це роблять у заводських умовах, здебільшого з використанням електричного струму й хімічних реакцій. Приклад — хромований корпус годинника (мал. 40).

Крок 5 · Інгібітори корозії Невелика кількість речовини-інгібітора розчиняється, наприклад, у воді в залізних трубах. Вона закріплюється на поверхні металу або реагує з ним, утворюючи тонку плівку хімічно інертної сполуки.

Крок 6 · Протекторний захист До залізної конструкції приєднують шматок активнішого металу (цинку, магнію). Доки він не окиснився, залізо не іржавіє — тобто окиснення «перемикається» з заліза на цинк. Оцинкована жерсть захищена так само.

Крок 7 · Як пояснити в одному реченні У всіх чотирьох способах метал або його «захисник» вступає в хімічну реакцію (утворення плівки оксиду, осадження металу, реакція з інгібітором, окиснення протектора).

Відповідь Оксидація, покриття нікелем/хромом (електрохімічно), інгібітори корозії, протекторний захист.

Який із способів захисту ґрунтується саме на хімічній реакції?

Умова

Чим можна пояснити те, що залізо майже не трапляється в природі?

✓ розібрано

Залізо — хімічно активний метал: у природі воно реагує з киснем і

водою (4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH)) і перетворюється на сполуки —

оксиди та інші (залізні руди: Fe₂O₃, Fe₃O₄).

Тому вільне залізо в природі практично не зберігається; його

знаходять у вигляді сполук, а чисте залізо одержують із руд.

Лише в метеоритах залізо трапляється у вільному стані.

Скопійовано ✓

Цікавий парадокс: залізо — не рідкісний метал (його багато в земній корі), а чистого заліза майже немає. Тобто воно поширене, але не «в чистому вигляді».

Крок 1 · Залізо поширене За масою в земній корі заліза близько 5 %: це четвертий за поширеністю елемент (після Оксигену, Силіцію й Алюмінію). Тобто нестачі заліза в Землі немає.

Крок 2 · Але не «самородне» Золото трапляється самородками, мідь і срібло інколи теж. А «шматків чистого заліза» в земній корі практично не буває: залізо майже всюди — у складі сполук (залізних руд).

Крок 3 · Причина Залізо хімічно активне: у присутності кисню й води воно іржавіє (4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH)). За мільйони років будь-який шматок чистого заліза «перетворюється» на сполуки.

Крок 4 · Руди заліза Залізні руди — це саме такі сполуки: гематит Fe₂O₃, магнетит Fe₃O₄ (залізна окалина з § 8), інші. Їх використовують, щоб одержати чисте залізо (§ 43).

Крок 5 · Порівняння із золотом Золото не реагує ні з киснем, ні з водою, тому лишилося незмінним і трапляється самородним. Це добре показує зв’язок: хімічна стійкість — самородний стан; активність — тільки сполуки.

Крок 6 · Винятки Залізо у вільному стані буває в метеоритах: у космосі немає ні кисню, ні води, тож залізо не іржавіє. За науковими уявленнями, велике залізне ядро має й сама Земля — глибоко під тиском, куди кисень не дістає.

Крок 7 · Як це перевірити Залізо, залишене просто неба, швидко вкривається іржею (дослід на с. 68). Саме такий процес, у масштабі мільйонів років, і «знищив» самородне залізо в земній корі.

Відповідь Залізо хімічно активне: реагує з киснем і водою й перетворюється на сполуки (іржа, оксиди, руди), тому у вільному стані майже не зберігається.

Чому золото трапляється самородним, а залізо — майже ніколи?

Умова

Придивіться до металевої решітки газової плити, на яку ставлять каструлі, сковорідки, або до дверцят пічки. Опишіть, що відбувається з металом і його поверхнею.

✓ розібрано

Спостереження: поверхня решітки (дверцят) темніє, місцями вкрита

тьмяним сіро-чорним шаром, який відшаровується лусочками; на

ділянках, що сильно нагріваються, — різнокольорові відтінки;

можуть бути бурі плями іржі й нагар із жиру.

Пояснення: за високої температури залізо реагує з киснем повітря:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ (t) — утворюється шар залізної окалини. Нагрівання

прискорює корозію; крім того, плита сама виділяє вологу (продукт

горіння газу — вода), тому на холодніших ділянках іржавіє.

Скопійовано ✓

Тут важливо не «вгадати відповідь», а описати спостереження й пояснити його хімією. Допоможуть дві ідеї з параграфів: нагрівання й вода як продукт горіння.

Крок 1 · Що видно очима Решітка з часом темніє й тьмяніє; на ній може бути сіро-чорний наліт, лусочки, що відшаровуються; нагар із жиру; місцями — бурі плями іржі. На дверцятах пічки — потемніння й різнокольорові (райдужні) відтінки.

Крок 2 · Що відбувається з металом Решітка зі сталі або чавуну, тобто переважно із заліза. Розпечене залізо швидко окиснюється киснем повітря: 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄. Це залізна окалина, яку ми вже зустрічали в таблиці оксидів (§ 8).

Крок 3 · Чому лусочки відпадають Окалина крихка й має інші розміри, ніж метал під нею. Під час нагрівання й охолодження метал і шар розширюються по-різному, тож шар тріскається й відлущується — відкриваючи нову поверхню, яка знову окиснюється.

Крок 4 · Райдужні відтінки Тонкий шар оксиду на нагрітому металі переливається кольорами — як бензинова плівка на воді (світло відбивається від шару й від металу). Колір залежить від товщини шару оксиду.

Крок 5 · Вода в газовій плиті Горіння природного газу: CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O (§ 8). Тобто плита сама «поставляє» водяну пару — одну з умов корозії. На холодних ділянках пара конденсується, і там з’являються бурі плями іржі.

Крок 6 · Нагар Жир і їжа, що потрапили на розпечену решітку, обвуглюються: утворюється вуглець (сажа) та інші речовини — нагар. Це вже не корозія, а термічний розклад органічних речовин.

Крок 7 · Як захистити Решітки роблять емальованими, із неіржавної сталі або чавуну, який змащують олією — шар олії ізолює метал від повітря (як мастила в параграфі). Після миття решітку треба висушувати.

Крок 8 · Чому нагрівання пришвидшує За вищої температури частинки рухаються швидше, зіткнення частішають — реакції йдуть швидше. Про це докладніше в § 21; тут досить пам’ятати: що гарячіший метал, то швидше він окиснюється.

Відповідь Метал темніє й вкривається окалиною Fe₃O₄ (3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄), що відшаровується; на холодніших місцях утворюється іржа.

Що утворюється на поверхні розпеченого заліза в повітрі?

Умова

Чому у великих містах, промислових центрах корозія металевих конструкцій є інтенсивнішою, ніж у приміській місцевості?

✓ розібрано

У місті повітря забруднене викидами заводів, ТЕС і транспорту:

у ньому більше кислотних оксидів (SO₂, оксиди Нітрогену) і CO₂.

Розчиняючись у вологі повітря й опадах, вони утворюють кислотні

розчини, які прискорюють руйнування металів («кислотні дощі»).

До того ж у місті більше пилу й сажі, взимку дороги посипають сіллю,

а температура вища — усе це пришвидшує корозію.

Скопійовано ✓

Порівнюємо два повітря: міське й сільське. У чому вони різні — і як ця різниця може впливати на реакції металу з довкіллям?

Крок 1 · Що потрібно для корозії Кисень, вода (або пара) та розчинені в ній речовини (параграф). Отже, чим більше активних речовин у «воді довкілля», тим швидше корозія.

Крок 2 · Чим відрізняється міське повітря У ньому більше викидів заводів, електростанцій і транспорту: вуглекислий газ, сірчистий газ SO₂ (S + O₂ = SO₂, § 7, горіння палива із сіркою), оксиди Нітрогену (у двигунах N₂ + O₂ = 2NO, § 8).

Крок 3 · Що з ними відбувається у вологому повітрі Ці оксиди розчиняються в краплях води, тумані, дощі й утворюють кислоти (приклад — 2SO₂ + O₂ + 2H₂O = 2H₂SO₄; це «бонус» понад програму, кислоти вивчатимете далі). Так виникають «кислотні дощі».

Крок 4 · Чому це шкодить металу Розчини кислот реагують з металами й руйнують захисні плівки оксидів. Тому «вода довкілля» в місті — значно «агресивніша», ніж чиста сільська.

Крок 5 · Пил і сажа Тверді частинки осідають на металі й утримують вологу та розчинені речовини біля його поверхні, тому корозія триває під шаром бруду.

Крок 6 · Сіль на дорогах Узимку дороги посипають сумішшю піску із сіллю (так у тексті на с. 64: сіль пришвидшує іржавіння, що помічають водії). Розчин солі пришвидшує корозію — це перевіряємо в досліді на с. 68.

Крок 7 · Тепліше й вологіше У місті середня температура вища, а вода довше лишається на металі (немає вітру, багато «закутків»). Тепліше — реакції швидше (§ 21), довше мокро — довше йде корозія.

Крок 8 · Як аргументувати Структура: що потрібно для корозії → чого в місті більше → як це впливає. Приклади: кислі дощі, сіль на дорогах, пил. Варто уточнити, що це наближене пояснення.

Відповідь У місті повітря забруднене кислотними оксидами (SO₂, NO_x), CO₂, пилом; взимку дороги посипають сіллю — усе це пришвидшує корозію.

Чому у великих містах корозія металу інтенсивніша?

Умова

Майстер приєднав сантехнічне обладнання до залізної труби мідними гайками. Він пояснив, що мідь досить стійка до корозії. Чи варто було так робити? Дайте аргументовану відповідь.

✓ розібрано

Ні, не варто. Мідь справді стійка, але під час контакту двох

різних металів у вологому середовищі руйнується активніший метал —

залізо. Залізо активніше за мідь, тож труба в місці з’єднання

іржавітиме швидше, ніж без мідних деталей.

Це та сама ідея, що в протекторному захисті, але навпаки: там поруч із

залізом ставлять активніший метал (Zn, Mg), і він «бере удар» на себе;

тут поруч стоїть менш активний метал, і «жертвою» стає залізо.

Краще: латунні чи пластикові деталі, або діелектричні прокладки.

Скопійовано ✓

Підказка до задачі — у протекторному способі захисту: активніший метал «забирає» корозію на себе. Тепер зробимо зворотне: поруч із залізом поставили менш активний метал.

Крок 1 · Що стверджує майстер Мідь стійка до корозії — це правда: вона кородує значно повільніше за залізо (рівняння: 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = (CuOH)₂CO₃). Але питання не про мідь, а про пару «залізо + мідь».

Крок 2 · Протекторний захист У параграфі: якщо до труби приєднати шматок активнішого за залізо металу (цинку, магнію), то доки він не окиснеться, залізо не іржавіє. Тобто, коли два метали в контакті, руйнується активніший.

Крок 3 · Хто активніший: Fe чи Cu Залізо активніше за мідь: воно іржавіє значно швидше, а мідь кородує повільно. Отже, у парі залізо — мідь «жертвою» є залізо.

Крок 4 · Що буде з трубою У вологому середовищі (а труба водопровідна, поруч волога) залізна труба біля мідних гайок руйнується швидше, ніж без гайок. Місце з’єднання стає найслабшим — де вона й дасть течу.

Крок 5 · Аналогія з лудячою жерстю Лудяна жерсть (залізо, вкрите оловом): олово менш активне, тому на подряпині залізо руйнується швидше. Це те саме правило, що й для мідних гайок: «менш активний поруч із залізом шкодить залізу».

Крок 6 · Чому саме «аргументувати» Просто «ні» — недостатньо. Потрібно: твердження (ні, не варто) → причина (залізо активніше за мідь) → наслідок (труба руйнується швидше) → що робити (інші матеріали).

Крок 7 · Справедливість майстра Майстер правий наполовину: гайки з міді справді прослужать довго, але захищають вони лише себе, а зіпсують трубу. Корисно запитати: «Яка саме деталь має прослужити довше?»

Крок 8 · Практичне рішення Використовують латунні чи пластикові з’єднання, ізоляційні прокладки між різними металами або однакові метали по всій системі. Сантехніки цього правила дотримуються.

Відповідь Ні: у контакті з менш активною міддю залізна труба руйнується швидше. Краще застосовувати деталі з того самого металу, пластику чи ізоляційні прокладки.

Що станеться із залізною трубою в місці контакту з мідними гайками у вологому середовищі?

Умова

Основа неіржавної сталі — залізо. Ця сталь містить інші метали, стійкіші до корозії. За матеріалами з інтернету з’ясуйте склад одного із видів неіржавної сталі. У зошиті чи на комп’ютері побудуйте діаграму кількісного складу цієї сталі.

✓ розібрано

Неіржавна сталь 18/8 (за масою, наближено):

залізо Fe ........... ≈ 71 %

хром Cr ............. ≈ 18 %

нікель Ni ........... ≈ 9 %

інші (C, Mn, Si…) ... ≈ 2 %

Діаграма: круг (кути: Fe — 256°, Cr — 65°, Ni — 32°, інші — 7°)

або смужка 100 мм (71 + 18 + 9 + 2 мм). Підписи й заголовок;

джерело даних вказати.

Скопійовано ✓

Такі завдання потрібно робити на реальних даних: вибери конкретну марку сталі й запиши джерело. Нижче — типовий приклад (сталь «18/8», у якій близько 18 % хрому й 8–10 % нікелю), як і діаграма.

Крок 1 · Вибираємо марку Найпоширеніша неіржавна сталь — «18/8»: ≈ 18 % хрому, ≈ 8–10 % нікелю, решта — залізо. У маркуванні, яке давно використовують в Україні, це, наприклад, 12Х18Н10Т (12 — сотих часток відсотка вуглецю, Х18 — 18 % хрому, Н10 — 10 % нікелю, Т — титан).

Крок 2 · Склад (наближено) Залізо ≈ 71 %, хром ≈ 18 %, нікель ≈ 9 %, інші домішки й легувальні добавки (вуглець, марганець, силіцій тощо) ≈ 2 %. Сума — 100 %. Конкретні цифри залежать від марки: їх беруть із довідника чи сайту виробника.

Крок 3 · Чому саме хром На поверхні хрому утворюється тонка міцна плівка оксиду Cr₂O₃ (с. 66), яка захищає метал від довкілля. Коли хрому у сталі багато (> 10–12 %), така плівка утворюється й на сталі — і сталь «не іржавіє».

Крок 4 · Навіщо нікель Нікель робить сталь пластичнішою й підвищує її стійкість до кислот. А ще нікель сам не кородує (нікелювання — спосіб захисту, с. 66).

Крок 5 · Кругова діаграма Кут сектора = частка · 3,6°: Fe — 71 · 3,6 = 255,6°; Cr — 64,8°; Ni — 32,4°; інші — 7,2°. Сума 360°. Кожен сектор підписуємо назвою й відсотком.

Крок 6 · Смужка Смужка 100 мм: залізо — 71 мм, хром — 18 мм, нікель — 9 мм, інші — 2 мм. Кольори різні, підписи — під кожним відрізком.

Крок 7 · Як зробити на комп’ютері У таблиці (Excel, Google Таблиці) у два стовпчики запиши метали й частки, виділи їх, вибери «Діаграма → Кругова» (або «Складена лінійчата»). Додай заголовок «Склад неіржавної сталі 18/8» і джерело.

Крок 8 · Не забудь про джерело У підписі під діаграмою вкажи, звідки взято дані (довідник, сайт виробника, стандарт). Склад різних марок відрізняється: це й має бути видно з написів.

Відповідь Діаграма складу сталі 18/8: Fe ≈ 71 %, Cr ≈ 18 %, Ni ≈ 9 %, інші ≈ 2 % (приклад; для своєї марки уточни за джерелом).

Який метал у складі неіржавної сталі найбільше відповідає за її «неіржавність»?

Умова

Зобразіть схему «Способи захисту металів від корозії».

✓ розібрано

СПОСОБИ ЗАХИСТУ МЕТАЛІВ ВІД КОРОЗІЇ

├─ Ізоляція від довкілля: фарби, лаки, полімерне покриття, емалі,

│ мастила;

├─ Покриття стійкішим металом: нікелювання, хромування, золочення,

│ оцинкування;

├─ Оксидація — створення оксидної плівки (Al₂O₃, Cr₂O₃, на залізі);

├─ Інгібітори корозії — речовини, що утворюють плівку на металі;

└─ Протекторний захист: приєднання активнішого металу (Zn, Mg);

оцинкована жерсть.

Скопійовано ✓

Схема — це класифікація: способи розкладено на групи за принципом дії. Нижче покажемо, як зробити схему, яку легко запам’ятати.

Крок 1 · Що таке схема в цьому завданні Не малюнок із довільних стрілок, а «дерево»: у центрі тема, від неї — групи способів, від груп — приклади. Саме так робили ментальну карту у § 11.

Крок 2 · Збираємо способи з параграфа Ізоляція (фарби, лаки, полімери, емалі, мастила); покриття іншим металом (нікель, хром, золото); оксидація; інгібітори; протекторний захист (цинк, магній).

Крок 3 · Принцип групування Зручно групувати за тим, що саме ми робимо: 1) ізолюємо метал від довкілля; 2) змінюємо поверхню (покриття, оксидна плівка); 3) змінюємо середовище (інгібітори); 4) «жертвуємо» іншим металом (протектор).

Крок 4 · Гілка «ізоляція» Найпростіший спосіб: фарби, лаки, тонкий шар полімеру, керамічні покриття (емалі), мастила (для зброї, транспорту, спорту, виробів із заліза).

Крок 5 · Гілка «зміна поверхні» Покриття іншим металом (нікелювання, хромування, золочення) і оксидація — створення оксидної плівки хімічними реакціями (як природна на Al і Cr).

Крок 6 · Гілка «зміна середовища» Інгібітори корозії розчиняють у воді (наприклад, у залізних трубах): молекули інгібітора закріплюються на металі або утворюють плівку інертної сполуки.

Крок 7 · Гілка «протектор» Приєднати до заліза шматок активнішого металу (Zn, Mg): він окиснюється першим. На цьому ж принципі — оцинкована жерсть (мал. 41). Лудяна жерсть — вже не протектор, а ізоляція.

Крок 8 · Як оформити Кожна гілка — окремим кольором, у кінці — приклади виробів (хромований годинник, оцинковане відро, емальований посуд). Схема має вміститися на одному аркуші, щоб її легко повторювати.

Відповідь Схема з центром «Способи захисту металів від корозії» і гілками: ізоляція, покриття металом, оксидація, інгібітори, протекторний захист.

До якої гілки схеми належить оцинкована жерсть?

Умова

У команді. Використавши відомості з інтернету, підготуйте повідомлення на тему «Як очистити виріб зі срібла (обручку, ланцюжок, ложку) від продукту корозії».

✓ розібрано

Зразок (перевірте за надійними джерелами):

1) Фольга й сода. У миску (не металеву) — алюмінієва фольга, на дно;

залити гарячою водою з содою, покласти виріб так, щоб він торкався

фольги; через кілька хвилин наліт зникає. Схема:

3Ag₂S + 2Al + 6H₂O = 6Ag + 2Al(OH)₃ + 3H₂S↑ (запах — провітрюйте).

2) Спеціальні пасти й серветки для срібла — за інструкцією.

3) Не чистити грубими абразивами (зубна паста з крупинками) —

дряпають. Вироби з камінням і «чернінням» — тільки в майстерні.

Профілактика: зберігати в закритих пакетиках, далі від гуми й вовни.

Скопійовано ✓

Хімія цього способу цікава: потемніння срібла — це сполука Ag₂S, а очищення — зворотний процес, у якому срібло відновлюється. Покажемо, чому він працює і як зробити безпечно.

Крок 1 · Що треба «прибрати» Потемніння — це наліт Ag₂S (запитання 65.1). Завдання: перетворити його назад на срібло, не пошкодивши виріб.

Крок 2 · Спосіб із фольгою й содою (ідея) Алюміній активніший за срібло, тож забирає Сульфур у срібла: срібло знову стає металом, а Сульфур переходить до алюмінію. Роль соди — зробити розчин електропровідним.

Крок 3 · Як зробити У неметалеву миску на дно — алюмінієва фольга; залити гарячою (не кип’ятком, якщо виріб з каменями) водою з кількома ложками харчової соди; покласти виріб так, щоб він торкався фольги. Зазвичай за кілька хвилин наліт зникає.

Крок 4 · Рівняння (спрощено) 3Ag₂S + 2Al + 6H₂O = 6Ag + 2Al(OH)₃ + 3H₂S↑. Бачиш сірководень — тому під час чищення чути неприємний запах тухлих яєць. Чистити слід у провітрюваному приміщенні, а такий дослід краще виконувати разом із дорослими.

Крок 5 · Хімія в одному реченні Активніший метал (Al) відновлює менш активний (Ag) із його сполуки — те саме правило, що в протекторному захисті й у вправі 7*.

Крок 6 · Інші способи Спеціальні пасти й серветки для срібла (діють на Ag₂S і не дряпають) — за інструкцією виробника. Зубні порошки й абразивні пасти не варто: вони залишають дрібні подряпини.

Крок 7 · Чого не робити Не занурювати у розчин вироби з перлами, бірюзою, камінням на клею чи зі штучним «чернінням» (воно теж може зійти). Не змішувати різні побутові засоби. Із гарячою водою — обережно.

Крок 8 · Профілактика Темніє швидше там, де є сполуки Сульфуру (кухня, гума, вовна, яйця). Тому срібло зберігають у закритих пакетиках чи коробках, носять частіше й протирають м’якою тканиною.

Відповідь Зручний домашній спосіб — алюмінієва фольга й харчова сода в гарячій воді: алюміній відновлює срібло з Ag₂S. Додатково: спеціальні засоби для срібла, обережно з абразивами й каменями.

Що робить алюмінієва фольга в способі очищення срібла?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

емаль — enamel

захист від корозії — corrosion protection

золото — gold

інгібітор корозії — corrosion inhibitor

іржа — rust

корозія — corrosion

лудяна жерсть — tinplate (tin-coated steel)

малахіт — malachite

мідь — copper

неіржавна сталь — stainless steel

нікелювання — nickel plating

оксидація — oxide coating (oxidation)

оцинкована жерсть — galvanized steel

платина — platinum

протекторний захист — sacrificial protection

срібло — silver

титан — titanium

хромування — chrome (chromium) plating

Скопійовано ✓

Єдиної «правильної» відповіді немає: слова добираєш сам(а). Нижче — зразок із вісімнадцяти записів (замість англійської можна взяти будь-яку іншу мову).

Крок 1 · Що вибирати Терміни параграфа: корозія, іржа, інгібітор, оксидація, протекторний захист; метали: золото, платина, срібло, мідь, титан; матеріали: неіржавна сталь, оцинкована жерсть, лудяна жерсть, емаль.

Крок 2 · Corrosion Слово «корозія» прийшло до нас з латини (corrodere — «розгризати»), і англійською воно дуже схоже: corrosion. Не плутай з erosion — «ерозія» (руйнування ґрунту водою й вітром).

Крок 3 · Rust і corrosion rust — це саме «іржа» (продукт корозії заліза), а corrosion — загальне «корозія» будь-яких металів. Мідь «кородує», але «не іржавіє».

Крок 4 · Plating «Нікелювання» й «хромування» англійською — nickel plating і chrome plating: plating — «покриття тонким шаром металу».

Крок 5 · Стійкі словосполучення stainless steel — буквально «сталь без плям» (неіржавна); galvanized steel — «оцинкована» (від імені Гальвані, італійського вченого); tinplate — «лудяна жерсть».

Крок 6 · Алфавітний порядок Починаємо з «емаль» (е раніше за з), далі «захист від корозії», «золото», «інгібітор», «іржа» (н раніше за р). Із «н»: «неіржавна сталь» (е) перед «нікелювання» (і); «оксидація» (к) перед «оцинкована» (ц).

Крок 7 · Запам’ятовування Закрий праву колонку й згадай переклад, потім закрий ліву й згадай термін.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати». Додай слова, які тобі ще знадобляться.

Як англійською «корозія»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … відрізнити корозію від стирання (вправа 1) і

назвати метали, що не кородують (вправа 2).

Мені було важко … скласти рівняння корозії з трьома реагентами

(запитання 64.2) і пояснити вправу 7* про мідні гайки.

Мені було цікаво … що срібло темніє від сірководню, а очистити його

можна фольгою й содою; що оцинкована жерсть захищає навіть із

подряпиною.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Яка формула іржі за підручником?

Умова

Досліджуємо корозію заліза. Підготуйте чотири однакові очищені залізні цвяхи і чотири маленькі склянки або прозорі пластикові стаканчики (у кожній ємності цвях має поміститися повністю).
В одну склянку налийте воду з водогону, яка контактувала з повітрям протягом доби, у другу — прокип’ячену і швидко охолоджену воду. Третю і четверту склянки заповніть заздалегідь виготовленим розчином кухонної солі з масовою часткою 2 % (він моделює морську воду).
У кожну склянку помістіть цвях. У другу і третю склянки налийте по чайній ложці олії (для запобігання контакту рідини з повітрям) та накрийте їх. Вміст першої та четвертої склянок періодично збовтуйте.
Зафіксуйте час (він може становити до кількох діб), через який з’являться ознаки корозії заліза в кожній рідині. Поясніть отримані результати і сформулюйте висновки.

✓ розібрано

Мета: з’ясувати, які умови потрібні для корозії заліза.

Обладнання: 4 очищені залізні цвяхи, 4 склянки, водогінна вода (що

відстоялась добу), прокип’ячена й охолоджена вода, 2 % розчин

кухонної солі, олія, кришки (або плівка).

Безпека: цвяхи гострі; працювати з дорослими; розчини не пробувати.

Склянки (зразок протоколу; терміни орієнтовні):

1) водогінна вода, цвях, збовтуємо — іржа за 2–4 доби;

2) кип’ячена вода + олія (немає повітря) — майже без змін;

3) розчин NaCl + олія (немає повітря) — майже без змін;

4) розчин NaCl, цвях, збовтуємо — іржа найраніше (за 1–2 доби).

Висновки: корозія заліза потребує кисню й води; кухонна сіль її

прискорює, але без кисню (під олією) цвях майже не іржавіє.

Рівняння: 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH).

Скопійовано ✓

Дослід домашній, тому безпека — першим кроком. Головна ідея: чотири склянки — це «два питання одночасно». Є повітря чи немає? Є сіль чи немає? Усі комбінації перебрано, і саме тому висновки надійні.

Крок 1 · Безпека — перша Роби дослід разом із дорослими. Цвяхи гострі: бери їх за шапку. Олію й розчин не пробуй і не їж, склянки підпиши й постав подалі від їжі та малих дітей. Після досліду вимий руки й викинь цвяхи (не залишай іржавих у воді).

Крок 2 · Підготовка цвяхів Цвяхи мають бути однакові й «чисті» — очищені від ржі й жиру (знежир їх милом і ретельно сполосни). І не оцинковані! Цинкове покриття захищало б залізо (протекторний захист) і зіпсувало б результат.

Крок 3 · Чому чотири склянки Це «матриця 2 × 2»: повітря (є / немає) і сіль (є / немає). Склянка 1 — повітря є, солі немає; 4 — повітря є, сіль є; 2 — повітря немає, солі немає; 3 — повітря немає, сіль є.

Крок 4 · Склянки 1 і 2: вода без солі У першій воду з водогону «відстояли» добу: вона збагатилася розчиненими газами повітря, зокрема киснем. У другій воду прокип’ятили — нагріта вода втрачає розчинені гази (бульбашки при нагріванні) — і швидко охолодили, щоб повітря не встигло розчинитися знову.

Крок 5 · Склянки 3 і 4: сольовий розчин Розчин із масовою часткою NaCl 2 % моделює морську воду: наприклад, 2 г солі на 98 г води (на 100 г розчину). Така вода проводить струм і пришвидшує корозію (с. 64).

Крок 6 · Олія й кришка У склянках 2 і 3 доливаємо олію: вона легша за воду, не змішується з нею й утворює тонкий шар на поверхні, який не пускає повітря. Додатково накриваємо — щоб повітря не потрапило зверху.

Крок 7 · Чому збовтуємо 1 і 4 Вода збагачується киснем з повітря через поверхню; збовтування допомагає розчиняти кисень знову й знову й «доставляти» його до цвяха. У другій і третій склянках цього бути не повинно.

Крок 8 · Спостереження Щодня дивимося на цвяхи й записуємо, коли з’явився бурий наліт. Очікуваний порядок: найшвидше — склянка 4 (є повітря й сіль), потім 1 (є повітря), а в 2 і 3 (немає повітря) — майже нічого. Реальні терміни залежать від температури й цвяхів.

Крок 9 · Висновки з порівняння пар 1 і 4 відрізняються лише сіллю → сіль пришвидшує. 4 і 3 — лише повітрям → без повітря корозії майже немає. 1 і 2 — теж лише повітрям → вода без кисню не діє. Отже, потрібні вода і кисень, а сіль — помічник.

Крок 10 · Рівняння й бонус 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH). Якщо захочеш, додай п’яту склянку з оцинкованим цвяхом у сольовому розчині з повітрям: бурої іржі довго не буде, бо спершу «працює» цинк — це і є протекторний захист із параграфа.

Відповідь Зразок протоколу — у режимі «Списати». Висновок: для корозії заліза потрібні кисень і вода; кухонна сіль її пришвидшує; без повітря (під олією) цвях майже не іржавіє.

У якій склянці цвях іржавітиме найшвидше?

Умова

Міркуємо, порівнюємо, аналізуємо. З якою метою рідину у двох склянках збовтуємо, а в інших двох — ізолюємо від повітря?

✓ розібрано

Збовтуємо рідину в склянках 1 і 4, щоб у неї постійно потрапляв

кисень з повітря: так створюємо умови, за яких корозія можлива.

У склянках 2 і 3 рідину ізолюємо від повітря шаром олії, щоб кисень

до неї не потрапляв.

Мета — перевірити, чи потрібен кисень для корозії: у кожній парі

склянок відрізняється лише наявність повітря.

Скопійовано ✓

Питання «з якою метою» вимагає не опису дій, а пояснення навіщо. Відповідь — у ідеї контролю: змінюємо одну обставину й дивимося, що зміниться.

Крок 1 · Що перевіряємо Гіпотеза: для корозії заліза потрібні кисень і вода. Щоб її перевірити, треба порівняти випадки, де кисню є, і де його немає.

Крок 2 · Склянки із збовтуванням У склянках 1 і 4 повітря має вільний доступ до рідини. Збовтування змішує рідину з повітрям і підтримує в ній кисень: розчинність кисню у воді мала, і без руху кисню біля цвяха швидко не вистачило б.

Крок 3 · Склянки з ізоляцією У склянках 2 і 3 під олією й кришкою повітря немає. Вода в склянці 2 ще й прокип’ячена — тобто кисню в ній немає взагалі. Це «контрольні» склянки без кисню.

Крок 4 · Принцип «одна відмінність» Склянки 1 і 2 однакові (вода, цвях), відрізняються лише повітрям. Так само 4 і 3 (розчин солі). Якщо є різниця в результаті — причиною може бути тільки повітря (кисень).

Крок 5 · Чому не інакше Якби всі склянки були відкриті й у кожній поміняли б ще й воду, сіль, температуру, ми б не дізналися, що саме вплинуло. Тому змінюємо по одній обставині за раз — це основне правило експерименту.

Крок 6 · Що очікуємо Цвяхи в збовтуваних склянках вкриються іржею, а в ізольованих — ні (чи значно пізніше). Отже, кисень з повітря справді потрібен.

Крок 7 · Чому вода сама не «іржавить» Без кисню залізо у воді майже не змінюється: реакція 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH) просто не має одного з реагентів. Нагадує, як у § 9 без кисню (під склянкою, під піском) горіння припиняється.

Відповідь Збовтуємо, щоб у рідину постійно потрапляв кисень з повітря; ізолюємо від повітря, щоб перевірити, чи йде корозія без кисню (контроль: відрізняється лише наявність повітря).

Для чого у двох склянках над рідиною наливають олію?

Умова

З виділенням чи поглинанням теплоти реагує водень з киснем? Кількість якої енергії більша — тієї, яка витрачається на руйнування молекул реагентів, чи тієї, яка виділяється внаслідок утворення молекул води?

✓ розібрано

Водень реагує з киснем з виділенням теплоти: реакція екзотермічна.

2H₂ + O₂ = 2H₂O; ΔH < 0.

Більше енергії виділяється під час утворення молекул води, ніж

витрачається на руйнування молекул H₂ і O₂. Різниця цих енергій —

тепловий ефект реакції: за законом збереження енергії вона

виходить назовні у вигляді теплоти.

Скопійовано ✓

У питання вбудовано дві відповіді: перша — що спостерігаємо (теплота виділяється), друга — чому так (яка з двох енергій більша). Другу не видно очима, її треба вивести з першої.

Крок 1 · Що ми бачимо Водень горить у кисні (§ 7): полум’я гаряче, склянка над ним нагрівається, на стінках з’являється роса. Це ознаки того, що реакція віддає теплоту.

Крок 2 · Рівняння 2H₂ + O₂ = 2H₂O. Продукт один — вода. Усі атоми, що були, залишились (§ 4, закон збереження маси).

Крок 3 · «Розбираємо» молекули За моделлю підручника спочатку молекули H₂ і O₂ розпадаються на атоми. Це як розібрати конструктор на деталі: зусиль треба докласти, тож енергія витрачається.

Крок 4 · «Збираємо» воду Потім із атомів Гідрогену й Оксигену збираються молекули H₂O. Деталі «защіплюються» самі, і енергія виділяється.

Крок 5 · Що більше Реакція нагріває все довкола, тож ззовні вийшло більше енергії, ніж було вкладено. Отже, енергії, що виділяється при утворенні води, більше, ніж тієї, що пішла на руйнування молекул реагентів. Якби було навпаки, реакція поглинала б теплоту.

Крок 6 · Цифри (понад програму) Орієнтовні енергії зв’язків (на 1 моль): H–H ≈ 436 кДж, O=O ≈ 498 кДж, O–H ≈ 463 кДж. Руйнуємо: 2 · 436 + 498 = 1370 кДж. Утворюємо чотири зв’язки O–H (по два у двох молекулах води): 4 · 463 = 1852 кДж. Різниця 1370 − 1852 = −482 кДж; мінус означає «виділяється». Довідкове значення для двох моль водяної пари — близько −484 кДж: збіглося.

Крок 7 · Застереження Модель «спочатку все на атоми» — спрощення: реально реакція йде через проміжні частинки. Але підсумок енергії від шляху не залежить, тому для відповіді спрощення цілком годиться.

Крок 8 · Закон збереження енергії Енергія нікуди не зникла: вона була запасена в сумарній внутрішній енергії суміші H₂ і O₂, а перейшла в теплоту. Тому вода «бідніша» на внутрішню енергію, ніж суміш, з якої вона утворилась.

Крок 9 · Чому суміш вибухає Теплота, що виділилась, нагріває сусідні молекули, вони теж реагують і теж віддають теплоту — реакція розганяється лавиною. Саме тому суміш водню з повітрям від іскри вибухає (§ 9: горіння підтримує себе саме).

Відповідь З виділенням теплоти (екзотермічна реакція). Енергії, яка виділяється при утворенні молекул води, більше, ніж тієї, що витрачається на руйнування молекул H₂ і O₂.

Кількість якої енергії більша під час реакції водню з киснем?

Умова

Назвіть біологічні та медичні терміни, у яких є префікси екзо- і ендо-.

✓ розібрано

Екзо- (грец. «ззовні»): екзоскелет (зовнішній скелет, напр., у

комах і крабів), екзокринні залози (виділяють секрет назовні —

слинні, потові), екзогенний (той, що виник ззовні), екзотоксин.

Ендо- (грец. «всередині»): ендоскелет (внутрішній скелет

хребетних), ендокринні залози (виділяють гормони всередину, у

кров), ендоскопія (огляд органа зсередини), ендокард (внутрішня

оболонка серця), ендогенний, ендосперм.

Скопійовано ✓

Питання на ерудицію, але воно працює на головну тему параграфа: якщо ти запам’ятаєш, що «екзо» — зовні, а «ендо» — всередині, то терміни «екзотермічна» й «ендотермічна» розшифровуються самі.

Крок 1 · Звідки префікси За виносками підручника: «екзо» — від грецького «ззовні», «ендо» — «всередині». Префікс додають до кореня слова й отримують «зовнішній…» або «внутрішній…».

Крок 2 · Біологія: екзо Екзоскелет — зовнішній скелет (панцир краба, хітин комахи). Екзокринні залози виділяють свій секрет назовні — на поверхню шкіри або в порожнину: слинні, потові, сальні.

Крок 3 · Біологія: ендо Ендоскелет — внутрішній скелет, як у людини. Ендокринні залози виділяють гормони не назовні, а «всередину» — прямо в кров (щитоподібна, наднирники). Ендосперм — запасна тканина всередині насінини.

Крок 4 · Медицина Ендоскопія — огляд внутрішніх органів за допомогою тонкої камери; ендокард — внутрішня оболонка серця; ендотоксин — отрута, що міститься всередині бактеріальної клітини, а екзотоксин бактерія виділяє назовні.

Крок 5 · Походження слова Одне й те саме слово може мати обидва префікси: екзогенний (виник ззовні, напр., отруєння) і ендогенний (виник усередині, напр., власний гормон організму).

Крок 6 · Перенесення на хімію Екзотермічна реакція «віддає» теплоту назовні, у довкілля. Ендотермічна «забирає» теплоту всередину, із довкілля. Слово «терм» — «теплота».

Крок 7 · Як запам’ятати Екзо — як англійське exit («вихід»): теплота виходить. Ендо — як enter («вхід»): теплота входить у речовини.

Відповідь Екзо-: екзоскелет, екзокринні залози, екзогенний, екзотоксин. Ендо-: ендоскелет, ендокринні залози, ендоскопія, ендокард, ендосперм.

Що означає слово «ендокринні залози»?

Умова

Запишіть у зошит інші хімічні рівняння, наведені на с. 69, і додайте до кожного з них позначення теплового ефекту.

✓ розібрано

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O (t); ΔH < 0 (екзотермічна реакція);

CaO + H₂O = Ca(OH)₂; ΔH < 0 (екзотермічна реакція);

2HgO = 2Hg + O₂↑ (t); ΔH > 0 (ендотермічна реакція).

(Рівняння S + O₂ = SO₂ (t), ΔH < 0 і CaCO₃ = CaO + CO₂↑ (t),

ΔH > 0 уже записано на с. 71.)

Скопійовано ✓

На с. 69 надруковано п’ять рівнянь. Два з них — горіння сірки й розклад крейди — вже мають ΔH на с. 71. Лишається три; для кожного питання одне: теплота виділяється чи поглинається?

Крок 1 · Що вже є S + O₂ = SO₂ (ΔH < 0) і CaCO₃ = CaO + CO₂↑ (ΔH > 0) розібрано в тексті. Решта: горіння метану, гасіння вапна та розклад HgO.

Крок 2 · Правило вибору Теплота виділяється — ΔH < 0 (екзо). Поглинається — ΔH > 0 (ендо). Підказки: полум’я й нагрівання довкола — екзо; «потребує постійного нагрівання» — ендо.

Крок 3 · Горіння метану CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O (t). Це горіння природного газу, яким гріються й варять: газова плита віддає теплоту — ΔH < 0. На 1 моль метану виділяється близько 800–890 кДж (залежно від того, пара вода чи рідина).

Крок 4 · Гасіння вапна CaO + H₂O = Ca(OH)₂. Горіння немає, а теплота виділяється: гасильна яма розігрівається, вода шипить і парує. Тому ΔH < 0. Це приклад із тексту: теплота без горіння.

Крок 5 · Розклад оксиду 2HgO = 2Hg + O₂↑ (t). Реакція «потребує постійного нагрівання»: припинили нагрівати — вона зупинилась. Теплота поглинається, ΔH > 0 (близько +182 кДж на 2 моль HgO).

Крок 6 · Як записувати Спочатку рівняння з умовами (t) над знаком «=» або в дужках, потім крапка з комою й ΔH із знаком «<» або «>», у дужках — назва типу реакції. Саме такий формат у підручнику.

Крок 7 · Перевірка балансу CH₄: C 1 = 1; H 4 = 2 · 2; O 2 · 2 = 4 = 2 + 2. HgO: Hg 2 = 2; O 2 = 2. Тепловий ефект не зрівнюють — його лише дописують.

Крок 8 · Бонус із тексту У параграфі згадано й реакцію алюмінію з бромом: 2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃, ΔH < 0 — вона починається в момент контакту й дуже гаряча. А «хімічний вулкан» (§ 3): (NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O (t), ΔH < 0: після підпалення йде сама.

Відповідь CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O (t), ΔH < 0; CaO + H₂O = Ca(OH)₂, ΔH < 0; 2HgO = 2Hg + O₂↑ (t), ΔH > 0.

Яке з рівнянь треба записати з ΔH > 0?

Умова

Поясніть, чому під час згоряння різних видів палива виділяється різна кількість теплоти.

✓ розібрано

Різні палива — це різні речовини з різним складом молекул. Їхні

реагенти й продукти мають різну внутрішню енергію, тому різниця

внутрішніх енергій (тепловий ефект) у кожного палива своя.

Наближено, на 1 кг: водень ≈ 120 МДж, метан ≈ 50 МДж, бензин ≈ 44

МДж, кам’яне вугілля ≈ 25–30 МДж, суха деревина ≈ 15 МДж.

Деревина дає найменше: вона вже містить Оксиген (частково

окиснена), вологу та негорючі домішки.

Скопійовано ✓

Відповідь двоповерхова. Перший поверх — загальна причина з тексту параграфа (внутрішня енергія речовин). Другий — чому саме водень попереду, а деревина позаду.

Крок 1 · Що порівнюємо Паливо — речовина, яку спалюють, щоб одержати теплоту. Щоб паливо було чесно порівняти, беруть однакову порцію — наприклад, 1 кг — і дивляться, скільки теплоти вона дасть.

Крок 2 · Загальна причина Тепловий ефект — це різниця сумарних внутрішніх енергій продуктів і реагентів. У кожного палива свій склад, тому й ці енергії свої, і різниця різна.

Крок 3 · Більш предметно У різних паливах різні зв’язки та різне число атомів, які можуть окиснюватись. Скільки зв’язків зруйнується й утвориться під час горіння — стільки й теплоти.

Крок 4 · Довідкові числа Приблизно на 1 кг: водень ≈ 120 МДж, метан (природний газ) ≈ 50 МДж, бензин ≈ 44 МДж, кам’яне вугілля ≈ 25–30 МДж, суха деревина ≈ 15 МДж. Це довідкові орієнтири, а не точні виміри.

Крок 5 · Чому лідер — водень Атом Гідрогену найлегший. У 1 кг H₂ молекул у 16 разів більше, ніж у 1 кг O₂, і кожна при реакції віддає теплоту. Підручник так і каже: найбільше теплоти — від водню.

Крок 6 · Чому аутсайдер — деревина Деревина складається з целюлози (C₆H₁₀O₅)_n: Оксиген у її складі вже «зайняв місце» біля Карбону й Гідрогену, тож окиснювати лишається менше. Ще є вода й зола, що не горять, а сама вода при нагріванні поглинає теплоту.

Крок 7 · Пастка: що рахувати Якщо рахувати не на масу, а на об’єм газу, порядок змінюється: за н. у. 1 л водню дає ≈ 10,8 кДж, а 1 л метану — ≈ 35,8 кДж, у ≈ 3,3 раза більше. Те, що виграє за масою, програє за об’ємом (як у § 11: «найбільше» залежить від того, що рахувати).

Крок 8 · Практичний висновок Тому в довідниках пишуть «питома теплота згоряння» з уточненням: на 1 кг або на 1 м³. Без цього число нічого не каже.

Відповідь Різні палива — різні речовини з різною внутрішньою енергією реагентів і продуктів, тому різниця енергій (тепловий ефект) у них різна; водень на 1 кг дає найбільше, деревина — найменше.

Чому різні палива дають різну кількість теплоти?

Умова

Екзотермічні чи ендотермічні перетворення речовин відбуваються, коли ми щось варимо чи смажимо на кухні? Відповідь обґрунтуйте.

✓ розібрано

Хімічні перетворення їжі під час варіння й смаження ендотермічні:

щоб вони відбувались, їжу треба постійно нагрівати, а коли плиту

вимикають, перетворення зупиняються. Теплота при цьому поглинається

(згортання білків, карамелізація цукру, підрум’янювання).

Екзотермічним є горіння газу в плиті, яке дає цю теплоту.

Скопійовано ✓

Питання хитре: на кухні одночасно відбуваються два різні процеси — тому відповідь «екзо» чи «ендо» залежить від того, про який саме йдеться. Розведемо їх.

Крок 1 · Критерій з параграфа Екзотермічні реакції після запалювання йдуть самі й віддають теплоту. Ендотермічні потребують постійного нагрівання й зупиняються без нього (як розклад CaCO₃).

Крок 2 · Що відбувається з їжею Білок яйця від нагрівання згортається (з прозорого стає білим), м’ясо змінює колір і структуру, картопля розм’якшується. Усе це відбувається, лише поки їжу гріють.

Крок 3 · Карамелізація й скоринка Цукор на сковороді за ≈ 160 °C плавиться й темніє, а на смаженому м’ясі з’являється золотиста скоринка. Усе це нові речовини, і вони утворюються лише доти, доки триває нагрівання.

Крок 4 · Висновок за критерієм Вимкнули плиту — скоринка не росте, яйце не звертається далі. Отже, ці хімічні перетворення поглинають теплоту — ендотермічні.

Крок 5 · Застереження про воду Саме закипання води — не хімічна реакція, а фізичне явище (випаровування); воно теж поглинає теплоту, але на питання «яка реакція» не відповідає. Тож під «перетвореннями речовин» ми беремо саме хімічні зміни самої їжі.

Крок 6 · Звідки теплота У газовій плиті горить метан: CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O, ΔH < 0. Це екзотермічна реакція, але вона відбувається в пальнику, а не в каструлі. Теплота з пальника передається в каструлю з їжею.

Крок 7 · Цікавий дослід Якщо змішати харчову соду з оцтом (як у § 9), суміш помітно охолоджується — ця реакція теж ендотермічна. А гасіння вапна — екзотермічне. Отже, на кухні трапляються обидва типи.

Відповідь Під час варіння й смаження хімічні перетворення їжі ендотермічні — вони потребують постійного нагрівання. Екзотермічне горіння газу лише постачає теплоту.

Чому смаження яйця — ендотермічний процес?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про тепловий ефект хімічної реакції, екзотермічні та ендотермічні реакції. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Усі хімічні реакції відбуваються з тепловим ефектом ΔH — різницею

сумарної внутрішньої енергії продуктів і реагентів:

ΔH = E(продуктів) − E(реагентів). Це узгоджується із законом

збереження енергії: вона не зникає, а перетворюється.

2. Екзотермічні реакції — теплота виділяється, ΔH < 0 (енергія

реагентів більша). Приклади: горіння (S + O₂ = SO₂ (t);

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O (t)), CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

3. Ендотермічні реакції — теплота поглинається, ΔH > 0 (енергія

продуктів більша). Приклади: CaCO₃ = CaO + CO₂↑ (t),

2HgO = 2Hg + O₂↑ (t). Без постійного нагрівання вони зупиняються.

4. Термохімічне рівняння — рівняння з позначенням теплового ефекту:

S + O₂ = SO₂ (t); ΔH < 0.

5. Екзотермічні реакції використовують для обігріву й одержання

енергії: паливо (вугілля, природний газ, водень), двигуни,

феєрверки, «теплі» грядки. Водень — екологічно чисте паливо, але

його важко добувати, зберігати й транспортувати.

Запитання класу: чому реакція CaO + CO₂ → CaCO₃ екзотермічна?

Відповідь: обернена їй реакція розкладу CaCO₃ ендотермічна, тому

реакція сполучення виділяє стільки теплоти, скільки поглинає розклад.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три питання зі вступу: як класифікують реакції за тепловим ефектом, у чому причина цього ефекту і для чого використовують екзотермічні реакції. Нові поняття — тепловий ефект, екзо- й ендотермічні реакції, ΔH, термохімічне рівняння.

Крок 1 · Головна думка Хімічна реакція — це не лише нові речовини, а ще й обмін енергією із довкіллям. Підсумок цього обміну називають тепловим ефектом реакції.

Крок 2 · Звідки він береться У кожної речовини є внутрішня енергія (енергія частинок і їхньої взаємодії). Її не виміряти, але можна порівняти «до» і «після» реакції. Різниця й дає тепловий ефект. Це закон збереження енергії: нічого не зникло, енергія перейшла в теплоту (чи навпаки — з теплоти в речовини).

Крок 3 · Два випадки (мал. 42) Реагенти «вищі», ніж продукти, — різниця виходить назовні, теплота виділяється. Продукти «вищі», ніж реагенти, — різницю треба взяти ззовні, теплота поглинається. Діаграми на мал. 42 — це дві «сходинки»: вниз і вгору.

Крок 4 · Знак ΔH ΔH = E(продуктів) − E(реагентів). Енергія зменшилась — різниця від’ємна, ΔH < 0 (екзо). Енергія збільшилась — ΔH > 0 (ендо). Знак «мінус» не означає «втрату»: він лише каже, що енергія пішла з речовин.

Крок 5 · Приклади екзотермічних Горіння сірки й метану (S + O₂ = SO₂; CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O), гасіння вапна CaO + H₂O = Ca(OH)₂, хімічні грілки, «хімічний вулкан». Більшість із них треба один раз ініціювати (запалити), далі вони йдуть самі.

Крок 6 · Приклади ендотермічних Розклад крейди CaCO₃ = CaO + CO₂↑ і оксиду HgO. Вони «потребують постійного нагрівання»: припинили — зупинилась. Саме про такі реакції сказано на с. 70: «теплота поглинається». Речення стосується саме їх: до горіння воно не підходить.

Крок 7 · Дві різні осі «Скільки теплоти в підсумку» (ΔH) і «чи треба запалювати» — різні питання. Горіння: ΔH < 0, але запалити треба. Розклад CaCO₃: ΔH > 0, гріти треба весь час. Не плутай «нагрівали» з «ендотермічна».

Крок 8 · Термохімічне рівняння Це хімічне рівняння, поруч з яким записано ΔH: S + O₂ = SO₂ (t); ΔH < 0. Числові значення теплових ефектів дають у довідниках (QR-код на с. 72) — для нашого рівня потрібен лише знак.

Крок 9 · Навіщо екзотермічні реакції Обігрів і приготування їжі (плити, камін, піч), двигуни, феєрверки, «теплі» грядки (компост нагріває ґрунт), травлення (температура тіла). Водень дає найбільше теплоти й не утворює CO₂, але його важко добувати, зберігати (скраплюється за дуже низької температури) і він вибухонебезпечний у суміші з повітрям.

Крок 10 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання вимагає пояснення: «чому гасіння вапна небезпечне для рук?», «чому хімічна грілка не гріє без повітря?». Оцінюючи відповідь, перевір: правильний висновок, наведено рівняння чи приклад, пояснено чому.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: тепловий ефект ΔH — різниця внутрішніх енергій продуктів і реагентів; ΔH < 0 — екзотермічна реакція (теплота виділяється), ΔH > 0 — ендотермічна (теплота поглинається).

Що означає запис ΔH < 0?

Умова

Чим зумовлене виділення чи поглинання теплоти під час хімічної реакції?

✓ розібрано

Тим, що реагенти й продукти мають різну внутрішню енергію. Під час

реакції зв’язки в реагентах руйнуються (енергію витрачають), а в

продуктах утворюються (енергія виділяється).

Якщо внутрішня енергія реагентів більша, ніж продуктів, надлишок

виділяється як теплота — реакція екзотермічна (ΔH < 0). Якщо

навпаки — теплота поглинається, реакція ендотермічна (ΔH > 0).

Це узгоджується із законом збереження енергії.

Скопійовано ✓

Запитання «чим зумовлене…» вимагає назвати причину. Причина тут одна: різниця внутрішніх енергій речовин «до» і «після».

Крок 1 · Що таке внутрішня енергія Кожна речовина має запас внутрішньої енергії: це енергія всіх її частинок (атомів, молекул) та енергія їхньої взаємодії. Виміряти її неможливо, але порівняти запаси «до» і «після» реакції можна.

Крок 2 · Що відбувається під час реакції Старі зв’язки в реагентах руйнуються — на це енергію витрачають. Нові зв’язки в продуктах утворюються — і енергія виділяється. Тепловий ефект — підсумок цих двох статей.

Крок 3 · Якщо виділяється більше Продукти мають менше внутрішньої енергії, ніж реагенти. «Зайва» енергія виходить у довкілля як теплота — реакція екзотермічна, ΔH < 0.

Крок 4 · Якщо витрачається більше Продукти мають більше внутрішньої енергії. Різницю треба взяти ззовні — теплота поглинається, реакція ендотермічна, ΔH > 0.

Крок 5 · Закон збереження енергії Енергія не виникає з нічого й не зникає безслідно. Якщо реакція віддала теплоту, то вона колись була запасена в реагентах; якщо поглинула — перейшла в продукти.

Крок 6 · Образ: скочування й підйом Кулька, що скотилась із гірки, віддає енергію (ΔH < 0). Щоб закотити її назад, енергію треба витратити (ΔH > 0). Реагенти й продукти — це верх і низ гірки.

Крок 7 · Діаграми з мал. 42 На лівій діаграмі «Реагенти» стоять вище за «Продукти», стрілка вниз і підпис «теплота виділяється». На правій навпаки: «Продукти» вище, стрілка вгору, «теплота поглинається».

Крок 8 · Від чого залежить кількість Знак ΔH задає, виділяється чи поглинається теплота, а число — скільки саме. Для більшої порції речовини ефект буде більшим, бо зв’язків руйнується й утворюється більше.

Відповідь Різницею внутрішніх енергій реагентів і продуктів: коли енергія реагентів більша — теплота виділяється, коли менша — поглинається.

Реакція поглинає теплоту. Що це означає про внутрішню енергію?

Умова

Чи є вичерпним поділ хімічних реакцій на екзотермічні та ендотермічні?

✓ розібрано

Так, поділ вичерпний: у кожній реакції внутрішня енергія продуктів

або менша за енергію реагентів (ΔH < 0, екзотермічна), або більша

(ΔH > 0, ендотермічна). Підручник наголошує: усі реакції

відбуваються з тепловим ефектом, просто іноді він такий малий, що

його важко виявити. Випадок ΔH = 0 на практиці не трапляється.

Скопійовано ✓

Слово «вичерпний» тут математичне: поділ вичерпний, якщо він охоплює всі випадки й жоден не лишається поза групами. Перевіримо, чи так тут.

Крок 1 · Що таке вичерпний поділ Числа діляться на парні й непарні — вичерпно: третього не дано. Люди діляться на тих, хто має брата, і тих, хто не має, — теж вичерпно. Ознака — що жодного випадку не пропущено.

Крок 2 · Яка тут ознака Реакції ділять за знаком ΔH = E(продуктів) − E(реагентів). Різниця двох чисел може бути лише від’ємною, додатною або нульовою — інших варіантів немає.

Крок 3 · Що каже підручник На с. 71: «Усі хімічні реакції відбуваються з тепловим ефектом». Тобто «нуля» не існує: теплота або виділяється, або поглинається.

Крок 4 · Чому часом здається, що ефекту немає Якщо теплоти мало, температура змінюється на соті частки градуса — звичайний термометр цього не помітить (там сказано: «виявити… досить важко»). Але чутливий прилад — калориметр — показує знак ефекту.

Крок 5 · Випадок ΔH = 0 Теоретично можливий, але він означав би, що енергії всіх зв’язків «до» і «після» збіглись до останнього знака. Для реальних реакцій цього не буває. Тому третьою групою його не вводять.

Крок 6 · Не плутай з іншим поділом «Потрібно нагріти» і «ендотермічна» — різні речі. Горіння треба запалити (нагріти до температури займання), але воно екзотермічне. Нагрівання лише стартує реакцію; ендотермічну треба гріти постійно.

Крок 7 · Таблиця «два питання» Горіння: ΔH < 0, запалити один раз. CaO + H₂O: ΔH < 0, нічого запалювати не треба. Розклад CaCO₃: ΔH > 0, гріти постійно. Al + Br₂: ΔH < 0, починається від контакту.

Відповідь Так: за знаком ΔH кожна реакція — або екзотермічна, або ендотермічна, бо всі реакції мають тепловий ефект (ΔH ≠ 0).

Реакцію треба один раз запалити, далі вона йде сама й гріє. Яка вона?

Умова

За стандартних умов дуже повільно взаємодіють два оксиди — CaO і CO₂. Продукт реакції — речовина з формулою CaCO₃. Екзотермічною чи ендотермічною є ця реакція? Візьміть до уваги вміщені в параграфі відомості про протилежну реакцію — розклад речовини CaCO₃.

✓ розібрано

CaO + CO₂ = CaCO₃ — екзотермічна реакція (ΔH < 0).

Обернена реакція — розклад CaCO₃ = CaO + CO₂↑ (t) — ендотермічна:

потребує постійного нагрівання (ΔH > 0). За законом збереження

енергії прямий і зворотний процеси мають однакові за величиною й

протилежні за знаком теплові ефекти. Тому утворення CaCO₃ з

оксидів іде з виділенням теплоти.

Скопійовано ✓

Задача на логіку «туди-назад». Дано: розклад CaCO₃ — ендотермічний. Треба: що з реакцією у зворотний бік. Підказка в питанні — «візьміть до уваги протилежну реакцію».

Крок 1 · Що відомо з параграфа CaCO₃ = CaO + CO₂↑ (t), ΔH > 0: потребує постійного нагрівання, теплота поглинається. Це ендотермічна реакція.

Крок 2 · Дві реакції — одна «гірка» Розклад — це підйом: CaCO₃ «внизу», а CaO і CO₂ «вгорі» (мал. 42, права діаграма). Реакція CaO + CO₂ → CaCO₃ — той самий шлях, але вниз: реагенти «вгорі», продукт «внизу».

Крок 3 · Закон збереження енергії Скільки енергії поглинув підйом, стільки ж віддасть спуск: інакше можна було б «змотувати» й «розмотувати» речовину по колу й безкоштовно одержувати енергію. Тому ΔH прямого й зворотного процесів мають однакове значення, але протилежний знак.

Крок 4 · Висновок про знак Розклад: ΔH > 0. Тоді сполучення CaO + CO₂ = CaCO₃: ΔH < 0 — реакція екзотермічна.

Крок 5 · Цифри (довідкові) Розклад 1 моль CaCO₃ поглинає близько 178 кДж, а утворення 1 моль CaCO₃ з оксидів виділяє ті самі ≈ 178 кДж. Розкладається вапняк за ≈ 900 °C, тому й потрібна постійна подача теплоти.

Крок 6 · Чому «дуже повільно» Екзотермічна ≠ швидка. Твердий CaO з газом CO₂ реагує за звичайних умов дуже повільно, тож теплоти за секунду виділяється мало й нагрівання не помітити. Знак ΔH каже, що буде в підсумку, а не як швидко.

Крок 7 · Схема для перевірки Якщо сполучення — вниз по «гірці», то воно виділяє теплоту; якщо розклад — угору, то поглинає. Різниця висот однакова. Це схема з вправи 1, лише застосована до CaCO₃.

Відповідь Екзотермічна (ΔH < 0): обернена реакція — розклад CaCO₃ — ендотермічна, а прямий і зворотний процеси мають однакові за величиною й протилежні за знаком теплові ефекти.

Розклад речовини X ендотермічний. Яким буде утворення X з продуктів розкладу?

Умова

Екзотермічними чи ендотермічними є, на вашу думку, реакції, які зумовлюють корозію металів? Відповідь аргументуйте.

✓ розібрано

Корозія металів — екзотермічні реакції (ΔH < 0). Приклад:

4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH); ΔH < 0.

Аргументи: 1) реакції йдуть самочинно, без нагрівання (ендотермічні

потребують постійного нагрівання); 2) корозія — це окиснення

металу, а окиснення (як горіння) виділяє теплоту; 3) теплоти

виділяється небагато за одиницю часу, бо процес повільний, і вона

розсіюється, тож ми її не відчуваємо.

Прискорену корозію заліза використовують хімічні грілки.

Скопійовано ✓

Питання вимагає «на вашу думку», але це не вгадування: у параграфі є два критерії — «потребує постійного нагрівання» та «горіння». Перевіримо ними корозію з § 12.

Крок 1 · Критерій з параграфа Ендотермічні реакції потребують постійного нагрівання й без нього зупиняються. Екзотермічні можуть іти самі й віддавати теплоту. Перевіримо корозію на цю ознаку.

Крок 2 · Чи треба нагрівати Ні. Цвях іржавіє на дворі за будь-якої погоди, мідна монета зеленіє в кишені, срібло темніє в шухляді. Корозія — самочинне руйнування (§ 12), отже ендотермічною бути не може.

Крок 3 · Що це за реакція Метал реагує з киснем: 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH). Це окиснення (§ 9), а воно, як і горіння, виділяє теплоту.

Крок 4 · Чому ж ми не відчуваємо тепла Корозія повільна: теплота виділяється порціями за місяці й роки й одразу розсіюється в повітря. Загальна кількість теплоти визначається реагентами й продуктами, а не швидкістю, — швидкість лише розтягує її в часі.

Крок 5 · Хімічні грілки (с. 69) Склад грілки — порошок заліза, сіль, наповнювач і вода. Це те саме іржавіння, але прискорене: дрібний порошок має величезну поверхню, сіль і волога допомагають реакції. Тому теплота виділяється швидко й відчутно.

Крок 6 · Порядок величини Утворення Fe₂O₃ з заліза виділяє близько 410 кДж на 1 моль Fe (56 г). Для 40 г заліза це ≈ 0,3 МДж — приблизно стільки й віддає грілка за кілька годин. Числа довідкові, лише порядок величини.

Крок 7 · Мідь і срібло Мідь: 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = (CuOH)₂CO₃. Срібло: 4Ag + O₂ + 2H₂S = 2Ag₂S + 2H₂O. Обидва процеси самочинні, отже теж екзотермічні.

Крок 8 · Образ «гірки» Метал і кисень — «нагорі», оксид або іржа — «внизу». Корозія — це скочування вниз, і тому вона йде сама. Щоб повернути метал із руди назад, енергію доведеться вкладати (§ 43).

Відповідь Екзотермічні (ΔH < 0): корозія йде самочинно, без нагрівання, як окиснення; теплоти виділяється небагато й повільно, тому її не відчуваємо.

Чому хімічна грілка гріє, а іржавий цвях — ні?

Умова

Чому багато горючих речовин потрібно нагріти, щоб розпочалося їх горіння в повітрі?

✓ розібрано

Горіння екзотермічне, але щоб воно почалося, речовину й кисень

потрібно нагріти до температури займання. Нагрівання «розхитує»

частинки: вони зіштовхуються сильніше, частина зв’язків руйнується

й реакція стартує. Далі теплота, що виділяється, сама нагріває

сусідні шари речовини, і горіння триває без зовнішнього нагрівання.

За кімнатної температури реакція з киснем надто повільна.

Скопійовано ✓

Здавалося б, парадокс: горіння віддає теплоту, а для його початку теплоту потрібно додати. Розв’язується він просто: нагрівання тут — це лише поштовх, а не «плата за всю реакцію».

Крок 1 · Два факти Перший: горіння екзотермічне (ΔH < 0). Другий: майже кожну горючу речовину спершу треба нагріти. Обидва правдиві; потрібно пояснити, як вони вживаються разом.

Крок 2 · Умови горіння (§ 9) Потрібні дві умови: кисень і нагрівання до температури займання. Папір у кишені лежить у повітрі десятки років, але не горить — другої умови немає.

Крок 3 · Бар’єр Щоб реагенти перетворились на продукти, спершу треба зруйнувати частину зв’язків (на це енергія витрачається), і лише потім починається «вигода» від утворення нових. Це як гірка з горбком: щоб скотитись у долину, камінь треба спершу підштовхнути вгору.

Крок 4 · Що дає нагрівання Нагріті частинки рухаються швидше й зіштовхуються сильніше: частина зіткнень вже здатна зруйнувати зв’язки. Це і є «поштовх», потрібний для старту. Він мізерний порівняно з теплотою, що виділиться.

Крок 5 · Чому далі гріти не треба Перші частинки, що прореагували, виділили теплоту й нагріли сусідні. Ті теж прореагували — і так далі. Реакція сама себе підтримує, тому запалений сірник можна прибрати.

Крок 6 · Різні температури займання Головка сірника запалюється від тертя об натирку, а дрова — лише від потужнішого вогню. Білий фосфор запалюється на повітрі вже трохи вище кімнатної температури (≈ 35–40 °C), тому його зберігають під водою.

Крок 7 · Порівняння з ендотермічною У ендотермічної реакції (розклад CaCO₃) нагрівати треба весь час: вона сама тепла не дає. У горіння — один раз, бо воно саме себе підігріває.

Крок 8 · Практика: як гасити Якщо запалити — значить нагріти до температури займання, то загасити можна, охолодивши (вода) або позбавивши кисню (§ 9). Ми знищуємо одну з двох умов.

Відповідь Щоб горіння почалося, речовину треба нагріти до температури займання: нагрівання дає частинкам енергію для руйнування перших зв’язків; далі теплота, що виділяється, підтримує реакцію сама.

Навіщо нагрівати речовину, якщо горіння й так виділяє теплоту?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

внутрішня енергія — internal energy

гашене вапно — slaked lime

горіння — combustion

екзотермічна реакція — exothermic reaction

екологічно чисте паливо — clean (eco-friendly) fuel

ендотермічна реакція — endothermic reaction

закон збереження енергії — law of conservation of energy

негашене вапно — quicklime

паливо — fuel

продукти реакції — products

реагенти — reactants

тепловий ефект реакції — heat of reaction (thermal effect)

теплота — heat

термохімічне рівняння — thermochemical equation

хімічна грілка — chemical hand warmer

Скопійовано ✓

Словничок — це робота з термінами, а не завдання з єдиною відповіддю. Нижче — приклад: 15 пар за алфавітом. Свої слова можна додавати.

Крок 1 · Як відбирати слова Ключові слова — ті, без яких параграф не розкажеш: терміни (тепловий ефект, екзотермічна реакція), позначення (ΔH) і назви речовин, пов’язаних із темою.

Крок 2 · Пошук у тексті Спершу шукай слова, надруковані жирним або курсивом (паливо, екзотермічними, ендотермічними), потім — виділене в рамках. Це слова, які автори самі вважають головними.

Крок 3 · Переклад: терміни Екзотермічна — exothermic, ендотермічна — endothermic. Обидва слова мають ті ж грецькі корені, що й українські: exo (зовні), endo (всередині), thermos (теплий).

Крок 4 · Переклад: енергія й теплота Heat — теплота (енергія, що передається); temperature — температура (міра нагрітості). Не плутай: у хімії тепловий ефект вимірюють в енергетичних одиницях (кДж), а не в градусах.

Крок 5 · Переклад: вапно Негашене вапно CaO — quicklime, гашене Ca(OH)₂ — slaked lime. Слово slaked — «погашений водою».

Крок 6 · Алфавіт Розташуй пари за українським алфавітом: «в» — «г» — «е» — «з» — «н» — «п» — «р» — «т» — «х». Між «екзотермічна» й «ендотермічна» вклинюється «екологічно чисте паливо»: порівнюй букви по одній (екз-, еко-, енд-).

Крок 7 · Перевірка Перевір, що для кожного українського слова є англійське (наприклад, «хімічна грілка» — hand warmer). Зайве видали, пропущене додай.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати».

Як англійською «екзотермічна реакція»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … відрізнити екзотермічну реакцію від ендотермічної

за ознакою (вправа 1) і записати термохімічне рівняння (завдання 72.1).

Мені було важко … пояснити, чому горіння потрібно запалювати

(вправа 5), і чому CaO + CO₂ екзотермічна (вправа 3).

Мені було цікаво … що іржавіння — це екзотермічна реакція, яку

використовують хімічні грілки; що сода при нагріванні розкладається.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Яка реакція ендотермічна?

Умова

Досліджуємо термічний розклад харчової соди. Харчова сода під час нагрівання розкладається. Одним із продуктів реакції є вуглекислий газ. Виконуючи дослід, дотримуйтеся правил безпеки!
Помістіть у пробірку харчову соду масою приблизно 2 г і закрийте корком, у який вставлено зігнуту газовідвідну трубку. Налийте в невелику склянку води до половини об’єму. Перевірте зібраний прилад на герметичність. Запаліть спиртівку або сухе пальне.
Закріпіть пробірку в пробіркотримачі і вставте кінець газовідвідної трубки у воду. Обережно прогрійте всю пробірку, а потім нагрівайте її нижню частину, де міститься сода. Спостерігайте за надходженням пухирців газу у воду. Спочатку виділятиметься невелика кількість повітря (поясніть, чому), а потім вуглекислий газ.
Припиніть нагрівання. Чи продовжує розкладатися сода? Коли пухирці газу вже не з’являтимуться, одразу знову нагрівайте пробірку із содою. Що відбувається? Тільки-но завершите дослід, вийміть газовідвідну трубку з води (поясніть, для чого). Зробіть висновок за результатом експерименту.
Доведіть, що газ, який виділяється, є вуглекислим газом. Для цього занурте газовідвідну трубку в пробірку з розчином гашеного вапна і ще раз нагрійте харчову соду. Що спостерігаєте?
Пригадайте, як виявляли утворення цього газу під час горіння парафіну в експерименті, описаному на с. 53.

✓ розібрано

Мета: дослідити термічний розклад харчової соди й з’ясувати, чи

потрібне постійне нагрівання; довести, що виділяється CO₂.

Обладнання: пробірка з газовідвідною трубкою на корку, склянка з

водою, спиртівка (сухе пальне), пробіркотримач, харчова сода

(≈ 2 г), вапняна вода (розчин гашеного вапна).

Безпека: гріти рівномірно; перед тим як припинити нагрівання,

вийняти трубку з води; вапняна вода — луг, берегти очі.

Хід і спостереження (зразок):

1) нагріваємо — спочатку виходить кілька бульбашок повітря, потім

регулярно йдуть бульбашки CO₂; на стінках пробірки — краплини води;

2) припинили нагрівання — бульбашки припинились: розклад зупинився;

3) знову нагріли — бульбашки з’явились знову;

4) у вапняній воді — помутніння (випадає осад CaCO₃).

Рівняння: 2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑ (t); ΔH > 0.

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O.

Висновок: розклад соди — ендотермічна реакція, вона йде лише за

постійного нагрівання; одним із продуктів є вуглекислий газ.

Скопійовано ✓

Цей дослід — ендотермічна реакція «в руках»: ти сам вмикаєш і вимикаєш її нагріванням. Усе, що в параграфі сказано про CaCO₃ і HgO, тут можна побачити на соді.

Крок 1 · Безпека — перша Працюй із дорослими або вчителем. Спиртівка — відкритий вогонь: не нахиляйся над нею, волосся прибери. Пробірку тримай у пробіркотримачі отвором убік від людей. Вапняна вода — розчин лугу: при потраплянні на шкіру чи в очі промий водою.

Крок 2 · Прилад Пробірка із содою закрита корком із газовідвідною трубкою; кінець трубки занурений у воду в склянці. Мета приладу — «відвести» газ: бульбашки в склянці показують, що в пробірці щось виділилось. Герметичність перевіряють, щоб газ не вийшов повз корок.

Крок 3 · Чому спершу прогріваємо всю пробірку Скло лопається від різкого нагрівання одного місця: різниця температур створює напруження. Тому спершу проводимо полум’ям по всій пробірці, а вже потім гріємо дно, де лежить сода.

Крок 4 · Спочатку виходить повітря У пробірці було повітря. Під час нагрівання газ розширюється й виходить через трубку — ми бачимо кілька бульбашок до початку реакції. Це не продукт: це просто розширення повітря.

Крок 5 · Потім іде вуглекислий газ Коли сода нагріється, вона розкладається: 2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑ (t). Тоді бульбашки йдуть рівномірним потоком. На холодних стінках пробірки осідають краплини води — другий продукт реакції.

Крок 6 · Припинили нагрівання Бульбашки припиняються: розклад зупинився. Цього й слід чекати від ендотермічної реакції — вона йде, лише поки теплота надходить (як розклад CaCO₃ з параграфа).

Крок 7 · Знову нагріли Якщо сода ще не розклалась повністю, бульбашки з’являються знову. Це наочний доказ: «увімкнули» нагрівання — реакція пішла, «вимкнули» — зупинилась. Горіння так не поводиться: його запалили раз — і далі воно йде само.

Крок 8 · Чому виймаємо трубку з води Коли пробірка охолоне, газ у ній стискається і тиск падає. Якби трубка лишалась у воді, вода із склянки втягнулась би у гарячу пробірку, і скло могло б лопнути. Тому трубку виймають одразу, ще під час нагрівання, а вже потім гасять спиртівку.

Крок 9 · Доказ, що газ вуглекислий Пригадай досліди зі свічкою (§ 9): вуглекислий газ виявляють вапняною водою. Занурюємо трубку в пробірку з Ca(OH)₂ і нагріваємо соду: CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O. Розчин каламутніє — осад CaCO₃.

Крок 10 · Перевірка за масами З 2 г NaHCO₃ за рівнянням утворюється ≈ 1,26 г Na₂CO₃, ≈ 0,21 г води й ≈ 0,52 г CO₂ (1,26 + 0,21 + 0,52 = 2,0 г, § 4). Тому в пробірці після досліду залишається менше порошку, ніж було: частина «пішла» газом і водою.

Крок 11 · Висновок Розклад харчової соди — ендотермічна реакція: потрібне постійне нагрівання, інакше розклад зупиняється. Одним із продуктів є вуглекислий газ.

Відповідь Зразок протоколу — у режимі «Списати». Висновок: сода розкладається лише за постійного нагрівання (ендотермічна реакція), виділяючи CO₂ (його виявляє вапняна вода) і воду.

Для чого одразу після завершення нагрівання трубку виймають із води?

Умова

Міркуємо, порівнюємо, аналізуємо. Дізнайтеся, у процесі приготування яких страв харчова сода виявляє досліджену вами хімічну властивість.

✓ розібрано

Досліджена властивість — розклад соди при нагріванні з виділенням

CO₂: 2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑ (t).

Її використовують у випічці: пряники, печиво, кекси, бісквіти,

оладки, млинці, пампушки. Вуглекислий газ утворює в тісті бульбашки

й розпушує його; у духовці сода розкладається при нагріванні.

Кислий компонент (кефір, оцет, лимонна кислота) додають, щоб сода

прореагувала повністю й не залишила мильного присмаку Na₂CO₃.

Скопійовано ✓

Питання «дізнайтеся» — на переклад лабораторного досліду в побут. Шукаємо страви, де тісто «росте» в духовці: там сода й працює як розпушувач.

Крок 1 · Що саме ми досліджували Не загальну «властивість соди», а конкретну: розклад при нагріванні з виділенням CO₂. Шукаємо страви, де сода працює саме так — із нагріванням.

Крок 2 · Де це відбувається Скрізь, де в тісто додають соду й випікають: пряники, печиво, кекси, бісквіти, оладки, млинці, пампушки, медовик. У духовці (≈ 180 °C) сода розкладається й виділяє CO₂.

Крок 3 · Навіщо тісту газ Бульбашки CO₂ роздувають тісто зсередини; воно стає пористим, м’яким, об’ємним. Без розпушувача випічка була б щільною, як коржик.

Крок 4 · Чому часто додають кислоту Сода може реагувати й з кислотою: NaHCO₃ + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O + CO₂↑ (оцет, кефір, лимонний сік). Тоді газ виділяється вже в мисці, ще до духовки. Це інша властивість — реакція з кислотою (див. «Гасимо полум’я», § 9).

Крок 5 · Якщо кислоти немає Якщо кислоти немає, у випічці лишається Na₂CO₃ — продукт розкладу: тісто набуває мильного присмаку й жовтуватого відтінку. Тому в рецептах соду «гасять» оцтом або лимонним соком.

Крок 6 · Ще одне застосування Сода, висипана на невеликий вогонь (наприклад, жир, що спалахнув на сковороді), розкладається й виділяє CO₂, який відтісняє кисень. Правило з § 9: вуглекислий газ не підтримує горіння.

Крок 7 · Як оформити відповідь Назви кілька страв, напиши рівняння розкладу й одним реченням поясни, навіщо тісту CO₂. Такої відповіді вистачає, щоб показати, що ти пов’язав дослід із життям.

Відповідь У випічці — пряниках, печиві, кексах, оладках: сода при нагріванні розкладається, а вуглекислий газ розпушує тісто.

Навіщо до тіста із содою додають кислоту (оцет, кефір)?

Умова

Міркуємо, порівнюємо, аналізуємо. Харчову соду можна одержати, здійснивши реакцію сполучення між продуктами її розкладу — кальцинованою содою, вуглекислим газом і водою. Ця реакція є екзотермічною чи ендотермічною?

✓ розібрано

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2NaHCO₃ — екзотермічна реакція (ΔH < 0).

Обернена реакція — розклад харчової соди — ендотермічна: вона

потребує постійного нагрівання. Прямий і зворотний процеси мають

однакові за величиною й протилежні за знаком теплові ефекти, тому

утворення NaHCO₃ з продуктів розкладу йде з виділенням теплоти.

Скопійовано ✓

Ти вже розв’язував таку саму задачу — у вправі 3 для CaCO₃. Тут той самий хід: знаємо, що розклад ендотермічний, — то що буде з реакцією «навпаки»?

Крок 1 · Що дано Досліджуючи, ми переконались: 2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑ (t) йде лише за постійного нагрівання — ендотермічна, ΔH > 0.

Крок 2 · Яку реакцію просять Сполучення із продуктів розкладу: Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2NaHCO₃. Це та сама реакція, прочитана з кінця до початку.

Крок 3 · Перевірка рівняння Na: 2 = 2·1; C: 1 + 1 = 2·1; H: 2 = 2·1; O: 3 + 2 + 1 = 6 = 2·3. Баланс зійшовся, тож рівняння записане правильно.

Крок 4 · Правило «туди-назад» За законом збереження енергії розклад і зворотне сполучення мають однакові за величиною й протилежні за знаком ΔH. Скільки теплоти розклад поглинув, стільки ж виділить сполучення.

Крок 5 · Знак Розклад: ΔH > 0. Отже, сполучення: ΔH < 0 — екзотермічна реакція.

Крок 6 · Довідкові цифри Розклад 2 моль NaHCO₃ поглинає порядку 90–135 кДж (залежно від того, у якому стані вода — рідина чи пара); реакція сполучення виділяє стільки ж. Числа орієнтовні — у нас головне знак.

Крок 7 · Де це використовують Саме так у промисловості одержують харчову соду: у розчин Na₂CO₃ пропускають CO₂, і NaHCO₃, менш розчинний, випадає в осад. Нагрівання тут не потрібне, реакція йде сама й гріє розчин.

Відповідь Екзотермічна (ΔH < 0): обернена реакція — розклад NaHCO₃ — ендотермічна, тож утворення з продуктів розкладу виділяє стільки ж теплоти.

Яка реакція сполучення Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2NaHCO₃?

Умова

Скільки молекул міститься в 1/2 моль кисню?

✓ розібрано

N(O₂) = n · N_A = 0,5 моль · 6,02 · 10²³ моль⁻¹ = 3,01 · 10²³ молекул.

Відповідь: 3,01 · 10²³ молекул O₂.

Скопійовано ✓

Перше знайомство з поняттям: у 1 моль — 6,02 · 10²³ частинок. Півмоля — це половина порції, і молекул у ній теж рівно половина.

Крок 1 · Що дано Кількість речовини кисню n(O₂) = 1/2 моль = 0,5 моль. Питають, скільки молекул — тобто число частинок N.

Крок 2 · Що ми знаємо про 1 моль У порції речовини в 1 моль міститься 6,02 · 10²³ частинок (атомів або молекул) — стала Авогадро N_A. Для кисню частинки — молекули O₂.

Крок 3 · Міркуємо просто В 1 моль — 6,02 · 10²³ молекул. У пів-порції — вдвічі менше: 6,02 · 10²³ : 2 = 3,01 · 10²³.

Крок 4 · Те саме за формулою З формули n = N : N_A (далі в параграфі) виходить N = n · N_A. Підставляємо: 0,5 моль · 6,02 · 10²³ моль⁻¹.

Крок 5 · Одиниці Моль у чисельнику й моль⁻¹ перемножуються й скорочуються: лишається чисте число — кількість молекул. Так перевіряють, що формула записана правильно.

Крок 6 · Результат 0,5 · 6,02 · 10²³ = 3,01 · 10²³ молекул. Це число вдвічі менше за N_A — отже, сходиться з міркуванням на кроці 3.

Крок 7 · Не плутай молекули й атоми Ми порахували молекули O₂. А атомів Оксигену в півмолі O₂ удвічі більше, ніж молекул (у кожній молекулі їх два): 6,02 · 10²³ — саме стільки, скільки молекул у цілому молі.

Крок 8 · Слово «моль» За виноскою підручника, «моль» не відмінюється, якщо є число: «1/2 моль кисню», «3 моль заліза». Без числа відмінюється: «означення моля».

Відповідь 3,01 · 10²³ молекул кисню.

Скільки молекул O₂ у 1/2 моль кисню?

Умова

Іноді щодо малих порцій речовин використовують іншу одиницю вимірювання кількості речовини — мілімоль. Яке кількісне відношення моля і цієї одиниці?

✓ розібрано

1 моль = 1000 ммоль; 1 ммоль = 0,001 моль = 10⁻³ моль.

Один мілімоль містить 6,02 · 10²³ : 1000 = 6,02 · 10²⁰ частинок.

Скопійовано ✓

Слово складається з двох частин: «мілі» + «моль». Значення першої частини ти вже знаєш з міліметра, мілілітра, міліграма.

Скільки мілімолів у 0,5 моль?

Умова

Моль — одна із семи основних одиниць вимірювання міжнародної системи SI. Які інші основні одиниці вимірювання вам відомі?

✓ розібрано

Основні одиниці SI: метр (довжина), кілограм (маса), секунда (час),

ампер (сила електричного струму), кельвін (температура), кандела

(сила світла) і моль (кількість речовини).

Скопійовано ✓

Система SI — міжнародний набір одиниць, у якому всі інші виводяться із семи основних. Кілька з них ти знаєш із фізики й математики, а решту варто просто запам’ятати.

Крок 1 · Що таке SI SI (Système International) — міжнародна система одиниць, якою користуються вчені всього світу. В ній сім основних одиниць, а решта (ньютон, джоуль, вольт тощо) складаються з них.

Крок 2 · Відомі зі шкільних уроків Метр (м) — довжина; кілограм (кг) — маса; секунда (с) — час. Це «механічна трійка», з якої починається фізика.

Крок 3 · Тепло й електрика Кельвін (К) — температура: 0 °C = 273,15 К, а різниця в 1 К дорівнює різниці в 1 °C. Ампер (А) — сила електричного струму.

Крок 4 · Світло Кандела (кд) — сила світла: наприклад, свічка дає світло порядку однієї кандели (звідси й латинська назва «candela» — свічка).

Крок 5 · Сьома — наша Моль — кількість речовини. З усіх семи одиниць вона єдина, що рахує не «довжину» чи «масу», а число частинок.

Крок 6 · Що не входить Літр, грам, градус Цельсія, хвилина — їх використовують, але вони не основні: літр — це 1 дм³, грам — тисячна кілограма. Основною лишається кілограм, а не грам.

Крок 7 · Бонус (понад програму) З 2019 року значення сталої Авогадро в системі SI задано точно: 6,02214076 · 10²³ моль⁻¹. Тож моль тепер означено через число частинок, а не через масу.

Відповідь Метр, кілограм, секунда, ампер, кельвін, кандела.

Яка з одиниць НЕ є основною в SI?

Умова

Скільки всіх атомів міститься у воді кількістю речовини 0,1 моль?

✓ розібрано

У молекулі H₂O три атоми (два H і один O), тому в 0,1 моль води:

n(усіх атомів) = 3 · 0,1 моль = 0,3 моль;

N = n · N_A = 0,3 моль · 6,02 · 10²³ моль⁻¹ ≈ 1,8 · 10²³ атомів.

Відповідь: 0,3 моль атомів, тобто 1,8 · 10²³ атомів.

Скопійовано ✓

Тут два кроки: спершу переходимо від кількості речовини води до кількості речовини атомів (за формулою H₂O), а потім — за потреби — до числа атомів.

Скільки моль усіх атомів у 0,1 моль H₂O?

Умова

Працюємо разом. Виведіть формулу для обчислення кількості речовини за кількістю найменших частинок у ній.

✓ розібрано

Припустимо, що порція речовини містить N молекул (атомів).

В 1 моль речовини міститься N_A молекул,

в n моль речовини — N молекул.

Склавши пропорцію, одержуємо: n = N : N_A.

Звідси N = n · N_A.

Тут n — кількість речовини (моль), N — число частинок,

N_A = 6,02 · 10²³ моль⁻¹ — стала Авогадро.

Скопійовано ✓

Це не задача, а «будівництво формули»: бачимо, звідки вона береться. Звичайна пропорція, така сама, як «якщо 2 кг коштують 30 грн, то 5 кг коштують…».

Яка формула дає кількість речовини за числом частинок?

Умова

Задача 1. Обчислити кількість речовини алюмінію, якщо зразок цього металу містить 3,01 · 10²⁴ атомів.

✓ розібрано

Дано: N(Al) = 3,01 · 10²⁴ атомів.

Знайти: n(Al) — ?

Розв’язання. Скористаємося формулою зв’язку кількості речовини з

кількістю частинок (атомів):

n(Al) = N(Al) : N_A = 3,01 · 10²⁴ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) =

= 30,1 · 10²³ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) = 5 моль.

Відповідь: n(Al) = 5 моль.

Скопійовано ✓

Типова «задача на формулу»: є число частинок, шукаємо кількість речовини. Складність лише одна — числа записані в стандартному вигляді, і порядки (10²⁴ і 10²³) не збігаються.

Скільки моль алюмінію в зразку з 3,01 · 10²⁴ атомів?

Умова

Задача 2. Обчислити кількості речовини атомів хімічних елементів в оксиді B₂O₃, якщо кількість речовини оксиду становить 4 моль.

✓ розібрано

Дано: n(B₂O₃) = 4 моль.

Знайти: n(B) — ?; n(O) — ?

Розв’язання. У формулі оксиду B₂O₃ є два атоми Бору і три атоми

Оксигену. Тому оксид кількістю речовини 1 моль містить 2 моль атомів

Бору і 3 моль атомів Оксигену. У 4 моль цієї сполуки кількості речовини

атомів у чотири рази більші:

n(B) = 2 · n(B₂O₃) = 2 · 4 моль = 8 моль;

n(O) = 3 · n(B₂O₃) = 3 · 4 моль = 12 моль.

Відповідь: n(B) = 8 моль; n(O) = 12 моль.

Скопійовано ✓

Тут жодних чисел із степенем: лише формула й логіка «скільки атомів у молекулі — стільки молів атомів в 1 моль речовини». Це ключовий перехід, на якому будуються всі наступні задачі.

Скільки моль атомів Оксигену в 4 моль B₂O₃?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про кількість речовини в хімії, одиницю її вимірювання та спосіб обчислення. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Кількість речовини n — фізична величина, пов’язана з кількістю

найменших частинок (атомів, молекул). Одиниця — моль.

2. 1 моль — порція речовини, що містить 6,02 · 10²³ частинок (атомів,

молекул). Це число — стала Авогадро: N_A = 6,02 · 10²³ моль⁻¹.

3. Формула: n = N : N_A, звідси N = n · N_A.

4. Маса порції в 1 моль, виражена в грамах, чисельно дорівнює

відносній атомній (молекулярній) масі: 1 моль Li — 7 г, 1 моль

O₂ — 32 г.

5. Кількості речовини реагентів і продуктів пропорційні коефіцієнтам

у рівнянні: 4Li + O₂ = 2Li₂O — 4 моль, 1 моль, 2 моль.

6. Формула сполуки вказує на відношення кількостей речовини атомів:

у CH₄ n(C) : n(H) = 1 : 4; у B₂O₃ n(B) : n(O) = 2 : 3.

7. В 1 моль речовини молекулярної будови завжди більше ніж 1 моль

атомів: в 1 моль O₂ — 2 моль атомів Оксигену, в 1 моль CH₄ — 5 моль.

8. День Моля — 23 жовтня (з 6 год 02 хв до 18 год 02 хв).

Запитання класу: скільки молекул міститься в 2 моль води і скільки

в них усіх атомів?

Відповідь: N(H₂O) = 2 · 6,02 · 10²³ = 12,04 · 10²³ молекул; атомів

утричі більше: n = 6 моль, N = 36,12 · 10²³ = 3,612 · 10²⁴ атомів.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три питання зі вступу: у чому суть кількості речовини, скільки частинок в 1 моль і як цю величину обчислюють. Нове слово — «моль», нові символи — n, N, N_A.

Крок 1 · Навіщо взагалі моль У рівнянні 4Li + O₂ = 2Li₂O чотири атоми Літію припадають на одну молекулу кисню. Але полічити атоми й молекули неможливо, тож потрібна величина, яка «рахує» частинки через порції, які можна відміряти.

Крок 2 · Що таке кількість речовини Фізична величина n, яка показує, скільки в порції структурних частинок (атомів, молекул). Одиниця — моль. Це як «дюжина», тільки для надто великих кількостей.

Крок 3 · Скільки в 1 моль 6,02 · 10²³ частинок — це 602 000 000 000 000 000 000 000. Число назвали сталою Авогадро й позначили N_A (виноска: N_A = 6,02 · 10²³ моль⁻¹).

Крок 4 · Чому саме це число Маса 1 моль літію — 7 г, кисню — 32 г: це відносні маси A_r(Li) = 7 і M_r(O₂) = 32, виражені в грамах. Число підібране так, щоб порції можна було зважувати на звичайних терезах. Докладніше — у § 15.

Крок 5 · Формула n = N : N_A; звідси N = n · N_A. Вона виведена з пропорції: в 1 моль — N_A частинок, в n моль — N частинок.

Крок 6 · Моль і коефіцієнти У рівнянні 4Li + O₂ = 2Li₂O коефіцієнти показують не лише число частинок (4 атоми, 1 молекула, 2 молекули), а й кількості речовини: 4 моль, 1 моль, 2 моль. Це головний міст до задач за рівняннями.

Крок 7 · Формула сполуки Індекси показують відношення кількостей атомів: у CH₄ n(C) : n(H) = 1 : 4, у B₂O₃ — 2 : 3. Тому в 1 моль O₂ міститься 2 моль атомів Оксигену, а в 1 моль CH₄ — 1 + 4 = 5 моль усіх атомів.

Крок 8 · Уявити 6,02 · 10²³ Якщо рахувати по одній частинці щосекунди, то 6,02 · 10²³ зайняло б близько 19 квадрильйонів років. Навіть мільйон частинок за секунду — це ≈ 19 мільярдів років, більше за вік Всесвіту (≈ 13,8 млрд). Тому моль «рахують» зважуванням, а не по одній.

Крок 9 · Символи й слово «моль» n — кількість речовини; N — число частинок; N_A — стала. Слово «моль» не відмінюється при числі («3 моль заліза»), а без числа — відмінюється («означення моля»). Є ще «День Моля» — 23 жовтня, з 6:02 до 18:02, за числом 6,02 · 10²³.

Крок 10 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання вимагає розрахунку або пояснення: «скільки молекул у 2 моль води?», «чому в 1 моль кисню 2 моль атомів?». Оцінюючи відповідь, перевір: правильна формула, підставлені числа, вказано одиниці й ясно, про молекули чи про атоми йдеться.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: кількість речовини n вимірюють у молях; 1 моль — це 6,02 · 10²³ частинок; n = N : N_A.

Скільки частинок міститься в 1 моль речовини?

Умова

Назвіть одиницю вимірювання кількості речовини. Якій кількості атомів або молекул вона відповідає?

✓ розібрано

Одиниця вимірювання кількості речовини — моль.

1 моль відповідає 6,02 · 10²³ атомів або молекул (структурних частинок).

Скопійовано ✓

Дві частини питання — назва одиниці й число частинок. Відповідь має містити обидві.

Яке з тверджень правильне?

Умова

Що означають записи N_A і Na?

✓ розібрано

N_A — стала Авогадро: число частинок в 1 моль речовини,

N_A = 6,02 · 10²³ моль⁻¹.

Na — символ хімічного елемента Натрію (від лат. Natrium).

Скопійовано ✓

Дві схожі на вигляд позначки — зовсім різні речі. Різниця — у регістрі літери й у наявності індексу.

Що означає N_A?

Умова

Укажіть кількості речовини атомів кожного хімічного елемента (усно):
а) в 1 моль брому Br₂;
б) у 2 моль сірководню H₂S;
в) в 1/3 моль фосфіну PH₃.

✓ розібрано

а) в 1 моль Br₂: n(Br) = 2 моль;

б) у 2 моль H₂S: n(H) = 4 моль, n(S) = 2 моль;

в) в 1/3 моль PH₃: n(P) = 1/3 моль, n(H) = 1 моль.

Скопійовано ✓

Один і той самий хід для всіх трьох: дивимося на індекси у формулі й множимо на кількість речовини сполуки. Усно це робиться за секунду, але проговоримо.

Скільки моль атомів Гідрогену в 2 моль H₂S?

Умова

Запишіть замість крапок пропущені цифри:
а) у 3 моль води H₂O міститься … моль молекул і … моль усіх атомів;
б) у 0,5 моль кислоти H₂SO₄ міститься … моль атомів Гідрогену, … моль атомів Сульфуру, … моль атомів Оксигену.

✓ розібрано

а) у 3 моль води H₂O міститься 3 моль молекул і 9 моль усіх атомів;

б) у 0,5 моль кислоти H₂SO₄ міститься 1 моль атомів Гідрогену,

0,5 моль атомів Сульфуру, 2 моль атомів Оксигену.

Скопійовано ✓

Те саме правило, що й у вправі 3, тільки тепер треба скласти й «усі атоми»: сума індексів у формулі.

Скільки моль усіх атомів у 0,5 моль H₂SO₄?

Умова

Укажіть кількість речовини вуглекислого газу, у якій міститься (усно):
а) 3,01 · 10²³ молекул;
б) 12,04 · 10²³ атомів Оксигену.

✓ розібрано

а) n(CO₂) = N : N_A = 3,01 · 10²³ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) = 0,5 моль;

б) n(O) = 12,04 · 10²³ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) = 2 моль атомів О;

у молекулі CO₂ два атоми Оксигену, тому n(CO₂) = 2 : 2 = 1 моль.

Скопійовано ✓

Дві задачі: у (а) — прямо за формулою n = N : N_A; у (б) дано атоми Оксигену, а не молекули, тому з’являється додатковий крок.

У зразку CO₂ міститься 12,04 · 10²³ атомів Оксигену. Скільки це моль CO₂?

Умова

Виконайте обчислення і заповніть таблицю (ліворуч — величина, праворуч — її значення):
N(H₃PO₄) = 12,04 · 10²³;
n(H₃PO₄), моль = …;
n(H), моль = …;
n(P), моль = …;
n(O), моль = ….

✓ розібрано

N(H₃PO₄) = 12,04 · 10²³ молекул;

n(H₃PO₄) = 12,04 · 10²³ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) = 2 моль;

n(H) = 3 · 2 моль = 6 моль;

n(P) = 1 · 2 моль = 2 моль;

n(O) = 4 · 2 моль = 8 моль.

Скопійовано ✓

Таблиця веде тебе сходинками: спершу від числа молекул до кількості речовини кислоти, потім — від кислоти до атомів кожного елемента. Це задачі 1 і 2 з параграфа, склеєні докупи.

Чому дорівнює n(O) у зразку з 2 моль H₃PO₄?

Умова

Обчисліть кількість речовини метану CH₄, у якій міститься стільки атомів, скільки їх:
а) в 1 моль оксиду P₂O₃;
б) у 0,3 моль кислоти HNO₃.

✓ розібрано

а) У 1 моль P₂O₃ міститься 2 + 3 = 5 моль атомів. У молекулі CH₄ теж

5 атомів (1 C і 4 H), тому 5 моль атомів — це 1 моль CH₄:

n(CH₄) = 5 : 5 = 1 моль.

б) В одній формулі HNO₃ 1 + 1 + 3 = 5 атомів, тому в 0,3 моль

кислоти 5 · 0,3 = 1,5 моль атомів. n(CH₄) = 1,5 : 5 = 0,3 моль.

Відповідь: а) n(CH₄) = 1 моль; б) n(CH₄) = 0,3 моль.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Завдання зі зірочкою, але ідея проста: порівнюємо не речовини, а атоми. Спільна «валюта» — моль атомів: якщо кількості речовини атомів рівні, то й числа атомів рівні.

Чому для 0,3 моль HNO₃ відповідь по метану — теж 0,3 моль?

Умова

Назвіть відношення кількостей речовини хімічних елементів у речовинах із такими формулами: CaO, MgF₂, HClO₄, Fe(OH)₃.

✓ розібрано

CaO: n(Ca) : n(O) = 1 : 1;

MgF₂: n(Mg) : n(F) = 1 : 2;

HClO₄: n(H) : n(Cl) : n(O) = 1 : 1 : 4;

Fe(OH)₃: n(Fe) : n(O) : n(H) = 1 : 3 : 3 (дужка: три групи OH).

Скопійовано ✓

Правило з параграфа: формула сполуки вказує на відношення кількостей речовини атомів. Індекси і є цим відношенням, тож відповідь читається просто з формули. Єдине місце, де треба подумати, — дужки.

Крок 1 · Правило Відношення n(елемента) у сполуці дорівнює відношенню індексів. Наприклад, у CH₄ n(C) : n(H) = 1 : 4 — приклад із параграфа.

Крок 2 · Оксид кальцію У CaO індексів немає — по одному атому кожного елемента: n(Ca) : n(O) = 1 : 1.

Крок 3 · Магній флуорид У MgF₂ індекс 2 стоїть біля Флуору: n(Mg) : n(F) = 1 : 2.

Крок 4 · Перхлоратна кислота У HClO₄ три елементи: Гідроген (1), Хлор (1), Оксиген (4). Відношення n(H) : n(Cl) : n(O) = 1 : 1 : 4.

Крок 5 · Дужки У Fe(OH)₃ індекс 3 стосується всієї групи OH: три атоми Оксигену й три атоми Гідрогену. Тому n(Fe) : n(O) : n(H) = 1 : 3 : 3, а не 1 : 1 : 3.

Крок 6 · Порядок запису Елементи у відношенні пишуть у тому ж порядку, що й у формулі: Fe(OH)₃ → Fe, O, H. Під кожним числом має бути видно, до якого елемента воно належить, тому спершу запиши підписи, а вже потім числа.

Крок 7 · Скорочення Якщо числа мають спільний дільник, відношення скорочують, як дріб: у P₄O₁₀ 4 : 10 = 2 : 5. У всіх чотирьох формулах тут скорочувати нема чого.

Крок 8 · Перевірка на прикладі Візьмімо 1 моль Fe(OH)₃: це 1 моль атомів Fe, 3 моль O і 3 моль H — усього 1 + 3 + 3 = 7 моль атомів, тобто 7 атомів у кожній формульній одиниці.

Відповідь CaO — 1 : 1; MgF₂ — 1 : 2; HClO₄ — 1 : 1 : 4; Fe(OH)₃ — n(Fe) : n(O) : n(H) = 1 : 3 : 3.

Яке відношення n(Fe) : n(O) : n(H) у Fe(OH)₃?

Умова

У команді. Прокоментуйте хімічні реакції, використавши поняття «моль»:
а) S + 2Cl₂ = SCl₄;
б) N₂ + 3H₂ = 2NH₃;
в) 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑.

✓ розібрано

а) S + 2Cl₂ = SCl₄: 1 моль сірки реагує з 2 моль хлору, і

утворюється 1 моль SCl₄ (1 : 2 : 1);

б) N₂ + 3H₂ = 2NH₃: 1 моль азоту реагує з 3 моль водню, і

утворюється 2 моль амоніаку (1 : 3 : 2);

в) 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑: 2 моль гідроген пероксиду розкладаються на

2 моль води й 1 моль кисню (2 : 2 : 1).

Скопійовано ✓

Завдання для групи: кожен «читає» одне рівняння вголос, використовуючи слово «моль», решта перевіряє. Ключова ідея з параграфа: коефіцієнти в рівнянні — це не лише числа частинок, а й кількості речовини.

Скільки моль NH₃ утвориться з 3 моль H₂ за рівнянням N₂ + 3H₂ = 2NH₃ (азоту досить)?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

відношення кількостей речовини — mole ratio

День Моля — Mole Day

кількість речовини — amount of substance

міжнародна система одиниць SI — International System of Units (SI)

мілімоль — millimole

моль — mole

порція речовини — portion (sample) of a substance

стала Авогадро — Avogadro constant

частинка (атом, молекула) — particle (atom, molecule)

Скопійовано ✓

Словничок — робота з термінами, а не завдання з єдиною відповіддю. Нижче — приклад: 9 пар за алфавітом. Свої слова можна додавати.

Як англійською «кількість речовини» як величина в SI?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … назвати одиницю кількості речовини й число частинок

в 1 моль (вправа 1), знайти кількості атомів за формулою (вправи 3, 4).

Мені було важко … працювати зі степенями 10²³ (вправа 5, задача 1)

і порівнювати числа атомів у різних речовинах (вправа 7*).

Мені було цікаво … що полічити 6,02 · 10²³ частинок по одній неможливо,

і що в системі SI моль — одна з семи основних одиниць.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: правильної відповіді немає. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторити.

Яка формула зв’язує n, N і N_A?

Умова

Обчисліть і запишіть значення молярних мас амоніаку NH₃ і карбаміду CO(NH₂)₂.

✓ розібрано

M(NH₃) = M(N) + 3 · M(H) = 14 + 3 · 1 = 17 г/моль.

M(CO(NH₂)₂) = M(C) + M(O) + 2 · (M(N) + 2 · M(H)) =

= 12 + 16 + 2 · (14 + 2 · 1) = 12 + 16 + 32 = 60 г/моль.

Відповідь: M(NH₃) = 17 г/моль; M(CO(NH₂)₂) = 60 г/моль.

Скопійовано ✓

Молярна маса чисельно дорівнює відносній молекулярній масі, тому спершу рахуємо її так, як ти вже вмієш (§ 3), а потім дописуємо одиницю — г/моль.

Чому дорівнює молярна маса амоніаку NH₃?

Умова

Запропонуйте алгоритм обчислення мас атома Алюмінію і молекули води.

✓ розібрано

Алгоритм: 1) знаходимо молярну масу M речовини (за Ar або Mr);

2) 1 моль містить N_A = 6,02 · 10²³ частинок, тому маса однієї

частинки m = M : N_A.

Атом Алюмінію: m(Al) = 27 г/моль : 6,02 · 10²³ моль⁻¹ ≈ 4,5 · 10⁻²³ г.

Молекула води: m(H₂O) = 18 г/моль : 6,02 · 10²³ моль⁻¹ ≈ 3,0 · 10⁻²³ г.

Скопійовано ✓

Масу однієї частинки не зважиш, але її можна порахувати: ми знаємо масу цілого моля й знаємо, скільки в ньому частинок. Це як знайти масу одного яйця, коли відома маса дюжини.

Яка маса однієї молекули води?

Умова

Молярна маса газу становить 28 г/моль. Обчисліть кількість речовини цього газу, якщо його маса — 7 г.

✓ розібрано

Дано: M = 28 г/моль; m = 7 г. Знайти: n — ?

n = m : M = 7 г : 28 г/моль = 0,25 моль.

Відповідь: n = 0,25 моль.

Скопійовано ✓

Найпростіша задача на нову формулу: дані маса й молярна маса, шукаємо кількість речовини. Розв’язується одним діленням.

Скільки моль газу в порції масою 7 г, якщо M = 28 г/моль?

Умова

Працюємо разом. Виведіть формулу, яка описує взаємозв’язок між масою, кількістю речовини і молярною масою.

✓ розібрано

Якщо 1 моль атомів Гідрогену має масу 1 г, то n моль цих атомів —

масу, яка в n разів більша, тобто n г:

m(H) = n · M(H) = n моль · 1 г/моль = n г.

Загальна формула для обчислення маси речовини за кількістю речовини:

m = n · M.

З неї отримуємо дві інші формули: n = m : M; M = m : n.

Отже, молярна маса — це відношення маси до кількості речовини.

Скопійовано ✓

Це «будівництво формули», як у § 14: беремо найпростіший випадок, де все видно одразу, а потім узагальнюємо на будь-яку речовину.

Крок 1 · Найпростіший випадок Молярна маса Гідрогену M(H) = 1 г/моль: 1 моль його атомів важить рівно 1 г. Тут число й маса збігаються, тож закономірність видно очима.

Крок 2 · Збільшуємо порцію Візьмемо не 1 моль, а n моль. Порція в n разів більша, тож і маса в n разів більша: n г.

Крок 3 · Записуємо дією m(H) = n · M(H) = n моль · 1 г/моль = n г. Одиниця: моль · г/моль = г, тобто вийшла маса.

Крок 4 · Узагальнюємо Для будь-якої речовини маса 1 моль — це її M. Тому маса n моль: m = n · M. Як ціна товару: загальна вартість = кількість · ціна за одиницю.

Крок 5 · Виражаємо кількість речовини З m = n · M ділимо обидві частини на M: n = m : M. Ця формула потрібна, коли відома маса, а шукаємо моль.

Крок 6 · Виражаємо молярну масу Ділимо на n: M = m : n. Звідси означення з підручника: молярна маса — це відношення маси до кількості речовини.

Крок 7 · Три формули — одна Запам’ятовувати три формули не треба: достатньо m = n · M. Якщо m над рискою, а n та M під нею, закрий пальцем потрібну величину, і побачиш, як її обчислити.

Крок 8 · Міст між двома світами Кількість речовини n з’єднує число частинок і масу: N = n · N_A (§ 14) і m = n · M (тут). Щоб перейти від числа частинок до маси, йдемо через n: N → n → m.

Відповідь m = n · M; звідси n = m : M і M = m : n.

Яка формула дає масу речовини за кількістю речовини?

Умова

Задача 1. Обчислити кількість речовини метану CH₄, якщо маса сполуки становить 6,4 г.

✓ розібрано

Дано: m(CH₄) = 6,4 г. Знайти: n(CH₄) — ?

Розв’язання. 1-й спосіб.

1. Обчислюємо молярну масу сполуки:

M(CH₄) = M(C) + 4 · M(H) = 12 г/моль + 4 · 1 г/моль = 16 г/моль.

2. Обчислюємо кількість речовини метану складанням пропорції:

1 моль CH₄ має масу 16 г,

x моль CH₄ — 6,4 г;

x = n(CH₄) = 1 моль · 6,4 г : 16 г = 0,4 моль.

2-й спосіб. Скористаємося формулою з параграфа:

n(CH₄) = m(CH₄) : M(CH₄) = 6,4 г : 16 г/моль = 0,4 моль.

Відповідь: n(CH₄) = 0,4 моль.

Скопійовано ✓

Перша задача параграфа показує обидва способи. Перший — пропорція, вона не вимагає знати формулу напам’ять. Другий — готова формула. Чим швидше, тим менше місця для помилки.

Крок 1 · Дано й питання m(CH₄) = 6,4 г. Знайти n(CH₄) — кількість речовини в молях.

Крок 2 · Що знадобиться Від маси до кількості речовини переходять через молярну масу. Її в умові немає, тож першим кроком завжди рахуємо M.

Крок 3 · Молярна маса метану Формула CH₄: один атом Карбону й чотири Гідрогену. M = 12 + 4 · 1 = 16 г/моль.

Крок 4 · 1-й спосіб: пропорція 1 моль CH₄ має масу 16 г, а x моль — 6,4 г. Моли й грами записуємо в однакових стовпчиках, тоді відношення очевидні.

Крок 5 · Розв’язуємо пропорцію 1 : x = 16 : 6,4, звідси x = 1 · 6,4 : 16 = 0,4 моль.

Крок 6 · 2-й спосіб: формула n = m : M = 6,4 г : 16 г/моль = 0,4 моль. Той самий результат, лише коротше: формула виведена саме з такої пропорції.

Крок 7 · Оцінка Половина моля метану — це 8 г (16 : 2). Маса менша, ніж 8 г, тож молів менше за 0,5. Відповідь 0,4 не суперечить оцінці.

Крок 8 · Типова помилка Поділити «навпаки»: 16 : 6,4 = 2,5 моль. Тоді з меншої маси виходить більша кількість речовини, а це неможливо. Маса порції менша за M, тож n менше за 1.

Крок 9 · Що далі з відповіддю Ланцюжок продовжується: N = 0,4 · 6,02 · 10²³ ≈ 2,4 · 10²³ молекул метану. А атомів у п’ять разів більше — 2 моль, бо в молекулі CH₄ п’ять атомів.

Відповідь n(CH₄) = 0,4 моль.

З чого починати задачу «за масою знайти кількість речовини»?

Умова

Задача 2. Обчислити масу заліза, яка відповідає кількості речовини металу 1,5 моль.

✓ розібрано

Дано: n(Fe) = 1,5 моль. Знайти: m(Fe) — ?

Розв’язання. 1-й спосіб.

Залізо — проста речовина, що складається з атомів елемента Феруму.

M(Fe) = 56 г/моль.

Обчислюємо масу заліза складанням пропорції:

1 моль Fe має масу 56 г,

1,5 моль Fe — x г;

x = m(Fe) = 1,5 моль · 56 г : 1 моль = 84 г.

2-й спосіб. Скористаємося формулою з параграфа:

m(Fe) = n(Fe) · M(Fe) = 1,5 моль · 56 г/моль = 84 г.

Відповідь: m(Fe) = 84 г.

Скопійовано ✓

Тут навпаки: відома кількість речовини, шукаємо масу. Новина — речовина проста: складати молярну масу з частин не треба, її просто беруть із таблиці.

Яка маса 2 моль заліза?

Умова

Задача 3. Обчислити масу 1 · 10²⁴ атомів Натрію.

✓ розібрано

Дано: N(Na) = 1 · 10²⁴ атомів. Знайти: m(Na) — ?

Розв’язання. 1-й спосіб.

Оскільки M(Na) = 23 г/моль, то 1 моль атомів Натрію має масу 23 г.

Пам’ятаючи, що 1 моль хімічного елемента — це 6,02 · 10²³ його

атомів, складаємо пропорцію й розв’язуємо її:

6,02 · 10²³ атомів Na мають масу 23 г,

1 · 10²⁴ атомів Na — x г;

x = m(Na) = 1 · 10²⁴ · 23 г : (6,02 · 10²³) = 230 г : 6,02 = 38,2 г.

2-й спосіб.

1. n(Na) = N(Na) : N_A = 1 · 10²⁴ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) = 1,66 моль.

2. m(Na) = n(Na) · M(Na) = 1,66 моль · 23 г/моль = 38,2 г.

Відповідь: m(Na) = 38,2 г.

Скопійовано ✓

Найцікавіша з трьох: дано число атомів, а шукаємо масу. Прямої формули між ними нема, тож рухаємося через кількість речовини: число частинок → моль → маса.

Скільки атомів Натрію міститься в 23 г натрію?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про молярну масу та її використання. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Молярна маса M — це маса 1 моль речовини. Розмірність — г/моль.

2. Молярна маса чисельно дорівнює відносній атомній або відносній

молекулярній масі: Ar(C) = 12 → M(C) = 12 г/моль;

Mr(Cl₂) = 71 → M(Cl₂) = 71 г/моль; Mr(H₂S) = 34 → M(H₂S) = 34 г/моль.

3. Молярна маса — це відношення маси до кількості речовини:

M = m : n. Звідси m = n · M і n = m : M.

4. Маса однієї частинки: m(частинки) = M : N_A.

5. Задачі розв’язують двома способами: складанням пропорції

або за формулами.

6. Ланцюжок розрахунків: число частинок N → кількість речовини n →

маса m (N = n · N_A; m = n · M). Кількість речовини — «міст».

7. Однакові кількості речовини мають різні маси: 1 моль H₂O — 18 г,

1 моль CO₂ — 44 г, 1 моль Fe — 56 г.

Запитання класу: яка маса 3 · 10²³ молекул води?

Відповідь: n = 3 · 10²³ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) ≈ 0,5 моль;

m = 0,5 моль · 18 г/моль ≈ 9 г.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три питання: що таке молярна маса, як її обчислити і навіщо вона потрібна в задачах. Нових символів майже нема — лише M й одиниця г/моль.

Крок 1 · Навіщо взагалі потрібна Терези показують грами, а хімічні реакції «рахують» у молях (§ 14). Молярна маса — перекладач між цими двома мовами: завдяки їй порцію можна відміряти зважуванням.

Крок 2 · Означення M — маса 1 моль речовини, одиниця г/моль. Числа беруться з періодичної системи: M(C) = 12 г/моль, і для сполук складаються за формулою.

Крок 3 · Дві схожі величини M_r — відносна, без одиниці; M — у г/моль; m — маса порції, у грамах. Числа однакові лише для M_r і M, а m дорівнює їм тільки для порції в 1 моль.

Крок 4 · Одна формула замість трьох m = n · M. Решту виводимо діленням: n = m : M, M = m : n. Одиниці підказують, чи формула записана правильно.

Крок 5 · Дві частинки — один моль Маса однієї частинки m = M : N_A. Для атома Алюмінію ≈ 4,5 · 10⁻²³ г, для молекули води ≈ 3,0 · 10⁻²³ г (запитання 81.2).

Крок 6 · Два способи розв’язання Пропорція: «1 моль — M г, n моль — m г». Формула: коротше, коли формулу пам’ятаєш. Результат однаковий, бо формула виведена з пропорції.

Крок 7 · Ланцюжок розрахунків Число частинок → кількість речовини → маса. Кількість речовини стоїть посередині. Знаючи, що шукати, стартуємо з відомого й рухаємось ланцюжком у потрібний бік.

Крок 8 · Оформлення задачі «Дано» → «Знайти» → «Розв’язання» (молярна маса, потім формула, потім підстановка з одиницями) → «Відповідь». Одиниці пиши щоразу: це найдешевша перевірка.

Крок 9 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання вимагає розрахунку або пояснення: «яка маса 10²³ молекул глюкози?» або «чому 1 моль різних речовин має різну масу?». Оцінюючи відповідь, перевір: M пораховано, формулу записано, одиниці стоять.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: M — маса 1 моль (г/моль); m = n · M; кількість речовини зв’язує масу з числом частинок.

Яка рівність правильна для молярної маси?

Умова

Узгодьте записи в лівому стовпчику із записами у правому стовпчику:
1) M_r(CO₂); 2) m(CO₂); 3) M(CO₂).
а) 44 г; б) 44 г/моль; в) 44; г) 44 моль.

✓ розібрано

1) Mr(CO₂) — в) 44;

2) m(CO₂) — а) 44 г;

3) M(CO₂) — б) 44 г/моль.

Запис г) 44 моль зайвий: так вимірюють кількість речовини n.

Скопійовано ✓

Усі три записи дають число 44, але це різні величини. Їх розрізняє лише одиниця вимірювання — а це головне, що треба запам’ятати з параграфа.

Яку одиницю має молярна маса?

Умова

Обчисліть молярні маси речовин, що мають такі формули: F₂, H₂O, SO₂, Li₂O, Mg₃N₂, H₂SO₄, NaOH. (Усно.)

✓ розібрано

M(F₂) = 2 · 19 = 38 г/моль;

M(H₂O) = 2 · 1 + 16 = 18 г/моль;

M(SO₂) = 32 + 2 · 16 = 64 г/моль;

M(Li₂O) = 2 · 7 + 16 = 30 г/моль;

M(Mg₃N₂) = 3 · 24 + 2 · 14 = 100 г/моль;

M(H₂SO₄) = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 98 г/моль;

M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль.

Скопійовано ✓

Сім речовин — сім однакових обчислень. Алгоритм: подивитись на формулу, знайти індекси, помножити відносні атомні маси на індекси й додати.

← обери речовину, щоб побачити розклад

Умова

Маса сполуки кількістю речовини 0,2 моль становить 12,8 г. Обчисліть молярну масу сполуки. (Усно.)

✓ розібрано

Дано: n = 0,2 моль; m = 12,8 г. Знайти: M — ?

M = m : n = 12,8 г : 0,2 моль = 64 г/моль.

Відповідь: M = 64 г/моль.

Скопійовано ✓

Тепер шукаємо не кількість речовини й не масу, а саму молярну масу. Формула та сама, лише виражена третім способом: M = m : n.

Як усно поділити на 0,2?

Умова

Обчисліть масу сполуки Mg₃P₂ кількістю речовини 0,25 моль.

✓ розібрано

Дано: n(Mg₃P₂) = 0,25 моль. Знайти: m(Mg₃P₂) — ?

M(Mg₃P₂) = 3 · 24 + 2 · 31 = 134 г/моль.

m(Mg₃P₂) = n · M = 0,25 моль · 134 г/моль = 33,5 г.

Відповідь: m(Mg₃P₂) = 33,5 г.

Скопійовано ✓

Класична задача «з моль у грами»: молярна маса, а потім множення. Усе, що з нею треба зробити, — не загубити індекси.

Чому M(Mg₃P₂) = 134, а не 24 + 31 = 55?

Умова

Маса якої сполуки більша — вуглекислого газу CO₂ кількістю речовини 2 моль чи сірчистого газу SO₂ кількістю речовини 1,5 моль? (Усно.)

✓ розібрано

M(CO₂) = 44 г/моль; m(CO₂) = 2 моль · 44 г/моль = 88 г.

M(SO₂) = 64 г/моль; m(SO₂) = 1,5 моль · 64 г/моль = 96 г.

96 г > 88 г, тому більша маса сірчистого газу SO₂.

Скопійовано ✓

Порівнювати треба маси, а в умові дані моли. Моль у вуглекислого газу більше, але на вирішальне слово впливає й те, що молекула SO₂ важча. Перевіримо розрахунком.

У якій порції більше молекул?

Умова

Скільки молекул і скільки атомів міститься в амоніаку NH₃ масою 3,4 г? (Усно.)

✓ розібрано

M(NH₃) = 17 г/моль; n(NH₃) = 3,4 г : 17 г/моль = 0,2 моль.

N(NH₃) = n · N_A = 0,2 моль · 6,02 · 10²³ моль⁻¹ = 1,204 · 10²³ молекул.

У кожній молекулі 4 атоми (1 атом N і 3 атоми H), тому

n(атомів) = 4 · 0,2 моль = 0,8 моль;

N(атомів) = 0,8 моль · 6,02 · 10²³ моль⁻¹ = 4,816 · 10²³ атомів.

Відповідь: ≈ 1,2 · 10²³ молекул і ≈ 4,8 · 10²³ атомів.

Скопійовано ✓

Два ланцюжки одразу: маса → кількість речовини → число молекул, і далі за формулою речовини → число атомів. Усе, що потрібно, ти вже бачив у § 14 і на початку § 15.

Скільки моль усіх атомів у 0,2 моль NH₃?

Умова

Де міститься більше молекул і більше усіх атомів (усно):
а) в 1 г оксиду CO чи в 1 г оксиду NO;
б) у 2 моль води чи в 1 моль кислоти H₂SO₄?

✓ розібрано

а) M(CO) = 28 г/моль, M(NO) = 30 г/моль. Маса однакова, молярна

маса CO менша, тому молів більше: n(CO) = 1 : 28 > n(NO) = 1 : 30.

Обидві молекули двоатомні, тому і молекул, і атомів більше в 1 г CO.

б) У 2 моль H₂O — 2 моль молекул і 2 · 3 = 6 моль атомів;

в 1 моль H₂SO₄ — 1 моль молекул і 1 · 7 = 7 моль атомів.

Молекул більше в 2 моль води, а всіх атомів — в 1 моль H₂SO₄.

Скопійовано ✓

Питання «де більше?» тут ставлять двічі — про молекули й про атоми. Відповіді можуть бути різні, і саме на цьому побудований пункт б).

Де більше усіх атомів: у 2 моль H₂O чи в 1 моль H₂SO₄?

Умова

Обчисліть масу 10²³ молекул глюкози C₆H₁₂O₆.

✓ розібрано

Дано: N(C₆H₁₂O₆) = 10²³ молекул. Знайти: m(C₆H₁₂O₆) — ?

M(C₆H₁₂O₆) = 6 · 12 + 12 · 1 + 6 · 16 = 180 г/моль.

n(C₆H₁₂O₆) = N : N_A = 10²³ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) = 0,166 моль.

m(C₆H₁₂O₆) = n · M = 0,166 моль · 180 г/моль = 29,9 г ≈ 30 г.

Відповідь: m(C₆H₁₂O₆) ≈ 30 г.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Тут усе те саме, що в задачі 3 з «Працюємо разом»: число частинок → кількість речовини → маса. Єдина складність — довга формула глюкози.

Яка маса 6,02 · 10²³ молекул глюкози?

Умова

Ви маєте свинцевий, мідний і алюмінієвий кубики. Довжина ребер кожного кубика становить 1 см. У якому кубику міститься найбільше атомів, а в якому — найменше? Необхідні відомості про властивості (які саме?) цих металів відшукайте в інтернеті.

✓ розібрано

Потрібні відомості: густина ρ (щоб знайти масу кубика) і відносна

атомна маса Ar (щоб знайти молярну масу).

V = 1 см³ для кожного кубика, тому m = ρ · V = ρ · 1 см³; n = m : M.

Свинець: m = 11,34 г; n = 11,34 : 207 ≈ 0,055 моль; N ≈ 3,3 · 10²².

Мідь: m = 8,96 г; n = 8,96 : 64 = 0,14 моль; N ≈ 8,4 · 10²².

Алюміній: m = 2,70 г; n = 2,70 : 27 = 0,10 моль; N ≈ 6,0 · 10²².

Найбільше атомів у мідному кубику, найменше — у свинцевому.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Завдання для групи: спершу домовтеся, які дані потрібні, потім розподіліть метали між собою й порівняйте результати. Найцікавіше — результат: найважчий кубик виявиться «найпорожнішим» за атомами.

Крок 1 · Що треба знайти Кількість атомів у кожному кубику. Її задає кількість речовини: N = n · N_A. А n знаходять із маси: n = m : M.

Крок 2 · Які відомості потрібні Дві: густина металу ρ (г/см³) — щоб знайти масу кубика, і відносна атомна маса A_r — щоб знайти M. Другу беремо з таблиці Менделєєва.

Крок 3 · Маса кожного кубика Об’єм: 1 · 1 · 1 = 1 см³. Тому маса в грамах дорівнює густині: Pb — 11,34 г; Cu — 8,96 г; Al — 2,70 г (довідкові дані).

Крок 4 · Свинець M(Pb) = 207 г/моль. n = 11,34 : 207 ≈ 0,055 моль. N = 0,055 · 6,02 · 10²³ ≈ 3,3 · 10²² атомів.

Крок 5 · Мідь M(Cu) = 64 г/моль. n = 8,96 : 64 = 0,14 моль. N = 0,14 · 6,02 · 10²³ ≈ 8,4 · 10²² атомів.

Крок 6 · Алюміній M(Al) = 27 г/моль. n = 2,70 : 27 = 0,10 моль. N = 0,10 · 6,02 · 10²³ ≈ 6,0 · 10²² атомів.

Крок 7 · Порівнюємо Мідь (8,4 · 10²²) > алюміній (6,0 · 10²²) > свинець (3,3 · 10²²). Атомів міді в кубику в 2,6 раза більше, ніж свинцю.

Крок 8 · Парадокс Найважчий кубик (свинець, 11,3 г) має найменше атомів, бо атом свинцю в 207 : 64 ≈ 3,2 раза важчий за атом міді. А найлегший кубик, алюмінієвий, містить атомів більше, ніж свинцевий, у 1,8 раза.

Крок 9 · Висновок «Важче» не означає «більше атомів». Така ж ідея, як у вправі 7: порівнюючи, питай, що саме рахуєш — масу чи число частинок.

Відповідь Найбільше атомів у мідному кубику (≈ 8,4 · 10²²), найменше — у свинцевому (≈ 3,3 · 10²²).

Чому в найважчому кубику (свинцевому) атомів найменше?

Умова

З’ясуйте за допомогою обчислень, у воді чи спирті C₂H₅OH міститься більше молекул, якщо однаковими є: а) маси рідин; б) об’єми рідин. Необхідні відомості про властивості цих речовин відшукайте в інтернеті.

✓ розібрано

M(H₂O) = 18 г/моль; M(C₂H₅OH) = 2 · 12 + 6 · 1 + 16 = 46 г/моль.

Довідково: ρ(H₂O) = 1,00 г/см³; ρ(C₂H₅OH) = 0,79 г/см³.

а) Однакові маси (наприклад, по 46 г):

n(H₂O) = 46 : 18 = 2,56 моль; n(C₂H₅OH) = 46 : 46 = 1 моль.

Більше молекул у воді (у 2,56 раза).

б) Однакові об’єми (наприклад, по 100 см³):

m(H₂O) = 100 г; n = 100 : 18 = 5,56 моль;

m(C₂H₅OH) = 0,79 · 100 = 79 г; n = 79 : 46 = 1,72 моль.

Більше молекул у воді (у 3,2 раза).

Відповідь: і в а), і в б) більше молекул у воді.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Одне запитання, дві умови. У пункті а) вистачає молярних мас, а в б) ще й густин, бо об’єм потрібно перетворити на масу. Результат один, але механізм різний.

Крок 1 · Що рахуємо Число молекул пропорційне кількості речовини: N = n · N_A. Тому порівнюємо n: де молів більше, там і молекул.

Крок 2 · Молярні маси M(H₂O) = 2 + 16 = 18 г/моль. M(C₂H₅OH) = 2 · 12 + 6 · 1 + 16 = 46 г/моль.

Крок 3 · Пункт а): однакові маси Візьмемо по 46 г. n(H₂O) = 46 : 18 ≈ 2,56 моль; n(спирту) = 46 : 46 = 1 моль. У воді молів більше.

Крок 4 · Загальне правило для а) За однакової маси кількість речовини обернено пропорційна M: n = m : M. Менша M — більше молекул. У води M менша, тож молекул у ній більше в 46 : 18 ≈ 2,56 раза — незалежно від маси.

Крок 5 · Пункт б): що змінилося Тепер рівні об’єми, а кількість речовини рахується з маси. Масу знаходимо через густину: m = ρ · V. Тому довідкові значення густин потрібні.

Крок 6 · Розрахунок для 100 см³ Вода: m = 100 г, n = 100 : 18 ≈ 5,56 моль. Спирт: m = 0,79 · 100 = 79 г, n = 79 : 46 ≈ 1,72 моль.

Крок 7 · Порівнюємо 5,56 : 1,72 ≈ 3,2. У воді молекул більше в 3,2 раза, тобто різниця сильніша, ніж в а).

Крок 8 · Чому різниця зросла Тут діють два чинники в один бік: молекула спирту важча (46 проти 18), і сама рідина легша за воду (0,79 проти 1,00 г/см³). Об’єм спирту «містить» менше маси, а ще й важчі молекули.

Крок 9 · Через молярні об’єми Те саме значно швидше з наступного параграфа (с. 86): V_M(H₂O) = 18 см³/моль, V_M(спирту) = 58 см³/моль. В однакових об’ємах молів у воді більше в 58 : 18 ≈ 3,2 раза. Збіглося.

Відповідь У воді більше молекул і за однакових мас (у ≈ 2,6 раза), і за однакових об’ємів (у ≈ 3,2 раза).

За однакових мас молекул більше в тієї речовини, у якої…

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

відносна атомна маса — relative atomic mass

відносна молекулярна маса — relative molecular mass

кількість речовини — amount of substance

маса — mass

молярна маса — molar mass

пропорція — proportion

розмірність (одиниця) — unit

сполука — compound

стала Авогадро — Avogadro constant

Скопійовано ✓

Словничок — це добірка термінів, а не завдання з єдиною відповіддю. Нижче — зразок із 9 пар за алфавітом; свої слова можна додати.

Як англійською «молярна маса»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … обчислювати молярні маси за формулами (вправа 2)

і знаходити масу за кількістю речовини (вправа 4, задача 2).

Мені було важко … задачі, де дано число частинок, а шукають масу

(задача 3, вправа 8), і порівняння двох величин (вправи 7, 10*).

Мені було цікаво … що найважчий кубик (свинцевий) містить найменше

атомів (вправа 9) і що 10²³ молекул глюкози важать лише ≈ 30 г.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Яка маса 0,5 моль води?

Умова

Підтвердьте за допомогою обчислення, що молярний об’єм води становить 18 см³/моль.

✓ розібрано

M(H₂O) = 18 г/моль; ρ(H₂O) = 1 г/см³.

V_M = M : ρ = 18 г/моль : 1 г/см³ = 18 см³/моль.

Відповідь: V_M(H₂O) = 18 см³/моль.

Скопійовано ✓

Молярний об’єм — це об’єм одного моля. Щоб його знайти для рідини, достатньо знати, скільки важить моль (молярна маса) і скільки важить кубічний сантиметр (густина).

Крок 1 · Що таке молярний об’єм Об’єм 1 моль речовини: V_M = V : n. Для твердих і рідких речовин його вимірюють у см³/моль, для газів — у л/моль.

Крок 2 · Яку формулу брати З фізики відомо m = ρ · V. Для порції в 1 моль маса — це M, а об’єм — V_M, тож M = ρ · V_M, звідси V_M = M : ρ.

Крок 3 · Що відомо про воду M(H₂O) = 2 · 1 + 16 = 18 г/моль. Густина води ρ = 1 г/см³ (за кімнатної температури 0,998 — округлюємо).

Крок 4 · Підставляємо V_M = 18 г/моль : 1 г/см³.

Крок 5 · Одиниці Ділимо г/моль на г/см³: грами скорочуються, лишається см³/моль. Одиниця вийшла саме така, як треба, — формула правильна.

Крок 6 · Рахуємо 18 : 1 = 18. Отже, V_M(H₂O) = 18 см³/моль, як і стверджує підручник.

Крок 7 · Чому числа збіглися Бо густина води дорівнює 1. Це не закон природи, а наслідок домовленості: грам історично пов’язали з масою 1 см³ води. Для інших речовин числа різні.

Крок 8 · Що це в житті 18 см³ — трохи більше за столову ложку (15 мл). Отже, всі 6,02 · 10²³ молекул води вмістяться в трохи більше ніж одну столову ложку.

Крок 9 · Для порівняння Алюміній: 27 : 2,70 = 10 см³/моль; спирт: 46 : 0,79 ≈ 58 см³/моль (так і сказано в тексті). Різні речовини мають різні молярні об’єми.

Відповідь V_M(H₂O) = 18 : 1 = 18 см³/моль.

За якою формулою знаходять молярний об’єм рідини?

Умова

Зв’язок між об’ємом (V), кількістю речовини (n) і молярним об’ємом (V_M) описує формула V = n · V_M. Спробуйте самостійно вивести цю формулу.

✓ розібрано

В 1 моль речовини міститься об’єм V_M,

в n моль речовини — об’єм V.

Складаємо пропорцію: 1 : n = V_M : V, звідси V = n · V_M.

З неї: n = V : V_M; V_M = V : n.

Скопійовано ✓

Це та сама думка, що в § 15 для маси: порція в n моль у n разів більша за порцію в 1 моль. Тільки тепер порівнюємо не маси, а об’єми.

Який об’єм займають 3 моль газу за н. у.?

Умова

Обчисліть масу вуглекислого газу, якщо його об’єм становить 1,12 л.

✓ розібрано

Дано: V(CO₂) = 1,12 л (н. у.). Знайти: m(CO₂) — ?

n(CO₂) = V : V_M = 1,12 л : 22,4 л/моль = 0,05 моль.

M(CO₂) = 12 + 2 · 16 = 44 г/моль.

m(CO₂) = n · M = 0,05 моль · 44 г/моль = 2,2 г.

Відповідь: m(CO₂) = 2,2 г.

Скопійовано ✓

У підручнику ця вправа стоїть відразу після задачі 1: там від маси йшли до об’єму, а тут навпаки. Маршрут той самий, тільки в зворотний бік: об’єм → кількість речовини → маса.

Яка маса 11,2 л вуглекислого газу за н. у.?

Умова

Густина газу X становить 1,43 г/л. Обчисліть молярну масу цього газу.

✓ розібрано

Дано: ρ(X) = 1,43 г/л (н. у.). Знайти: M(X) — ?

M = ρ · V_M = 1,43 г/л · 22,4 л/моль ≈ 32 г/моль.

Відповідь: M(X) ≈ 32 г/моль (такою молярною масою має кисень O₂).

Скопійовано ✓

Густина газу — це маса 1 л. А молярна маса — маса 22,4 л (1 моль за н. у.). Потрібно лише перейти від одного до другого.

1 л газу важить 1,43 г. Скільки важить 1 моль цього газу за н. у.?

Умова

Задача 1. Обчислити об’єм водню масою 0,4 г.

✓ розібрано

Дано: m(H₂) = 0,4 г. Знайти: V(H₂) — ?

Розв’язання.

1. Обчислюємо кількість речовини водню:

n(H₂) = m(H₂) : M(H₂) = 0,4 г : 2 г/моль = 0,2 моль.

2. Обчислюємо об’єм водню складанням пропорції:

1 моль H₂ займає об’єм 22,4 л,

0,2 моль H₂ — x л;

x = V(H₂) = (0,2 моль · 22,4 л) : 1 моль = 4,48 л.

Об’єм водню можна обчислити й за формулою:

V(H₂) = n(H₂) · V_M = 0,2 моль · 22,4 л/моль = 4,48 л.

Відповідь: V(H₂) = 4,48 л.

Скопійовано ✓

Від маси до об’єму — через кількість речовини. Цей маршрут із двох кроків — основа всіх задач про гази. Розв’язуємо двома способами, як і в підручнику.

Який об’єм (н. у.) займають 0,2 моль будь-якого газу?

Умова

Задача 2. Обчислити кількість молекул у кисні об’ємом 1 л.

✓ розібрано

Дано: V(O₂) = 1 л (н. у.). Знайти: N(O₂) — ?

Розв’язання. 1-й спосіб.

Обчислюємо кількість молекул кисню в газі об’ємом 1 л складанням

пропорції:

у кисні об’ємом 22,4 л — 6,02 · 10²³ молекул,

а об’ємом 1 л — x молекул;

x = N(O₂) = 1 л · 6,02 · 10²³ : 22,4 л = 0,27 · 10²³ =

= 2,7 · 10²² молекул.

2-й спосіб. З формул n = N : N_A і n = V : V_M одержуємо

N = N_A · V : V_M. Здійснюємо обчислення:

N = 6,02 · 10²³ моль⁻¹ · 1 л : 22,4 л/моль = 2,7 · 10²² молекул.

Відповідь: N(O₂) = 2,7 · 10²² молекул.

Скопійовано ✓

Тут у ланцюжку «число частинок — кількість речовини — об’єм» ми проходимо обидва «мости» одночасно: від об’єму до моль, а від моль — до молекул.

Скільки молекул у 1 л повітря за н. у.?

Умова

Задача 3. Обчислити густину чадного газу CO.

✓ розібрано

Дано: CO. Знайти: ρ(CO) — ?

Розв’язання.

1. Обчислюємо молярну масу чадного газу:

M(CO) = 28 г/моль.

2. Обчислюємо густину газу:

1 моль CO, тобто 28 г, займає об’єм 22,4 л,

x г CO — 1 л;

x = m(CO) = 28 г · 1 л : 22,4 л = 1,25 г; ρ(CO) = 1,25 г/л.

Густину можна обчислити й іншим способом:

M = ρ · V_M, звідси ρ = M : V_M;

ρ(CO) = M(CO) : V_M = 28 г/моль : 22,4 л/моль = 1,25 г/л.

Відповідь: ρ(CO) = 1,25 г/л.

Скопійовано ✓

У задачі не дано ні маси, ні об’єму — лише формула. Це означає, що відповідь можна знайти з одних табличних даних: молярна маса й молярний об’єм газу.

Який з газів за н. у. має найбільшу густину?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про молярний об’єм речовин, закон Авогадро та їх використання. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Молярний об’єм V_M — об’єм 1 моль речовини: V_M = V : n.

Одиниці: см³/моль (тверді й рідкі речовини), л/моль (гази).

2. Зв’язок з густиною: M = ρ · V_M, звідки V_M = M : ρ.

3. Молярні об’єми твердих і рідких речовин різні (Al — 10,

H₂O — 18, NaCl — 27, C₂H₅OH — 58 см³/моль) і майже не

залежать від температури й тиску.

4. Об’єм газу залежить від температури й тиску, тому їх завжди

вказують. Нормальні умови (н. у.): 0 °С і 760 мм рт. ст.

(101,3 кПа).

5. За однакових умов молярні об’єми різних газів однакові;

за н. у. V_M = 22,4 л/моль.

6. Формули: V = n · V_M; n = V : V_M; V_M = V : n.

7. Закон Авогадро: в однакових об’ємах різних газів за однакових

температури і тиску міститься однакова кількість молекул.

8. Наслідок: однакові кількості речовини різних газів за однакових

температури і тиску займають однаковий об’єм.

Запитання класу: який об’єм за н. у. займають 3,01 · 10²³ молекул

азоту N₂?

Відповідь: n = 3,01 · 10²³ : (6,02 · 10²³ моль⁻¹) = 0,5 моль;

V = n · V_M = 0,5 моль · 22,4 л/моль = 11,2 л.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три питання зі вступу: що таке молярний об’єм, чому в однакових об’ємах різних газів однакова кількість молекул і як це використовують у розрахунках.

Крок 1 · Навіщо взагалі об’єм Газ зважити нелегко, зате його легко зібрати в мірний циліндр витісненням води (§ 6) і виміряти об’єм. Тому для газів потрібна ще одна величина — молярний об’єм.

Крок 2 · Означення V_M — об’єм 1 моль речовини, одиниці см³/моль (тверді й рідкі) та л/моль (гази). Означення таке саме, як у молярної маси, тільки замість маси — об’єм.

Крок 3 · Зв’язок із густиною З відомої m = ρ · V для порції в 1 моль виходить M = ρ · V_M і V_M = M : ρ. Так розраховують молярні об’єми твердих і рідких речовин.

Крок 4 · Чому гази поводяться інакше У твердих і рідких речовинах частинки «торкаються» одна одної, тож об’єм залежить від їх розміру, і молярні об’єми різні. У газах відстані між молекулами дуже великі, і об’єм визначається не розміром частинок, а їх числом.

Крок 5 · Чому потрібні умови Гази розширюються при нагріванні й стискаються при охолодженні та підвищенні тиску, тому об’єм газу без умов нічого не значить. Нормальні умови — 0 °С і 760 мм рт. ст. (101,3 кПа).

Крок 6 · Дві поправки (бонус) У хімії є ще стандартні умови (+25 °С): там V_M ≈ 24,5 л/моль. А деякі джерела «нормальним» вважають тиск 100 кПа, тоді V_M ≈ 22,7 л/моль. У задачах користуйся умовами свого підручника.

Крок 7 · Чому «22,4» — приблизно Для водню V_M = 22,42 л/моль, для метану 22,3, для сірчистого газу 21,9. Різницю дає слабке притягання між молекулами (с. 87): у SO₂ воно сильніше, тож 1 моль цього газу займає приблизно на 2 % менше, ніж 22,4 л.

Крок 8 · Формули V = n · V_M; n = V : V_M; V_M = V : n. Це «брат-близнюк» формул з § 15 — тільки з об’ємом замість маси.

Крок 9 · Закон Авогадро Гіпотезу висловив у 1811 р. А. Авогадро; після експериментального підтвердження й теоретичного обґрунтування вона стала законом. Виноска: для інертних газів (He, Ne, Ar) — однакова кількість атомів, бо молекул з кількох атомів вони не утворюють.

Крок 10 · Наслідок і ланцюжок Однакові n різних газів за однакових умов займають однаковий об’єм. А кількість речовини з’єднує все: N = n · N_A, m = n · M, V = n · V_M. Для 0,5 моль азоту: 3,01 · 10²³ молекул, 14 г, 11,2 л.

Крок 11 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання вимагає розрахунку або пояснення: «чому 1 моль різних газів займає однаковий об’єм, а 1 моль різних металів — різний?» Оцінюючи відповідь, перевір: названо умови, записано формулу, одиниці стоять.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: V_M = 22,4 л/моль для будь-якого газу за н. у.; V = n · V_M; в однакових об’ємах газів — однакове число молекул.

Який об’єм займає 1 моль будь-якого газу за нормальних умов?

Умова

Узгодьте записи в лівому стовпчику із записами в правому стовпчику:
1) V(H₂); 2) m(H₂); 3) V_M(H₂).
а) 22,4 г; б) 22,4 л; в) 22,4 моль; г) 22,4 л/моль.

✓ розібрано

1) V(H₂) — б) 22,4 л;

2) m(H₂) — а) 22,4 г;

3) V_M(H₂) — г) 22,4 л/моль.

Запис в) 22,4 моль зайвий: так вимірюють кількість речовини n.

Скопійовано ✓

Як і у вправі 1 з § 15: число скрізь одне, а розрізняє величини лише одиниця.

Яку одиницю має молярний об’єм газу?

Умова

Чому об’єми однієї й тієї ж кількості речовини різних газів за тих самих температури й тиску однакові, а твердих і рідких речовин — різні?

✓ розібрано

У газах відстані між молекулами дуже великі порівняно з розмірами

самих молекул, тому об’єм газу визначається не розміром частинок, а

їх числом, температурою й тиском. 1 моль будь-якого газу містить

однакове число молекул (6,02 · 10²³), тож за однакових умов займає

однаковий об’єм.

У твердих і рідких речовинах частинки контактують одна з одною, тому

об’єм порції залежить від розміру частинок і щільності їх упаковки.

У різних речовин вони різні, тому й молярні об’єми різні.

Скопійовано ✓

Пояснення будується на одному порівнянні: що визначає об’єм у газі й що — у твердому тілі чи рідині. Відповідь — «відстані».

Крок 1 · Що порівнюємо Береться по 1 моль різних речовин. У всіх рівно 6,02 · 10²³ частинок. Питання — чому об’єми в газів однакові, а в твердих і рідких різні.

Крок 2 · Тверді й рідкі речовини Частинки там стоять упритул, як апельсини в ящику. Об’єм ящика залежить від того, чи це апельсини, чи кавуни, і як щільно їх укладено. Звідси різні V_M: Al — 10, H₂O — 18, спирт — 58 см³/моль.

Крок 3 · Гази Молекули в газі розлетілися на відстані, що в багато разів більші за самі молекули. Об’єм задає простір, у якому вони рухаються, а не розмір кожної молекули.

Крок 4 · Аналогія Сто людей у залі. Площа залу залежить від залу, а не від того, високі це люди чи низькі: вони розбіглися, і їх «власний» розмір майже не впливає.

Крок 5 · Цифри 1 моль води займає 18 см³, а 1 моль будь-якого газу — 22 400 см³: у 22 400 : 18 ≈ 1240 разів більше. Відстань між центрами молекул у газі в ≈ 11 разів більша, ніж у рідині (кубічний корінь з 1240).

Крок 6 · Що ще керує об’ємом газу Температура й тиск. Газ при нагріванні розширюється, при охолодженні й стисканні — стискається. Тому порівнювати об’єми газів можна лише за однакових умов.

Крок 7 · Висновок За однакових температури й тиску об’єм газу залежить лише від числа молекул, а не від їх виду. А 1 моль — це однакове число молекул. Звідси й закон Авогадро.

Відповідь У газах об’єм визначає число молекул, температура й тиск, бо відстані між молекулами дуже великі; у твердих і рідких речовинах — розмір частинок і щільність їх упаковки.

Чому 1 моль різних газів за однакових умов займає однаковий об’єм?

Умова

Обчисліть об’єми (усно):
а) водню кількістю речовини 10 моль;
б) сірководню H₂S масою 3,4 г.

✓ розібрано

а) V(H₂) = n · V_M = 10 моль · 22,4 л/моль = 224 л.

б) M(H₂S) = 2 · 1 + 32 = 34 г/моль;

n(H₂S) = 3,4 г : 34 г/моль = 0,1 моль;

V(H₂S) = 0,1 моль · 22,4 л/моль = 2,24 л.

Відповідь: а) 224 л; б) 2,24 л.

Скопійовано ✓

Дві задачі з різною стартовою точкою: у пункті а) кількість речовини відома, а в б) спершу треба перейти від маси до моль.

Який об’єм займають 0,1 моль газу за н. у.?

Умова

Густина азоту становить 1,25 г/л. Обчисліть молярний об’єм цього газу.

✓ розібрано

Дано: ρ(N₂) = 1,25 г/л. Знайти: V_M — ?

M(N₂) = 2 · 14 = 28 г/моль.

V_M = M : ρ = 28 г/моль : 1,25 г/л = 22,4 л/моль.

Відповідь: V_M = 22,4 л/моль (н. у.).

Скопійовано ✓

Тепер навпаки: з густини знайти молярний об’єм. Так, власне, і з’ясували, що для газів V_M = 22,4 л/моль: виміряли густину, поділили на неї молярну масу.

Що ще потрібно знати, окрім густини, щоб знайти молярний об’єм газу?

Умова

Людина за добу видихає в складі повітря вуглекислий газ об’ємом 500 л. Обчисліть масу цього об’єму газу.

✓ розібрано

Дано: V(CO₂) = 500 л (н. у.). Знайти: m(CO₂) — ?

n(CO₂) = V : V_M = 500 л : 22,4 л/моль = 22,32 моль.

M(CO₂) = 12 + 2 · 16 = 44 г/моль.

m(CO₂) = n · M = 22,32 моль · 44 г/моль ≈ 982 г.

Відповідь: m(CO₂) ≈ 982 г.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Той самий маршрут «об’єм → кількість речовини → маса», що і у вправі з запитання 88.1. Тільки числа не «круглі», тож важливо правильно округлити.

Скільки моль CO₂ міститься в 500 л цього газу за н. у.?

Умова

Маса газу X становить 60 г, а об’єм цієї його порції — 44,8 л. Обчисліть молярну масу газу X. (Усно.)

✓ розібрано

Дано: m(X) = 60 г; V(X) = 44,8 л (н. у.). Знайти: M(X) — ?

n(X) = V : V_M = 44,8 л : 22,4 л/моль = 2 моль;

M(X) = m : n = 60 г : 2 моль = 30 г/моль.

Відповідь: M(X) = 30 г/моль.

Скопійовано ✓

Тут обидві величини — і маса, і об’єм — дані, а шукаємо молярну масу. Переходимо від об’єму до моль, а тоді ділимо масу на кількість речовини.

Скільки моль газу в 44,8 л за н. у.?

Умова

Де міститься найбільше молекул — в 1 л води, 1 л кисню чи 1 л водню? Відповідь аргументуйте.

✓ розібрано

1 л води має масу 1000 г: n(H₂O) = 1000 г : 18 г/моль ≈ 55,6 моль,

тобто ≈ 3,3 · 10²⁵ молекул.

1 л кисню (н. у.): n(O₂) = 1 л : 22,4 л/моль = 0,0446 моль,

тобто ≈ 2,7 · 10²² молекул. В 1 л водню — стільки ж (закон Авогадро).

Найбільше молекул у воді: приблизно в 1240 разів більше, ніж у 1 л

газу. У кисні й водню їх однакова кількість.

Скопійовано ✓

Цікаво тут те, що слово «найбільше» вимагає різних доказів для різних пар. Кисень і водень порівняти можна одразу, а воду потрібно перерахувати.

Крок 1 · Дано Три порції по 1 л: вода (рідина), кисень і водень (гази). Питання — де найбільше молекул, тобто найбільша кількість речовини.

Крок 2 · Кисень і водень Їх об’єми однакові, а умови (передбачається) однакові, тож за законом Авогадро в них однакова кількість молекул. Розрахунку не потрібно: молярна маса тут не впливає.

Крок 3 · Скільки молекул у 1 л газу n = 1 : 22,4 ≈ 0,0446 моль; N = 0,0446 · 6,02 · 10²³ ≈ 2,7 · 10²² (так само, як у задачі 2).

Крок 4 · Вода: закон Авогадро не діє Він стосується лише газів. Для води об’єм переводимо в масу через густину: 1 л = 1000 см³, а ρ = 1 г/см³, отже, m = 1000 г.

Крок 5 · Молі води n = 1000 : 18 ≈ 55,6 моль; N = 55,6 · 6,02 · 10²³ ≈ 3,3 · 10²⁵ молекул.

Крок 6 · Порівнюємо 55,6 : 0,0446 ≈ 1244. Тобто в літрі води молекул приблизно в 1240 разів більше, ніж у літрі кисню чи водню.

Крок 7 · Швидший шлях Через молярні об’єми: 22 400 см³ (газ) : 18 см³ (вода) = 1244. Той самий результат, і не треба рахувати окремо кожну порцію.

Крок 8 · Масу не плутай з числом 1 л води має масу 1000 г, 1 л кисню — 1,43 г, 1 л водню — 0,09 г. Маси різні, а молекул у газах порівну. Питання про число молекул — це питання про кількість речовини, а не про масу.

Крок 9 · Умови мають значення Висновок про кисень і водень правильний лише за однакових температури й тиску. Якщо один газ нагріти, то в його літрі молекул стане менше: газ розширюється.

Відповідь Найбільше молекул у воді (≈ 3,3 · 10²⁵); у кисні й водню їх порівну (≈ 2,7 · 10²²).

У якому з 1-літрових об’ємів найбільше молекул?

Умова

Яким є відношення об’ємів однакових мас газів — водню і метану CH₄?

✓ розібрано

Нехай маса кожного газу — m. M(H₂) = 2 г/моль; M(CH₄) = 16 г/моль.

n(H₂) = m : 2; n(CH₄) = m : 16.

Об’єми газів пропорційні кількостям речовини (V = n · V_M), тому

V(H₂) : V(CH₄) = n(H₂) : n(CH₄) = (m : 2) : (m : 16) = 16 : 2 = 8 : 1.

Відповідь: V(H₂) : V(CH₄) = 8 : 1.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Завдання без жодного числа: маса просто «m». Це не страшно: вона скоротиться. Потрібні лише молярні маси та ідея, що за однакових умов об’єм газу пропорційний кількості речовини.

Крок 1 · Що дано Маси газів однакові, а числа не названо. Умови вважаємо однаковими (інакше порівняти об’єми не можна).

Крок 2 · Зв’язок об’єму з масою V = n · V_M, а n = m : M. Отже, V = m · V_M : M. Для обох газів V_M однаковий.

Крок 3 · Візьмемо конкретне число Нехай по 16 г кожного. n(H₂) = 16 : 2 = 8 моль; n(CH₄) = 16 : 16 = 1 моль. Об’єми: 8 · 22,4 = 179,2 л і 22,4 л.

Крок 4 · Відношення 179,2 : 22,4 = 8 : 1. Об’єм водню в 8 разів більший.

Крок 5 · А якщо маса довільна V(H₂) : V(CH₄) = (m : 2) : (m : 16) = 16 : 2 = 8. Літера m скорочується, тому відповідь не залежить від маси.

Крок 6 · Загальне правило Для однакових мас об’єми газів відносяться обернено до молярних мас: V₁ : V₂ = M₂ : M₁. Легший газ займає більший об’єм.

Крок 7 · Перевірка густиною ρ(H₂) = 2 : 22,4 ≈ 0,0893 г/л, ρ(CH₄) = 16 : 22,4 ≈ 0,714 г/л. Об’єм = маса : густина, тож відношення об’ємів = 0,714 : 0,0893 = 8,0. Збіглося.

Крок 8 · Типова помилка Записати 2 : 16 = 1 : 8 — навпаки. Але в 1 г водню молекул у 8 разів більше, ніж в 1 г метану, тож і об’єм водню — не менший, а більший.

Крок 9 · Для чого це знати Чим легший газ, тим більший об’єм припадає на кожен грам. Саме тому повітряні кулі наповнюють воднем або гелієм (M = 4): за тієї самої маси газу вони займають більше місця, а різниця густин із повітрям створює підйомну силу.

Відповідь V(H₂) : V(CH₄) = 8 : 1.

У скільки разів об’єм 1 г водню більший за об’єм 1 г метану (за однакових умов)?

Умова

Чотири колби однакового об’єму заповнили за однакових температури й тиску воднем, аргоном, вуглекислим газом і чадним газом. У якій колбі міститься найбільше атомів, а в якій — найменше?

✓ розібрано

За однакових об’єму, температури й тиску в колбах однакова кількість

частинок N (закон Авогадро). Атомів у частинці: H₂ — 2, CO₂ — 3, CO — 2;

аргон — одноатомний газ (1 атом у частинці).

Число атомів: H₂ — 2N; Ar — N; CO₂ — 3N; CO — 2N.

Найбільше атомів у колбі з вуглекислим газом, найменше — з аргоном;

у колбах з воднем і чадним газом атомів порівну.

Скопійовано ✓

Закон Авогадро дає лише число молекул (частинок), а питають про атоми. Тож потрібен ще один крок: порахувати атоми в кожній частинці.

Крок 1 · Закон Авогадро Однакові об’єми газів за однакових температури й тиску містять однакову кількість частинок. Нехай у кожній колбі їх N.

Крок 2 · Яка частинка в кожному газі Водень, вуглекислий і чадний газ складаються з молекул (H₂, CO₂, CO), а аргон — з окремих атомів (виноска на с. 87: інертні гази — одноатомні).

Крок 3 · Атомів у частинці H₂ — 2; CO₂ — 1 + 2 = 3; CO — 1 + 1 = 2; Ar — 1.

Крок 4 · Рахуємо атоми Помножимо число частинок на число атомів у частинці: H₂ — 2N; Ar — N; CO₂ — 3N; CO — 2N.

Крок 5 · Найбільше й найменше Найбільше — у колбі з CO₂ (3N), найменше — з аргоном (N).

Крок 6 · Рівність У колбах з H₂ і CO атомів порівну (по 2N), хоча гази зовсім різні й молярні маси різні (2 та 28 г/моль).

Крок 7 · Маса не допоможе Для 1 моль кожного газу маси такі: H₂ — 2 г, Ar — 40 г, CO₂ — 44 г, CO — 28 г. Аргон майже такий важкий, як вуглекислий газ, але атомів у ньому втричі менше. Знову: «важче» не означає «більше атомів».

Крок 8 · Типова помилка Вважати аргон двоатомним (Ar₂), як водень чи кисень. Інертні гази утворюють не молекули, а одиночні атоми.

Відповідь Найбільше атомів у колбі з вуглекислим газом, найменше — з аргоном; у колбах з воднем і чадним газом їх однакова кількість.

У якій колбі найбільше атомів?

Умова

Доведіть, що молярні об’єми твердих речовин різні. Для цього відшукайте в інтернеті значення густин кількох металів і використайте їх для обчислень.

✓ розібрано

V_M = M : ρ. Довідкові густини (г/см³): Al — 2,70; Fe — 7,87;

Cu — 8,96; Pb — 11,34; Na — 0,97.

V_M(Al) = 27 г/моль : 2,70 г/см³ = 10,0 см³/моль;

V_M(Fe) = 56 : 7,87 = 7,1 см³/моль;

V_M(Cu) = 64 : 8,96 = 7,1 см³/моль;

V_M(Pb) = 207 : 11,34 = 18,3 см³/моль;

V_M(Na) = 23 : 0,97 = 23,7 см³/моль.

Значення різні (від 7 до 24 см³/моль), що й треба було довести.

Скопійовано ✓

Щоб довести «різні», досить знайти дві речовини з різними V_M. Ми візьмемо п’ять металів, щоб побачити розкид значень.

Крок 1 · Що доводимо Що в твердих речовин молярні об’єми не однакові на відміну від газів. Для цього достатньо дві речовини з різними значеннями.

Крок 2 · Формула V_M = M : ρ. Потрібні молярна маса (з таблиці) і густина (довідкові дані з інтернету).

Крок 3 · Дані Густини, г/см³: Al — 2,70; Fe — 7,87; Cu — 8,96; Pb — 11,34; Na — 0,97 (довідкові значення за кімнатної температури).

Крок 4 · Алюміній 27 : 2,70 = 10,0 см³/моль. Збігається з числом із тексту підручника (с. 86) — хороша перевірка довідника.

Крок 5 · Залізо й мідь 56 : 7,87 = 7,1; 64 : 8,96 = 7,1 см³/моль. Тут значення випадково майже збіглися, але це не спростовує тезу: для інших металів вони інші.

Крок 6 · Свинець і натрій 207 : 11,34 = 18,3; 23 : 0,97 = 23,7 см³/моль. Це в 2,6–3,3 раза більше, ніж у заліза чи міді.

Крок 7 · Висновок Значення від 7,1 до 23,7 см³/моль — у 3,3 раза різниця. Отже, у твердих речовин молярні об’єми різні.

Крок 8 · Чому так Об’єм моля залежить від розміру атомів і від того, як щільно вони упаковані в кристалі. Натрій — легкий метал, але його атоми великі й упаковані рихло, тому моль займає найбільший об’єм.

Крок 9 · Порівняй з газами У газів молярні об’єми однакові — 22,4 л/моль, тобто 22 400 см³, а це приблизно в 900–3000 разів більше, ніж у металів (7–24 см³). Різниця зумовлена відстанями між частинками.

Відповідь V_M(Fe) ≈ V_M(Cu) ≈ 7,1; V_M(Al) = 10,0; V_M(Pb) ≈ 18,3; V_M(Na) ≈ 23,7 см³/моль — значення різні.

Чому в різних твердих речовин молярні об’єми різні?

Умова

Шанс для творчості. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення на тему «Чому твердження А. Авогадро про однакову кількість молекул в однакових об’ємах різних газів протягом тривалого часу було лише гіпотезою?».

✓ розібрано

Зразок плану повідомлення (дані перевіряйте за джерелами):

1. 1811 р. А. Авогадро висловив гіпотезу: в однакових об’ємах газів

за однакових температури й тиску — однакова кількість молекул.

2. Чому її не прийняли: тоді не розрізняли атом і молекулу;

вважали, що атоми одного елемента не можуть сполучатися, тож

двоатомних молекул H₂, O₂, N₂ «не буває»; дані про густини

газів і склад сполук суперечили одне одному.

3. Що змінилося: у 1858–1860 рр. С. Канніццаро показав, що гіпотеза

усуває суперечності, і виклав це на з’їзді в Карлсруе (1860).

4. Підтвердження: точніші виміри мас і густин, а на початку XX ст. —

експерименти з визначення числа Авогадро (Ж. Перрен).

5. Висновок: гіпотеза стала законом, коли з’явилися експериментальне

підтвердження й теоретичне обґрунтування (с. 87).

Скопійовано ✓

Це творче завдання, єдиної «правильної» відповіді нема. Нижче — зразок структури й головні факти, з яких можна будувати текст. Дати й імена варто звірити за надійними джерелами.

Крок 1 · Гіпотеза й закон Гіпотеза — припущення, яке ще не доведено. Законом його стає після експериментального підтвердження й теоретичного обґрунтування (с. 87). Тема повідомлення — чому на цей шлях знадобилося близько півстоліття.

Крок 2 · Що саме запропонував Авогадро У 1811 р. він припустив, що в однакових об’ємах газів — однакове число молекул, а молекули простих газів (водень, кисень, азот) складаються з двох атомів.

Крок 3 · Чому ідея була вдалою Вона пояснювала об’ємні відношення в реакціях: 1 об’єм водню + 1 об’єм хлору дають 2 об’єми хлороводню. Якщо молекули H₂ і Cl₂ двоатомні, то H₂ + Cl₂ = 2HCl, і числа сходяться.

Крок 4 · Причина 1 — плутанина понять Тоді ще часто не розрізняли «атом» і «молекула». Без цієї різниці припущення про молекули, що діляться на атоми під час реакції, здавалося дивним.

Крок 5 · Причина 2 — переконання сучасників Багато хіміків вважали, що однакові атоми не можуть з’єднуватись між собою (тож H₂, O₂ «неможливі»). Ця думка спиралась на тогочасні уявлення про сили між атомами.

Крок 6 · Причина 3 — розбіжні дані Атомні маси різних авторів різнились: єдиної узгодженої системи не було, тож і розрахунки за густинами суперечили один одному.

Крок 7 · Поворот У 1858 р. С. Канніццаро показав, що з ідеєю Авогадро всі суперечності зникають, а в 1860 р. виклав це на першому міжнародному з’їзді хіміків у Карлсруе. Після цього гіпотезу почали приймати.

Крок 8 · Остаточне підтвердження Число Авогадро визначили кількома незалежними методами на початку XX ст. (Ж. Перрен та ін.), і всі дали ≈ 6 · 10²³. Саме ця згода різних дослідів і стала вирішальним аргументом.

Крок 9 · Як оформити Структура: вступ (що таке гіпотеза) → ідея Авогадро (1811) → чому її не прийняли (2–3 причини) → як усе змінилося (1860) → висновок. Підручник вимагає «матеріали з інтернету» — вказуй джерела.

Відповідь Зразок плану — у режимі «Списати». Головне: ідея випередила своє покоління — для неї ще не було узгоджених атомних мас і чіткого розрізнення атома й молекули.

Що перетворює гіпотезу на закон?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

газ — gas

густина — density

закон Авогадро — Avogadro’s law

молярний об’єм — molar volume

нормальні умови (н. у.) — standard temperature and pressure (STP)

об’єм — volume

стала Авогадро — Avogadro constant

стандартні умови — standard ambient temperature and pressure (SATP)

температура — temperature

тиск — pressure

Скопійовано ✓

Зразок словничка з 10 пар за алфавітом. Звертай увагу на два терміни «нормальні» та «стандартні» умови — вони в англійській подібні.

Як англійською «молярний об’єм»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … пов’язати об’єм газу з кількістю речовини

(вправи 3, 6) і знайти густину чи молярну масу (вправа 4).

Мені було важко … ланцюжки з кількох кроків (вправа 5, задача 1)

і міркування без чисел (вправи 8*, 9).

Мені було цікаво … що в 1 л будь-якого газу ≈ 2,7 · 10²² молекул

і що закон Авогадро спершу був лише гіпотезою.

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Який об’єм займають 0,25 моль газу за н. у.?

Умова

Визначте відношення об’ємів реагентів — сірководню H₂S і кисню, якщо продуктами реакції між цими газами є сірчистий газ SO₂ і вода.

✓ розібрано

Схема: H₂S + O₂ → SO₂ + H₂O.

Рівняння: 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O.

За законом об’ємних відношень V(H₂S) : V(O₂) = 2 : 3.

Відповідь: V(H₂S) : V(O₂) = 2 : 3.

Скопійовано ✓

Закон Гей-Люссака говорить: об’єми газів відносяться, як коефіцієнти в рівнянні. Отже, щоб відповісти на питання, спершу треба скласти й зрівняти рівняння.

Крок 1 · Що питають Відношення об’ємів двох реагентів — V(H₂S) : V(O₂). Обидва — гази, тож можна скористатися щойно вивченим законом.

Крок 2 · Схема За умовою: H₂S + O₂ → SO₂ + H₂O. Стрілка, бо коефіцієнтів ще нема.

Крок 3 · Сульфур і Гідроген Сульфуру по одному атому з обох боків. Гідрогену по два. Ці два елементи вже зрівняні, тож лишився Оксиген — його, як завжди, зрівнюємо останнім.

Крок 4 · Оксиген Праворуч Оксигену 2 (у SO₂) + 1 (у H₂O) = 3 атоми — непарне число, а молекула O₂ дає лише парне. Подвоюємо праворуч: 2SO₂ + 2H₂O — там 4 + 2 = 6 атомів Оксигену, тож O₂ ліворуч треба 3.

Крок 5 · Підганяємо Сульфур і Гідроген Після подвоєння праворуч маємо 2 атоми Сульфуру й 4 атоми Гідрогену, тож ліворуч ставимо 2H₂S. Рівняння: 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O.

Крок 6 · Перевірка атомів S: 2 = 2. H: 4 = 4. O: 6 = 4 + 2 = 6. Рівняння зрівняне.

Крок 7 · Читаємо коефіцієнти як об’єми Перед H₂S — 2, перед O₂ — 3. Отже, V(H₂S) : V(O₂) = 2 : 3. Наприклад, 2 л сірководню згоряють у 3 л кисню; або 20 мл і 30 мл.

Крок 8 · Чому це так За законом Авогадро однакові об’єми газів містять однакове число молекул. Тож відношення об’ємів дорівнює відношенню чисел молекул, а воно, згідно з рівнянням, 2 : 3.

Крок 9 · Чому в умові сказано про продукти Бо за нестачі кисню горіння йде інакше: 2H₂S + O₂ = 2S + 2H₂O, і відношення стало б 2 : 1. Продукт залежить від кількості кисню (так само, як у § 8 з метаном). Вода у відношення не входить — питали лише про реагенти.

Відповідь V(H₂S) : V(O₂) = 2 : 3.

Скільки літрів кисню потрібно для повного згоряння 6 л H₂S до SO₂ і води?

Умова

Задача. Обчислити об’єм азоту, який прореагує з воднем об’ємом 600 мл, і об’єм амоніаку NH₃, що утвориться внаслідок реакції.

✓ розібрано

Дано: V(H₂) = 600 мл. Знайти: V(N₂) — ?; V(NH₃) — ?

Розв’язання.

1. Складаємо рівняння реакції: N₂ + 3H₂ = 2NH₃.

Згідно з рівнянням і законом об’ємних відношень газів, один об’єм

азоту взаємодіє з трьома об’ємами водню й утворюються два об’єми

амоніаку.

2. Обчислюємо об’єм азоту складанням пропорції:

1 мл азоту прореагує з 3 мл водню,

x мл азоту — з 600 мл водню;

x = V(N₂) = 1 мл · 600 мл : 3 мл = 200 мл.

3. Обчислюємо об’єм амоніаку:

із 3 мл водню утворюються 2 мл амоніаку,

із 600 мл водню — y мл амоніаку;

y = V(NH₃) = 600 мл · 2 мл : 3 мл = 400 мл.

Відповідь: V(N₂) = 200 мл; V(NH₃) = 400 мл.

Скопійовано ✓

У цій задачі нема ні мас, ні молів: усі речовини — гази, тому об’єми можна порівнювати прямо за коефіцієнтами. Це найкоротший шлях у розрахунках за рівняннями.

Скільки літрів NH₃ утвориться з 3 л водню (N₂ + 3H₂ = 2NH₃)?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про закон об’ємних відношень газів у хімічних реакціях та його використання. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Закон об’ємних відношень газів у хімічних реакціях

(Ж.-Л. Гей-Люссак, 1808): об’єми газів, які взаємодіють між

собою та утворюються внаслідок реакції, відносяться як

невеликі цілі числа.

2. Ці числа — коефіцієнти в хімічному рівнянні:

H₂ + Cl₂ = 2HCl; V(H₂) : V(Cl₂) : V(HCl) = 1 : 1 : 2;

2CO + O₂ = 2CO₂; V(CO) : V(O₂) : V(CO₂) = 2 : 1 : 2.

3. Пояснення дає закон Авогадро: однакові об’єми газів містять

однакову кількість молекул, тож відношення об’ємів газів

дорівнює відношенню кількостей молекул, тобто коефіцієнтів.

4. Користь: відміряти об’єм газу значно легше, ніж зважити його.

5. Закон стосується лише газів за однакових температури й тиску;

тверді й рідкі речовини в об’ємних відношеннях не враховують.

6. Порядок розв’язання: рівняння → відношення коефіцієнтів →

пропорція. Об’єми можна брати в будь-яких однакових одиницях.

7. Сумарний об’єм газів під час реакції може змінюватися

(зберігається маса, а не об’єм).

Запитання класу: змішали 5 л водню й 1 л азоту, провели реакцію

N₂ + 3H₂ = 2NH₃ до кінця. Який склад суміші після реакції?

Відповідь: азоту немає; V(NH₃) = 2 л; залишилось 2 л H₂ (5 − 3).

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на два питання зі вступу: в яких відношеннях реагують гази та як це використовують у задачах. Закон простий, а користі від нього багато.

Крок 1 · Навіщо взагалі закон Газ зважити важко, а об’єм виміряти легко. Тому хімік, що працює з газами, думає про літри й мілілітри, а не про грами.

Крок 2 · Що помітили вчені Гази реагують не в довільних відношеннях: на спалювання двох об’ємів водню йде рівно один об’єм кисню. Закономірність вимагала пояснення.

Крок 3 · Закон Гей-Люссака У 1808 р. Ж.-Л. Гей-Люссак сформулював: об’єми газів, які взаємодіють і утворюються, відносяться як невеликі цілі числа — 1 : 1 : 2, 2 : 1 : 2, 1 : 3 : 2 тощо.

Крок 4 · Числа — це коефіцієнти Згодом з’ясувалося, що ці цілі числа збігаються з коефіцієнтами рівняння. Для 2CO + O₂ = 2CO₂ об’єми відносяться як 2 : 1 : 2.

Крок 5 · Чому саме так Закон Авогадро: в однакових об’ємах газів однакове число молекул. Якщо 2 молекули CO реагують з 1 молекулою O₂, то й об’єми відносяться як 2 : 1.

Крок 6 · Коли закон працює Лише для газів за однакових температури й тиску. Твердий реагент (C, Zn, Fe) в об’ємні відношення не входить, а воду беруть до уваги тільки як пару.

Крок 7 · Об’єм не зберігається N₂ + 3H₂ = 2NH₃: було 1 + 3 = 4 об’єми, стало 2. Маса зберігається завжди (§ 4), а сумарний об’єм газів — ні. Це розбирають у вправі 1.

Крок 8 · Алгоритм розв’язання 1) складаємо й зрівнюємо рівняння; 2) читаємо коефіцієнти як об’єми; 3) складаємо пропорцію. Моль і молярні маси тут не потрібні, якщо всі речовини — гази.

Крок 9 · Надлишок і нестача Якщо дано об’єми двох реагентів, перевіряємо, якого вистачить. Рахуємо за тим, якого менше за відношенням; іншого частина залишиться (вправи 2, 4, 5).

Крок 10 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання вимагає невеличкого розрахунку. Оцінюючи відповідь, перевір: рівняння зрівняне, коефіцієнти прочитані як об’єми, вказано, що лишилось.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: для газів V₁ : V₂ = коефіцієнт₁ : коефіцієнт₂.

У рівнянні C + O₂ = CO₂ вуглець твердий. Яке відношення V(O₂) : V(CO₂)?

Умова

Збільшуватиметься, зменшуватиметься чи залишатиметься постійним сумарний об’єм речовин під час кожного хімічного перетворення, якщо всі реагенти та продукти реакцій є газами:
а) CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl;   г) O₃ → O₂;
б) NH₃ + Cl₂ → N₂ + HCl;   д) N₂ + O₂ → NO;
в) CH₄ → C₂H₂ + H₂;   е) N₂H₄ → NH₃ + N₂?

✓ розібрано

а) CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl: 1 + 1 = 2 → 1 + 1 = 2; не змінюється.

б) 2NH₃ + 3Cl₂ = N₂ + 6HCl: 2 + 3 = 5 → 1 + 6 = 7; збільшується.

в) 2CH₄ = C₂H₂ + 3H₂: 2 → 1 + 3 = 4; збільшується.

г) 2O₃ = 3O₂: 2 → 3; збільшується.

д) N₂ + O₂ = 2NO: 1 + 1 = 2 → 2; не змінюється.

е) 3N₂H₄ = 4NH₃ + N₂: 3 → 4 + 1 = 5; збільшується.

Відповідь: постійний — а, д; збільшується — б, в, г, е;

зменшення немає в жодному випадку.

Скопійовано ✓

Тут усе вирішують коефіцієнти: потрібно зрівняти кожну схему й порівняти суму коефіцієнтів ліворуч із сумою праворуч. Маса при цьому зберігається завжди, а об’єм — ні.

Яка з реакцій супроводжується зменшенням сумарного об’єму газів?

Умова

Чи вистачить кисню об’ємом 2,5 л для спалювання такого ж об’єму чадного газу?

✓ розібрано

Дано: V(O₂) = 2,5 л; V(CO) = 2,5 л. Чи вистачить O₂?

2CO + O₂ = 2CO₂; V(CO) : V(O₂) = 2 : 1.

Для 2,5 л CO потрібно V(O₂) = 2,5 л : 2 = 1,25 л.

Є 2,5 л > 1,25 л, тому кисню вистачить; залишиться 1,25 л.

Відповідь: так, вистачить (із надлишком 1,25 л O₂).

Скопійовано ✓

Задача на порівняння: скільки кисню потрібно за рівнянням і скільки його є. «Однакові об’єми» тут пастка: реагують вони не в рівних відношеннях.

Скільки літрів кисню потрібно, щоб спалити 8 л CO (2CO + O₂ = 2CO₂)?

Умова

Обчисліть об’єм кисню, який витратиться на згоряння метану CH₄ об’ємом 2 л, якщо продуктами реакції є вода і вуглекислий газ.

✓ розібрано

Дано: V(CH₄) = 2 л. Знайти: V(O₂) — ?

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O; V(CH₄) : V(O₂) = 1 : 2.

1 л CH₄ — 2 л O₂;

2 л CH₄ — x л O₂;

x = V(O₂) = 2 л · 2 л : 1 л = 4 л.

Відповідь: V(O₂) = 4 л.

Скопійовано ✓

Згоряння метану — це реакція з § 8, тепер порахована в літрах. Головне — не забути, що кисню витрачається в рази більше, ніж палива.

Який об’єм кисню витрачається на згоряння 5 л метану?

Умова

У посудині змішали газ NO об’ємом 4 л і кисень об’ємом 3 л. Які гази буде виявлено після реакції, унаслідок якої утворюється газ NO₂? Обчисліть об’єм кожного із цих газів.

✓ розібрано

Дано: V(NO) = 4 л; V(O₂) = 3 л. Знайти: гази після реакції; V — ?

2NO + O₂ = 2NO₂; V(NO) : V(O₂) : V(NO₂) = 2 : 1 : 2.

На 4 л NO потрібно V(O₂) = 4 л : 2 = 2 л; є 3 л — кисень у надлишку.

V(NO₂) = V(NO) = 4 л. Залишилось O₂: 3 л − 2 л = 1 л.

Відповідь: після реакції — NO₂ (4 л) і O₂ (1 л); NO не залишиться.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Тут дано об’єми обох реагентів, тож перш ніж рахувати продукт, треба з’ясувати, хто прореагує повністю, а хто залишиться.

Крок 1 · Дано й питання V(NO) = 4 л і V(O₂) = 3 л. Питають, які гази лишаться після реакції, і скільки їх. Отже, відповідь має бути списком з об’ємами.

Крок 2 · Рівняння NO + O₂ → NO₂. Оксиген: праворуч 2, ліворуч 1 + 2 = 3 — не збігається. Подвоюємо NO і NO₂: 2NO + O₂ = 2NO₂ (N: 2 = 2; O: 2 + 2 = 4 = 4).

Крок 3 · Відношення V(NO) : V(O₂) : V(NO₂) = 2 : 1 : 2.

Крок 4 · Хто в нестачі Кисню потрібно вдвічі менше, ніж NO: на 4 л NO — 4 : 2 = 2 л O₂.

Крок 5 · Порівнюємо Є 3 л O₂, а потрібно 2 л. Отже, кисень у надлишку, а NO прореагує весь — «лімітує» реакцію саме він.

Крок 6 · Скільки лишиться кисню Прореагувало 2 л O₂, тому залишилось 3 − 2 = 1 л.

Крок 7 · Скільки утворилось продукту Коефіцієнти NO і NO₂ однакові, тож V(NO₂) = V(NO) = 4 л. Рахуємо за тим реагентом, що прореагував повністю.

Крок 8 · Склад суміші після реакції NO₂ — 4 л і O₂ — 1 л, разом 5 л (було 4 + 3 = 7 л). Газу NO в суміші нема.

Крок 9 · Типова помилка Рахувати за киснем: 3 л O₂ «дають» 6 л NO₂. Але NO для цього треба 6 л, а є 4 — його не вистачить. Завжди перевіряй, хто закінчиться першим.

Крок 10 · Колір NO безбарвний, а NO₂ бурий. Суміш забарвиться в бурий колір — це прикмета NO₂ (так було в § 8, вправа 4). Бонус: частина NO₂ димеризується в N₂O₄, але задача цього не враховує.

Відповідь Після реакції — NO₂ об’ємом 4 л і O₂ об’ємом 1 л.

Змішали 6 л NO і 2 л O₂ (2NO + O₂ = 2NO₂). Який газ у надлишку?

Умова

Після реакції у 40 мл суміші кисню з воднем залишилося 10 мл кисню, який не прореагував. Обчисліть об’єми газів, які були в суміші до взаємодії речовин.

✓ розібрано

Дано: V(суміші O₂ і H₂) = 40 мл; після реакції лишилось 10 мл O₂.

Знайти: V(O₂) — ?; V(H₂) — ?

2H₂ + O₂ = 2H₂O. Залишився кисень, отже, водень прореагував увесь.

Прореагувало 40 мл − 10 мл = 30 мл суміші; V(H₂) : V(O₂) = 2 : 1.

V(H₂) = 30 мл · 2 : 3 = 20 мл; V(O₂) прореагував = 30 мл : 3 = 10 мл.

Усього кисню було: 10 мл + 10 мл = 20 мл.

Відповідь: V(H₂) = 20 мл; V(O₂) = 20 мл.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Тут усе навпаки: відомо, що лишилося, а треба знайти, що було. Ключ — слова «кисень, який не прореагував»: вони говорять, що водень закінчився першим.

Крок 1 · Як читати умову 40 мл — це суміш до реакції (так сказано в запитанні «які гази були до взаємодії»). Після реакції з неї лишилося 10 мл кисню.

Крок 2 · Рівняння 2H₂ + O₂ = 2H₂O. Об’єми реагентів — V(H₂) : V(O₂) = 2 : 1. Вода у відношення об’ємів не входить.

Крок 3 · Що означає «кисень залишився» Якщо кисень залишився, то водню забракло, і він прореагував увесь. Залишитися водню й кисню одразу не могло: вони б реагували далі.

Крок 4 · Скільки прореагувало З 40 мл суміші 10 мл — «зайвий» кисень. Решта 40 − 10 = 30 мл — це газ, який прореагував, у точній пропорції 2 : 1.

Крок 5 · Ділимо 30 мл на частини Пропорція 2 : 1 означає три частини, по 30 : 3 = 10 мл. Отже, прореагувало водню 2 · 10 = 20 мл, кисню 10 мл.

Крок 6 · Скільки було спочатку Водню було 20 мл (весь прореагував). Кисню було 10 мл (прореагував) + 10 мл (залишився) = 20 мл.

Крок 7 · Перевірка 20 + 20 = 40 мл — збігається з умовою. 20 мл H₂ потребує 10 мл O₂; із 20 мл кисню залишається 20 − 10 = 10 мл. Так і є.

Крок 8 · Типова помилка Розділити 40 мл у відношенні 2 : 1 і отримати 26,7 і 13,3 мл. Але така суміш згоріла б без залишку — а в нас залишився кисень. Вихідна суміш не обов’язково «ідеальна».

Крок 9 · Гримуча суміш Суміш водню з киснем саме у відношенні 2 : 1 (така як у рівнянні) називають гримучим газом: вона вибухає найсильніше, бо нема надлишку жодного з реагентів. Тут же кисню забагато.

Відповідь V(H₂) = 20 мл; V(O₂) = 20 мл.

У суміші було 30 мл H₂ і 30 мл O₂. Що залишиться після повного згоряння водню?

Умова

У якому об’ємному відношенні необхідно змішати сірчистий газ SO₂ і повітря, щоб кожного реагенту вистачило для перебігу реакції SO₂ + O₂ → SO₃? Вважайте, що кисень займає п’яту частину об’єму повітря. Спробуйте розв’язати задачу усно.

✓ розібрано

2SO₂ + O₂ = 2SO₃; V(SO₂) : V(O₂) = 2 : 1.

Кисень — п’ята частина повітря: V(повітря) = 5 · V(O₂).

Нехай V(O₂) = 1 л, тоді V(SO₂) = 2 л, V(повітря) = 5 л.

Відповідь: V(SO₂) : V(повітря) = 2 : 5.

Скопійовано ✓

Є два «етапи»: за рівнянням знаходимо відношення SO₂ до чистого кисню, а потім замінюємо кисень повітрям, у якому його в п’ять разів менше.

Крок 1 · Що означає «щоб вистачило» Обидва реагенти мають прореагувати без залишку. Тоді їхні об’єми відносяться точно як коефіцієнти в рівнянні.

Крок 2 · Рівняння SO₂ + O₂ → SO₃. Оксигену ліворуч 4, праворуч 3; подвоюємо SO₃ і SO₂: 2SO₂ + O₂ = 2SO₃ (S: 2 = 2; O: 4 + 2 = 6 = 6).

Крок 3 · Відношення з рівняння V(SO₂) : V(O₂) = 2 : 1. Сірчистого газу вдвічі більше, ніж чистого кисню.

Крок 4 · Кисень не чистий У нас кисень — не окремий газ, а п’ята частина повітря. Отже, V(O₂) = V(повітря) : 5, або V(повітря) = 5 · V(O₂).

Крок 5 · Усно Візьмемо 1 л кисню: це 5 л повітря. На нього потрібно 2 л SO₂. Отже, 2 л SO₂ на 5 л повітря.

Крок 6 · Перевірка У 5 л повітря міститься 5 : 5 = 1 л кисню — рівно та кількість, що потрібна для 2 л SO₂. Усе сходиться.

Крок 7 · Що станеться з рештою повітря Решта повітря (4 л) — азот. Він у реакцію не вступає, тож у кінці лишиться 2 л SO₃ + 4 л N₂ = 6 л (було 2 + 5 = 7 л).

Крок 8 · Типова помилка Відповісти «2 : 1», тобто не помітити, що кисень — лише п’ята частина повітря. Тоді повітря забракне: замість 5 л знадобилося б лише 1 л.

Крок 9 · Реальне виробництво Саме так добувають SO₃ для сульфатної кислоти (з каталізатором, ≈ 450 °С), але повітря на практиці беруть з надлишком — це вже тема про оборотні реакції (понад програму).

Відповідь V(SO₂) : V(повітря) = 2 : 5.

Скільки літрів повітря потрібно для повного окиснення 4 л SO₂ до SO₃ (кисень — п’ята частина повітря)?

Умова

Обчисліть об’єм кисню, який витрачається на спалювання 200 мл суміші водню та чадного газу CO. Чи необхідно для розв’язання задачі знати кількісний склад суміші? Відповідь аргументуйте.

✓ розібрано

Дано: V(суміші H₂ і CO) = 200 мл. Знайти: V(O₂) — ?

2H₂ + O₂ = 2H₂O; 2CO + O₂ = 2CO₂.

В обох рівняннях V(пального газу) : V(O₂) = 2 : 1.

Нехай V(H₂) = x мл, тоді V(CO) = (200 − x) мл.

V(O₂) = x : 2 + (200 − x) : 2 = 200 : 2 = 100 мл.

Відповідь: V(O₂) = 100 мл. Склад суміші знати не потрібно:

x у результаті скорочується, бо відношення в обох реакціях однакове.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Хитрість задачі: склад суміші невідомий, а відповідь від нього не залежить. Чому так — і в чому «секрет» — розбираємо кроками.

Крок 1 · Що відомо Об’єм суміші 200 мл, але скільки в ній водню, а скільки CO — невідомо. Здається, цього недостатньо.

Крок 2 · Два рівняння Горять обидва гази: 2H₂ + O₂ = 2H₂O і 2CO + O₂ = 2CO₂.

Крок 3 · Помічаємо головне В обох рівняннях на 2 об’єми пального газу припадає 1 об’єм кисню — відношення однакове.

Крок 4 · Вводимо невідоме Нехай водню x мл. Тоді CO — (200 − x) мл, бо разом 200 мл.

Крок 5 · Кисень на кожен газ На водень: x : 2. На CO: (200 − x) : 2.

Крок 6 · Додаємо x : 2 + (200 − x) : 2 = (x + 200 − x) : 2 = 200 : 2 = 100 мл. Невідоме x скоротилося.

Крок 7 · Перевіряємо на прикладах Тільки водень (200 мл): 100 мл O₂. Тільки CO (200 мл): теж 100 мл. Суміш 50 мл + 150 мл: 25 + 75 = 100 мл. Усі випадки — 100 мл.

Крок 8 · Відповідь на запитання «чи треба знати склад» Ні, не треба. Аргумент: обидва гази споживають кисень в однаковому відношенні, тому важить лише загальний об’єм суміші.

Крок 9 · Коли склад знати треба Якби в суміші був метан (CH₄ + 2O₂: відношення 1 : 2) або сірководень (2 : 3), відношення стали б різні, й від складу залежала б відповідь. Подібну ідею побачимо в § 18, вправа 7: у газів з однаковою молярною масою відносна густина суміші від складу не залежить.

Відповідь V(O₂) = 100 мл; склад суміші знати не потрібно.

Скільки кисню потрібно на 60 мл суміші H₂ і CO будь-якого складу?

Умова

Шанс для творчості. Один об’єм газуватої сполуки Нітрогену з Гідрогеном під час згоряння в кисні утворює один об’єм азоту N₂ і два об’єми водяної пари. Установіть формулу сполуки і запишіть рівняння відповідної реакції.

✓ розібрано

Схема: N_xH_y + O₂ → N₂ + H₂O. Об’єми 1 : ? : 1 : 2 — це коефіцієнти.

N: в 1 молекулі N₂ — 2 атоми Нітрогену, тому x = 2.

H: у 2 молекулах H₂O — 4 атоми Гідрогену, тому y = 4.

Формула сполуки — N₂H₄ (гідразин).

Оксиген: у 2H₂O — 2 атоми, тому перед O₂ коефіцієнт 1.

Рівняння: N₂H₄ + O₂ = N₂ + 2H₂O.

V(N₂H₄) : V(O₂) : V(N₂) : V(H₂O) = 1 : 1 : 1 : 2.

Відповідь: N₂H₄; N₂H₄ + O₂ = N₂ + 2H₂O.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Це «хімічний детектив»: за об’ємними відношеннями (які є коефіцієнтами) відновлюємо склад невідомої молекули. Таким самим способом у XIX ст. встановлювали формули газів.

Крок 1 · Що відомо Невідома сполука складається лише з Нітрогену й Гідрогену. Її формула — N_xH_y, і треба знайти x та y.

Крок 2 · Об’єми — це коефіцієнти Схема: N_xH_y + O₂ → N₂ + H₂O. Об’єми сполуки, N₂ і H₂O — 1 : 1 : 2, тож рівняння має вигляд N_xH_y + aO₂ = 1N₂ + 2H₂O.

Крок 3 · Нітроген Праворуч одна молекула N₂ — це 2 атоми Нітрогену. Ліворуч одна молекула сполуки, і весь Нітроген — з неї: x = 2.

Крок 4 · Гідроген Праворуч 2H₂O — це 2 · 2 = 4 атоми Гідрогену. Усі вони з однієї молекули сполуки: y = 4.

Крок 5 · Формула N₂H₄ — це гідразин. Тут знадобилося лише знання, що H₂O має 2 атоми Гідрогену, а N₂ — 2 Нітрогену.

Крок 6 · Оксиген Праворуч Оксигену 2 атоми (у 2H₂O). Ліворуч — лише з O₂, тож a = 1.

Крок 7 · Рівняння N₂H₄ + O₂ = N₂ + 2H₂O. Об’єми: 1 : 1 : 1 : 2.

Крок 8 · Перевірка масою M(N₂H₄) + M(O₂) = 32 + 32 = 64 г/моль. M(N₂) + 2M(H₂O) = 28 + 36 = 64 г/моль. Закон збереження маси виконується.

Крок 9 · Чому не амоніак Амоніак горить за рівнянням 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O. Об’єми 4 : 3 : 2 : 6, тобто на 1 об’єм сполуки — лише 0,5 об’єму N₂, а не 1. Умові амоніак не відповідає.

Крок 10 · Про речовину Гідразин — ракетне пальне. За звичайних умов це рідина (кипить за ≈ 114 °С), а «газувата сполука» в задачі — її пара. Речовина отруйна.

Відповідь N₂H₄; рівняння: N₂H₄ + O₂ = N₂ + 2H₂O.

Газ під час згоряння дає 1 об’єм N₂ і 2 об’єми H₂O на 1 об’єм газу. Скільки атомів Гідрогену в його молекулі?

Умова

У команді. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про експерименти, що зумовили відкриття закону об’ємних відношень газів у хімічних реакціях.

✓ розібрано

Зразок плану повідомлення (дані перевіряйте за джерелами):

1. Вступ: у XVIII ст. навчилися збирати й вимірювати гази.

2. Прилади: евдіометр (скляна трубка з електродами: іскра

підпалює суміш), ртутна ванна для газів, що розчиняються у воді.

3. Початок XIX ст.: Ж.-Л. Гей-Люссак (разом з О. фон Гумбольдтом)

вимірює, в яких об’ємах реагують водень і кисень: ≈ 2 : 1.

4. Інші приклади: H₂ + Cl₂ = 1 : 1 : 2; NH₃ + HCl = 1 : 1.

5. 1808 р.: узагальнення — закон об’ємних відношень газів.

6. Проблема: Дж. Дальтон закону не прийняв (вважав прості гази

«атомарними»: 1 об’єм N + 1 об’єм O мали б дати 1 об’єм NO).

7. 1811 р.: А. Авогадро пояснив закон двоатомними молекулами

H₂, O₂, N₂, Cl₂: N₂ + O₂ = 2NO — і числа сходяться.

8. Висновок: закон Гей-Люссака — експериментальний факт,

закон Авогадро — його пояснення.

Скопійовано ✓

Це творче завдання, єдиної «правильної» відповіді нема. Нижче — зразок структури й головні факти. Дати й імена варто звірити за надійними джерелами.

Крок 1 · З чого почати Тема — не сам закон, а експерименти, що привели до нього. Покажи, що вчені вимірювали й як.

Крок 2 · Умови для експериментів Спершу гази треба було навчитися збирати й виміряти: це зробили в XVIII ст. (кисень, водень, вуглекислий газ — див. текст параграфа). Об’єм газу вимірюють у градуйованих трубках.

Крок 3 · Прилад-евдіометр Евдіометр — трубка з електродами, зверху закрита. Туди вводять суміш газів, пропускають іскру, суміш реагує, а за зміною об’єму бачать, скільки чого вступило в реакцію.

Крок 4 · Гази, що розчиняються Амоніак і хлороводень добре розчиняються у воді, тому їх збирали не над водою, а над ртуттю. Це ще одне застосування ідеї «спосіб збирання залежить від властивостей газу» (§ 6).

Крок 5 · Досліди з воднем і киснем Почате в 1805 р. разом з О. фон Гумбольдтом дослідження показало, що водень і кисень утворюють воду, вступаючи в реакцію в об’ємах ≈ 2 : 1. Те саме ми бачили у рівнянні 2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Крок 6 · Закон 1808 р. Ряд інших дослідів дав такі самі «прості» відношення: H₂ + Cl₂ (1 : 1 : 2), NH₃ + HCl (1 : 1) та ін. У 1808 р. Гей-Люссак об’єднав їх одним законом.

Крок 7 · Чому хіміки сперечались Дж. Дальтон вважав, що прості гази складаються з окремих атомів. Тоді 1 об’єм азоту й 1 об’єм кисню мали б давати 1 об’єм сполуки NO, а виходило 2 об’єми. Закон здавався неточним.

Крок 8 · Вихід У 1811 р. А. Авогадро припустив, що молекули H₂, O₂, N₂ двоатомні. Тоді N₂ + O₂ = 2NO, і 1 : 1 : 2 сходиться. Це той самий закон Авогадро, який ми вчили в § 16.

Крок 9 · Як оформити Структура: проблема → прилади → досліди → закон → суперечка → розв’язання. Поряд з тезами вкажи джерела, адже підручник вимагає «матеріали з інтернету».

Відповідь Зразок плану — у режимі «Списати». Головне: закон Гей-Люссака — експериментальний факт, а закон Авогадро — його пояснення.

У якому році Ж.-Л. Гей-Люссак сформулював закон об’ємних відношень газів?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

відношення об’ємів — volume ratio

газ — gas

закон Авогадро — Avogadro’s law

закон об’ємних відношень газів — law of combining volumes

коефіцієнт — coefficient

надлишок — excess

об’єм — volume

обмежувальний реагент — limiting reactant

продукт реакції — product

реагент — reactant

рівняння реакції — chemical equation

температура — temperature

тиск — pressure

Скопійовано ✓

Зразок словничка з 13 пар за алфавітом. Увага на назву закону: англійською «Gay-Lussac’s law» зазвичай означає зовсім інший закон — про тиск і температуру.

Крок 1 · Відбираємо слова Ключове слово параграфа — «закон об’ємних відношень газів». Поряд — «газ», «об’єм», «коефіцієнт», «рівняння реакції», «реагент» і «продукт реакції», а також «температура» й «тиск» (бо закон діє за однакових умов).

Крок 2 · Назва закону Англійською його кличуть law of combining volumes — «закон сполучення об’ємів». Вираз Gay-Lussac’s law частіше означає інший закон Гей-Люссака: тиск газу пропорційний температурі за сталого об’єму.

Крок 3 · Два слова про «об’єм» «Об’єм» — volume, а «відношення об’ємів» — volume ratio. Слово ratio означає відношення двох однорідних величин, того самого, що ми записуємо двокрапкою: 2 : 1.

Крок 4 · Реагент і продукт «Реагент» — reactant (слово reagent теж трапляється, але зазвичай означає «реактив» — речовину, якою щось виявляють чи вимірюють). «Продукт реакції» — product. «Обмежувальний реагент» — limiting reactant: той, що закінчується першим (вправи 4, 5).

Крок 5 · Алфавіт «відношення» — «газ» — «закон Авогадро» (А перед О) — «закон об’ємних…» — «коефіцієнт» — «надлишок» — «об’єм» — «обмежувальний» — «продукт» — «реагент» — «рівняння» (е перед і) — «температура» — «тиск».

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати».

Як англійською «закон об’ємних відношень газів»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … читати коефіцієнти як об’єми (вправи 2, 3)

і складати пропорції (задача в тексті).

Мені було важко … знаходити, хто в надлишку (вправи 4, 5)

і складати рівняння за об’ємами (вправа 8).

Мені було цікаво … що сумарний об’єм газів у реакції може

змінюватись, хоча маса зберігається (вправа 1).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Який об’єм азоту прореагує з 9 л водню (N₂ + 3H₂ = 2NH₃)?

Умова

Чи можна за допомогою аналогічних обчислень з’ясувати, у скільки разів алюміній легший за свинець, а гліцерин важчий за етиловий спирт? Відповідь аргументуйте.

✓ розібрано

Так, можна — через густини (маси однакових об’ємів).

Al і Pb: ρ(Al) = 2,70 г/см³; ρ(Pb) = 11,34 г/см³;

ρ(Pb) : ρ(Al) = 11,34 : 2,70 ≈ 4,2 — алюміній легший у 4,2 раза.

Гліцерин і етанол: ρ = 1,26 г/см³ і 0,79 г/см³;

1,26 : 0,79 ≈ 1,6 — гліцерин важчий у 1,6 раза.

Але за молярними масами так порівнювати не можна: це лише для газів.

Скопійовано ✓

У газів ми порівнювали маси однакових об’ємів. Те саме можна зробити з будь-якими речовинами. Цікаве питання — що з цього залишається правдою, а що ні.

Крок 1 · Ідея порівняння Узяти по 1 см³ двох речовин і порівняти маси. А маса 1 см³ — це й є густина (с. 96). Тож «у скільки разів важчий» = відношення густин.

Крок 2 · Чому потрібні однакові об’єми Порівнювати «просто важчий» без цієї умови немає сенсу: бідон води важчий за кубик свинцю. Порівняння має сенс лише для однакових об’ємів.

Крок 3 · Алюміній і свинець ρ(Al) = 2,70 г/см³, ρ(Pb) = 11,34 г/см³ (це ті самі значення, що у вправі 9 з § 15).

Крок 4 · Рахуємо 11,34 : 2,70 = 4,2. Свинець у 4,2 раза важчий, а алюміній у 4,2 раза легший за свинець.

Крок 5 · Гліцерин і спирт ρ(гліцерину) ≈ 1,26 г/см³, ρ(етанолу) ≈ 0,79 г/см³. 1,26 : 0,79 ≈ 1,6, тож гліцерин у 1,6 раза важчий за спирт. Значення густин довідкові.

Крок 6 · Висновок Так, аналогічні обчислення можливі. Але зверни увагу: для газів відносну густину ще можна знайти через молярні маси — а для твердих і рідких речовин цього робити не можна.

Крок 7 · Чому газ — особливий випадок У газів в однакових об’ємах однакове число молекул (закон Авогадро), тож відношення густин = відношенню мас молекул, тобто M. У рідин і твердих тіл частинки впритул, а їхні розміри різні — число частинок в однаковому об’ємі різне.

Крок 8 · Перевірка на свинці й алюмінії За молярними масами: 207 : 27 = 7,7 — а за густинами лише 4,2. Розбіжність у ≈ 1,8 раза — це й є відношення молярних об’ємів (§ 16): V_M(Pb) = 18,3, V_M(Al) = 10,0 см³/моль; 18,3 : 10,0 = 1,8.

Крок 9 · Як це називають У шкільній хімії термін «відносна густина» зазвичай вживають для газів. Для рідин і твердих тіл кажуть просто «відношення густин».

Відповідь Так: Pb у 4,2 раза важчий за Al, гліцерин у 1,6 раза важчий за спирт — за відношенням густин, а не молярних мас.

Чому відношення густин газів збігається з відношенням їхніх молярних мас, а в металів — ні?

Умова

Обчисліть відносну густину вуглекислого газу за гелієм.

✓ розібрано

Дано: CO₂, He. Знайти: D_He(CO₂) — ?

M(CO₂) = 12 + 2 · 16 = 44 г/моль; M(He) = 4 г/моль.

D_He(CO₂) = M(CO₂) : M(He) = 44 г/моль : 4 г/моль = 11.

Відповідь: D_He(CO₂) = 11.

Скопійовано ✓

Формула та сама, що для водню чи повітря, лише «еталоном» тепер є гелій. Важливо правильно визначити його молярну масу.

Яка відносна густина метану CH₄ за гелієм?

Умова

Доведіть, що водень і метан легші від повітря.

✓ розібрано

M(пов.) = 29 г/моль.

D_пов.(H₂) = M(H₂) : 29 = 2 : 29 ≈ 0,07 < 1.

D_пов.(CH₄) = M(CH₄) : 29 = 16 : 29 ≈ 0,55 < 1.

Відносні густини менші за 1, тому обидва гази легші від повітря

(M(H₂) = 2 < 29 і M(CH₄) = 16 < 29).

Скопійовано ✓

«Легший» і «важчий» — це порівняння з еталоном. Для повітря еталонне число — 29 г/моль, і все зводиться до одного питання: чи є молярна маса газу меншою за нього.

Крок 1 · Що означає «легший за повітря» Маса певного об’єму газу менша за масу такого самого об’єму повітря, тобто D_пов. < 1, а значить M < 29 г/моль.

Крок 2 · Молярна маса повітря Повітря — суміш, але умовно його вважають газом з M(пов.) = 29 г/моль (с. 97).

Крок 3 · Водень M(H₂) = 2 г/моль. D_пов.(H₂) = 2 : 29 ≈ 0,07. Водень приблизно в 14,5 раза легший за повітря (29 : 2).

Крок 4 · Метан M(CH₄) = 12 + 4 = 16 г/моль. D_пов.(CH₄) = 16 : 29 ≈ 0,55. Метан у 1,8 раза легший за повітря (29 : 16 ≈ 1,81).

Крок 5 · Швидка оцінка Навіть без калькулятора: 2 < 29 і 16 < 29, отже, обидва газові числа менші за «межу» 29. Цього вже достатньо для доведення.

Крок 6 · Практичний наслідок Метан із несправної труби піднімається до стелі, тож датчик витоку природного газу вішають угорі. Пропан C₃H₈ (M = 44) навпаки тоне, і датчик для нього ставлять біля підлоги.

Крок 7 · Правило «межі» M < 29 — легший за повітря, M > 29 — важчий. Для азоту (28) і чадного газу (28) різниця від «межі» зовсім мала, а CO₂ (44) явно важчий.

Крок 8 · Чому саме 29 Бо повітря — це здебільшого N₂ (28) і O₂ (32) у відношенні 4 : 1, а середнє між ними — майже 29 (ближче до азоту, якого значно більше).

Відповідь D_пов.(H₂) ≈ 0,07 і D_пов.(CH₄) ≈ 0,55; обидва числа менші за 1, тож гази легші за повітря.

Який із цих газів легший за повітря?

Умова

На малюнку — п’ять кульок з газами, формули яких зазначено на них: He, HCl, Ar, NH₃, SO₂. Якщо газ легший за повітря, зобразіть у зошиті кульку з газом, яка рухається вгору, а якщо газ важчий за повітря, зобразіть кульку, що рухається вниз.

✓ розібрано

M(пов.) = 29 г/моль.

He: M = 4 < 29 (D_пов. ≈ 0,14) — кулька рухається вгору;

HCl: M = 36,5 > 29 (D_пов. ≈ 1,26) — вниз;

Ar: M = 40 > 29 (D_пов. ≈ 1,38) — вниз;

NH₃: M = 17 < 29 (D_пов. ≈ 0,59) — вгору;

SO₂: M = 64 > 29 (D_пов. ≈ 2,21) — вниз.

Відповідь: вгору — He, NH₃; вниз — HCl, Ar, SO₂.

Скопійовано ✓

П’ять газів, одне правило: порівняти молярну масу з 29. Кулька — це «безкоштовний» експеримент, який відповідає на питання, «легший чи важчий».

Яка з цих кульок опуститься найшвидше?

Умова

Чому кисень, який важчий від повітря, не накопичується біля земної поверхні, а легший від повітря азот не піднімається вгору?

✓ розібрано

Повітря — не окремі шари, а суміш газів: молекули рухаються з великою

швидкістю (сотні м/с), постійно стикаються й перемішуються; додатково

повітря перемішують вітер і конвекція (нагріте піднімається).

Різниця молярних мас мала (O₂ — 32 і N₂ — 28 проти 29 повітря),

тому «розсортувати» гази за густиною неможливо: кисень лишається

розподіленим рівномірно, так само і азот.

Скопійовано ✓

Щойно ми вчили, що важчий газ «тоне», а легший «плаває». Це питання перевіряє, чи розумієш ти межі цього правила: воно про окремий газ у відносно спокійному повітрі.

Крок 1 · У чому здається парадокс M(O₂) = 32 > 29, тож кисню «слід» опуститися. M(N₂) = 28 < 29, тож азоту «слід» піднятися. Але повітря скрізь однакове за складом.

Крок 2 · Повітря — суміш Правило «важчий тоне» стосується газу, який вливають у повітря окремо (CO₂ з балона). А повітря — це молекули N₂ і O₂, які вже перемішані на рівні окремих молекул.

Крок 3 · Рух молекул Молекули газу рухаються зі швидкостями сотень метрів за секунду й безперервно зіткаються. Сила тяжіння за цей час встигає змістити їх на зовсім незначну відстань.

Крок 4 · Різниця мас мала Молярна маса кисню лише на 10 % більша за 29, азоту — на 3,5 % менша. Така малесенька різниця «сортувати» гази нездатна.

Крок 5 · Вітер і конвекція Додатково повітря постійно перемішується: вітер, нагріте повітря піднімається, холодне опускається. Тому склад приземного повітря (≈ 78 % азоту, ≈ 21 % кисню) однаковий і на рівні моря, і високо в горах.

Крок 6 · Де правило «тоне» працює У місцях, де повітря стоїть без руху: глибокий колодязь, печера, силосна яма. Саме тому на початку параграфа сказано, що вуглекислий газ накопичується в печерах — там нема кому його перемішати.

Крок 7 · Бонус: що каже фізика У ідеально спокійній атмосфері густина кожного газу падала б з висотою, у кисню трохи швидше. Оцінка для 15 °С: «висота спаду» — ≈ 7,6 км для кисню й ≈ 8,7 км для азоту. Різниця — ледь більша за кілометр і зникає від перемішування. Оцінка орієнтовна.

Крок 8 · Висновок Відносна густина відповідає на питання «куди рухатиметься окремий газ», але не заперечує перемішування суміші. Чим більша різниця молярних мас — тим більше шансів, що газ «розшарується» (CO₂ у печері, а не O₂ в кімнаті).

Відповідь Повітря — суміш, у якій молекули перемішані рухом, вітром і конвекцією, а різниця мас O₂ і N₂ від 29 мала.

Де найімовірніше накопичиться важкий газ CO₂?

Умова

Задача 1. Обчислити відносні густини вуглекислого газу за воднем і за повітрям.

✓ розібрано

Дано: CO₂. Знайти: D_H₂(CO₂) — ?; D_пов.(CO₂) — ?

Розв’язання.

Обчислюємо відносні густини вуглекислого газу за формулами:

D_H₂(CO₂) = M(CO₂) : M(H₂) = 44 г/моль : 2 г/моль = 22;

D_пов.(CO₂) = M(CO₂) : M(пов.) = 44 г/моль : 29 г/моль = 1,52.

Відповідь: D_H₂(CO₂) = 22; D_пов.(CO₂) = 1,52.

Скопійовано ✓

Одна речовина — два «еталони». Формула в обох випадках однакова: відношення молярних мас.

Яка відносна густина кисню O₂ за повітрям?

Умова

Задача 2. Відносна густина газу X (сполука Сульфуру) за воднем становить 17. Обчислити молярну масу газу X і встановити його хімічну формулу.

✓ розібрано

Дано: D_H₂(X) = 17; X — сполука Сульфуру. Знайти: M(X) — ?; X — ?

Розв’язання.

1. Обчислюємо молярну масу газу X:

M(X) = D_H₂(X) · M(H₂) = 17 · 2 г/моль = 34 г/моль.

2. Установлюємо хімічну формулу газу X, який є сполукою Сульфуру.

Оскільки M(S) = 32 г/моль, а M(X) = 34 г/моль, то в молекулі X

міститься лише один атом Сульфуру. На інший елемент у молярній

масі X «залишається» 34 г/моль − 32 г/моль = 2 г/моль.

Очевидно, що цей елемент — Гідроген, і його атомів у молекулі X — два:

2M(H) = 2 · 1 г/моль = 2 г/моль.

Отже, формула газу X — H₂S.

Відповідь: M(X) = 34 г/моль; X — H₂S.

Скопійовано ✓

Тут задача обернена: відносна густина відома, а треба знайти сам газ. Відносна густина — це спосіб «зважити» молекулу, не маючи терезів: достатньо порівняти з відомим газом.

Газ — сполука Силіцію з Гідрогеном, D_H₂ = 16. Яка його формула?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про відносну густину газу, її обчислення та використання. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Відносна густина газу B за газом A — відношення маси певного

об’єму газу B до маси такого самого об’єму газу A (за однакових

температури й тиску): D_A(B) = m(B) : m(A) = ρ(B) : ρ(A).

2. Через молярні маси: D_A(B) = M(B) : M(A) = Mr(B) : Mr(A).

Це випливає із закону Авогадро: в однакових об’ємах газів

однакове число молекул, тож їхні маси відносяться,

як маси молекул.

3. D — величина безрозмірна, як Ar і Mr.

4. Повітря — суміш; його вважають газом з M(пов.) = 29 г/моль

(число між 28 і 32): D_пов.(B) = M(B) : 29.

5. Газ легший за повітря, якщо M < 29 (D_пов. < 1); важчий, якщо M > 29.

6. M(B) = D_A(B) · M(A) — молярну масу газу знаходять за D.

7. ρ(газу, н. у.) = M : 22,4; ρ має одиницю г/л, а D — без одиниць.

Запитання класу: відносна густина газу за гелієм — 11. Що це за газ?

Відповідь: M = 11 · 4 = 44 г/моль — наприклад, CO₂

(але таку M мають і C₃H₈, і N₂O: за M речовину однозначно не назвеш).

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три питання зі вступу: чим відносна густина відрізняється від густини, як визначити, легший чи важчий газ за повітря і як це використовують у розрахунках.

Крок 1 · Навіщо порівнювати гази Хто працює з газами (лабораторія, завод, транспорт), мусить знати, чи важчий газ за повітря: це питання безпеки. Порівнювати зручніше, ніж зважувати.

Крок 2 · Означення Відносна густина D — відношення мас однакових об’ємів двох газів (за однакових температури й тиску). Приклад: кисень у 16 разів важчий за водень, D_H₂(O₂) = 16.

Крок 3 · Позначення D_A(B): B — газ, що вивчаємо (стоїть у чисельнику), A — газ-еталон (внизу, у знаменнику). Читаємо: «густина B за A».

Крок 4 · Три записи — одне число D = m(B) : m(A) = ρ(B) : ρ(A) = M(B) : M(A). Остання рівність — закон Авогадро: однакові об’єми містять однакове число молекул, тож маси відносяться, як маси молекул.

Крок 5 · Безрозмірність Одиниці скорочуються (г : г, г/л : г/л), тому D — число без одиниць, як A_r і M_r. Умови теж не потрібні: зміна температури й тиску однаково змінює обидві густини.

Крок 6 · Повітря Повітря — суміш (N₂, O₂…). Його вважають умовним газом з M(пов.) = 29 г/моль — число проміжне між M(N₂) = 28 та M(O₂) = 32.

Крок 7 · Легший чи важчий D_пов. = M : 29. Якщо M < 29 — газ легший, піднімається (H₂, He, CH₄, NH₃); якщо M > 29 — важчий, опускається (CO₂, Cl₂, SO₂).

Крок 8 · Обернена формула M(B) = D_A(B) · M(A). Порівнявши невідомий газ із відомим за масою однакових об’ємів, знаходять його молярну масу — а часто й формулу.

Крок 9 · Густина проти відносної густини ρ — маса 1 л (г/л), залежить від умов. D — число, що показує, у скільки разів. Зв’язок: за н. у. ρ = M : 22,4.

Крок 10 · Обмеження Формули з молярними масами — лише для газів. А ще: маси газів у формулі D можна брати лише для однакових об’ємів (с. 97).

Крок 11 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання вимагає невеличкого розрахунку: наприклад, «що це за газ, якщо його D_He = 11?». Оцінюючи відповідь, перевір: названо еталон, вказано молярну масу, зроблено висновок.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: D_A(B) = M(B) : M(A); D_пов. = M : 29.

Газ B має M = 58 г/моль. Яка його відносна густина за повітрям?

Умова

Порівняйте величини «відносна густина» і «густина».

✓ розібрано

Густина ρ — маса одиниці об’єму: ρ = m : V; одиниці — г/л, г/см³.

Залежить від температури й тиску (у газів — дуже).

Відносна густина D — відношення густин (мас однакових об’ємів)

двох газів: D_A(B) = ρ(B) : ρ(A) = M(B) : M(A).

Безрозмірна; не залежить від умов, якщо вони однакові для обох газів.

Зв’язок: D виражається через густини, а за н. у. ρ = M : 22,4.

Різниця: ρ — «абсолютна» (скільки важить 1 л), D — «порівняльна»

(у скільки разів один газ важчий за інший).

Скопійовано ✓

Обидві величини про масу в певному об’ємі, але відповідають на різні питання. Порівняння зручно робити за кількома ознаками: зміст, одиниці, залежність від умов.

Крок 1 · Зміст густини Густина — скільки важить одиниця об’єму речовини: ρ = m : V. Наприклад, ρ(O₂) = 1,43 г/л за н. у.

Крок 2 · Зміст відносної густини Відносна густина показує, у скільки разів один газ важчий за інший, якщо взяти їх в однакових об’ємах. Наприклад, D_H₂(O₂) = 16.

Крок 3 · Одиниці Густина має одиницю (г/л, г/см³, кг/м³). Відносна густина — число без одиниць, як A_r і M_r.

Крок 4 · Залежність від умов Густина газу змінюється з температурою й тиском. Відносна густина залишається тією ж: умови однаково впливають на обидва гази, і в частці це скорочується (докладніше — вправа 3).

Крок 5 · Як вони пов’язані Відносну густину одержують діленням густин: D_A(B) = ρ(B) : ρ(A). Звідси й назва — вона «відносна» до густини іншого газу.

Крок 6 · Через молярні маси Лише для газів: D = M(B) : M(A). А густина за н. у. — ρ = M : 22,4 (§ 16).

Крок 7 · Числовий приклад ρ(O₂) = 1,43 г/л, ρ(H₂) = 0,0893 г/л. Ділимо: 1,43 : 0,0893 = 16 — і це D_H₂(O₂).

Крок 8 · Коли що застосовувати Густина потрібна, щоб знайти масу за об’ємом (m = ρ · V). Відносна густина — щоб відповісти «легший чи важчий» і знайти M невідомого газу.

Крок 9 · Аналогія Густина — як ціна в гривнях, відносна густина — «у скільки разів дорожче». Гривня може знецінитись, а відношення цін лишиться тим самим.

Відповідь Густина — маса одиниці об’єму (з одиницею, залежить від умов); відносна густина — відношення густин двох газів (без одиниці, від умов не залежить).

Яка з величин є безрозмірною?

Умова

Обчисліть відносну густину за воднем газів із такими формулами: He, Ne, CH₄, NH₃, N₂, CO, SiH₄, SO₂. (Усно.)

✓ розібрано

D_H₂(B) = M(B) : M(H₂) = M(B) : 2.

D_H₂(He) = 4 : 2 = 2; D_H₂(Ne) = 20 : 2 = 10;

D_H₂(CH₄) = 16 : 2 = 8; D_H₂(NH₃) = 17 : 2 = 8,5;

D_H₂(N₂) = 28 : 2 = 14; D_H₂(CO) = 28 : 2 = 14;

D_H₂(SiH₄) = 32 : 2 = 16; D_H₂(SO₂) = 64 : 2 = 32.

Скопійовано ✓

Усна вправа: щоб знайти відносну густину за воднем, достатньо поділити молярну масу на 2. Розрахунок займає секунди — головне не помилитися в молярних масах.

Яка відносна густина кисню O₂ за воднем?

Умова

Чому відносну густину газу наводять, не вказуючи умови — тиск і температуру?

✓ розібрано

Відносна густина — це відношення мас однакових об’ємів двох газів,

узятих за однакових умов. За законом Авогадро в однакових об’ємах

газів за однакових T і p — однакове число молекул, тож

D = M(B) : M(A) і від значень T та p не залежить.

Зміна температури чи тиску однаково змінює густини обох газів,

і в частці цей вплив скорочується.

Скопійовано ✓

Густину газу без умов не наводять: число змінюється з температурою й тиском. А відносну густину наводять без умов. Чому? Бо вони впливають на обидва гази однаково.

Крок 1 · Густина залежить від умов Газ нагріли — він розширився, і в тому ж літрі стало менше молекул, а густина впала. Тому ρ завжди йде з умовами. Для O₂: 1,43 г/л за 0 °С і ≈ 1,31 г/л за +25 °С.

Крок 2 · Те саме з воднем Для H₂: 0,0893 г/л за 0 °С і ≈ 0,0816 г/л за +25 °С. Обидві густини зменшилися, у тому самому відношенні.

Крок 3 · Рахуємо відношення двічі 1,43 : 0,0893 = 16 за 0 °С. 1,31 : 0,0816 ≈ 16 за +25 °С. Число не змінилося.

Крок 4 · Чому так У кожному об’ємі обох газів — однакове число молекул (закон Авогадро). Нагрівання змінює цей об’єм для обох газів однаково, тож число молекул у ньому залишається спільним.

Крок 5 · Що залишається Маси однакових об’ємів відносяться, як маси молекул: D = M(B) : M(A). А M — стала величина. Умови в цю формулу просто не входять.

Крок 6 · Застереження про «однакові» Умови для обох газів мусять бути однаковими. Мати різні T чи p у двох газів не можна — інакше відношення вже не відповідає відношенню M.

Крок 7 · Порівняймо з іншими величинами Молярний об’єм 22,4 л/моль теж «прив’язаний» до н. у. А відносна густина — ні. Тому в довідниках її наводять просто числом.

Крок 8 · Бонус: межі Це точно виконується для ідеального газу (далеко від умов зрідження). За дуже високих тисків реальні гази відхиляються від цього правила — це вже тема вищої школи.

Відповідь Бо D — відношення мас однакових об’ємів за однакових умов, і значення T та p у такому відношенні скорочуються.

Обидва гази нагріли на 100 °С за сталого тиску. Як зміниться D_H₂(O₂)?

Умова

Відносна густина за воднем газоподібної простої речовини становить 24. Яка хімічна формула цієї речовини?

✓ розібрано

Дано: D_H₂(проста речовина) = 24. Знайти: формулу.

M = D_H₂ · M(H₂) = 24 · 2 г/моль = 48 г/моль.

Проста речовина утворена одним елементом: M = n · Ar.

За n = 3: Ar = 48 : 3 = 16 — це Оксиген, а O₃ — газ (озон).

Відповідь: O₃ (озон).

Скопійовано ✓

За відносною густиною знаходимо молярну масу, а далі — перебираємо, з якого числа атомів одного елемента вона складається. Умова «газоподібна» відсіває зайві варіанти.

Проста газоподібна речовина має D_H₂ = 16. Яка це речовина?

Умова

Укажіть напрямок переміщення в повітрі:
а) газу хлору Cl₂, який використовували в хімічних атаках у Першій світовій війні;
б) газу амоніаку NH₃ в разі аварії на хімічному заводі.

✓ розібрано

M(пов.) = 29 г/моль.

а) M(Cl₂) = 71 г/моль > 29; D_пов.(Cl₂) = 71 : 29 ≈ 2,45.

Хлор важчий за повітря — опускається, стелиться по землі,

збирається в низинах, ровах, підвалах.

б) M(NH₃) = 17 г/моль < 29; D_пов.(NH₃) = 17 : 29 ≈ 0,59.

Амоніак легший за повітря — піднімається вгору.

Скопійовано ✓

Одне правило — порівняти молярну масу з 29 — дає напрям. Але в реальності є нюанси: вітер, температура, фізичний стан речовини при аварії. Їх теж варто знати.

Крок 1 · Правило M > 29 — газ важчий за повітря й опускається; M < 29 — легший, піднімається.

Крок 2 · Хлор M(Cl₂) = 2 · 35,5 = 71 г/моль. D_пов. = 71 : 29 ≈ 2,45 — хлор у ≈ 2,5 раза важчий за повітря. Напрямок — вниз.

Крок 3 · Наслідок для атак Хмара хлору (його вперше масово застосували 1915 р.) не розсіювалась угору, а розтікалась по землі й затікала в окопи та підвали. Саме там було найнебезпечніше.

Крок 4 · Амоніак M(NH₃) = 14 + 3 = 17 г/моль. D_пов. = 17 : 29 ≈ 0,59 — амоніак легший за повітря у ≈ 1,7 раза. Напрямок — вгору.

Крок 5 · Чи досить лише молярної маси У ідеалізованій задачі — досить. У реальності вітер «розмазує» хмару в бік, а в закритому приміщенні газ переміщується за повітряними потоками.

Крок 6 · Нюанс про амоніак (понад програму) Під час аварії амоніак часто виливається у вигляді зрідженого газу. Він сильно охолоджується, утворює холодну хмару з крапель, яка стелиться низько й піднімається лише тоді, коли прогріється. Тому в задачі відповідаємо за молярною масою, а в житті слідуємо інструкціям рятувальників.

Крок 7 · Що з цього випливає на практиці Біля важких газів (Cl₂, SO₂, пропан) небезпечні низини, підвали й колодязі; вгору, на узвишшя, піднімаються, щоб уникнути хмари. Біля легких (NH₃, CH₄) небезпечні стелі й верхні поверхи закритих приміщень.

Крок 8 · Перевірка простим експериментом Кулька з хлором падала б, як кулька з SO₂ у запитанні 98.1, а кулька з амоніаком летіла б угору. Саме так розділено п’ять кульок на малюнку.

Відповідь а) Cl₂ — вниз (важчий, D_пов. ≈ 2,45); б) NH₃ — вгору (легший, D_пов. ≈ 0,59).

Куди рухатиметься сірководень H₂S (M = 34) у спокійному повітрі?

Умова

Один зі способів збирання газу в хімічному досліді — витіснення ним повітря з посудини. Оберіть варіант розміщення пробірки (мал. 49), у яку збиратимете:
а) вуглекислий газ;
б) водень;
в) метан CH₄.
Мал. 49 — два варіанти: ліворуч пробірка стоїть отвором угору, і газовідвідна трубка сягає майже її дна; праворуч пробірка перевернута отвором донизу, а трубка заходить знизу аж до її «дна» вгорі.

✓ розібрано

Принцип: газ повинен витісняти повітря й залишатись у пробірці.

а) CO₂ (M = 44 > 29) — важчий за повітря: пробірка отвором угору,

трубка до дна (ліве розміщення).

б) H₂ (M = 2 < 29) — легший за повітря: пробірка отвором донизу,

трубка вгору, під «дно» (праве розміщення).

в) CH₄ (M = 16 < 29) — легший за повітря: праве розміщення.

Скопійовано ✓

Тут відносна густина стає практичним інструментом: за молярною масою вирішуємо, як поставити пробірку. Принцип один — «куди газ, туди й посудину».

Крок 1 · Що намальовано Два варіанти. Ліворуч — пробірка стоїть отвором угору, трубка йде до її дна. Праворуч — пробірка перевернута, трубка заходить знизу під «дно», що тепер угорі.

Крок 2 · Принцип витіснення повітря Газ входить і витискає повітря з пробірки через її отвір. Щоб газ залишився, пробірка має бути розташована так, щоб він сам тримався всередині.

Крок 3 · Важкий газ Важчий за повітря газ опускається на дно. Поставимо пробірку отвором угору й подамо газ до самого дна: він заповнює пробірку знизу й витискає повітря вгору через отвір.

Крок 4 · Легкий газ Легший за повітря газ піднімається вгору. Перевернемо пробірку отвором донизу й подамо газ під «дно»: він збирається нагорі й витискає повітря донизу.

Крок 5 · Варіант а) M(CO₂) = 44 > 29, D_пов. ≈ 1,52. Важчий, тому ліве розміщення.

Крок 6 · Варіант б) M(H₂) = 2 < 29, D_пов. ≈ 0,07. Легший, тому праве розміщення.

Крок 7 · Варіант в) M(CH₄) = 16 < 29, D_пов. ≈ 0,55. Також легший, тому праве розміщення.

Крок 8 · Як переконатися, що пробірка повна Вуглекислий газ не підтримує горіння, тому запалена скіпка біля отвору гасне (§ 9). Кисень, який збирають так само, як CO₂ (M = 32), навпаки, змушує тліючу скіпку спалахнути (§ 6).

Крок 9 · Інший спосіб Малорозчинні в воді гази (H₂, O₂, CH₄) можна збирати ще й витісненням води (§ 6). Спосіб із повітрям підходить, коли газ у воді розчиняється або коли вода непотрібна.

Відповідь а) CO₂ — отвором угору (ліве); б) H₂ — отвором донизу (праве); в) CH₄ — отвором донизу (праве).

Як поставити пробірку, щоб зібрати в неї кисень (M = 32) витісненням повітря?

Умова

Чому відносна густина суміші газу етилену C₂H₄ з чадним газом CO не залежить від її кількісного складу?

✓ розібрано

M(C₂H₄) = 2 · 12 + 4 · 1 = 28 г/моль; M(CO) = 12 + 16 = 28 г/моль.

Молярні маси обох газів однакові, тому середня молярна маса суміші

за будь-якого співвідношення газів дорівнює 28 г/моль.

Отже, D(суміші) = 28 : M(еталона) не залежить від складу суміші.

Скопійовано ✓

Суміш газів поводиться як «один газ» із середньою молярною масою — так, як повітря, у якого 29. Середнє залежить від складу — якщо тільки компоненти не мають однакову M.

Крок 1 · Відносна густина суміші Суміш можна розглядати як один «газ» із середньою молярною масою (як повітря: 29). Тоді D(суміші) = M(середня) : M(еталона).

Крок 2 · Як знайти середню молярну масу Це «зважене середнє»: M(сер.) = M₁ · x₁ + M₂ · x₂, де x — частка кожного газу за кількістю молекул (тобто за об’ємом), а x₁ + x₂ = 1.

Крок 3 · Молярні маси наших газів M(C₂H₄) = 2 · 12 + 4 = 28 г/моль. M(CO) = 12 + 16 = 28 г/моль. Однакові.

Крок 4 · Підставляємо Нехай частка етилену x, тоді частка CO дорівнює 1 − x. M(сер.) = 28x + 28(1 − x) = 28x + 28 − 28x = 28.

Крок 5 · Складу в результаті нема Невідома x скоротилася: середня молярна маса завжди дорівнює 28 г/моль, а отже, і відносна густина такої суміші постійна (за воднем — 14).

Крок 6 · Перевіряємо кілька випадків Лише етилен (x = 1): 28. Лише CO (x = 0): 28. Суміш 30 % і 70 %: 0,3 · 28 + 0,7 · 28 = 8,4 + 19,6 = 28. Усюди однаково.

Крок 7 · Контрприклад Якби замість етилену взяли CO₂ (44): суміш 50 % на 50 % мала б (28 + 44) : 2 = 36 г/моль, а суміш 20 % CO₂ — 31,2. Тоді склад би «читався» із густини.

Крок 8 · Сестринська ідея з § 17 У вправі 7* § 17 так само: водень і CO йшли до кисню в однаковому відношенні, тож склад суміші не був потрібен. Скрізь діє той самий принцип: однакова властивість — склад не впливає.

Крок 9 · Практичне значення Азот N₂ теж має M = 28. Тому за відносною густиною не відрізнити азот, чадний газ чи етилен — а ще й суміш цих газів у будь-яких частках. Вимір густини не вирішує, що за газ перед нами.

Відповідь Бо M(C₂H₄) = M(CO) = 28 г/моль, і середня молярна маса суміші за будь-якого складу дорівнює 28.

Який газ можна змішувати з CO в будь-яких частках, не змінюючи відносної густини суміші?

Умова

Обчисліть густину повітря за нормальних умов.

✓ розібрано

Дано: нормальні умови. Знайти: ρ(пов.) — ?

M(пов.) = 29 г/моль; V_M = 22,4 л/моль.

ρ(пов.) = M(пов.) : V_M = 29 г/моль : 22,4 л/моль = 1,295 г/л.

Відповідь: ρ(пов.) = 1,295 г/л.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Повітря — суміш, але в розрахунках його вважають газом із молярною масою 29 г/моль. Тоді густину знаходимо так само, як для будь-якого газу: молярну масу ділимо на молярний об’єм.

Яку масу має 1 м³ повітря за н. у.?

Умова

Відносна густина газу A за повітрям становить 1,59. Обчисліть відносну молекулярну масу цього газу.

✓ розібрано

Дано: D_пов.(A) = 1,59. Знайти: Mr(A) — ?

M(A) = D_пов.(A) · M(пов.) = 1,59 · 29 г/моль = 46,1 г/моль.

Mr(A) = 46.

Відповідь: Mr(A) = 46.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Обернена задача: за відносною густиною — знайти масу молекули газу. Відносна молекулярна маса чисельно дорівнює молярній, тож шукати треба саме молярну масу.

Відносна густина газу за повітрям — 2. Яка його відносна молекулярна маса (приблизно)?

Умова

Є газ, який легший за повітря в 1,7 раза. Важчий чи легший він за метан CH₄ й у скільки разів?

✓ розібрано

Дано: газ у 1,7 раза легший за повітря.

M(газу) = M(пов.) : 1,7 = 29 : 1,7 = 17,06 г/моль.

M(CH₄) = 12 + 4 = 16 г/моль.

D_CH₄(газу) = 17,06 : 16 = 1,07.

Відповідь: газ важчий за метан у 1,07 раза.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

У задачі стоїть слово «легший» — це пастка. Відносна густина газу за повітрям тут менша за 1, а саме 1 : 1,7. Треба правильно «прочитати» умову.

Газ у 2 рази легший за повітря. Яка його молярна маса?

Умова

Маса газу X об’ємом 2 л становить 3,75 г, а маса такого самого об’єму газу Y — 2,32 г. Обчисліть густину газу X, а також його відносну густину за газом Y.

✓ розібрано

Дано: V(X) = V(Y) = 2 л; m(X) = 3,75 г; m(Y) = 2,32 г.

Знайти: ρ(X) — ?; D_Y(X) — ?

ρ(X) = m(X) : V = 3,75 г : 2 л = 1,875 г/л.

D_Y(X) = m(X) : m(Y) = 3,75 г : 2,32 г = 1,62.

Відповідь: ρ(X) = 1,875 г/л; D_Y(X) = 1,62.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Експериментальна задача: газ зважили на терезах, а далі — просто означення. Обидві величини шукаємо безпосередньо з мас, без молярних мас.

У двох колбах однакового об’єму: газ A — 6 г, газ B — 3 г. Чому дорівнює D_B(A)?

Умова

Газ об’ємом 1 л за нормальних умов має масу 1,96 г. Обчисліть відносну густину цього газу за азотом.

✓ розібрано

Дано: V = 1 л (н. у.); m = 1,96 г. Знайти: D_N₂(газу) — ?

ρ(газу) = 1,96 г : 1 л = 1,96 г/л.

M(газу) = ρ · V_M = 1,96 г/л · 22,4 л/моль = 43,9 ≈ 44 г/моль.

M(N₂) = 2 · 14 = 28 г/моль.

D_N₂(газу) = 44 : 28 = 1,57.

Відповідь: D_N₂(газу) = 1,57.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Тут два шляхи — через молярну масу й через густини. Обидва варто пройти: вони взаємно перевіряють один одного.

Густина газу за н. у. дорівнює 1,25 г/л. Яка його відносна густина за азотом?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

безрозмірна величина — dimensionless quantity

важчий за повітря — heavier than air

відносна густина газу — relative density of a gas

відносна молекулярна маса — relative molecular mass

газ — gas

густина — density

легший за повітря — lighter than air

молярна маса — molar mass

нормальні умови (н. у.) — standard temperature and pressure (STP)

повітря — air

середня молярна маса повітря — average molar mass of air

Скопійовано ✓

Зразок словничка з 11 пар за алфавітом. Цікаво, що в англійській є ще застарілий термін vapour density — це якраз відносна густина газу за воднем.

Як англійською «відносна молекулярна маса»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … обчислити D за формулою (вправи 2, 9, 12)

і визначити, чи газ легший за повітря (запитання 98.1).

Мені було важко … прочитати умову «легший у 1,7 раза» (вправа 10*)

і відрізнити густину від відносної густини (вправи 1, 8, 11).

Мені було цікаво … що D не залежить від умов (вправа 3) і що

у суміші C₂H₄ з CO склад не змінює D (вправа 7).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Газ важчий за повітря, якщо його молярна маса…

Умова

Обчисліть масу речовини LiI, яку одержали за реакцією літію з йодом I₂ кількістю речовини 0,1 моль.

✓ розібрано

Дано: n(I₂) = 0,1 моль. Знайти: m(LiI) — ?

Розв’язання.

1. Складаємо рівняння реакції: 2Li + I₂ = 2LiI.

2. За коефіцієнтами n(LiI) = 2n(I₂) = 2 · 0,1 моль = 0,2 моль.

3. M(LiI) = 7 + 127 = 134 г/моль.

4. m(LiI) = n · M = 0,2 моль · 134 г/моль = 26,8 г.

Відповідь: m(LiI) = 26,8 г.

Скопійовано ✓

Перша задача на «ланцюжок» параграфа: кількість однієї речовини → кількість іншої (за рівнянням) → маса. Усе тримається на зрівняному рівнянні.

Крок 1 · Дано й питання Відомо кількість речовини йоду: n(I₂) = 0,1 моль. Треба знайти масу літій йодиду m(LiI). Тобто з одних моль — до грамів іншої речовини.

Крок 2 · Складаємо рівняння Літій + йод → літій йодид. У молекулі йоду два атоми, а у формулі LiI — один атом Іоду, тому перед LiI мусить стояти 2: 2Li + I₂ = 2LiI. Без цього кроку далі рахувати не можна.

Крок 3 · Що кажуть коефіцієнти На 1 моль I₂ припадає 2 моль LiI: n(I₂) : n(LiI) = 1 : 2. Утворюється вдвічі більше моль продукту, ніж було йоду.

Крок 4 · Кількість речовини продукту n(LiI) = 0,1 моль · 2 = 0,2 моль. Це ще не відповідь: у задачі просили масу.

Крок 5 · Молярна маса M(LiI) = A_r(Li) + A_r(I) = 7 + 127 = 134 г/моль.

Крок 6 · Маса m(LiI) = n · M = 0,2 моль · 134 г/моль = 26,8 г.

Крок 7 · Перевірка законом збереження маси Маса йоду: 0,1 моль · 254 г/моль = 25,4 г. Маса літію: 0,2 моль · 7 г/моль = 1,4 г. Разом 25,4 + 1,4 = 26,8 г — стільки ж, скільки важить продукт (§ 4).

Крок 8 · Типова помилка Забути коефіцієнт 2 й узяти n(LiI) = 0,1 моль. Тоді маса вийде 13,4 г — удвічі менша, ніж потрібно.

Крок 9 · Чому два «шматочки» продукту Йод — двоатомна молекула. Одна молекула I₂ віддає два атоми Іоду, і кожен потрапляє в окрему формульну одиницю LiI. Звідси й 1 : 2.

Відповідь m(LiI) = 26,8 г.

Скільки моль LiI утвориться з 0,5 моль I₂?

Умова

Мідь можна одержати за реакцією оксиду CuO з воднем. Обчисліть масу оксиду і об’єм водню, які взаємодіють, якщо утворюється мідь масою 16 г.

✓ розібрано

Дано: m(Cu) = 16 г. Знайти: m(CuO) — ?; V(H₂) — ?

Розв’язання.

1. Рівняння реакції: CuO + H₂ = Cu + H₂O (t).

Усі коефіцієнти дорівнюють 1, тому n(CuO) = n(H₂) = n(Cu).

2. n(Cu) = m : M = 16 г : 64 г/моль = 0,25 моль.

3. n(CuO) = n(H₂) = 0,25 моль.

4. M(CuO) = 64 + 16 = 80 г/моль;

m(CuO) = 0,25 моль · 80 г/моль = 20 г.

5. V(H₂) = n · V_M = 0,25 моль · 22,4 л/моль = 5,6 л.

Відповідь: m(CuO) = 20 г; V(H₂) = 5,6 л.

Скопійовано ✓

У цій задачі дано масу продукту, а питають про дві різні величини реагентів — масу й об’єм. Усе починається зі спільної «валюти» — кількості речовини.

Крок 1 · Дано й питання Дано масу міді 16 г — це продукт. Шукаємо масу оксиду CuO (твердий реагент) та об’єм водню (газоподібний реагент).

Крок 2 · Рівняння CuO + H₂ = Cu + H₂O (під нагріванням). Атоми зрівняні: по одному Cu, по два H, по одному O з обох боків.

Крок 3 · Коефіцієнти Усі коефіцієнти — одиниці. Отже, скільки моль міді утворилося, стільки ж моль CuO і H₂ прореагувало: n(CuO) = n(H₂) = n(Cu).

Крок 4 · Кількість речовини міді n(Cu) = 16 г : 64 г/моль = 0,25 моль. Для міді підручник округлює A_r до 64.

Крок 5 · Маса оксиду M(CuO) = 64 + 16 = 80 г/моль. m(CuO) = 0,25 моль · 80 г/моль = 20 г.

Крок 6 · Об’єм водню Для газу переходимо від моль до літрів через молярний об’єм: V(H₂) = 0,25 моль · 22,4 л/моль = 5,6 л (нормальні умови).

Крок 7 · Перевірка масами Маса водню: 0,25 моль · 2 г/моль = 0,5 г. Маса води: 0,25 моль · 18 г/моль = 4,5 г. Реагенти: 20 + 0,5 = 20,5 г; продукти: 16 + 4,5 = 20,5 г. Збіглося.

Крок 8 · Чому оксид важчий за мідь У CuO мідь «прихопила» Оксиген: 20 г оксиду містять 16 г міді й 4 г кисню. Тому з 16 г металу не вийде 16 г оксиду.

Крок 9 · Про точність округлення З A_r(Cu) = 63,5 (і M(CuO) = 79,5) вийшло б ≈ 20,0 г і 5,64 л. Різниця менша за 1 % — але відповідь залежить від того, як округлили A_r.

Крок 10 · На практиці Водню беруть більше за розрахунок: він ще й витісняє повітря з трубки й охороняє гарячу мідь від окиснення киснем повітря. Тому розрахунок дає мінімум.

Відповідь m(CuO) = 20 г; V(H₂) = 5,6 л.

Яка маса води утвориться, коли виділиться 0,25 моль міді?

Умова

Нагадування. Коефіцієнти в хімічних рівняннях указують на відношення кількостей речовини реагентів і продуктів реакцій: 4P + 5O₂ = 2P₂O₅ (4 моль, 5 моль, 2 моль); n(P) : n(O₂) : n(P₂O₅) = 4 : 5 : 2.

✓ розібрано

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

4 моль 5 моль 2 моль

n(P) : n(O₂) : n(P₂O₅) = 4 : 5 : 2.

Коефіцієнти в рівнянні — це відношення кількостей речовини (моль),

а не мас. Наприклад, якщо прореагувало 2 моль P, то

потрібно 2,5 моль O₂ і утвориться 1 моль P₂O₅.

Скопійовано ✓

Це «алфавіт» усього параграфа: після нього кожна задача за рівнянням — просто робота з відношенням чисел. Розберімо, що саме стоїть за записом «4 моль, 5 моль, 2 моль».

Крок 1 · Що означає запис Над рівнянням ніхто не «відміряв» 4 моль фосфору. Це спосіб прочитати коефіцієнти: «4 частинки P реагують із 5 молекулами O₂ й дають 2 молекули P₂O₅». Моль — лише зручна «велика порція» таких частинок.

Крок 2 · Відношення 4 : 5 : 2 — це відношення кількостей речовини. Воно не залежить від розміру порції: беремо 4, 5, 2 моль — або 40, 50, 20 моль — або 0,4, 0,5, 0,2 моль.

Крок 3 · Множник Будь-яка порція: n = коефіцієнт · k. Якщо k = 0,5, то фосфору 2 моль, кисню 2,5 моль, оксиду 1 моль. Цей множник і шукаємо в кожній задачі.

Крок 4 · Зв’язок двох речовин З відношення випливає зручне правило: n(P₂O₅) = n(P) · 2 : 4, а n(O₂) = n(P) · 5 : 4. Береш відому кількість, множиш на коефіцієнт шуканої й ділиш на коефіцієнт відомої.

Крок 5 · Прочитаймо за масою Маси так просто не пов’язані. M(P) = 31, M(O₂) = 32, M(P₂O₅) = 142. Із 4 моль P (124 г) і 5 моль O₂ (160 г) виходить 2 моль оксиду (284 г).

Крок 6 · Закон збереження маси 124 + 160 = 284 — маса реагентів дорівнює масі продукту. Тож рівняння «знає» і про кількості речовини (4 : 5 : 2), і про маси (124 : 160 : 284), якщо перейти через молярні маси.

Крок 7 · Типова помилка Вважати, що 4 г фосфору потребують 5 г кисню. Коефіцієнти стосуються моль, а не грамів: спершу переходимо від грамів до моль.

Крок 8 · Для газів ще простіше Якщо речовини — гази, то коефіцієнти показують і відношення об’ємів (§ 17). Тут фосфор і оксид — тверді, тому «об’ємним» є лише кисень.

Крок 9 · Навіщо це Так працюють виробничі розрахунки: скільки взяти реагентів, щоб одержати певну масу продукту й не мати надлишку (про це й початок параграфа).

Відповідь Коефіцієнти = відношення кількостей речовини: 4 : 5 : 2.

За рівнянням 2H₂ + O₂ = 2H₂O прореагувало 3 моль H₂. Скільки моль O₂ знадобилося?

Умова

Задача 1. Обчислити кількість речовини Al₂S₃, яка утвориться внаслідок реакції алюмінію із сіркою кількістю речовини 0,6 моль.

✓ розібрано

Дано: n(S) = 0,6 моль. Знайти: n(Al₂S₃) — ?

Розв’язання.

1. Складаємо хімічне рівняння: 2Al + 3S = Al₂S₃.

За рівнянням з 3 моль S утворюється 1 моль Al₂S₃.

2. Готуємо запис для пропорції: над формулою S — 0,6 моль,

над Al₂S₃ — x моль; під ними — 3 моль і 1 моль.

3. Складаємо пропорцію й розв’язуємо її:

з 3 моль S утворюється 1 моль Al₂S₃,

з 0,6 моль S — x моль Al₂S₃;

3 моль : 0,6 моль = 1 моль : x моль;

x = n(Al₂S₃) = 0,6 моль · 1 моль : 3 моль = 0,2 моль.

Відповідь: n(Al₂S₃) = 0,2 моль.

Скопійовано ✓

Найпростіша задача за рівнянням: дано кількість речовини однієї речовини, потрібна кількість іншої. Тут «мостом» стає пропорція з коефіцієнтів.

Крок 1 · Дано й питання Дано n(S) = 0,6 моль. Шукаємо n(Al₂S₃) — теж у моль, тож перейти до грамів чи літрів не треба.

Крок 2 · Складаємо рівняння Алюміній і сірка дають алюміній сульфід Al₂S₃. Тут 2 атоми Алюмінію й 3 атоми Сульфуру, тому 2Al + 3S = Al₂S₃.

Крок 3 · Що кажуть коефіцієнти 3 моль сірки дають 1 моль Al₂S₃. Пишемо це «з 3 моль — 1 моль» — це перший рядок пропорції (за рівнянням).

Крок 4 · Запис над і під формулами Над формулою кожної речовини — що відомо або шукаємо (0,6 моль і x моль), під формулою — що кажуть коефіцієнти (3 моль і 1 моль). Алюміній у розрахунку не бере участі, його не записуємо.

Крок 5 · Пропорція З 3 моль S — 1 моль Al₂S₃; з 0,6 моль S — x моль. Отже, 3 : 0,6 = 1 : x.

Крок 6 · Розв’язуємо x = 0,6 · 1 : 3 = 0,2 моль. Правило «хрест-навхрест»: добуток крайніх членів дорівнює добутку середніх, 3x = 0,6 · 1.

Крок 7 · Другий шлях — без пропорції Відношення n(S) : n(Al₂S₃) = 3 : 1, тобто продукту втричі менше. 0,6 : 3 = 0,2 моль.

Крок 8 · Перевірка У 0,2 моль Al₂S₃ міститься 0,2 · 3 = 0,6 моль атомів Сульфуру — рівно стільки, скільки взяли. Алюмінію потрібно 0,2 · 2 = 0,4 моль.

Крок 9 · Перевірка масами m(S) = 0,6 · 32 = 19,2 г; m(Al) = 0,4 · 27 = 10,8 г; m(Al₂S₃) = 0,2 · 150 = 30 г. 19,2 + 10,8 = 30 — маса зберігається.

Крок 10 · Типова помилка Ділити на 2 (коефіцієнт Al) або множити на 3. Беремо лише коефіцієнти двох речовин, про які питає задача: сірки (3) й продукту (1).

Відповідь n(Al₂S₃) = 0,2 моль.

Скільки моль Al₂S₃ утвориться з 0,9 моль сірки?

Умова

Задача 2. Обчислити масу магнію, який прореагував з киснем, якщо маса одержаного оксиду MgO становила 16 г.

✓ розібрано

Дано: m(MgO) = 16 г. Знайти: m(Mg) — ?

Розв’язання.

1-й спосіб (пропорція за масами)

1. Рівняння: 2Mg + O₂ = 2MgO.

Згідно з рівнянням n(Mg) = n(MgO), наприклад, 2 моль Mg і 2 моль MgO.

2. M(Mg) = 24 г/моль; M(MgO) = 24 + 16 = 40 г/моль.

3. Під формулами — маси 2 моль кожної речовини: 2 · 24 г і 2 · 40 г;

над формулами — x г Mg і 16 г MgO.

4. З 2 · 24 г Mg утворюється 2 · 40 г MgO, з x г Mg — 16 г MgO:

2 · 24 г : x г = 2 · 40 г : 16 г;

x = m(Mg) = 2 · 24 г · 16 г : (2 · 40 г) = 9,6 г.

2-й спосіб (через кількість речовини)

1. Рівняння: 2Mg + O₂ = 2MgO.

2. n(MgO) = m : M = 16 г : 40 г/моль = 0,4 моль.

3. За коефіцієнтами n(Mg) = n(MgO) = 0,4 моль.

4. m(Mg) = n · M = 0,4 моль · 24 г/моль = 9,6 г.

Відповідь: m(Mg) = 9,6 г.

Скопійовано ✓

Те саме завдання розв’язано двома способами. Перший — пропорція прямо за масами, другий — «через моль». Результат однаковий; корисно мати в запасі обидва.

Яка маса оксиду MgO утвориться з 12 г магнію?

Умова

Задача 3. Обчислити об’єм кисню (за н. у.), який утвориться внаслідок повного розкладу гідроген пероксиду кількістю речовини 0,3 моль.
Примітка підручника: у цій та інших задачах об’єми газів відповідають нормальним умовам.

✓ розібрано

Дано: n(H₂O₂) = 0,3 моль. Знайти: V(O₂) — ?

Розв’язання.

1. Записуємо рівняння й готуємо запис для пропорції:

2H₂O₂ = O₂ + 2H₂O (над H₂O₂ — 0,3 моль, над O₂ — x моль;

під ними — 2 моль і 1 моль).

2. Обчислюємо кількість речовини кисню:

з 2 моль H₂O₂ утворюється 1 моль O₂,

з 0,3 моль H₂O₂ — x моль O₂;

x = n(O₂) = 0,3 моль · 1 моль : 2 моль = 0,15 моль.

3. Обчислюємо об’єм кисню:

V(O₂) = n(O₂) · V_M = 0,15 моль · 22,4 л/моль = 3,36 л.

Відповідь: V(O₂) = 3,36 л.

Скопійовано ✓

Нова деталь порівняно з попередніми задачами: шукана речовина — газ, тому наприкінці з’являється молярний об’єм. Решта — той самий «міст» через коефіцієнти.

Крок 1 · Дано й питання Дано n(H₂O₂) = 0,3 моль. Шукаємо об’єм кисню в літрах. Перехід «кількість речовини → об’єм» ще попереду.

Крок 2 · Рівняння Гідроген пероксид розкладається на кисень і воду: 2H₂O₂ = O₂ + 2H₂O (із каталізатором, § 6). Атомів Оксигену 4 = 2 + 2 — зрівняно.

Крок 3 · Відношення n(H₂O₂) : n(O₂) = 2 : 1. Кисню вдвічі менше, ніж пероксиду — бо з двох молекул утворюється лише одна молекула O₂.

Крок 4 · Пропорція З 2 моль пероксиду — 1 моль кисню; з 0,3 моль — x моль. x = 0,3 · 1 : 2 = 0,15 моль.

Крок 5 · Від моль до літрів Об’єм газу: V = n · V_M. За нормальних умов молярний об’єм будь-якого газу — 22,4 л/моль (§ 16).

Крок 6 · Об’єм V(O₂) = 0,15 моль · 22,4 л/моль = 3,36 л.

Крок 7 · Перевірка масами M(H₂O₂) = 34 г/моль, тож 0,3 моль — 10,2 г. Кисню 0,15 · 32 = 4,8 г, води 0,3 · 18 = 5,4 г. Сума 4,8 + 5,4 = 10,2 г.

Крок 8 · Скільки це розчину Аптечний 3 %-й розчин: 10,2 г пероксиду містяться приблизно в 340 г розчину (10,2 : 0,03). Тобто 3,36 л кисню — із трьох склянок розчину, а не з пляшечки на 100 мл.

Крок 9 · Умови мають значення 22,4 л/моль — лише за нормальних умов (0 °С). Якби дослід проходив за +25 °С, об’єм кисню був би більший: 0,15 · 24,5 ≈ 3,7 л.

Крок 10 · Типова помилка Узяти 0,3 моль за кількість кисню й дістати 6,72 л. Спершу кількість речовини кисню знаходять за коефіцієнтами, і лише потім — об’єм.

Відповідь V(O₂) = 3,36 л.

Який об’єм кисню (н. у.) виділиться з 1 моль H₂O₂?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про способи розв’язування задач з використанням мас, кількостей речовини реагентів і продуктів, об’ємів газів. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Хімічне рівняння показує, не лише які речовини реагують, а й у яких

кількостях: коефіцієнти — це відношення кількостей речовини (моль).

4P + 5O₂ = 2P₂O₅: n(P) : n(O₂) : n(P₂O₅) = 4 : 5 : 2.

2. Алгоритм розв’язування задачі за рівнянням:

1) записати «Дано» і «Знайти»;

2) скласти й зрівняти рівняння реакції;

3) якщо дано масу чи об’єм — перейти до n:

n = m : M; n = V : V_M (гази, н. у.: V_M = 22,4 л/моль);

4) за коефіцієнтами знайти n шуканої речовини (пропорція);

5) перейти до шуканої величини: m = n · M; V = n · V_M;

6) записати відповідь.

3. Є два способи: через кількість речовини (n → n → m чи V) або

пропорція прямо за масами (2 · 24 г Mg — 2 · 40 г MgO).

4. Для газів об’єми відносяться, як коефіцієнти (§ 17): якщо відомо

об’єм одного газу, об’єм іншого знаходять без переходу до моль.

5. Розрахунки мають сенс лише для зрівняного рівняння.

6. Результат розрахунку — теоретичний мінімум реагентів; на практиці

беруть трохи більше й слідкують, щоб не було надлишку й втрат.

Запитання класу: скільки моль хлору потрібно для 0,5 моль заліза

за рівнянням 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃?

Відповідь: n(Cl₂) = 0,5 · 3 : 2 = 0,75 моль.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три питання вступу: що означають коефіцієнти, як за рівнянням перейти від однієї речовини до іншої і як при цьому використати маси й об’єми. Конспект збирає все в один алгоритм.

Крок 1 · Навіщо рахувати Алхіміки брали довільні порції й за залишками гадали, що прореагувало (початок параграфа). Розрахунок за рівнянням дозволяє наперед знати, скільки взяти реагентів і скільки продукту вийде.

Крок 2 · Головна ідея Рівняння — це «рецепт» з пропорціями: 2Mg + O₂ = 2MgO означає «2 частини магнію + 1 частина кисню дають 2 частини оксиду». Коефіцієнти — відношення кількостей речовини.

Крок 3 · Чому моль, а не грами Хімічна реакція зводить окремі частинки. Рахувати треба частинки, тобто моль, а не грами — маси різних частинок різні. Тому спершу переходимо від маси чи об’єму до n.

Крок 4 · Перехід до кількості речовини Для твердих і рідких речовин n = m : M, для газів ще й n = V : V_M. Кількість речовини — міст між усіма величинами (§ 14–§ 16).

Крок 5 · Перехід за рівнянням Складаємо пропорцію з двох коефіцієнтів і двох кількостей: яку речовину дано й яку шукаємо. Решта речовин на цьому кроці не потрібні.

Крок 6 · Перехід від кількості речовини Якщо питають масу — m = n · M; об’єм газу — V = n · V_M. Не забудь перевірити одиниці: г, л, моль.

Крок 7 · Два способи Пропорція за масами коротша, коли обидві речовини в грамах (задача 2, перший спосіб); «через n» універсальніша, бо охоплює й гази. Результат однаковий.

Крок 8 · Газові «скорочення» Якщо йдеться лише про гази, об’єми відносяться, як коефіцієнти, і до моль можна не переходити (§ 17). Приклад: за рівнянням 2NO + O₂ = 2NO₂ кисню завжди вдвічі менше, ніж NO.

Крок 9 · Самоперевірка Збережена маса — найкраща перевірка: суми мас реагентів і продуктів мають збігтися. Ми рахували це майже в кожній задачі: 4,8 + 5,4 = 10,2 і так далі.

Крок 10 · Типові помилки 1) не зрівняне рівняння; 2) коефіцієнти від «не тієї» речовини; 3) масу ділять на молярну масу іншої речовини; 4) 22,4 л/моль підставляють для твердої речовини чи води.

Крок 11 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання містить розрахунок з одним «поворотом» — наприклад, про хлор і залізо. Оцінюючи відповідь однокласника, перевір: зрівняне рівняння, обрані потрібні коефіцієнти, правильні одиниці.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: коефіцієнти = відношення моль; n → n за рівнянням → m чи V.

Із чого завжди починають розв’язування задачі за рівнянням?

Умова

У наведених записах укажіть значення x:
а) SO₃ + Li₂O = Li₂SO₄ (над SO₃ — x моль, над Li₂SO₄ — 0,2 моль);
б) MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O (над MgO — 8 г, над HCl — x моль);
в) CO₂ + 2KOH = K₂CO₃ + H₂O (над CO₂ — x л, над KOH — 1 моль);
г) SO₂ + CaO = CaSO₃ (над SO₂ — 44,8 л, над CaO — x г).

✓ розібрано

а) SO₃ + Li₂O = Li₂SO₄: коефіцієнти 1 : 1, тому x = 0,2 моль.

б) n(MgO) = 8 г : 40 г/моль = 0,2 моль; n(HCl) = 2n(MgO);

x = 0,2 · 2 = 0,4 моль.

в) n(CO₂) = n(KOH) : 2 = 1 моль : 2 = 0,5 моль;

x = V(CO₂) = 0,5 моль · 22,4 л/моль = 11,2 л.

г) n(SO₂) = 44,8 л : 22,4 л/моль = 2 моль; n(CaO) = n(SO₂) = 2 моль;

x = m(CaO) = 2 моль · 56 г/моль = 112 г.

Відповідь: а) 0,2 моль; б) 0,4 моль; в) 11,2 л; г) 112 г.

Скопійовано ✓

Чотири міні-задачі в записі «над і під формулами» — так підручник вчить заготовляти пропорцію. У кожній відомо одну величину й шукається інша, а переходи залежать від того, в чому дано (моль, г, л).

Скільки літрів SO₂ (н. у.) відповідає 0,5 моль цього газу?

Умова

Обчисліть кількість речовини сполуки FeCl₃, яка утворилася внаслідок взаємодії заліза з хлором Cl₂ кількістю речовини 0,1 моль.

✓ розібрано

Дано: n(Cl₂) = 0,1 моль. Знайти: n(FeCl₃) — ?

Розв’язання.

1. Рівняння реакції: 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃.

2. З 3 моль Cl₂ утворюється 2 моль FeCl₃,

з 0,1 моль Cl₂ — x моль FeCl₃;

3 моль : 0,1 моль = 2 моль : x моль;

x = n(FeCl₃) = 0,1 моль · 2 моль : 3 моль ≈ 0,067 моль.

Відповідь: n(FeCl₃) ≈ 0,067 моль (приблизно 0,07 моль).

Скопійовано ✓

На відміну від задачі 1 параграфа, тут коефіцієнти біля реагенту й продукту різні (3 і 2), а ділення дає нескінченний десятковий дріб. Це нагода потренувати округлення.

Крок 1 · Дано й питання Дано n(Cl₂) = 0,1 моль, питають про n(FeCl₃). Заліза в задачі не згадано кількісно — воно «в достатку».

Крок 2 · Складаємо рівняння Fe + Cl₂ → FeCl₃. Праворуч 3 атоми Хлору, ліворуч 2. Найменше спільне кратне — 6: ставимо 3 перед Cl₂ і 2 перед FeCl₃. Тоді Феруму праворуч 2 — ставимо 2 перед Fe.

Крок 3 · Перевірка рівняння 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃: ліворуч Fe — 2, Cl — 6; праворуч Fe — 2, Cl — 6. Зрівняно.

Крок 4 · Коефіцієнти для задачі Нас цікавлять лише Cl₂ (3) і FeCl₃ (2): n(Cl₂) : n(FeCl₃) = 3 : 2.

Крок 5 · Пропорція З 3 моль Cl₂ — 2 моль FeCl₃; з 0,1 моль — x моль. Звідси x = 0,1 · 2 : 3.

Крок 6 · Обчислення 0,2 : 3 = 0,0666… моль. Округляємо лише в кінці: x ≈ 0,067 моль (або 0,07 моль, якщо треба одну значущу цифру).

Крок 7 · Другий спосіб Продукту менше, ніж хлору, у відношенні 2 : 3, тобто в 1,5 раза. 0,1 : 1,5 = 0,0667 — те саме число.

Крок 8 · Перевірка Якби вийшло 0,1 моль FeCl₃, це дало б 0,3 моль атомів Хлору — а було 0,2 (0,1 · 2). Для 0,067 моль: 0,067 · 3 = 0,2 — збіглося.

Крок 9 · Маса для порівняння m(FeCl₃) = 0,0667 · 162,5 ≈ 10,8 г. А хлору було 0,1 · 71 = 7,1 г, і ще 3,7 г заліза (0,0667 · 56).

Крок 10 · Зауваження про Ферум У хлорі залізо горить із утворенням саме FeCl₃ — навіть коли заліза надлишок. Такий хлорид мають за умовою задачі; формулу FeCl₂ тут не пишемо.

Відповідь n(FeCl₃) ≈ 0,067 моль.

Яка кількість FeCl₃ утвориться з 0,3 моль Cl₂?

Умова

Реакція відбувається згідно з рівнянням А + 3Б = 2В + 3Г. Які кількості речовини В і Г утворяться, якщо прореагує: а) 0,1 моль А; б) 6 моль Б? (Усно.)

✓ розібрано

n(A) : n(Б) : n(В) : n(Г) = 1 : 3 : 2 : 3.

а) З 0,1 моль A: n(В) = 0,1 · 2 = 0,2 моль;

n(Г) = 0,1 · 3 = 0,3 моль.

б) З 6 моль Б: n(В) = 6 · 2 : 3 = 4 моль;

n(Г) = 6 · 3 : 3 = 6 моль.

Відповідь: а) 0,2 моль В і 0,3 моль Г; б) 4 моль В і 6 моль Г.

Скопійовано ✓

Задача без формул — лише літери й коефіцієнти. Вона перевіряє, чи розумієш ти головну ідею: перерахунок моль іде за відношенням 1 : 3 : 2 : 3, хоч би що це були за речовини.

Скільки моль Г утвориться, якщо прореагує 1,5 моль Б?

Умова

Обчисліть масу оксиду CaO, яка утворилася після спалювання кальцію масою 10 г. (Усно.)

✓ розібрано

Дано: m(Ca) = 10 г. Знайти: m(CaO) — ?

Розв’язання.

1. 2Ca + O₂ = 2CaO; n(CaO) = n(Ca).

2. n(Ca) = 10 г : 40 г/моль = 0,25 моль; n(CaO) = 0,25 моль.

3. M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль;

m(CaO) = 0,25 моль · 56 г/моль = 14 г.

Відповідь: m(CaO) = 14 г.

Скопійовано ✓

Усна задача: числа підібрані так, що все рахується в умі. Маса кальцію — рівно чверть його молярної маси, і це «ключ» до швидкого розв’язку.

Крок 1 · Дано й питання Дано масу металу — 10 г. Питають масу оксиду. Обидві речовини тверді, тому об’єми не потрібні.

Крок 2 · Рівняння Кальцій горить у кисні: 2Ca + O₂ = 2CaO. Коефіцієнти біля Ca й CaO однакові, отже, кількості цих речовин рівні.

Крок 3 · Усний прийом Молярна маса кальцію 40 г/моль, а взято 10 г — це чверть моль. Утвориться теж чверть моль CaO.

Крок 4 · Кількість речовини n(Ca) = 10 : 40 = 0,25 моль; n(CaO) = 0,25 моль.

Крок 5 · Маса оксиду M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль. Чверть від 56 — 14 г. Усно: 56 : 4 = 14.

Крок 6 · Другий шлях Пропорція за масами: з 2 · 40 г Ca виходить 2 · 56 г CaO; з 10 г — x г. x = 10 · 56 : 40 = 14 г.

Крок 7 · Перевірка збереженням маси Кисню приєдналося 14 − 10 = 4 г. Це 0,125 моль O₂ (4 : 32), а за рівнянням на 0,25 моль Ca треба 0,125 моль O₂ — збіглося.

Крок 8 · Чому оксид важчий Оксид завжди важчий за метал, з якого утворився: до нього приєдналася маса кисню. Тому відповідь не могла бути меншою за 10 г — розумна перевірка «на здоровий глузд».

Крок 9 · Типова помилка Відповісти 10 г («маса не змінилася») або 56 г (молярна маса). Масу знаходимо через кількість речовини, не плутаючи її з молярною масою.

Крок 10 · Що це за речовина CaO — негашене вапно. Воно ж у цьому параграфі (§ 20) реагує з водою й дає гашене вапно Ca(OH)₂.

Відповідь m(CaO) = 14 г.

Яка маса MgO утвориться при спалюванні 6 г магнію?

Умова

Обчисліть об’єм сірчистого газу SO₂, який було одержано спалюванням сірки масою 16 г. (Усно.)

✓ розібрано

Дано: m(S) = 16 г. Знайти: V(SO₂) — ?

Розв’язання.

1. S + O₂ = SO₂; n(SO₂) = n(S).

2. n(S) = 16 г : 32 г/моль = 0,5 моль; n(SO₂) = 0,5 моль.

3. V(SO₂) = n · V_M = 0,5 моль · 22,4 л/моль = 11,2 л.

Відповідь: V(SO₂) = 11,2 л.

Скопійовано ✓

Знову усна задача, але з новим поворотом: результат просять не в грамах, а в літрах. Це ще один приклад переходу «маса твердої речовини → об’єм газу» через моль.

Крок 1 · Дано й питання Дано масу твердої речовини (сірки). Шукаємо об’єм газу, що утворюється. Різні величини — спільна «валюта» знову моль.

Крок 2 · Рівняння S + O₂ = SO₂ (за нагрівання). Усі коефіцієнти — 1, отже, скільки моль сірки згоріло, стільки ж моль SO₂ утвориться.

Крок 3 · Усний прийом M(S) = 32 г/моль, а 16 г — рівно півмоль. Півмоль будь-якого газу за н. у. — це половина 22,4, тобто 11,2 л.

Крок 4 · Кількість речовини n(S) = 16 : 32 = 0,5 моль; n(SO₂) = 0,5 моль.

Крок 5 · Від моль до літрів V = 0,5 моль · 22,4 л/моль = 11,2 л. Молярний об’єм не залежить від того, який це газ (§ 16).

Крок 6 · Перевірка масами Маса SO₂ — 0,5 · 64 = 32 г. Сірки було 16 г, отже, приєдналося 16 г кисню — рівно 0,5 моль O₂. Для 11,2 л SO₂ потрібно 11,2 л O₂: об’єми газів у цьому рівнянні однакові.

Крок 7 · Цікавий факт про об’єм У цій реакції об’єм кисню дорівнює об’єму SO₂, тож сумарний об’єм газів не змінюється (коефіцієнти 1 : 1; сірка тверда й об’єму газу не має).

Крок 8 · Типова помилка Відповісти «32 г» (маса SO₂) або 16 · 22,4 = 358 л — тобто множити масу на молярний об’єм. Об’єм газу рахуємо лише від кількості речовини.

Крок 9 · Де це застосовують Сірчистий газ утворюється при спалюванні палива із сіркою, у виробництві сульфатної кислоти (§ 20: 2SO₂ + O₂ = 2SO₃) і є забруднювачем повітря.

Відповідь V(SO₂) = 11,2 л.

Який об’єм SO₂ (н. у.) утвориться при спалюванні 8 г сірки?

Умова

Обчисліть кількість речовини кисню, який прореагував з оксидом NO, якщо утворився оксид NO₂ об’ємом 5,6 л.

✓ розібрано

Дано: V(NO₂) = 5,6 л. Знайти: n(O₂) — ?

Розв’язання.

1. Рівняння реакції: 2NO + O₂ = 2NO₂.

2. n(NO₂) = V : V_M = 5,6 л : 22,4 л/моль = 0,25 моль.

3. З 1 моль O₂ утворюється 2 моль NO₂,

з x моль O₂ — 0,25 моль NO₂;

x = n(O₂) = 0,25 моль · 1 моль : 2 моль = 0,125 моль.

Відповідь: n(O₂) = 0,125 моль.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Перша «розв’яжи сам» задача параграфа: дано об’єм продукту, а шукаємо кількість речовини реагенту. Тут задача йде у зворотний бік — від продукту до реагенту.

Крок 1 · Дано й питання Об’єм продукту NO₂ — 5,6 л. Питають кількість речовини кисню (в моль), а не його об’єм чи масу. Тому наприкінці перераховувати в літри не треба.

Крок 2 · Зрівнюємо рівняння Схема NO + O₂ → NO₂. Оксигену ліворуч 1 + 2 = 3, праворуч 2 — не зрівняно. Беремо 2NO₂ (4 атоми O) і 2NO (2 атоми O) + O₂ (ще 2): 2NO + O₂ = 2NO₂. Атомів N по 2.

Крок 3 · Від літрів до моль n(NO₂) = V : V_M = 5,6 : 22,4 = 0,25 моль. Хто помітив, що 5,6 — це чверть від 22,4, відразу бачить 0,25.

Крок 4 · Коефіцієнти n(O₂) : n(NO₂) = 1 : 2. Кисню вдвічі менше, ніж продукту: на дві молекули NO₂ іде одна молекула O₂.

Крок 5 · Пропорція З 1 моль O₂ — 2 моль NO₂; з x моль O₂ — 0,25 моль NO₂. x = 0,25 · 1 : 2 = 0,125 моль.

Крок 6 · Другий шлях — за об’ємами Усі речовини — гази, тож за законом Гей-Люссака (§ 17) об’єми відносяться, як коефіцієнти: V(O₂) = 5,6 : 2 = 2,8 л. А 2,8 л : 22,4 л/моль = 0,125 моль — те саме число.

Крок 7 · Перевірка об’ємами Вихідні гази: 5,6 л NO + 2,8 л O₂ = 8,4 л, після реакції — 5,6 л NO₂. Об’єм зменшився на третину (з трьох «одиниць» газу лишилося дві) — це ознака реакції сполучення з газів.

Крок 8 · Перевірка масами m(NO) = 0,25 · 30 = 7,5 г; m(O₂) = 0,125 · 32 = 4 г; m(NO₂) = 0,25 · 46 = 11,5 г. 7,5 + 4 = 11,5 — маса зберігається.

Крок 9 · Типова помилка Відповісти 0,5 моль (помножили на 2, а треба поділити) або 2,8 л (це об’єм кисню, а питали кількість речовини). Завжди перечитуй, у яких одиницях просять відповідь.

Крок 10 · Реальна ситуація Безбарвний газ NO на повітрі одразу буріє — утворюється бурий NO₂. Реакція йде вже за кімнатної температури (§ 8), без нагрівання.

Відповідь n(O₂) = 0,125 моль.

Скільки моль NO₂ утвориться з 0,3 моль O₂?

Умова

Після повного термічного розкладу крейди CaCO₃ утворилися оксид CaO кількістю речовини 0,15 моль і вуглекислий газ. Обчисліть масу крейди, використаної в досліді. Вважайте, що в крейді немає домішок.

✓ розібрано

Дано: n(CaO) = 0,15 моль. Знайти: m(CaCO₃) — ?

Розв’язання.

1. Рівняння реакції: CaCO₃ = CaO + CO₂ (t).

2. Усі коефіцієнти дорівнюють 1, тому

n(CaCO₃) = n(CaO) = 0,15 моль.

3. M(CaCO₃) = 40 + 12 + 3 · 16 = 100 г/моль.

4. m(CaCO₃) = n · M = 0,15 моль · 100 г/моль = 15 г.

Відповідь: m(CaCO₃) = 15 г.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Задача «назад»: відома кількість речовини продукту, а шукаємо масу реагенту. Слова «повного» й «без домішок» в умові означають, що можна спиратися на рівняння без поправок.

Крок 1 · Дано й питання Утворилося 0,15 моль CaO — це продукт. Питають масу вихідної речовини CaCO₃. Інформація про вуглекислий газ — додаткова, для відповіді вона не потрібна.

Крок 2 · Що значать слова в умові «Повний розклад» — весь CaCO₃ перетворився на продукти. «Немає домішок» — уся маса крейди — це CaCO₃. Без цих застережень розрахунок за рівнянням був би неточним.

Крок 3 · Рівняння CaCO₃ = CaO + CO₂ (за нагрівання). Це реакція розкладу: з однієї речовини — дві. Атоми зрівняні без коефіцієнтів.

Крок 4 · Коефіцієнти Усі — одиниці, тож n(CaCO₃) = n(CaO) = n(CO₂) = 0,15 моль.

Крок 5 · Молярна маса M(CaCO₃) = 40 + 12 + 3 · 16 = 100 г/моль. Зручне число — масу легко порахувати усно.

Крок 6 · Маса m(CaCO₃) = 0,15 моль · 100 г/моль = 15 г.

Крок 7 · Перевірка збереженням маси m(CaO) = 0,15 · 56 = 8,4 г; m(CO₂) = 0,15 · 44 = 6,6 г. 8,4 + 6,6 = 15 г — стільки ж, скільки важила крейда.

Крок 8 · Скільки газу вийшло V(CO₂) = 0,15 · 22,4 = 3,36 л. Те саме число з’явиться у вправі 8: там теж 0,15 моль газів.

Крок 9 · Реальна крейда Справжня крейда чи вапняк містять домішки. Якби в зразку було 90 % CaCO₃, знадобилося б 15 : 0,9 ≈ 16,7 г. Тому умова й застерігає «без домішок».

Крок 10 · Типова помилка Узяти M(CaO) = 56 і дати 8,4 г — тобто рахувати масу продукту замість реагенту. Питали про крейду, а не про вапно.

Відповідь m(CaCO₃) = 15 г.

Яка маса CO₂ утворилася в цьому досліді?

Умова

Обчисліть сумарний об’єм газів, одержаних унаслідок розкладу електричним струмом води кількістю речовини 0,1 моль.

✓ розібрано

Дано: n(H₂O) = 0,1 моль. Знайти: V(газів) — ?

Розв’язання.

1. Рівняння реакції: 2H₂O = 2H₂ + O₂ (електричний струм).

2. n(H₂) = n(H₂O) = 0,1 моль; n(O₂) = 0,1 : 2 = 0,05 моль.

3. Загальна кількість газів: n = 0,1 + 0,05 = 0,15 моль.

4. V = n · V_M = 0,15 моль · 22,4 л/моль = 3,36 л.

(Окремо: V(H₂) = 2,24 л; V(O₂) = 1,12 л; разом 3,36 л.)

Відповідь: V(газів) = 3,36 л.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Слово «сумарний» — ключ: утворюються два гази, і рахувати треба обидва. Вода сама — рідина, тому молярний об’єм до неї не застосовується.

Крок 1 · Дано й питання Розкладається вода: n(H₂O) = 0,1 моль. Утворюються два гази — водень і кисень. Питають про їхній загальний об’єм.

Крок 2 · Рівняння 2H₂O = 2H₂ + O₂ (електроліз). По 4 атоми Гідрогену й по 2 атоми Оксигену з обох боків.

Крок 3 · Коефіцієнти n(H₂O) : n(H₂) : n(O₂) = 2 : 2 : 1. Водню стільки ж, скільки води; кисню вдвічі менше.

Крок 4 · Кількості газів n(H₂) = 0,1 моль; n(O₂) = 0,1 : 2 = 0,05 моль.

Крок 5 · Сумарна кількість Газів разом 0,1 + 0,05 = 0,15 моль. Оскільки молярний об’єм однаковий для всіх газів, їх можна додавати ще до переходу в літри.

Крок 6 · Об’єм V = 0,15 моль · 22,4 л/моль = 3,36 л.

Крок 7 · Окремі об’єми V(H₂) = 0,1 · 22,4 = 2,24 л; V(O₂) = 0,05 · 22,4 = 1,12 л. Відношення 2 : 1 — те саме, що спостерігають в електролізері: біля одного електрода газу вдвічі більше.

Крок 8 · Перевірка масами m(H₂O) = 0,1 · 18 = 1,8 г. Продукти: 0,1 · 2 = 0,2 г H₂ і 0,05 · 32 = 1,6 г O₂. 0,2 + 1,6 = 1,8 г — збіглося.

Крок 9 · Розмах цифр 1,8 г води — це приблизно 1,8 мл. А газів з неї вийшло 3360 мл — у ≈ 1900 разів більше. Так вода «розширюється», коли її розкласти на гази.

Крок 10 · Типова помилка Порахувати лише водень (2,24 л) або застосувати 22,4 л/моль до води й дістати 2,24 л «води». Молярний об’єм — лише для газів, а воду беруть у моль, не в літрах.

Відповідь V(газів) = 3,36 л.

У якому відношенні за об’ємом утворюються H₂ і O₂ при електролізі води?

Умова

У лабораторії одержали кисень термічним розкладом речовини KClO₃. Схема цієї реакції: KClO₃ → KCl + O₂. Маса речовини, використаної в досліді, становила 3,5 г, а об’єм одержаного кисню — 560 мл. За допомогою обчислень визначте, чи вся речовина розклалася.

✓ розібрано

Дано: m(KClO₃) = 3,5 г; V(O₂) = 560 мл = 0,56 л.

Знайти: чи вся речовина KClO₃ розклалася?

Розв’язання.

1. Зрівнюємо схему: 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ (t).

2. M(KClO₃) = 39 + 35,5 + 3 · 16 = 122,5 г/моль;

n(KClO₃) = 3,5 г : 122,5 г/моль ≈ 0,0286 моль.

3. Якби розклалася вся речовина: n(O₂) = 0,0286 · 3 : 2 ≈ 0,0429 моль;

V(O₂) = 0,0429 моль · 22,4 л/моль ≈ 0,96 л = 960 мл.

4. Одержали лише 560 мл < 960 мл — тобто розклалася не вся речовина.

(За 560 мл: n(O₂) = 0,025 моль, розклалося 0,0167 моль KClO₃

≈ 2,04 г — це приблизно 58 % від узятої маси.)

Відповідь: ні, не вся речовина розклалася.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Задача з «підступом»: не просто порахувати, а порівняти розрахунок із виміряним. Теоретичний об’єм (якби все розклалося) мусить бути більшим або рівним фактичному — інакше щось не так. Перший крок тут — зрівняти схему, адже в умові дано лише схему.

Крок 1 · Дано й питання Узято 3,5 г KClO₃, одержано 560 мл O₂. Питання «так чи ні», але відповідь треба довести розрахунком, а не на око.

Крок 2 · Ідея розв’язку Обчислимо, скільки кисню дала б вся речовина (теоретичний об’єм), і порівняємо з фактичним. Якщо фактичний менший — розклалася лише частина.

Крок 3 · Зрівнюємо схему KClO₃ → KCl + O₂. Оксигену ліворуч 3, праворуч 2: найменше спільне кратне 6. 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂: Оксигену по 6, Калію по 2, Хлору по 2.

Крок 4 · Кількість речовини солі M(KClO₃) = 39 + 35,5 + 48 = 122,5 г/моль. n(KClO₃) = 3,5 : 122,5 ≈ 0,0286 моль (це рівно 1/35 моль).

Крок 5 · Теоретичний кисень За коефіцієнтами 2 : 3: n(O₂) = 0,0286 · 3 : 2 ≈ 0,0429 моль. Об’єм: 0,0429 · 22,4 ≈ 0,96 л = 960 мл.

Крок 6 · Порівняння Теоретично мало вийти 960 мл, а одержано 560 мл. 560 < 960, тому розклалася не вся речовина.

Крок 7 · Скільки розклалося Одержані 560 мл — це 0,56 : 22,4 = 0,025 моль O₂. Йому відповідає 0,025 · 2 : 3 ≈ 0,0167 моль KClO₃, тобто 0,0167 · 122,5 ≈ 2,04 г.

Крок 8 · Яка частка 2,04 : 3,5 ≈ 0,58, тобто розклалося близько 58 %, а 42 % (≈ 1,46 г) залишилося нерозкладеним.

Крок 9 · Перевірка масами З 2,04 г солі утворилося 0,025 · 32 = 0,8 г O₂ і 0,0167 · 74,5 ≈ 1,24 г KCl. 0,8 + 1,24 = 2,04 — маса зберігається. У пробірці лишилася суміш KCl з нерозкладеним KClO₃.

Крок 10 · Чому не вся Бертолетова сіль без каталізатора розкладається лише за досить високої температури й повільно; MnO₂ (§ 6) прискорює процес. Частина газу може лишитися в трубках приладу. Обидві причини — реальні: і недогрів, і втрати.

Крок 11 · Типова помилка Не зрівняти схему й вважати n(O₂) = n(KClO₃) = 0,0286 моль — вийде 640 мл і хибне враження, що розклалося 87 %. Або порівнювати 3,5 з 0,56 — це різні величини.

Відповідь Теоретично мало вийти 960 мл O₂, одержано 560 мл — розклалася не вся речовина (≈ 58 %).

Який об’єм O₂ дала б ця навіска, якби схему не зрівняли (n(O₂) = n(KClO₃))?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … переходити від мас і об’ємів до моль (вправи 4, 5)

і розставляти запис «над і під формулами» (вправа 1).

Мені було важко … зрівняти схему перед розрахунком (вправа 9*)

і дібрати потрібні коефіцієнти, коли вони різні (вправи 2, 6).

Мені було цікаво … що розрахунком можна довести, що «не вся

речовина розклалася» (вправа 9*), і що з 1,8 г води

виходить 3,36 л газів (вправа 8).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Крок 1 · Таблиця Накресли таблицю з трьох рядків: «мені було легко…», «мені було важко…», «мені було цікаво…». У кожному — одне-два речення про цей параграф.

Крок 2 · «Легко» Згадай задачі, що вийшли відразу: усні 4 і 5 (там усе зводиться до чверті чи половини моль) і вправу 1 із записом «над і під формулами».

Крок 3 · «Важко» Найчастіше важко, коли треба спершу зрівняти схему (вправа 9*) або коли коефіцієнти реагенту й продукту різні (вправи 2, 6 — «куди множити, а куди ділити»).

Крок 4 · «Цікаво» Наприклад: доведення «не вся речовина розклалася» чисто з розрахунку; те, що з 1,8 г води виходить 3,36 л газів; або те, що в задачі 2 є два способи з одним числом.

Крок 5 · Перевірка себе Без підказок: 1) що показують коефіцієнти? 2) як від мас перейти до моль? 3) яку величину треба порахувати, щоб довести «не вся розклалася»? (Відповіді: відношення моль; n = m : M; теоретичний об’єм кисню.)

Крок 6 · Що повторити Якщо плутаєшся в діленні й множенні, потренуйся на тренажері «задача з новими числами» внизу сторінки: там практикують n = m : M і m = n · M — вони й стоять на початку й у кінці кожної задачі за рівнянням.

Відповідь Заповни таблицю своїми словами за зразком із режиму «Списати».

Умова

Алюміній взаємодіє з киснем повітря за стандартних умов без зовнішнього ефекту; на поверхні металу миттєво утворюється дуже тонка, але міцна плівка речовини Al₂O₃. Складіть рівняння цієї хімічної реакції.

✓ розібрано

Схема: Al + O₂ → Al₂O₃.

Рівняння: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Перевірка: ліворуч 4 атоми Al і 6 атомів O, праворуч так само.

Це реакція сполучення: з двох простих речовин утворюється одна складна.

Скопійовано ✓

Рівняння писати нескладно, а ось «чому плівка міцна й що вона робить» — цікава частина. Зрівнюємо за відомим правилом: Оксиген — після металу.

Крок 1 · Що реагує й що утворюється Реагенти — алюміній (метал) і кисень (газ повітря). Продукт — оксид Al₂O₃. Схема: Al + O₂ → Al₂O₃.

Крок 2 · Рахуємо атоми Ліворуч Алюмінію 1, Оксигену 2; праворуч Алюмінію 2, Оксигену 3. Оксигену ліворуч парне число (кисень двоатомний), праворуч — непарне.

Крок 3 · Вирівнюємо Оксиген Найменше спільне кратне чисел 2 і 3 — 6. Ставимо 3 перед O₂ і 2 перед Al₂O₃: Оксигену по 6.

Крок 4 · Вирівнюємо Алюміній Праворуч стало 2 · 2 = 4 атоми Алюмінію, тож ставимо 4 перед Al. Отже, 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Крок 5 · Перевірка Атомів Алюмінію по 4, Оксигену по 6. Відношення кількостей речовини n(Al) : n(O₂) : n(Al₂O₃) = 4 : 3 : 2.

Крок 6 · Закон збереження маси 4 · 27 + 3 · 32 = 108 + 96 = 204 г, а 2 · 102 = 204 г. Збіглося.

Крок 7 · Чому «без зовнішнього ефекту» Реакція екзотермічна, але плівка Al₂O₃ лише кілька нанометрів завтовшки: вона утворюється за долі секунди й відразу відділяє метал від кисню. Тому нічого не палахкотить.

Крок 8 · Плівка як захист Плівка щільна й міцно тримається на металі, на відміну від пухкої іржі на залізі (§ 12). Саме тому алюмінієві кришки, каструлі й дроти не «розсипаються» від корозії.

Крок 9 · Коли алюміній усе ж горить Дрібний алюмінієвий порошок має величезну поверхню — тоді реакція відбувається бурхливо, і при підпалюванні він спалахує сліпучим полум’ям. Склад рівняння той самий.

Відповідь 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Яка сума коефіцієнтів у рівнянні 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃?

Умова

Змоделюйте в зошиті або на комп’ютері реакцію водню з киснем, використавши кулькові моделі молекул речовин.

✓ розібрано

Кулькові моделі (O — велика куля, H — менша):

H–H H–H + O=O → H–O–H H–O–H

2 молекули H₂ + 1 молекула O₂ → 2 молекули H₂O.

Число кульок: ліворуч 4 H і 2 O, праворуч 4 H і 2 O — атоми не

зникли й не з’явилися, лише перегрупувалися.

Скопійовано ✓

Модель допомагає «побачити» закон збереження маси: ні одна кулька не зникає, змінюється лише те, з ким вона з’єднана. Малювати можна кольоровими олівцями або в простому графічному редакторі.

Крок 1 · Що малюємо Реакція 2H₂ + O₂ = 2H₂O. Кожен атом — кулька; молекула — кульки, поєднані між собою («паличкою» чи просто дотиком).

Крок 2 · Домовляємося про кольори Зазвичай Оксиген зображають червоною, більшою кулькою, Гідроген — білою або блакитною, меншою. Головне — один колір на один елемент до кінця малюнка.

Крок 3 · Реагенти Дві молекули водню — по дві маленькі кульки в кожній — і одна молекула кисню — дві великі кульки.

Крок 4 · Продукт Дві молекули води. У кожній — одна велика кулька посередині й дві маленькі по боках, але не на одній прямій: молекула води зігнута, кут приблизно 105°.

Крок 5 · Стрілка Між «до» і «після» ставимо знак «=» або стрілку; над ним можна підписати умову — підпалювання.

Крок 6 · Рахуємо кульки Ліворуч: 4 маленькі й 2 великі. Праворуч у двох молекулах води: 2 · 2 = 4 маленькі й 2 · 1 = 2 великі. Збіглося, тож закон збереження маси виконано.

Крок 7 · Чому 2 і 1 Одна молекула O₂ має два атоми Оксигену, і кожен з них потребує двох атомів Гідрогену — отже, чотири H. Звідси дві молекули H₂.

Крок 8 · Що змінилося Старі зв’язки H–H і O=O розірвано, утворилися нові зв’язки H–O. Атоми ті самі, а речовина інша: з двох газів — вода (§ 13: на цьому й тримається тепловий ефект).

Крок 9 · Типова помилка Намалювати одну молекулу водню й одну молекулу кисню, а в продукті — один атом O і два H, «забувши» другий атом кисню. Тоді одна кулька Оксигену «зникла».

Відповідь Модель: H–H + H–H + O=O → H–O–H + H–O–H; атоми ті самі, з’єднання інші.

Скільки всього кульок знадобиться для моделі лівої частини 2H₂ + O₂?

Умова

Чи всі оксиди можуть реагувати з киснем? Якщо ні, то коли взаємодія оксиду з киснем неможлива? Візьміть до уваги склад (хімічні формули) оксидів.

✓ розібрано

Ні, не всі.

Оксид може приєднати ще Оксиген, якщо існує інший оксид цього ж

елемента з більшим вмістом Оксигену: CO → CO₂, SO₂ → SO₃,

NO → NO₂. Приклади: 2CO + O₂ = 2CO₂; 2SO₂ + O₂ = 2SO₃ (t, k);

2NO + O₂ = 2NO₂; 2Cu₂O + O₂ = 4CuO (t).

Не реагують оксиди, де елемент уже «насичений» Оксигеном і вищого

оксиду не утворює: CO₂, SO₃, P₂O₅, SiO₂, а також MgO, CaO, Al₂O₃.

Скопійовано ✓

У параграфі розглянуто реакції простих речовин з киснем, а наприкінці — що з киснем реагують і оксиди. Питання: чи завжди. Підказка в самому питанні — формули оксидів.

Крок 1 · Що відомо з тексту Чадний газ горить у повітрі: CO → CO₂; сірчистий газ окиснюється до SO₃ (стадія виробництва сульфатної кислоти). А ще пам’ятаємо: CO₂ не горить і вогонь гасить.

Крок 2 · Порівнюємо пари Для одного елемента кілька оксидів: CO і CO₂, SO₂ і SO₃, NO і NO₂, P₂O₃ і P₂O₅. У кожній парі один оксид «бідніший» на Оксиген.

Крок 3 · Правило «Бідніший» оксид може приєднати Оксиген і перетворитися на «багатший». «Багатший», де вищий оксид уже досягнуто, з киснем не реагує — приєднувати нічого.

Крок 4 · Реакції «бідних» оксидів 2CO + O₂ = 2CO₂ (t); 2SO₂ + O₂ = 2SO₃ (t, k); 2NO + O₂ = 2NO₂; 4FeO + O₂ = 2Fe₂O₃ (t).

Крок 5 · Оксиди, що не реагують CO₂, SO₃, P₂O₅, SiO₂ — їхні елементи вже сполучені з Оксигеном «до межі». Не реагують і оксиди, де в елемента лише один оксид: MgO, CaO, Al₂O₃.

Крок 6 · Як побачити за формулою Достатньо пригадати, чи існує у цього елемента інша формула оксиду з більшим числом атомів Оксигену. Якщо так — реакція можлива, якщо ні — неможлива.

Крок 7 · Застереження Правило працює в один бік: якщо «багатшого» оксиду немає, реакції не буде. Якщо ж він є, реакція можлива, але це ще не гарантія. Приклад: H₂O₂ існує, проте вода з киснем не реагує.

Крок 8 · Приклад з міддю Мідь утворює Cu₂O і CuO. Cu₂O має «запас» для приєднання Оксигену: 2Cu₂O + O₂ = 4CuO. CuO ж — вищий оксид міді, і реакція з киснем для нього неможлива (обидва рівняння — у вправі 3).

Крок 9 · Практичне значення Чадний газ CO небезпечний, але він сам горить, а CO₂ — «попіл» горіння: не горить і вогонь гасить. Це різниця між «бідним» і «багатим» оксидом у повсякденному житті.

Відповідь Ні. Взаємодія неможлива, якщо елемент в оксиді вже має максимум Оксигену (CO₂, SO₃, P₂O₅) або утворює лише один оксид (MgO, CaO).

Який з оксидів не реагуватиме з киснем?

Умова

Складіть рівняння реакції сірки з воднем.

✓ розібрано

Сірку розплавляють і пропускають над нею водень:

S + H₂ = H₂S (t).

Продукт — сірководень, газ із запахом «тухлих яєць».

Скопійовано ✓

У тексті сказано, що формула продукту «подібна до формули води». Це підказка: Сульфур, як і Оксиген, сполучається з двома атомами Гідрогену.

Яка маса H₂S утвориться з 1 моль сірки?

Умова

Суміш водню з газом фтором вибухає в темряві за стандартних умов, а з газом хлором — у разі освітлення. Бром взаємодіє з воднем під час нагрівання. Продукти цих реакцій утворені двоатомними молекулами. Складіть відповідні хімічні рівняння.

✓ розібрано

H₂ + F₂ = 2HF (вибух у темряві);

H₂ + Cl₂ = 2HCl (hν — освітлення);

H₂ + Br₂ = 2HBr (t — нагрівання).

Продукти — фторо-, хлоро- й бромоводень, їхні молекули двоатомні (HX).

Скопійовано ✓

Три реакції водню з галогенами. Закономірність видно ще до рівнянь: що активніший галоген, то легші умови. Тож F₂ реагує без жодного «поштовху», Cl₂ — на світлі, Br₂ — лише за нагрівання.

Крок 1 · Що відомо Реагенти: H₂ і галогени F₂, Cl₂, Br₂ — усі двоатомні. Продукти двоатомні, отже, формула кожного — HX (де X — галоген).

Крок 2 · Фтор H₂ + F₂ → 2HF. Ліворуч по два атоми кожного елемента, праворуч HF має по одному — ставимо 2. Умова: вибух у темряві за звичайної температури — фтор найактивніший.

Крок 3 · Хлор H₂ + Cl₂ = 2HCl. Умова — світло (ультрафіолет), яке «запускає» реакцію. Позначаємо hν над знаком рівності.

Крок 4 · Бром H₂ + Br₂ = 2HBr. Бром менш активний: реакція потребує нагрівання (t).

Крок 5 · Зрівнювання У всіх трьох випадках по 2 атоми кожного елемента ліворуч, а праворуч стільки ж, але в двох молекулах HX. Єдиний коефіцієнт 2 — перед продуктом.

Крок 6 · Перевірка масами H₂ + F₂: 2 + 38 = 40 = 2 · 20 (HF); H₂ + Cl₂: 2 + 71 = 73 = 2 · 36,5; H₂ + Br₂: 2 + 160 = 162 = 2 · 81.

Крок 7 · Закономірність Умови «жорсткішають» від фтору до брому: нічого → світло → нагрівання. Це відображає зменшення активності галогенів у групі зверху вниз.

Крок 8 · Тип реакцій Усі три — реакції сполучення. З газів H₂ і X₂ утворюється газ HX (всі продукти розчиняються у воді й дають кислоти — про це далі).

Крок 9 · Безпека Суміші водню з фтором і з хлором вибухові, тому реакції не демонструють учні: це справа спеціально підготовлених лабораторій.

Відповідь H₂ + F₂ = 2HF; H₂ + Cl₂ = 2HCl (hν); H₂ + Br₂ = 2HBr (t).

За якої умови реагують водень і хлор?

Умова

Реакція CaO + H₂O = Ca(OH)₂ відбувається під час гашення вапна. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, для чого використовують вапно.

✓ розібрано

Негашене вапно CaO і гашене вапно Ca(OH)₂ використовують:

— у будівництві (розчини для кладки й штукатурки, побілка);

— у сільському господарстві (вапнування кислих ґрунтів, побілка

стовбурів дерев);

— у харчовій промисловості (очищення соку в цукровому виробництві);

— для очищення води й стічних вод;

— в металургії (зв’язує пісок SiO₂ у шлак), у виробництві скла.

(Довідкові відомості — перевіряйте за джерелами.)

Скопійовано ✓

Дослідницьке запитання: готової «єдиної» відповіді в підручнику немає, тому нижче — зразок з довідкових знань. Для самостійної роботи корисно знайти ще й по одному прикладу з кожної групи.

Крок 1 · Спершу — про що мова Є два «вапна»: негашене CaO (білі грудки) і гашене Ca(OH)₂ (білий порошок або «вапняне тісто»). Негашене отримують випалюванням вапняку CaCO₃, а потім гасять водою.

Крок 2 · Будівництво Вапняний розчин (вапно з піском і водою) — давній в’язучий матеріал для кладки й штукатурки. Гашене вапно твердне на повітрі, поглинаючи CO₂: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O. Побілка стін — те саме вапно.

Крок 3 · Сільське господарство Кислі ґрунти «вапнують», тобто додають вапно, щоб зменшити кислотність. Побілка стовбурів дерев захищає кору від опіків і шкідників.

Крок 4 · Харчова промисловість У цукровому виробництві вапняним молоком осаджують із бурякового соку домішки, а потім надлишок вапна знову зв’язують вуглекислим газом.

Крок 5 · Очищення води Вапном підлужують воду й осаджують частину розчинених домішок (у тому числі «жорсткість»), використовують у стічних водах для нейтралізації кислот.

Крок 6 · Металургія й скло Оксид кальцію зв’язує пісок SiO₂ у легкоплавкий шлак під час виплавляння металів. Також вапняк і вапно входять до складу звичайного віконного скла.

Крок 7 · Безпека Гасіння вапна — сильно екзотермічна реакція (суміш нагрівається й може розбризкуватися), а вапно роз’їдає шкіру й очі. Працюють у рукавичках і захисних окулярах.

Крок 8 · Обираємо головне Для короткої відповіді вистачить трьох сфер із прикладами: будівництво (штукатурка, побілка), сільське господарство (вапнування ґрунтів), очищення води.

Відповідь Вапно використовують у будівництві, сільському господарстві, очищенні води, цукровому й металургійному виробництвах.

Яка речовина — гашене вапно?

Умова

За відомостями з інтернету з’ясуйте, який мінерал називають «золотом дурнів» і чому.

✓ розібрано

«Золотом дурнів» називають піріт FeS₂ (залізний колчедан):

він має золотисто-жовтий металічний блиск і схожий на золото.

Відрізнити просто: піріт твердий і крихкий, а золото м’яке й ковке;

густина піриту ≈ 5 г/см³, золота ≈ 19 г/см³; штрих піриту чорнуватий.

(Довідкові відомості — перевіряйте за джерелами.)

Скопійовано ✓

На малюнку 50 у підручнику якраз кубічні кристали піриту — вони справді виглядають як шматки золота. Питання про «чому»: який зовнішній вигляд і чим можна відрізнити.

Крок 1 · Назва мінералу Піріт, формула FeS₂ — сульфід (сполука металічного елемента Феруму із Сульфуром). Його кристали (мал. 50) нагадують золоті кубики.

Крок 2 · Чому «золото дурнів» Золотисто-жовтий колір і металічний блиск вводили в оману: недосвідчені шукачі приймали піріт за золото й раділи марно.

Крок 3 · Назва піриту Слово «піріт» походить від грецького «пір» — вогонь: від удару сталлю цей мінерал висікає іскри.

Крок 4 · Твердість Піріт доволі твердий (дряпає скло), крихкий і розколюється. Золото, навпаки, дуже м’яке: ножем на ньому легко лишити слід, а під молотком воно розплющується в пластину (піріт розколюється на уламки).

Крок 5 · Густина Піріт — приблизно 5 г/см³, а золото — 19,3 г/см³. Шматок золота завбільшки з горіх у кілька разів важчий за такий самий шматок піриту.

Крок 6 · Штрих Якщо провести мінералом по неглазурованій порцеляні, піріт залишає чорнувато-зелений штрих, а золото — золотисто-жовтий.

Крок 7 · Нагрівання Піріт у полум’ї горить, виділяючи SO₂ із різким запахом: 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂. Золото ж при нагріванні не змінюється.

Крок 8 · Склад за формулою M(FeS₂) = 56 + 2 · 32 = 120 г/моль; масова частка Феруму 56 : 120 ≈ 46,7 %. Це хімічна сполука — зовсім не те, що чистий метал золото.

Крок 9 · Практична користь піриту Піріт — сировина для виробництва сульфатної кислоти: випалювання дає SO₂, який далі окиснюється до SO₃ (реакція з тексту параграфа).

Відповідь «Золото дурнів» — піріт FeS₂: схожий кольором і блиском, але крихкий, легший за золото й дає чорнуватий штрих.

Яка ознака найнадійніше відрізняє золото від піриту?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про реакції сполучення, участь у них металів, неметалів, складних речовин, а також про оксиди і сульфіди. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Реакція сполучення — реакція, у якій із двох або кількох речовин

утворюється одна складніша речовина: A + B = AB.

2. Реагентами можуть бути прості речовини (метали, неметали) й складні

(оксиди, вода); продукт — завжди одна речовина.

3. З киснем (здебільшого за нагрівання) реагує більшість металів і

неметалів: 2Mg + O₂ = 2MgO (t); S + O₂ = SO₂ (t).

Алюміній реагує без нагрівання (тонка плівка Al₂O₃).

Не реагують із киснем Au, Pt, Cl₂, Br₂, I₂.

4. З киснем реагують і деякі оксиди: 2CO + O₂ = 2CO₂;

2SO₂ + O₂ = 2SO₃ (t, k) — стадія виробництва сульфатної кислоти.

5. Сірка реагує з воднем і металами: S + H₂ = H₂S; Fe + S = FeS (t).

Сполуки металічних елементів із Сульфуром — сульфіди.

6. Галогени: H₂ + F₂ = 2HF (вибух у темряві), H₂ + Cl₂ = 2HCl (світло),

H₂ + Br₂ = 2HBr (нагрівання); Cu + Cl₂ = CuCl₂ (t).

7. Сполучаються й дві складні речовини: CaO + H₂O = Ca(OH)₂;

і три: CaCO₃ + H₂O + CO₂ = Ca(HCO₃)₂ (вапнякові печери), а також

іржавіння заліза (§ 12).

8. Оксиди й сульфіди — основа багатьох мінералів і руд: піріт FeS₂,

реальгар As₄S₄, Fe₂O₃, Fe₃O₄, MnO₂, ZnS, Cu₂S.

Запитання класу: чим реакція сполучення відрізняється від змішування?

Відповідь: у реакції утворюється нова речовина з іншими властивостями.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на питання зі вступу: які типи речовин беруть участь у реакціях сполучення і які речовини називають сульфідами. Конспект збирає всі групи реакцій в одну схему.

Крок 1 · Що спільного Незалежно від реагентів, у реакції сполучення з кількох речовин утворюється одна. Це протилежність реакції розкладу, з якою знайомі з § 6.

Крок 2 · Реакції простих речовин з киснем Метали й неметали окиснюються киснем, здебільшого за нагрівання. Продукти — оксиди, тобто сполуки елемента з Оксигеном. Приклад яскравого горіння — магній у повітрі.

Крок 3 · Винятки з киснем Золото й платина не реагують (тому знаходять у самородному вигляді), як і галогени хлор, бром, йод. А алюміній «реагує тихо»: плівка Al₂O₃ відразу ж його захищає.

Крок 4 · Оксиди теж реагують з киснем Якщо елемент в оксиді ще може приєднати Оксиген: 2CO + O₂ = 2CO₂, 2SO₂ + O₂ = 2SO₃. Вищі оксиди (CO₂, SO₃) уже не реагують.

Крок 5 · Сірка й сульфіди Сірка реагує з воднем (сірководень, запах тухлих яєць) і з металами; сполуки металічних елементів із Сульфуром — сульфіди. Приклад: Fe + S = FeS.

Крок 6 · Галогени Активність зменшується в ряду F₂ → Cl₂ → Br₂: водень реагує з фтором у темряві, з хлором — на світлі, з бромом — за нагрівання.

Крок 7 · Реакції складних речовин Дві складні речовини: CaO + H₂O = Ca(OH)₂ (гашення вапна). Три речовини: CaCO₃ + H₂O + CO₂ = Ca(HCO₃)₂ — так утворюються вапнякові печери в західній Україні.

Крок 8 · Мінерали й руди Літосфера багата на оксиди й сульфіди. Частина з них — основа металічних руд: Fe₂O₃, Fe₃O₄, MnO₂, ZnS, Cu₂S. Піріт FeS₂ — «золото дурнів».

Крок 9 · Україна В Україні понад пів сотні родовищ залізних руд (найбільше — у Криворізькому басейні); марганцеві руди — у Нікопольському басейні й на Запоріжжі. За запасами залізних і марганцевих руд Україна — на 1-му місці в Європі, а її видобуток — 4 % і 10 % від світового.

Крок 10 · Про що розкаже розділ 3 Як скласти формулу оксиду й чому вона саме така — підручник відкладає на розділ 3 (про хімічні зв’язки й валентність). Поки що формули беремо зі словесних даних.

Крок 11 · Запитання для класу й оцінка Гарне запитання — з порівнянням («чим відрізняється…», «що спільного…»). Оцінюючи відповідь, перевір: названо тип реакції, наведено рівняння, вказано умови.

Відповідь Конспект — у режимі «Списати». Головне: у реакції сполучення з кількох речовин утворюється одна; метали й неметали сполучаються з киснем, сіркою, галогенами.

Яка з реакцій — реакція сполучення?

Умова

Укажіть у наведеному переліку формули оксидів і формули сульфідів: PbS, SO₂, O₃, SCl₄, H₂O, S₈, SnS₂, H₂SO₄, Ag₂S, HgO.

✓ розібрано

Оксиди (два елементи, один з них Оксиген): SO₂, H₂O, HgO.

Сульфіди (сполуки металічного елемента із Сульфуром): PbS, SnS₂, Ag₂S.

Не оксиди й не сульфіди: O₃ і S₈ — прості речовини;

SCl₄ — сполука Сульфуру з неметалом Хлором; H₂SO₄ — три елементи.

Скопійовано ✓

Десять формул, дві групи, а ще чотири «пастки». Щоб не помилитися, перевіряємо кожну формулу двома запитаннями: «скільки в ній елементів?» і «що це за елементи?».

Крок 1 · Означення оксиду Оксид — сполука двох хімічних елементів, один з яких Оксиген (§ 8). Отже, формула має містити рівно два різні елементи, і серед них — O.

Крок 2 · Означення сульфіду Сульфід — сполука металічного елемента із Сульфуром (с. 107). Тобто два елементи: метал і S.

Крок 3 · Перша пара «пасток» Прості речовини: O₃ (озон) і S₈ (молекула сірки з вісьмох атомів). У них один елемент — до сполук не належать, а отже, не оксиди й не сульфіди.

Крок 4 · Сульфіди в переліку PbS (Pb — Плюмбум, метал), SnS₂ (Sn — Станум, метал), Ag₂S (Ag — Аргентум, метал). Усі три — сполуки металічного елемента із Сульфуром.

Крок 5 · Оксиди в переліку SO₂ (сірчистий газ: Сульфур + Оксиген), H₂O (вода — оксид Гідрогену), HgO (оксид ртуті). У кожному два елементи, один з яких O.

Крок 6 · Друга «пастка» SCl₄: тут Сульфур, але другий елемент — Хлор, неметал. За означенням підручника це не сульфід (немає металічного елемента), а й не оксид.

Крок 7 · Третя «пастка» H₂SO₄ — Оксиген є, але елементів три (H, S, O), тому не оксид. Це сульфатна кислота.

Крок 8 · Підрахунок 3 сульфіди + 3 оксиди + 4 решта = 10 формул у переліку. Нічого не загубили й не повторили.

Крок 9 · Чому вода — оксид Здається дивним, але H₂O відповідає означенню: два елементи, один — Оксиген. Просто цей оксид має окрему назву.

Відповідь Оксиди: SO₂, H₂O, HgO. Сульфіди: PbS, SnS₂, Ag₂S.

Яка з формул є формулою сульфіду?

Умова

Складіть рівняння реакції між простими речовинами, якщо її продуктом є: а) амоніак NH₃; б) оксид Fe₃O₄; в) сульфід Al₂S₃.

✓ розібрано

а) N₂ + 3H₂ = 2NH₃ (t, p, кат.)

б) 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ (t)

в) 2Al + 3S = Al₂S₃ (t)

Скопійовано ✓

Три продукти — три «зворотні» задачі: за формулою продукту визначаємо прості речовини, потім зрівнюємо. Пам’ятаємо: Нітроген, Гідроген, Оксиген утворюють двоатомні молекули.

Яка сума коефіцієнтів у рівнянні 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄?

Умова

Мідь, реагуючи з киснем, перетворюється на оксид Cu₂O, який взаємодіє з киснем з утворенням оксиду CuO. Складіть хімічні рівняння обох реакцій.

✓ розібрано

1) 4Cu + O₂ = 2Cu₂O (t)

2) 2Cu₂O + O₂ = 4CuO (t)

Сумарно: 2Cu + O₂ = 2CuO.

Скопійовано ✓

Це приклад «оксид реагує з киснем» зі запитання 107.1: Cu₂O «бідніший» на Оксиген і ще може приєднати його. Два послідовні рівняння, по одному зрівнюванню.

Який кінцевий продукт нагрівання міді в надлишку кисню?

Умова

Обчисліть об’єм кисню (за нормальних умов), який взаємодіє з фосфором масою 6,2 г, якщо формула продукту реакції — P₂O₅.

✓ розібрано

Дано: m(P) = 6,2 г. Знайти: V(O₂) — ?

Розв’язання.

1. Рівняння реакції: 4P + 5O₂ = 2P₂O₅.

2. n(P) = m : M = 6,2 г : 31 г/моль = 0,2 моль.

3. З 4 моль P реагує 5 моль O₂, з 0,2 моль P — x моль O₂:

x = n(O₂) = 0,2 моль · 5 моль : 4 моль = 0,25 моль.

4. V(O₂) = n · V_M = 0,25 моль · 22,4 л/моль = 5,6 л.

Відповідь: V(O₂) = 5,6 л.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Задача параграфа 19 у «розумному» вигляді: спершу треба скласти рівняння за формулою продукту (P₂O₅, а не P₂O₃), а потім повторити ланцюжок «маса → моль → моль → об’єм».

Крок 1 · Дано й питання Маса твердого фосфору 6,2 г. Шукаємо об’єм газу кисню (н. у.). Формула продукту дана, значить рівняння складається однозначно.

Крок 2 · Рівняння P + O₂ → P₂O₅. Оксигену праворуч 5, в O₂ їх по 2: найменше спільне кратне — 10. Беремо 2P₂O₅ (10 O) і 5O₂. Тоді P праворуч 4: 4P + 5O₂ = 2P₂O₅.

Крок 3 · Кількість речовини фосфору M(P) = 31 г/моль. n(P) = 6,2 : 31 = 0,2 моль. Число підібране «круглим», щоб рахувати було легко.

Крок 4 · Коефіцієнти n(P) : n(O₂) = 4 : 5. Кисню більше, ніж фосфору, у 1,25 раза (5 : 4).

Крок 5 · Пропорція З 4 моль P — 5 моль O₂; з 0,2 моль P — x моль O₂. x = 0,2 · 5 : 4 = 0,25 моль.

Крок 6 · Об’єм V(O₂) = 0,25 моль · 22,4 л/моль = 5,6 л.

Крок 7 · Перевірка масами m(O₂) = 0,25 · 32 = 8 г. n(P₂O₅) = 0,1 моль, m = 0,1 · 142 = 14,2 г. 6,2 + 8 = 14,2 — маса зберігається.

Крок 8 · Оцінка «на здоровий глузд» 5,6 л — це 0,25 моль кисню. Кількість речовини кисню трохи більша, ніж фосфору (0,25 проти 0,2), — як і має бути за відношенням 5 : 4.

Крок 9 · Скільки це повітря У повітрі приблизно 21 % кисню за об’ємом, тож 5,6 л O₂ містяться в 5,6 : 0,21 ≈ 27 л повітря — цілком прилична банка.

Крок 10 · Типова помилка Забути коефіцієнт 5 і вважати n(O₂) = n(P) = 0,2 моль — вийшло б 4,48 л. Або записати P₂O₃ замість P₂O₅: тоді відношення було б 4 : 3 і відповідь 3,36 л.

Відповідь V(O₂) = 5,6 л.

Яка маса P₂O₅ утворилася в цій реакції?

Умова

Суміш цинку і сірки нагрівали до завершення взаємодії речовин. Продуктом реакції є сульфід ZnS. Чи залишилася після досліду частина реагенту (якого?), якщо в суміші містилися: а) однакові маси простих речовин; б) однакові кількості речовини реагентів?

✓ розібрано

Рівняння: Zn + S = ZnS (t); n(Zn) : n(S) = 1 : 1.

а) Однакові маси, наприклад по 10 г:

n(Zn) = 10 : 65 ≈ 0,154 моль; n(S) = 10 : 32 ≈ 0,313 моль.

Цинку менше, тож він прореагує весь, а сірка залишиться

(≈ 0,159 моль, тобто ≈ 5 г).

б) Однакові кількості речовини: n(Zn) = n(S) — співвідношення

1 : 1, тому прореагують усі речовини повністю, нічого не залишиться.

Відповідь: а) залишиться частина сірки;

б) не залишиться жодного реагенту.

Скопійовано ✓ Звірено з відповідями підручника (стор. 232)

Класична пастка «рівні маси ≠ рівні кількості речовини»: коефіцієнти в рівнянні говорять про моль, а не про грами. Тож перш ніж судити, що закінчиться першим, переходимо до n.

Яка речовина в випадку а) закінчиться першою?

Умова

У команді. За відомостями в інтернеті з’ясуйте, з якими простими речовинами взаємодіють золото і срібло. Переконайтеся, що ці метали є хімічно пасивними.

✓ розібрано

Золото Au: з O₂, S, H₂, N₂ не реагує навіть за нагрівання; реагує

лише з галогенами за нагрівання: 2Au + 3Cl₂ = 2AuCl₃ (t).

Срібло Ag: з O₂ не реагує (оксид Ag₂O розкладається вже вище ≈ 200 °С);

реагує із сіркою й галогенами: 2Ag + S = Ag₂S (t);

2Ag + Cl₂ = 2AgCl.

Висновок: обидва метали хімічно пасивні — повітря й вода на них не

діють, тому їх використовують для монет, прикрас і контактів.

(Довідкові відомості — перевіряйте за джерелами.)

Скопійовано ✓

Дослідницька вправа для групи: готової «єдиної» відповіді в підручнику немає, тому нижче — зразок із довідкових знань і поради, як розподілити роботу. Слова «хімічно пасивні» означають, що метал майже ні з чим не реагує.

Крок 1 · Що значить «пасивний» Хімічно пасивний метал не окиснюється киснем повітря, не реагує з водою й більшістю кислот за звичайних умов. Протилежність — активні метали, як-от Mg, що горить у повітрі (§ 7).

Крок 2 · Золото: з чим не реагує Золото не реагує з киснем, сіркою, воднем і азотом — навіть у разі нагрівання. Тому його знаходять у природі «самородним» (у вигляді самородків і піску), а золоті вироби не тьмяніють.

Крок 3 · Золото й галогени Реагувати воно може лише з найактивнішими неметалами — галогенами — і то за нагрівання: 2Au + 3Cl₂ = 2AuCl₃ (t). Це підтверджує слова про «пасивність»: потрібні жорсткі умови.

Крок 4 · Срібло й кисень За звичайних умов срібло не окиснюється киснем повітря. Оксид Ag₂O нестійкий і розкладається вже при ≈ 200 °С, тож реакція срібла з киснем практично не відбувається.

Крок 5 · Срібло, сірка, галогени Із сіркою срібло реагує за нагрівання: 2Ag + S = Ag₂S (чорний сульфід). З галогенами теж: 2Ag + Cl₂ = 2AgCl. Тобто срібло активніше за золото, але теж не «охоче».

Крок 6 · Чому срібло чорніє Срібні ложки темніють не від кисню, а від слідів сірководню H₂S у повітрі (4Ag + O₂ + 2H₂S = 2Ag₂S + 2H₂O, § 12). Це не заперечує пасивності: без H₂S срібло лишається світлим.

Крок 7 · Докази пасивності з життя Золоті прикраси й монети століттями зберігають блиск; срібна монета не іржавіє; електричні контакти покривають золотом, бо воно не окиснюється й добре проводить струм.

Крок 8 · Розподіл ролей у команді Кожен бере своє: хтось — золото, хтось — срібло, хтось — записує рівняння, хтось — готує підсумкову таблицю «метал — із чим реагує». Зведену таблицю можна показати класу.

Крок 9 · Як перевіряти джерела Беремо довідники, підручники, сайти університетів, а не лише форуми. Якщо кілька надійних джерел збігаються — відомості можна записувати. Якщо розходяться — з’ясовуємо, за яких умов.

Крок 10 · Зв’язок із наступними темами Пізніше (§ 42) побачимо, що Au і Ag стоять у «ряді активності» металів після водню, тому не витісняють його з кислот. Це й є науковим поясненням пасивності.

Відповідь Золото реагує лише з галогенами за нагрівання; срібло — із сіркою й галогенами; з киснем жодне не реагує. Обидва метали хімічно пасивні.

Яка проста речовина реагує із сріблом за нагрівання?

Умова

Шанс для творчості. Використавши інформацію з інтернету, напишіть довідку про мінералогічний музей Львівського національного університету імені Івана Франка і колекцію мінералів у ньому.

✓ розібрано

Довідка (зразок плану; факти уточніть на офіційному сайті).

1. Що це: Мінералогічний музей Львівського національного університету

імені Івана Франка (при геологічному факультеті; носить ім’я

мінералога Євгена Лазаренка).

2. Історія: перший музей геологічного профілю в університеті; дату

заснування й засновників беремо з офіційних джерел.

3. Колекція: основні розділи (наприклад, самородні елементи, сульфіди,

оксиди, силікати); кількість зразків — з офіційних джерел.

4. Найцікавіші експонати: 2–3 зразки з описом (колір, форма кристалів,

формула; наприклад, піріт FeS₂, реальгар As₄S₄).

5. Як відвідати: адреса, графік, екскурсії — з сайту.

6. Джерела: mineralogy.lnu.edu.ua та інші офіційні сторінки.

Скопійовано ✓

Творче завдання — «готової відповіді» в книжці нема. Нижче — план довідки, у якому розставлено, які факти треба перевірити, а які можна пояснити з уроку. Числа й дати (колекція, рік) беремо лише з офіційних джерел.

Крок 1 · Що потрібно зробити Написати коротку довідку про музей і його колекцію мінералів. Це інформаційний текст: стисло, послідовно, з перевіреними фактами.

Крок 2 · Де шукати Найнадійніше — офіційні сторінки університету й геологічного факультету (кафедра мінералогії має власний сайт: mineralogy.lnu.edu.ua). Матеріали конференцій і статті музейників — додаткові джерела.

Крок 3 · Що вже відомо Музей працює при геологічному факультеті Львівського університету, носить ім’я мінералога Євгена Лазаренка й вважається першою структурною одиницею геологічного профілю в університеті.

Крок 4 · Структура довідки Назва й статус → коротка історія → колекція (які групи мінералів) → 2–3 цікаві експонати → практична інформація для відвідувачів → джерела.

Крок 5 · Зв’язок із параграфом У колекції шукайте мінерали, про які йшлося в § 20: сульфіди (піріт FeS₂, реальгар As₄S₄) й оксиди. Кілька слів про їхні формули чи колір додадуть довідці «хімічного» змісту.

Крок 6 · Чого уникати Не вигадувати цифр («понад 50 тисяч зразків»), не переписувати чужий текст слово в слово. Якщо не знайшли дані — так і напишіть («кількість зразків уточнюється на сайті»).

Крок 7 · Стиль П’ять-сім речень, офіційно-діловий стиль, без вигуків. Назви — з великої літери (Львівський національний університет імені Івана Франка), хімічні формули — з нижніми індексами.

Крок 8 · Перевірка Перед здачею перелічіть кожне число та дату й запишіть, звідки взято. Якщо джерел два й вони розходяться, обирайте офіційне.

Крок 9 · Ідея для презентації Можна додати фото одного експоната й підпис з формулою та кольором — так довідка стане схожою на музейну табличку.

Відповідь Довідка: назва й статус, історія, колекція мінералів, 2–3 експонати, інформація для відвідувачів, джерела (за зразком із режиму «Списати»).

Яке джерело найнадійніше для довідки про музей?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

вапняк — limestone

вапнякова печера — limestone cave

гашене вапно — slaked lime

мінерал — mineral

негашене вапно — quicklime

оксид — oxide

піріт — pyrite

продукт реакції — reaction product

реагент — reactant

реакція сполучення — combination (synthesis) reaction

реальгар — realgar

руда — ore

синтез — synthesis

сірководень — hydrogen sulfide

сульфід — sulfide

Скопійовано ✓

Зразок словничка з 15 пар за алфавітом. Англійською «реакція сполучення» має два поширені варіанти: combination reaction і synthesis reaction — це одне й те саме.

Крок 1 · Відбираємо слова Ключові терміни параграфа: «реакція сполучення», «оксид», «сульфід», «сірководень», «піріт», «реальгар», «руда», «мінерал», «вапно» (гашене й негашене), «вапняк». Додаємо «реагент» і «продукт реакції» — вони з попередніх параграфів, але в цьому вживаються постійно.

Крок 2 · Реакція сполучення Англійською — combination reaction (також synthesis reaction, або просто synthesis). У тексті параграфа згадано і слово «синтез»: «про реакцію між простими речовинами іноді кажуть, що це синтез речовини, яка утворюється».

Крок 3 · Оксид, сульфід oxide і sulfide — закінчення -ide позначає сполуку з двох елементів. Інші приклади: chloride (хлорид), nitride (нітрид).

Крок 4 · Не плутаємо sulfide (сульфід, S²⁻), sulfate (сульфат — сіль сульфатної кислоти) і sulfur (сірка) — три різні слова. Застарілий британський запис — sulphur, sulphide.

Крок 5 · Вапно Слово lime англійською має кілька значень (ще й «лайм»), тому уточнюємо: quicklime — негашене, slaked lime — гашене. А вапняк — limestone.

Крок 6 · Алфавітний порядок вапняк — вапнякова печера — гашене вапно — мінерал — негашене вапно — оксид — піріт — продукт реакції — реагент — реакція — реальгар — руда — синтез — сірководень — сульфід. («и» стоїть перед «і», тому «синтез» раніше за «сірководень».)

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати».

Як англійською «сульфід»?

Умова

Оцінюймо свої знання. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … скласти рівняння реакцій сполучення простих речовин

за формулою продукту (вправи 2, 3) і порахувати об’єм кисню (вправа 4).

Мені було важко … визначити, що закінчиться першим, коли однакові

маси (вправа 5*), і відрізнити оксид від сульфіду (вправа 1).

Мені було цікаво … що оксиди теж реагують з киснем (запитання 107.1)

і що «золото дурнів» — це піріт FeS₂ (запитання 108.2).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Крок 1 · Таблиця Накресли таблицю з трьох рядків: «мені було легко…», «мені було важко…», «мені було цікаво…». У кожному — одне-два речення про цей параграф.

Крок 2 · «Легко» Згадай завдання, що вийшли відразу: рівняння за формулою продукту (вправи 2, 3), розрахунок за рівнянням (вправа 4), реакції водню з галогенами (запитання 107.3).

Крок 3 · «Важко» Найчастіше важко, коли маси однакові, а коефіцієнти — «1 : 1» (вправа 5*: треба спершу перейти до моль) і коли формули виглядають схоже, але належать до різних класів (вправа 1: SCl₄, H₂SO₄).

Крок 4 · «Цікаво» Наприклад: оксиди CO і SO₂ теж можуть горіти; алюміній реагує з киснем без нагрівання, але плівка його захищає; піріт нагадує золото; з простої реакції сполучення виникають вапнякові печери.

Крок 5 · Самоперевірка Без підказок: 1) що таке реакція сполучення? 2) що таке сульфід? 3) чому цинк закінчується першим, якщо взято однакові маси Zn і S? (Відповіді: з двох речовин — одна; сполука металічного елемента із Сульфуром; M(Zn) більша, тому атомів Zn менше.)

Крок 6 · Що повторити Якщо плутаєшся в зрівнюванні, повтори § 5; якщо в розрахунках за рівнянням — задачі параграфа 19. Вони стоять на двох «китах»: коефіцієнти й моль.

Відповідь Заповни таблицю своїми словами за зразком із режиму «Списати».

Умова

Який метал швидше кородує — залізо чи срібло? Чому?

✓ розібрано

Залізо кородує швидше, ніж срібло.

Причина — природа реагентів: залізо хімічно активне, а срібло пасивне

(§ 20, вправа 6). На повітрі залізо вкривається іржею (§ 12),

а срібло з киснем і водою не реагує — воно лише тьмяніє від H₂S.

Скопійовано ✓

У запитанні порівнюють два метали в тих самих умовах — отже, різниця може бути лише в самих реагентах. Це перший чинник швидкості з параграфа.

Крок 1 · Що порівнюємо Швидкість корозії двох металів, які лежать поруч у вологому повітрі. Умови однакові: температура, кисень, вода. Змінюється лише метал.

Крок 2 · Згадуємо корозію За § 12 корозія — це руйнування металів унаслідок хімічних реакцій із речовинами довкілля: найчастіше з киснем і водою. Продукти — оксиди та інші сполуки металу.

Крок 3 · Залізо Залізо іржавіє, і вже за кілька днів у вологому місці з’являється бурий наліт: 4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 4FeO(OH). Іржа пухка, тож осипається й відкриває новий шар металу.

Крок 4 · Срібло Срібло з киснем повітря не реагує: оксид Ag₂O розкладається вже вище ≈ 200 °С. Воно «пасивне» — так про золото й срібло йшлося в § 20 (вправа 6). Тьмяніє воно лише від слідів H₂S.

Крок 5 · Який чинник працює Параграф починає розгляд чинників саме з цього: швидкість реакції залежить від самих реагентів, їхньої хімічної активності. Умови однакові, а швидкість різна — значить, річ у природі металів.

Крок 6 · Паралель з текстом У тексті поруч стоїть приклад: магній згоряє швидко, а мідь підпалити не вдається. Це те саме правило — активний метал реагує швидко, малоактивний — повільно чи ніяк.

Крок 7 · Життєвий приклад Залізні цвяхи в сирому підвалі за рік стають бурими, а срібна ложка роками зберігає блиск. Тому з срібла роблять монети й прикраси, а залізо доводиться захищати фарбою чи цинком.

Крок 8 · Не плутаємо «швидше» й «більше» Срібло теж може повільно темніти, а умови (вологість, сіль) здатні прискорити корозію заліза. Але за однакових умов порядок не змінюється: залізо — швидше.

Відповідь Залізо кородує швидше. Швидкість реакції залежить від природи реагентів: залізо активне, срібло пасивне.

Який чинник пояснює, що залізо іржавіє швидше за срібло в однакових умовах?

Умова

В одну пробірку до шматка крейди додали оцет об’ємом 5 мл, а в другу пробірку до такого самого шматка крейди додали оцтову есенцію об’ємом 5 мл. У якій пробірці зафіксуємо швидше виділення вуглекислого газу? Відомості про масові частки оцтової кислоти в оцті та оцтовій есенції відшукайте в інтернеті.

✓ розібрано

Швидше CO₂ виділятиметься в пробірці з оцтовою есенцією.

Масова частка кислоти: оцет ≈ 9 %, есенція ≈ 70 %. У 5 мл есенції

кислоти приблизно в 8 разів більше (≈ 3,7 г проти ≈ 0,45 г).

Чим більша концентрація, тим частіше зіткнення частинок реагентів.

CaCO₃ + 2CH₃COOH = (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂↑

Скопійовано ✓

Це перевірка чинника «концентрація»: шматок крейди й об’єм однакові, а відрізняється лише вміст кислоти. Числа беремо з довідкових даних, як просить підручник, і порахуємо різницю.

Крок 1 · Що відбувається в пробірках Крейда — це карбонат кальцію. З оцтовою кислотою вона реагує з виділенням вуглекислого газу: CaCO₃ + 2CH₃COOH = (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂↑. Бульбашки газу — наша «стрілка швидкості».

Крок 2 · Що однакове, а що різне Однакові: шматок крейди, об’єм рідини (5 мл), температура. Різна лише концентрація оцтової кислоти. Тому різницю швидкостей можна пояснити тільки нею.

Крок 3 · Довідкові дані Столовий оцет — приблизно 6–9 % оцтової кислоти (беремо 9 %, густина ≈ 1,01 г/мл). Оцтова есенція — приблизно 70 % (густина ≈ 1,07 г/мл). Це орієнтовні значення з етикеток: на вашій пляшці можуть бути інші.

Крок 4 · Рахуємо кислоту в оцті Маса 5 мл оцту ≈ 5 · 1,01 = 5,05 г. Кислоти в ньому 5,05 · 0,09 ≈ 0,45 г, тобто ≈ 0,0076 моль (M = 60 г/моль).

Крок 5 · Рахуємо кислоту в есенції Маса 5 мл есенції ≈ 5 · 1,07 = 5,35 г. Кислоти 5,35 · 0,70 ≈ 3,7 г, тобто ≈ 0,062 моль. Відношення 3,7 : 0,45 ≈ 8,2: кислоти в есенції майже у вісім разів більше.

Крок 6 · Пояснення з параграфа Чим більша концентрація реагенту, тим частіше його частинки стикаються з частинками іншого реагенту. Отже, у пробірці з есенцією зіткнень більше — і газ виділяється бурхливіше.

Крок 7 · А чи вистачить кислоти Шматок крейди масою 1 г — це ≈ 0,01 моль CaCO₃, йому потрібно 0,02 моль кислоти. В оцті є лише 0,0076 моль — він розчинить ≈ 0,38 г крейди, і далі реакція зупиниться. Есенція (0,062 моль) розчинить до ≈ 3,1 г.

Крок 8 · Безпека Есенція 70 % — їдка рідина: працюють у рукавичках і окулярах, лише під наглядом дорослих. Удома для досліду беруть столовий оцет, а есенцію — лише в кабінеті хімії.

Крок 9 · Межа правила «більше — швидше» Бонус понад програму: зовсім безводна («льодяна») оцтова кислота з крейдою реагує повільно, бо кислотні властивості виявляються, коли є вода. Правило про концентрацію працює для розчинів, а не нескінченно.

Відповідь Швидше — в пробірці з есенцією: концентрація кислоти більша, зіткнення частіші.

У скільки разів приблизно більше кислоти в 5 мл есенції (≈ 70 %), ніж у 5 мл столового оцту (≈ 9 %)?

Умова

Коли свіже молоко швидше скисає — восени чи влітку?

✓ розібрано

Влітку: там тепліше, а з підвищенням температури швидкість реакцій

зростає (молекули швидше рухаються, частіше й «енергійніше» стикаються).

Тому в спеку молоко тримають у холодильнику.

Скопійовано ✓

Скисання молока — це не одна реакція, а ланцюг перетворень, які ведуть бактерії. Але швидкість будь-яких реакцій залежить від температури за одним правилом.

Крок 1 · Що таке скисання Молочнокислі бактерії перетворюють молочний цукор (лактозу) на молочну кислоту. Спрощено: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O = 4C₃H₆O₃ (довідково). Кислота й робить молоко кислим і згортає білки.

Крок 2 · Яка тут ознака хімічної реакції З’являється нова речовина (кислота): змінюються смак і запах, молоко густішає. Це хімічне перетворення, як у § 3.

Крок 3 · Що змінюється восени й влітку Склад молока той самий, концентрація та сама, каталізаторів (бактерій) стільки ж. Відрізняється лише температура в кімнаті: влітку ≈ 25–30 °С, восени ≈ 10–15 °С.

Крок 4 · Що каже параграф З підвищенням температури збільшується швидкість руху молекул, і більша частка зіткнень стає «активними» — тобто такими, що призводять до реакції. Це збільшує швидкість реакції.

Крок 5 · Орієнтовна оцінка Для багатьох реакцій підвищення на кожні 10 °С прискорює їх у 2–4 рази (правило Вант-Гоффа, понад програму; точні числа різні). Різниця 15 °С — це в кілька разів швидше скисання.

Крок 6 · Практичний висновок Тому молоко й інші продукти зберігають у холодильнику (≈ 4–6 °С): за низької температури реакції псування йдуть повільно. А в спеку без холодильника воно скисає за кілька годин.

Крок 7 · Нюанс про високу температуру Нагрівання прискорює не безкінечно: за ≈ 70 °С бактерії гинуть — це пастеризація, і молоко скисає значно пізніше. Тут температура діє вже не на швидкість «звичайної» реакції, а на живих «виконавців».

Крок 8 · Типова помилка Думати, що холод «зупиняє» реакції зовсім. Він лише уповільнює: у холодильнику молоко теж скисає, але за тиждень-два, а не за добу.

Крок 9 · Як би це перевірити Узяти дві однакові склянки молока й поставити одну в холодильник (≈ 5 °С), іншу — в кімнату (≈ 25 °С). Рівно одна відмінність — температура: так дослід коректний.

Відповідь Влітку: вища температура — швидше реакції скисання.

Чому в теплу пору молоко скисає швидше?

Умова

Ви одержуватимете газ взаємодією між розчинами двох реагентів. Як забезпечите перебіг реакції з потрібною швидкістю, використовуючи прилад, зображений на малюнку 53?
Мал. 53 — прилад для одержання газу: колба із пробкою; у пробці — крапельна лійка з краном і газовідвідна трубка.

✓ розібрано

Розчин одного реагенту наливаємо в колбу, а іншого — в крапельну лійку.

Краном лійки регулюємо додавання: частіші краплі — швидше виділяється

газ; перекрили кран — реакція слабшає й зупиняється.

Додатково можна змінити концентрацію розчину в лійці, охолодити

чи трохи нагріти колбу, а за потреби додати каталізатор.

Скопійовано ✓

Малюнок нагадує прилад із § 6: той самий кран і трубка. Питання на те, що саме в такому приладі можна змінювати, щоб реакція не була ні вибуховою, ні надто млявою.

Крок 1 · Що на малюнку Колба з пробкою; через пробку проходить трубка від лійки з краном (із нею додають рідину) і окрема газовідвідна трубка, яка веде газ геть. Цей прилад типовий для газів, що виділяються при зливанні двох розчинів.

Крок 2 · Головний регулятор — кран Кран на лійці дозволяє додавати другий реагент краплями. Відкрили більше — швидкість зросла, прикрили — впала, закрили — реакція майже зупинилася, бо нових порцій реагенту нема.

Крок 3 · Чому це працює Швидкість залежить від концентрації реагентів у колбі. Додаючи розчин по краплях, ми тримаємо концентрацію одного реагенту невеликою, тому газ виділяється рівномірно, а не «вибухає».

Крок 4 · Концентрація розчину Другий чинник — концентрація розчину в лійці. Занадто бурхливо? Беремо розбавлений розчин. Занадто повільно? Беремо концентрованіший (з дотриманням безпеки).

Крок 5 · Температура Якщо реакція надто швидка й колба гріється (екзотермічна реакція, § 13), її охолоджують у воді. Якщо надто повільна — обережно підігрівають. Ми керуємо швидкістю температурою.

Крок 6 · Каталізатор Якщо реакцію можна прискорити каталізатором, його кладуть у колбу. Приклад зі § 6: у колбі MnO₂, у лійці розчин H₂O₂ — і кисень виділяється так швидко, як капаємо розчин.

Крок 7 · Приклад з вуглекислим газом У колбі — шматочки мармуру CaCO₃, у лійці — розчин HCl: CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑. Кислоту додають по краплях — газ іде рівно.

Крок 8 · Чому не змішати все одразу Весь реагент одразу — це велика концентрація, піна, різке розігрівання, можливий викид рідини й вибивання пробки. Звідси порада з початку параграфа: брати малі порції й стежити за реакцією.

Крок 9 · Самоперевірка Спробуй пояснити своїми словами: чому в лійці розчин, а не порошок, і чому кран, а не «вилити відразу». Якщо відповіді — «щоб керувати швидкістю додавання», ти все зрозумів.

Відповідь Швидкістю керує кран крапельної лійки; додатково — концентрація, температура, каталізатор.

Яка частина приладу дає змогу керувати швидкістю виділення газу?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про швидкість хімічної реакції, залежність її від різних чинників, а також про необхідність керування хімічними реакціями. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Швидкість хімічної реакції — зміна кількості речовини реагенту чи

продукту в суміші об’ємом 1 л за 1 с. Реакції бувають миттєві

(вибух метану з повітрям), швидкі (горіння), повільні (розклад).

2. Швидкість залежить від:

• природи реагентів (Mg горить, Cu не підпалити);

• концентрації (більша — частіші зіткнення); для газів — від тиску

(у стисненому газі молекули ближче й частіше контактують);

• температури (нагрівання прискорює реакцію);

• каталізатора (MnO₂, FeCl₃ у розкладі H₂O₂ прискорюють реакцію

й самі не витрачаються).

3. З часом швидкість реакції між розчиненими речовинами чи газами

зменшується: реагентів меншає.

4. Інгібітори уповільнюють реакції: антидетонатори в бензині,

консерванти в їжі.

5. Керувати реакціями потрібно, щоб одержувати речовини безпечно й

вигідно: обирають реагенти, їх кількості, температуру, тиск,

каталізатор; за потреби реакцію ведуть в атмосфері CO₂, N₂ чи Ar.

Запитання класу: чому продукти у холодильнику псуються повільніше?

Відповідь: за нижчої температури швидкість реакцій псування менша.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на три запитання зі вступу: які чинники впливають на перебіг реакції, як змінюється її швидкість залежно від умов і у чому полягає керування хімічними перетвореннями. Конспект збирає все це в одну таблицю «чинник → як діє».

Крок 1 · Що таке швидкість реакції Одні реакції відбуваються миттєво (вибух суміші метану з повітрям), інші — досить швидко (горіння), треті — повільно (багато реакцій розкладу). Щоб їх порівнювати, ввели величину — швидкість хімічної реакції.

Крок 2 · Як її вимірюють Швидкість — це зміна кількості речовини реагенту чи продукту в суміші об’ємом 1 л за 1 с. Обчислювати її в цьому курсі не будемо: нас цікавить лише, чи швидкість збільшується, чи зменшується, коли змінюються умови.

Крок 3 · Чинник 1: природа реагентів Магній згоряє швидко, а мідь підпалити не вдається. Тобто швидкість залежить від самих реагентів, від їхньої хімічної активності. Цього чинника «налаштувати» не можна — його лише враховують.

Крок 4 · Чинник 2: концентрація й тиск Чим більша концентрація реагенту в розчині, тим частіше його частинки стикаються з частинками другого. Для газів ту саму роль відіграє тиск: у стисненому газі відстані між молекулами менші.

Крок 5 · Чинник 3: температура Підвищення температури збільшує швидкість руху молекул (у твердих речовинах — частоту й амплітуду коливань), тож зростає число активних зіткнень. Досвід із розкладом H₂O₂ (с. 38) це показав.

Крок 6 · Чинник 4: каталізатор Каталізатор прискорює реакцію й сам не витрачається: MnO₂ і FeCl₃ у розкладі H₂O₂. Іноді він ще й вибирає, яка саме реакція відбудеться: на заводі з амоніаку й кисню з каталізатором виходить NO, а без нього — азот N₂.

Крок 7 · Швидкість змінюється з часом Між розчиненими речовинами чи газами швидкість із часом зменшується: реагенти витрачаються, їхніх частинок меншає, і зіткнення стають рідшими.

Крок 8 · Інгібітори Є речовини, які уповільнюють реакції, — інгібітори. Антидетонатори в бензині запобігають надто швидкому згорянню, консерванти в їжі збільшують термін зберігання.

Крок 9 · Навіщо керувати реакціями Одні реакції треба прискорити (виробництво), інші — уповільнити чи зупинити (корозія, псування їжі, горіння). Людина обирає реагенти й їх кількості, температуру, тиск, каталізатор, а за потреби ще й середовище: CO₂, N₂ чи Ar, щоб речовини не окиснювались киснем повітря.

Крок 10 · Запитання й оцінка Гарне запитання не має очевидної відповіді «так/ні»: наприклад, «чому в пароварці овочі не підгоряють?». Оцінюючи відповіді однокласників, дивимося: чи названо чинник, чи пояснено, як саме він діє.

Відповідь Швидкість реакції залежить від природи реагентів, концентрації (тиску), температури й каталізатора; інгібітори її знижують; реакціями керують, щоб одержати потрібне безпечно й вигідно.

Що станеться зі швидкістю реакції між газами, якщо підвищити тиск?

Умова

Наведіть приклади хімічних реакцій у природі, які відбуваються: а) дуже повільно; б) з помітною швидкістю.

✓ розібрано

а) Дуже повільно: корозія заліза (іржавіння за місяці й роки);

вивітрювання гірських порід; утворення сталактитів:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂ (вапнякова печера, § 20);

перетворення решток рослин на вугілля й нафту (мільйони років).

б) З помітною швидкістю: горіння дров, лісова пожежа;

фотосинтез у листі за сонячного дня; скисання молока (години);

гниття; бродіння виноградного соку; утворення NO в блискавці.

Скопійовано ✓

Завдання на «шкалу часу»: усі реакції природи розташовані між миттєвими й тими, що тривають епохи. Беремо приклади з попередніх параграфів — вони вже знайомі.

Крок 5 · Що шукаємо «З помітною швидкістю» — це реакції, результат яких видно за секунди, хвилини чи години: вогонь, пінистий розчин, зміна кольору.

Крок 6 · Горіння Горіння дров, торфу, лісова пожежа — швидкі реакції з киснем із виділенням теплоти й світла (§ 9). Миттєвіше — лише вибух суміші метану з повітрям.

Крок 7 · Фотосинтез і дихання У листі на світлі кисень виділяється помітно щодня (§ 11), а дихання ми відчуваємо щосекунди — це швидкі біохімічні реакції.

Крок 8 · Скисання й бродіння Молоко скисає за години, виноградний сік починає бродити за кілька днів: C₆H₁₂O₆ = 2C₂H₅OH + 2CO₂. Швидкість тут задають бактерії й дріжджі.

Крок 9 · Блискавка У грозу за секунду утворюється оксид: N₂ + O₂ = 2NO (§ 7), який потім окиснюється далі. Одна з найшвидших природних реакцій.

Крок 10 · Як упорядкувати Можна розташувати приклади по осі часу: блискавка (секунди) → горіння (хвилини) → скисання (години) → іржавіння (роки) → викопне паливо (мільйони років). Це й є шкала швидкостей.

Відповідь а) Повільно: корозія заліза, вивітрювання, утворення сталактитів і вугілля. б) З помітною швидкістю: горіння, фотосинтез, скисання молока, бродіння, блискавка.

Яка з цих реакцій у природі відбувається найповільніше?

Умова

Від яких чинників залежить швидкість хімічної реакції і як саме?

✓ розібрано

Природа реагентів — активніші речовини реагують швидше.

Концентрація реагентів (для газів — тиск): більша — реакція швидша.

Температура: з підвищенням температури швидкість зростає.

Каталізатор: прискорює реакцію, сам не витрачається.

Інгібітор: уповільнює реакцію.

Із часом швидкість зменшується, бо реагентів стає менше.

Скопійовано ✓

Вправа збирає головне зі всього параграфа. Для кожного чинника відповідай двома частинами: що змінюємо і що відбувається зі швидкістю та чому.

Крок 1 · Складаємо перелік Параграф називає чотири чинники: природа реагентів, концентрація (для газів — тиск), температура й каталізатор. Окремо йдеться про інгібітори й про зміну швидкості з часом.

Крок 2 · Природа реагентів Чим активніша речовина, тим швидше реагує: магній горить, мідь — ні. Цей чинник визначається самими речовинами, і ним керувати можна лише вибором реагентів.

Крок 3 · Концентрація У розчині чим більша концентрація, тим частіше стикаються частинки реагентів, тому швидкість зростає. Наприклад, есенція з крейдою реагує швидше, ніж оцет.

Крок 4 · Тиск для газів У стисненому газі відстані між молекулами менші, і вони частіше контактують. Тому стиснення прискорює реакцію між газами — це те саме, що збільшення концентрації.

Крок 5 · Температура Нагрівання збільшує швидкість руху молекул, частоту й амплітуду коливань частинок у твердих речовинах. Зростає кількість активних зіткнень — реакція прискорюється.

Крок 6 · Каталізатор Речовина, яка прискорює реакцію й після неї залишається незмінною (MnO₂ і FeCl₃ для H₂O₂). Деякі каталізатори ще й визначають, який продукт утвориться.

Крок 7 · Інгібітор Речовина, яка уповільнює реакцію: антидетонатори в бензині, консерванти в їжі. Протилежна дія до каталізатора.

Крок 8 · Час Швидкість змінюється під час самої реакції. Реагенти витрачаються, їхніх частинок меншає, зіткнення рідшають — і швидкість падає. Це не окремий чинник, а наслідок споживання реагентів.

Крок 9 · Як подати у відповіді Зручно оформити таблицею «чинник → зміна → що з швидкістю»: більше концентрація — швидша; більше температура — швидша; є каталізатор — швидша; є інгібітор — повільніша.

Відповідь Швидкість реакції залежить від природи реагентів, їх концентрації (для газів — тиску), температури, каталізатора й інгібітора; з часом вона зменшується.

Реакція відбувається між газами. Що, крім температури, можна змінити, щоб її прискорити?

Умова

Наведіть приклади хімічних реакцій, з якими ви стикаєтеся в побуті і швидкість яких різна.

✓ розібрано

Швидкі: горіння газу на плиті; спалах сірника; сода з оцтом;

шипуча таблетка у воді.

Середні (хвилини — години): потемніння нарізаного яблука; скисання

молока; тісто з дріжджами «підходить».

Повільні (місяці — роки): іржавіння ножа, цвяха; потемніння срібла

від H₂S; позеленіння мідних виробів; висихання олійної фарби.

Скопійовано ✓

Вправа — на спостережливість. Потрібно підібрати знайомі явища з кухні, ванної, двору й розкласти їх за швидкістю.

Крок 1 · Що вважаємо швидкістю Порівнюємо за часом, за який результат стає помітним: секунда, хвилина, година, місяць. Чим менший час, тим більша швидкість.

Крок 2 · Миттєво й за секунди Горіння газу на плиті, спалах сірника, вибух суміші метану з повітрям. Це реакції з киснем із виділенням теплоти (§ 9): швидкі, бо газ добре змішаний із повітрям, а температура висока.

Крок 3 · За секунди — хвилини Сода з оцтом: NaHCO₃ + CH₃COOH = CH₃COONa + H₂O + CO₂↑ — піна одразу. Шипуча таблетка у склянці з водою розчиняється за 1–2 хвилини.

Крок 4 · За хвилини — години Нарізане яблуко темніє — це окиснення киснем повітря; вже за 10–20 хв колір змінюється. Тісто з дріжджами «підходить» за годину, молоко скисає за години.

Крок 5 · За місяці й роки Іржавіння ножа чи цвяха, позеленіння мідних виробів, потемніння срібних ложок від H₂S. Олійна фарба «висихає» за добу, а твердіє — довше.

Крок 6 · Що визначає різницю У кожному випадку діє свій чинник: в одному — висока температура (горіння), в іншому — активність реагентів (сода з оцтом), у третьому — мала концентрація реагенту (кисень у повітрі лише ≈ 21 %).

Крок 7 · Практичний бік Мета людини — прискорити потрібне (приготування їжі) й уповільнити шкідливе (іржавіння, псування). Тому роблять холодильник, фарбують метал, додають консерванти.

Крок 8 · Типова помилка Плутати «швидка реакція» з «сильна реакція». Сода з оцтом шумить бурхливо, але нічого руйнівного не відбувається, а іржа за роки руйнує цілі мости. Швидкість — про час, а не про наслідки.

Крок 9 · Міні-дослід Покидайте в склянки з однаковою кількістю води шматочок шипучої таблетки, ложку соди з оцтом і цвях. Засічіть час, коли помітні зміни: секунди, хвилини, дні — і шкала швидкостей готова.

Відповідь Швидкі: горіння газу, сірник, сода з оцтом. Середні: яблуко, молоко, тісто. Повільні: іржавіння, потемніння срібла, позеленіння міді.

Яка з реакцій у побуті найповільніша?

Умова

Назвіть чинники, що впливають на швидкість реакції між газами 2NO + O₂ = 2NO₂, яка відбувається за стандартних умов без каталізатора.

✓ розібрано

Природа реагентів: NO дуже активний — він реагує з киснем уже за

звичайної температури (безбарвний газ відразу буріє).

Концентрація реагентів, тобто тиск: чим вищий тиск суміші, тим

частіше зіткнення молекул NO і O₂ — швидкість зростає.

Температура (стандартні умови: 25 °С).

Каталізатор у цій реакції не діє, бо його немає.

Скопійовано ✓

Умова вже відсікає один чинник — «без каталізатора». Лишається з’ясувати, які з решти справді можна змінювати в газовій суміші.

Крок 1 · Що задано Реакція між двома газами: 2NO + O₂ = 2NO₂. Умови стандартні (≈ 25 °С, тиск ≈ 1 атм), каталізатора немає — його вплив виключено.

Крок 2 · Природа реагентів Оксид NO — активна речовина; з киснем він реагує без нагрівання, тоді як N₂ з O₂ (§ 7) — лише в блискавці. Саме така природа реагентів і робить цю реакцію помітною.

Крок 3 · Концентрація й тиск Обидва реагенти — гази, тому їхня «концентрація» — це тиск. Стиснули суміш удвічі — частинок в одиниці об’єму стало вдвічі більше, і зіткнення частішають.

Крок 4 · Співвідношення газів Швидкість залежить і від того, скільки кожного газу в суміші: надлишок O₂ чи NO прискорює реакцію, поки хоч один із реагентів не закінчиться (§ 17).

Крок 5 · Температура За стандартних умов температура задана, але її можна змінити, тож це теж чинник, що впливає на швидкість. Для більшості реакцій нагрівання прискорює.

Крок 6 · Чинник, якого немає Каталізатор у цій реакції відсутній — умова прямо про це каже. Тому відповідь «каталізатор» неправильна, хоч це загальний чинник швидкості.

Крок 7 · Спостереження Реакцію видно без приладів: безбарвний NO на повітрі буріє, бо утворюється бурий NO₂ (§ 8). Чим швидше колір — тим більша швидкість.

Крок 8 · Бонус понад програму Ця реакція — рідкісний виняток: чим холодніша суміш, тим швидше вона йде. У шкільному курсі діє правило «нагрівання прискорює», бо воно правильне для переважної більшості реакцій.

Відповідь Природа реагентів (NO — активний), концентрація (тиск) газів і температура; каталізатор не діє — його немає.

Як можна прискорити реакцію 2NO + O₂ = 2NO₂ без каталізатора?

Умова

Жири окиснюються в лабораторних умовах, якщо їх нагрівати, а в організмі людини — за температури тіла. Яка, на ваш погляд, причина такої відмінності?

✓ розібрано

Причина — каталізатори. В організмі окиснення жирів прискорюють

ферменти (біологічні каталізатори), тому вистачає ≈ 36,6 °С.

У лабораторії каталізатора немає, і реакцію доводиться прискорювати

нагріванням.

Скопійовано ✓

Один із чотирьох чинників швидкості тут «зайвий» (концентрація кисню й жиру в клітині — звичайні), а ключова різниця — температура з каталізатором. Підказка в слові «відмінність».

Крок 1 · Що порівнюємо Реакція одна й та сама — окиснення жирів киснем. У колбі її ведуть за високої температури, а в тілі вона йде за ≈ 36,6 °С. Різна лише швидкість за різних умов.

Крок 2 · Яких чинників не вистачає в тілі Підвищити температуру в організмі не можна: понад ≈ 42 °С білки зсідаються, і людина гине. Тому швидкість треба підняти іншим способом.

Крок 3 · Який чинник лишається З усіх чинників параграфа лишається каталізатор. Саме він дозволяє реакції йти швидко без нагрівання.

Крок 4 · Біологічні каталізатори Це ферменти — білки, що містяться в клітинах і є каталізаторами. Кожен фермент прискорює свою реакцію (так само вибірково, як MnO₂ для H₂O₂).

Крок 5 · Як це виглядає в клітині Окиснення жирів у клітині — не один «вибух», а ланцюг зі ступенів, і кожен прискорює свій фермент. Енергія виділяється порціями й підтримує життя, а не спалює тіло.

Крок 6 · Що сталося б без ферментів За 36,6 °С жир без каталізатора з киснем практично не реагує — так само, як олія в склянці стоїть тижнями. У лабораторії ж без каталізатора доводиться брати високу температуру.

Крок 7 · Паралель із параграфом Каталізатор у заводському виробництві нітратної кислоти (с. 112) дозволяє вести реакцію так, як треба. У живих організмах те саме роблять ферменти — з цього «біохімія» й починається.

Крок 8 · Перевірка гіпотези Підтвердити можна дослідом: розтерта слина (фермент амілаза) розщеплює крохмаль при температурі тіла, а без ферменту крохмаль у воді майже не змінюється.

Крок 9 · Самоперевірка Чому не можна просто «нагріти» людину, щоб жири горіли швидше? Бо білки ферментів (і самі клітини) руйнуються вже за ≈ 42 °С. Каталізатор — єдиний безпечний шлях.

Відповідь Каталізатори — ферменти: вони прискорюють окиснення жирів, тому в організмі вистачає температури тіла.

Яка речовина прискорює окиснення жирів в організмі за температури тіла?

Умова

Чому для приготування овочевих страв часто використовують пароварку замість сковорідки?

✓ розібрано

У пароварці температура не перевищує ≈ 100 °С (це температура пари),

а на сковорідці вона сягає 150–200 °С і вище.

За нижчої температури небажані реакції (підгоряння, окиснення жирів і

вітамінів, утворення шкідливих речовин) йдуть повільніше, тож овочі

зберігають колір, смак і вітаміни, і не потрібна олія.

Скопійовано ✓

Кухня — це місце, де ми керуємо хімічними перетвореннями, а температура — головний «регулятор» (див. початок параграфа). Порівнюємо два способи нагрівання.

Крок 1 · Що порівнюємо Один і той самий овоч, два способи: у парі над киплячою водою й на розпеченій сковорідці з олією. Різниця — головним чином у температурі.

Крок 2 · Температури Пара над киплячою водою — ≈ 100 °С (за нормального тиску), і вище вона не нагрівається. Сковорідка з олією легко розжарюється до 150–200 °С і більше.

Крок 3 · Бажані перетворення Овочі мають розм’якшитися, але не втратити колір і форму. Для цього температури ≈ 100 °С досить: клітини розм’якшують, а небажані реакції лишаються повільними.

Крок 4 · Небажані перетворення За вищої температури швидше йдуть небажані реакції: підгоряння поверхні, окиснення жиру (олії) киснем повітря, руйнування вітамінів, поява темної скоринки.

Крок 5 · Роль температури Нагрівання прискорює усі реакції, а не лише потрібні. Тому в пароварці їх керовано «притримують»: ми досягаємо готовності без перегріву.

Крок 6 · Інші переваги Пара не потребує олії (менше окиснення жирів), дає змогу готувати без перемішування й без ризику, що страва підгорить, а овочі менше втрачають розчинні вітаміни, ніж у киплячій воді.

Крок 7 · Коли сковорідка краща Якщо потрібна смажена скоринка (колір, аромат), саме висока температура й потрібна: небажана для овочів реакція там — бажана. Кухар обирає температуру під мету.

Крок 8 · Типова помилка Вважати, що пара «гарячіша» за олію. Навпаки: олія на сковорідці нагрівається до 150–200 °С, а пара над киплячою водою — лише ≈ 100 °С; саме тому пароварка м’якша.

Крок 9 · Самоперевірка Назви чинник швидкості, яким тут керують, і спосіб керування: чинник — температура, спосіб — тип нагрівання (пара чи олія). Це приклад «керування хімічними перетвореннями» з початку параграфа.

Відповідь Пароварка не дає перегріти їжу вище ≈ 100 °С, тому небажані реакції (підгоряння, окиснення) йдуть повільніше.

Чому овочі в пароварці не підгоряють?

Умова

Для приготування багатьох страв рекомендують певні інтервали значень температури. Чому багато людей обирають найнижчу температуру в цьому інтервалі?

✓ розібрано

За нижчої температури небажані реакції (підгоряння, пересушування,

утворення шкідливих речовин) йдуть повільніше, страва не підгорає

зверху й встигає прогрітися всередині; менше витрат енергії; безпечніше.

Недолік — готується довше, тож час доводиться збільшувати.

Скопійовано ✓

Задача на компроміс: швидкість приготування проти ризику зіпсувати страву. Температура — і прискорювач, і небезпека.

Крок 1 · Що означає інтервал У рецепті пишуть, наприклад, 180–200 °С. Це діапазон, у якому страва вдається: нижче — не прожариться, вище — підгорить. Питання — яку точку всередині діапазону обрати.

Крок 2 · Що дає нижня межа Усі реакції, зокрема потрібні, йдуть повільніше. Але так само повільніше йдуть і небажані (підгоряння поверхні, пересушування, окиснення жирів) — саме вони «псують» страву, коли температуру піднімають занадто.

Крок 3 · Нерівномірне нагрівання Духовка гріє поверхню швидше, ніж середину. Висока температура дає підгорілу скоринку при сирій середині; нижча — вирівнює нагрівання.

Крок 4 · Точність приладів Домашні духовки часто відхиляються від виставленої температури на 10–20 °С. Нижня межа — «запас міцності»: якщо духовка гріє сильніше, страва все одно не згорить.

Крок 5 · Користь для продуктів Менше руйнуються вітаміни, менше утворюється небажаного нальоту; м’ясо й овочі лишаються соковитішими, бо менше вологи випаровується.

Крок 6 · Економія й безпека Нижча температура — менше газу чи електрики; менше ризик опіків та займання жиру. Пам’ятаймо: умови займання — кисень і температура (§ 9).

Крок 7 · Ціна вибору Платимо часом: страву доведеться тримати довше. Тому ті, хто поспішає, обирають верхню межу й частіше перевіряють. Це завжди вибір між швидкістю й ризиком.

Крок 8 · Типова помилка Підняти температуру «щоб швидше». Це працює лише до певної межі: підгоряння прискорюється разом із приготуванням, і виграш у часі згорає разом зі стравою.

Крок 9 · Самоперевірка Згадай «сковорідку» з вправи 6: там теж висока температура прискорювала небажані реакції. Принцип той самий — тільки тепер ми обираємо значення всередині інтервалу.

Відповідь Нижча температура уповільнює небажані реакції: менше підгоряє, безпечніше й економніше, хоча страва готується довше.

Що відбувається з небажаними реакціями (підгорянням) за нижчої температури?

Умова

Чому компот з ягід доцільно варити 15 хв, а не 30 чи 40 хв?

✓ розібрано

За 15 хв у воду переходять цукор, кислоти, ароматичні речовини,

і далі швидкість цього процесу падає, а втрати тривають:

під час довшого варіння руйнуються вітаміни (зокрема вітамін C),

випаровуються ароматичні речовини, ягоди розварюються.

Скопійовано ✓

Знову компроміс, тільки тепер за часом: корисне в компоті накопичується швидко й потім виходить на «плато», а втрати накопичуються далі. Використаємо ідею про швидкість, яка з часом зменшується.

Крок 1 · Що відбувається при варінні Гаряча вода витягує з ягід цукри, органічні кислоти, барвники й ароматичні речовини; одночасно йдуть реакції, у яких вітаміни окиснюються киснем повітря й руйнуються.

Крок 2 · Корисне — швидко На початку речовин у ягодах багато, а у воді майже нема — переходять вони швидко. Через 10–15 хв концентрації вирівнюються, і додаткового переходу майже нема.

Крок 3 · Зв’язок із параграфом Швидкість процесу з часом зменшується: реагентів меншає. Через 15 хв «корисний» процес майже закінчено; продовжуючи варити, нічого суттєвого не здобуваємо.

Крок 4 · Втрати — триваюче Руйнування вітамінів і випаровування аромату продовжуються так само, як і йшли, поки ми гріємо. Через 30–40 хв їх накопичується вдвічі-втричі більше.

Крок 5 · Аскорбінова кислота Аскорбінова кислота легко окиснюється при нагріванні киснем (повітря, розчинений у воді). Довге кип’ятіння знижує її вміст, тому корисність компоту падає.

Крок 6 · Смак і вигляд Ягоди перевареними втрачають форму й колір, компот каламутнішає, аромат випаровується разом із парою. Тож довше — не значить смачніше.

Крок 7 · Як вирішити Оптимум — там, де «виграш» (екстракція) ще значний, а «втрати» ще малі, тобто ≈ 15 хв. Це та сама ідея, що й у «температурних інтервалах» (вправа 7).

Крок 8 · Типова помилка Думати: «чим довше варю — тим більше користі». Користь виходить на плато, а втрати лише ростуть. Це хороший приклад ситуації, коли «більше» не означає «краще».

Крок 9 · Що ще змінює вибір Для компоту з щільних ягід (вишня, слива) час трохи більший, для м’яких (малина) — менший. Тобто «оптимум» залежить від природи реагентів — першого чинника параграфа.

Відповідь За 15 хв вигода вже здобута, а далі лише накопичуються втрати вітамінів та аромату.

Чому варити компот 40 хв не краще за 15 хв?

Умова

Як можна уповільнити процес горіння; пришвидшити його; зупинити?

✓ розібрано

Уповільнити: зменшити доступ повітря (закрити заслінку, дверцята),

знизити температуру, зменшити кількість пального.

Пришвидшити: збільшити приплив повітря чи кисню (роздути, тяга),

подрібнити пальне (тріски замість колод), підняти температуру.

Зупинити: охолодити нижче температури займання (вода), припинити

доступ кисню (пісок, ковдра, піна, CO₂) або прибрати пальне.

Скопійовано ✓

Умови горіння відомі з § 9: кисень і нагрівання до температури займання. Керувати горінням — значить керувати цими двома умовами і концентрацією реагентів із цього параграфа.

Крок 1 · Умови й чинники Горіння — реакція пального з киснем (§ 9). Отже, на швидкість впливають ті самі чинники, що й на будь-яку реакцію: концентрація кисню, температура, природа пального, каталізатор.

Крок 2 · Уповільнити горіння Зменшити концентрацію кисню (закрити заслінку печі, дверцята — вогонь стає спокійним), знизити температуру, зменшити кількість пального. Саме так «тримають» вогонь у печі всю ніч.

Крок 3 · Пришвидшити горіння Збільшити концентрацію кисню: роздути вогонь, відкрити тягу, подати чистий кисень (газовий різак). Подрібнити пальне — тоді з киснем контактує більша поверхня. Підняти температуру — підпалити сильніше.

Крок 4 · Чому тріски загоряються швидше Деревина однакова, але в тріски поверхня, що контактує з повітрям, набагато більша, ніж у колоди. Це чинник «площа поверхні» — понад програму, але з повсякденного досвіду відомий.

Крок 5 · Зупинити горіння Горіння можливе лише за двох умов, тож гасити — значить прибрати одну з них: охолодити нижче температури займання (вода), відрізати кисень (пісок, ковдра, піна, CO₂), прибрати пальне.

Крок 6 · Інгібітори горіння Антипірени (§ 9) — речовини, що уповільнюють горіння: Al(OH)₃ при нагріванні виділяє воду й охолоджує. Це приклад інгібітора з параграфа.

Крок 7 · Не гасимо будь-що водою Бензин, олію й електроприлади під напругою водою гасити не можна (§ 9); активні метали з водою реагують ще й самі. Спосіб гасіння залежить від природи пального.

Крок 8 · Порівняння трьох дій Уповільнити й пришвидшити — це зміна швидкості тими самими важелями в різні боки. Зупинити — довести цей важіль до межі: концентрація кисню чи температура падають нижче порога.

Крок 9 · Самоперевірка Для кожного способу назви, яку умову горіння він порушує: вода — охолоджує; пісок — відрізає кисень; видалення пального — прибирає третю складову. Лише дві умови, але три способи діяти.

Відповідь Уповільнити — менше кисню й тепла; пришвидшити — більше кисню, подрібнити пальне, підняти температуру; зупинити — охолодити, відрізати кисень або прибрати пальне.

Як найшвидше розпалити багаття?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

антидетонатор — antiknock agent

інгібітор — inhibitor

інертний газ — inert gas

каталізатор — catalyst

каталітичний нейтралізатор — catalytic converter

консервант — preservative

концентрація — concentration

озоновий шар — ozone layer

пароварка — steamer

реактор — reactor

температура — temperature

тиск — pressure

швидкість реакції — reaction rate

Скопійовано ✓

Зразок словничка з 13 пар за алфавітом. Англійські терміни — зі стандартної шкільної лексики: rate — швидкість, inhibitor — те, що «стримує».

Крок 1 · Відбираємо слова Ключові терміни: «швидкість реакції», «концентрація», «тиск», «температура», «каталізатор», «інгібітор», «консервант», «антидетонатор», «інертний газ», «реактор», «пароварка».

Крок 2 · Швидкість реакції Англійською — reaction rate (також rate of reaction). Слово speed теж означає «швидкість», але в хімії вживають саме rate.

Крок 3 · Каталізатор та інгібітор catalyst — прискорює реакцію, inhibitor — уповільнює. Слово catalyst часто вживають і в переносному сенсі: «рушійна сила змін».

Крок 4 · Консервант і антидетонатор preservative — те, що зберігає (від preserve — «зберігати», звідси й «консерви»). antiknock agent — «проти стуку» двигуна (knock — детонація).

Крок 5 · Не плутаємо concentration у хімії — «концентрація», а в побуті ще й «зосередженість». reactor — це ємність для реакції, а не лише ядерний реактор.

Крок 6 · Інертний газ inert gas: inert — «нерухомий, недіяльний»; такі гази (азот, аргон) використовують, щоб речовини не окиснювались киснем повітря.

Крок 7 · Алфавітний порядок антидетонатор — інгібітор — інертний газ — каталізатор — каталітичний нейтралізатор — консервант — концентрація — озоновий шар — пароварка — реактор — температура — тиск — швидкість реакції. У слова «інгібітор» літера «г» стоїть раніше за «е», тому воно — перед «інертним».

Крок 8 · Додаємо контекст Складіть із трьох слів речення англійською: «A catalyst increases the reaction rate» (каталізатор збільшує швидкість реакції). Так слова з словничка запам’ятовуються краще.

Крок 9 · Перевіряємо переклад Не довіряй автоперекладачу наосліп: «reaction» у побуті часто означає «реакцію людини». У хімії для швидкості кажуть reaction rate, а не reaction speed.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати».

Як англійською «каталізатор»?

Умова

Складіть двомовний словничок із ключових слів і словосполучень, виписаних вами з параграфів 12—21, і об’єднайте його зі словничком до параграфів 4—11. Отримаєте словничок до розділу 1 підручника.

✓ розібрано

Словничок до параграфів 12–21 (додайте його до словничка § 4–11):

антидетонатор — antiknock agent

важчий за повітря — heavier than air

вапняк — limestone

відносна атомна маса — relative atomic mass

відносна густина газу — relative density of a gas

відносна молекулярна маса — relative molecular mass

газ — gas

гашене вапно — slaked lime

густина — density

екзотермічна реакція — exothermic reaction

ендотермічна реакція — endothermic reaction

закон Авогадро — Avogadro’s law

закон об’ємних відношень газів — law of combining volumes

інгібітор — inhibitor

інертний газ — inert gas

іржа — rust

каталітичний нейтралізатор — catalytic converter

кількість речовини — amount of substance

консервант — preservative

концентрація — concentration

корозія — corrosion

легший за повітря — lighter than air

моль — mole

молярна маса — molar mass

молярний об’єм — molar volume

надлишок — excess

негашене вапно — quicklime

неіржавна сталь — stainless steel

нормальні умови (н. у.) — standard temperature and pressure (STP)

обмежувальний реагент — limiting reactant

оцинкована жерсть — galvanized steel

піріт — pyrite

протекторний захист — sacrificial protection

руда — ore

стала Авогадро — Avogadro constant

сульфід — sulfide

температура — temperature

тепловий ефект реакції — heat of reaction (thermal effect)

термохімічне рівняння — thermochemical equation

тиск — pressure

швидкість реакції — reaction rate

Скопійовано ✓

Тут нічого вигадувати не треба — треба зібрати докупи словнички кожного параграфа, прибрати повтори й розставити за абеткою. Нижче — готовий словничок до § 12–21 (41 пара); з ним об’єднується словничок § 4–11 з вправи 11 у § 11.

Крок 1 · Збираємо матеріал Беремо словнички вправ у § 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20 і 21 (у § 19 окремого словничка немає). Із кожного вибираємо найважливіші терміни — ті, що ще знадобляться в розділах 2–4.

Крок 2 · Прибираємо повтори Деякі слова з’являються в кількох параграфах: «газ», «тиск», «температура», «стала Авогадро», «реагент». У підсумковому словничку їх записуємо один раз.

Крок 3 · Групи за змістом Термінів можна поділити на «хімія реакцій» (екзотермічна, ендотермічна, швидкість реакції, каталізатор), «кількісні величини» (моль, молярна маса, молярний об’єм) і «речовини» (вапняк, піріт, руда).

Крок 4 · Алфавітний порядок Українською: а, б, в, г, ґ, д, е, є, ж, з, и, і, ї, й, к … Слова з однаковим початком порівнюємо за наступною літерою: «каталітичний» стоїть після «каталізатора», бо «з» раніше за «т».

Крок 5 · Склад словничка У ньому 41 пара — вистачає на повне повторення розділу 1. Англійські терміни тут стандартні, їх можна зустріти в зарубіжних підручниках.

Крок 6 · Об’єднання з § 4–11 Словничок § 11 містить 30 пар (кисень, оксид, горіння, закон збереження маси тощо). Складіть обидва в одну таблицю й упорядкуйте — і матимете повний словничок розділу 1.

Крок 7 · Практичне застосування Такий словничок корисний під час підготовки до контрольної, коли треба швидко пригадати термін, і для читання іншомовних статей.

Крок 8 · Звіряємо з текстом Перед складанням перевір кожен термін у відповідному параграфі: наприклад, «молярний об’єм» — § 16, «обмежувальний реагент» — § 17, «відносна густина» — § 18, «каталітичний нейтралізатор» — § 21.

Крок 9 · Що ще варто додати До підсумкового словничка корисно додати слова зі вправ, які вам особисто були важкими: так він стане персональним репетитором перед контрольною.

Відповідь Словничок до § 12–21 (41 пара) — у режимі «Списати»; об’єднайте його зі словничком § 4–11.

Яке слово в українській абетці стоїть раніше?

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … назвати чинники швидкості реакції (вправа 2)

і навести приклади швидких і повільних реакцій (вправи 1, 3).

Мені було важко … пояснити різницю в температурах на кухні (вправи 6, 7)

і зрозуміти, що саме змінюється в реакції 2NO + O₂ (вправа 4).

Мені було цікаво … що концентрованіша кислота реагує у вісім разів

активніше (запитання 111.2) і що ферменти — це каталізатори (вправа 5).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Крок 1 · Таблиця Накресли таблицю з трьох рядків: «мені було легко…», «мені було важко…», «мені було цікаво…». У кожному — одне-два речення з прикладами.

Крок 2 · «Легко» Згадай завдання, що вийшли відразу: перелік чинників (вправа 2), приклади швидких і повільних реакцій (вправи 1 і 3), запитання про залізо й срібло (111.1).

Крок 3 · «Важко» Складніше було, коли треба самому виділити чинник: у вправі 4 газова суміш, у вправі 5 — каталізатор у живому організмі, у вправах 6–8 — компроміс між швидкістю й ризиком.

Крок 4 · «Цікаво» Наприклад: оцтова есенція кислотніша за оцет у вісім разів, ферменти — це біологічні каталізатори, пароварка не дає перегрітися їжі.

Крок 5 · Самоперевірка Без підказок: 1) назви чотири чинники швидкості; 2) чим відрізняється каталізатор від інгібітора; 3) чому швидкість із часом зменшується.

Крок 6 · Що повторити Якщо плутаєшся в чинниках — перечитай «Висновки» параграфа; якщо в каталізаторах — розклад H₂O₂ у § 6 (с. 37–38).

Крок 7 · Оцінюємо чесно Не пиши «усе легко» — така відповідь нічому не вчить. Вибери одну вправу, яка справді змусила подумати, і розпиши, чому.

Відповідь Заповни таблицю своїми словами за зразком із режиму «Списати».

Умова

Виконайте розміщені за QR-кодом або покликанням (https://learningapps.org/display?v=p37n7bjf324) завдання за матеріалом параграфів 12—21.
Інтерактивне завдання за посиланням тут відтворити не можна, тому нижче — сім запитань для самоперевірки за тими самими параграфами.

✓ розібрано

1. Оцинкована жерсть захищає навіть із подряпиною: цинк активніший за

залізо й руйнується першим (§ 12).

2. Горіння — екзотермічна реакція (ΔH < 0); розклад CaCO₃ — ендотермічна

(ΔH > 0) (§ 13).

3. m(CO₂) для 0,5 моль: m = n · M = 0,5 · 44 = 22 г (§ 14–15).

4. D(H₂) для CH₄: 16 : 2 = 8 (§ 18); 1 моль будь-якого газу за н. у. —

22,4 л (§ 16).

5. 2H₂O = 2H₂ + O₂: з 36 г води (2 моль) — 2 моль H₂ = 44,8 л (§ 19).

6. Реакція сполучення: з кількох речовин — одна, наприклад Fe + S = FeS

(§ 20).

7. Швидкість реакції: зростає з концентрацією, тиском (для газів),

температурою й каталізатором (§ 21).

Скопійовано ✓

Тест за QR-кодом — інтерактивні завдання на сайті learningapps. Ми їх відтворити не можемо, але зібрали сім запитань, що перевіряють те саме: по одному на параграфи 12, 13, 15, 16–18, 19, 20 і 21.

Крок 1 · Запитання 1 (§ 12) Чому оцинкована жерсть із подряпиною захищена краще, ніж лудяна? Цинк активніший за залізо й руйнується першим, а олово менш активне — залізо руйнується швидше (протекторний захист).

Крок 2 · Запитання 2 (§ 13) Яка реакція екзотермічна, а яка ендотермічна? Горіння — екзотермічна (теплота виділяється, ΔH < 0), розклад CaCO₃ — ендотермічна (теплоту поглинає, ΔH > 0).

Крок 3 · Запитання 3 (§ 15) Яка маса 0,5 моль CO₂? M(CO₂) = 44 г/моль, тому m = 0,5 · 44 = 22 г.

Крок 4 · Запитання 4 (§ 18) Яка відносна густина метану за воднем? D = M(CH₄) : M(H₂) = 16 : 2 = 8: метан легший за повітря й у вісім разів важчий за водень.

Крок 5 · Запитання 5 (§ 19) Який об’єм водню (н. у.) утвориться при розкладі 36 г води? 2H₂O = 2H₂ + O₂; n(H₂O) = 36 : 18 = 2 моль, n(H₂) = 2 моль, V = 2 · 22,4 = 44,8 л.

Крок 6 · Запитання 6 (§ 20) Що таке реакція сполучення? З двох або кількох речовин утворюється одна. Приклад: Fe + S = FeS, 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃.

Крок 7 · Запитання 7 (§ 21) Від чого залежить швидкість реакції? Від природи реагентів, концентрації (для газів — тиску), температури, каталізатора; інгібітори її знижують.

Крок 8 · Як оцінити себе Скільки відповідей без підказок? Шість-сім — чудово; чотири-п’ять — добре; три й менше — перечитай «Висновки» відповідних параграфів.

Крок 9 · Що перевіряє тест Усі сім запитань — на головні ідеї розділу 1: збереження маси через рівняння, енергію, кількість речовини, гази, розрахунки, типи реакцій і чинники швидкості.

Відповідь Відповіді на сім запитань наведено в режимі «Списати».

Яка з реакцій — ендотермічна?

Умова

Яким експериментом ви визначите якісний склад води?

✓ розібрано

Електролізом води: через воду (з розчиненою речовиною для

електропровідності) пропускають постійний струм: 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑.

На електродах збирають два гази, їхні об’єми відносяться як 2 : 1.

Водень виявляють спалахом біля полум’я, кисень — тліючою скіпкою.

Висновок: вода складається з атомів двох видів — Гідрогену й Оксигену.

Скопійовано ✓

Якісний склад — це відповідь на питання «з яких елементів складається речовина» (без кількостей). У параграфі щойно сказано, що вода — сполука двох елементів, тож треба довести це дослідом.

Крок 1 · Що значить «якісний склад» Це перелік елементів у речовині без точних кількостей. Про воду ми знаємо: у кожній молекулі атоми з зарядами ядер +1 й +8. Тепер треба довести, що це Гідроген і Оксиген, а не припущення.

Крок 2 · Ідея досліду Розкласти воду на прості речовини й визначити їх. Якщо виходять водень і кисень — значить, у воді були атоми тих двох елементів, що утворюють ці речовини. Розклад дає спосіб «побачити» склад.

Крок 3 · Електроліз води У воду занурюють два електроди й пропускають постійний струм. Чиста вода майже не проводить струм, тому додають трохи речовини, що розчиняється й проводить (наприклад, сульфатну кислоту чи луг). Рівняння: 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑.

Крок 4 · Два гази На одному електроді збирається вдвічі більше газу, ніж на іншому. За законом об’ємних відношень (§ 17) це відповідає коефіцієнтам 2 : 1.

Крок 5 · Розпізнаємо газ, якого вдвічі більше Підносимо до отвору пробірки запалену скіпку — газ горить (якщо в пробірці є домішка повітря, чути легке «гавкання»): це водень. Кисень сам не горить, тож «горючий» газ — саме водень.

Крок 6 · Розпізнаємо другий газ У пробірку із газом, якого менше, вносять скіпку, що тліє, — вона яскраво спалахує. Так, ми розпізнавали кисень у § 6.

Крок 7 · Висновок Із води одержали водень і кисень — прості речовини, утворені атомами Гідрогену й Оксигену. Отже, у складі води лише ці два елементи. Це і є її якісний склад.

Крок 8 · Зворотний дослід Можна довести те саме синтезом: водень горить у повітрі, і на холодній склянці над полум’ям з’являються краплі води (§ 9, 20). Склад перевіряють двома шляхами — розкладом і синтезом.

Крок 9 · Безпека Суміш водню з киснем вибухонебезпечна, тому електроліз у школі ведуть із малими об’ємами, у захисних окулярах, подалі від відкритого вогню, поки не знають, що газ чистий.

Крок 10 · Типова помилка Сказати, що воду «розкладають кип’ятінням». Кип’ятіння не розкладає воду, а лише перетворює її на пару — формула молекул лишається тією самою. Склад змінює тільки електрика.

Відповідь Електроліз води дає водень і кисень (2 : 1 за об’ємом): вода складається з Гідрогену й Оксигену.

Яке відношення об’ємів водню й кисню при електролізі води?

Умова

Які фізичні властивості, що має графіт, є характерними для металів?

✓ розібрано

Графіт має металічний блиск, добре проводить електричний струм і тепло

та непрозорий — як метали. Але він крихкий і не кується.

Саме тому Лавуазьє було важко віднести його до неметалів: за деякими

властивостями графіт нагадує метали.

Скопійовано ✓

Питання з тексту про недосконалість поділу «метали — неметали»: деякі прості речовини за одними властивостями схожі на метали, а за іншими — ні. Графіт — приклад.

Крок 1 · Що називаємо властивостями металів Типові фізичні властивості металів: металічний блиск, електро- і теплопровідність, пластичність (ковкість), непрозорість. З них кілька й шукаємо в графіті.

Крок 2 · Блиск Графіт — темно-сірий із металічним блиском; на зламі він сяє, як сталь. Алмаз же прозорий і без металічного блиску.

Крок 3 · Електропровідність Графіт добре проводить електричний струм: з нього роблять електроди й щітки двигунів. Якщо вмістити грифель олівця в коло з лампочкою, вона світитиметься.

Крок 4 · Теплопровідність Графіт проводить тепло й тому застосовується у вогнетривких виробах. Це ще одна властивість, характерна для металів.

Крок 5 · Непрозорість Метали непрозорі. Графіт — теж: навіть тонка пластинка не пропускає світла, на відміну від алмазу, який прозорий.

Крок 6 · Чого немає Метали ковкі, а графіт ні — він легко розшаровується на лусочки (так працює олівець) і ламається. Тому за пластичністю графіт — не метал.

Крок 7 · Чому це важливо Тому поділ простих речовин на метали й неметали й вважався «надто загальним і недосконалим»: графіт, телур та інші перебувають на межі. Проте для розвитку хімії такий поділ був корисним.

Крок 8 · Типова помилка Зробити висновок, що графіт — це метал. Властивості, схожі на металічні, ще не роблять його металом: графіт — проста речовина неметалічного елемента Карбону.

Крок 9 · Самоперевірка Назви дві властивості графіту, якими він схожий на метали, і одну, якою — ні. (Блиск і електропровідність; ковкості нема.)

Відповідь Металічний блиск, електропровідність, теплопровідність і непрозорість — як у металів; ковкості немає.

Яка властивість графіту нагадує метали?

Умова

Кілька металів називають лужноземельними. За відомостями з інтернету з’ясуйте, які це метали, а також походження назви «лужноземельні».

✓ розібрано

Лужноземельні метали: Ca, Sr, Ba, Ra; до них часто відносять також

Be і Mg (елементи 2-ї групи).

Назва: «лужні» — бо їхні оксиди з водою утворюють луги

(CaO + H₂O = Ca(OH)₂); «землі» — так в алхімії називали нерозчинні

у воді, вогнетривкі оксиди (негашене вапно CaO, магнезія MgO).

Скопійовано ✓

Назву легше пам’ятати, якщо розібрати її на два слова: «лужні» і «землі». Нижче — за відомостями з довідкових джерел.

Крок 1 · Де шукати Це елементи 2-ї групи періодичної таблиці: берилій, магній, кальцій, стронцій, барій і радій. Довідники по-різному вузько чи широко називають «лужноземельними» — це треба врахувати.

Крок 2 · Вузьке значення Найчастіше «лужноземельними» називають кальцій, стронцій, барій і радій. Берилій і магній за властивостями трохи відрізняються (берилій — найменш активний).

Крок 3 · Широке значення У сучасній класифікації «лужноземельними» нерідко називають усі елементи 2-ї групи, від берилію до радію. У відповіді доцільно вказати обидва варіанти.

Крок 4 · Слово «лужні» Оксиди цих металів реагують з водою й утворюють луги: CaO + H₂O = Ca(OH)₂, BaO + H₂O = Ba(OH)₂. Самі метали також дають луг із водою: Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂↑.

Крок 5 · Слово «землі» Алхіміки й хіміки XVIII ст. «землями» називали порошкоподібні вогнестійкі речовини, які не розчинялися у воді й не змінювалися при нагріванні. Такими були оксиди Ca, Mg, Ba (вапно, магнезія, баритова земля) й Al.

Крок 6 · Поєднуємо «Лужноземельні» — це метали, оксиди яких — «землі», що, взаємодіючи з водою, утворюють луги. Тобто назва містить дві ознаки одразу.

Крок 7 · Порівнюємо з лужними Лужні метали (Li, Na, K…) дають луги просто з водою. Лужноземельні активні трохи менше й мають інші властивості: їхні гідроксиди менш розчинні.

Крок 8 · Типова помилка Плутати «лужні» й «лужноземельні». Лужні — 1-ша група (Li, Na, K…), лужноземельні — 2-га (Ca, Sr, Ba…). Обидві назви містять «луж», бо обидві родини дають луги з водою.

Крок 9 · Самоперевірка До якої родини належить Магній? Це залежить від джерела: за вузьким означенням — ні, за широким — так. У відповіді краще вказати обидва варіанти й причину.

Відповідь Ca, Sr, Ba, Ra (і часто Be, Mg); назва походить від «земель» — тугоплавких оксидів, які з водою дають луги.

Який із цих металів лужноземельний?

Умова

Назва неіснуючої планети, на якій народився герой коміксів Супермен, — Криптон. Чому, на ваш погляд, так назвали планету творці цих коміксів?

✓ розібрано

Припущення: назва елемента Криптон походить від грецького слова

«прихований». Цей інертний газ «ховався» в повітрі й не виявляв себе.

Для планети, що загинула й «прихована» в космосі, така назва доречна;

до того ж «наукова» назва звучала переконливо для комікса.

Скопійовано ✓

У запитанні немає єдиної правильної відповіді — просять висловити припущення, спираючись на те, що відомо про елемент. Зробимо так.

Крок 1 · Що відомо про елемент Криптон — інертний газ (Kr), який відкрили в 1898 р. (Ф. Рамзай і М. Траверс) у залишку після випаровування рідкого повітря. Його в повітрі зовсім мало: ≈ 0,0001 %.

Крок 2 · Звідки назва Слово «криптон» походить від грецького «kryptos» — «прихований, таємний». Газ «прихований» у повітрі, і його довго не вдавалося виявити.

Крок 3 · Планета Супермена За сюжетом, планета Криптон загинула — її не існує на мапі космосу. «Прихована» й «втрачена» — смислово близькі слова.

Крок 4 · Ще одна можлива причина Інертні гази не вступали в реакції — «замкнуті» в собі. Планета-самітниця, яка не взаємодіє зі світом, — гарна метафора для творців комікса.

Крок 5 · Науковий присмак Автори (Дж. Сігел і Дж. Шустер, 1938) могли обрати назву, яка звучить науково й незвично, — це теж лише припущення.

Крок 6 · Чесно про припущення Автори коміксів у відомих нам джерелах не пояснювали вибору назви, тож усе це — гіпотези. Хороша відповідь містить аргумент: назвіть, що саме у властивостях елемента ви використали.

Крок 7 · Бонус Вигаданий «криптоніт» — мінерал із комікса — не має нічого спільного з реальним елементом. Криптон у природі — газ, а не мінерал; його сполуки (наприклад, із фтором) з’явилися лише в 1960-х.

Крок 8 · Типова помилка Вважати, що планета названа за елементом «Криптон» з якогось наукового факту. Це лише гіпотеза: у відповіді слід писати «імовірно» і наводити аргумент.

Крок 9 · Самоперевірка Перевір, чи не переплутав «Криптон» (елемент) і «криптоніт» (вигаданий мінерал із комікса): елемент реальний, мінерал — ні.

Відповідь Припущення: назва означає «прихований» — як цей газ у повітрі й як загублена планета.

Що означає грецьке слово «kryptos», від якого походить назва елемента Криптон?

Умова

Обчисліть напівсуму відносних атомних мас Хлору та Йоду і порівняйте її зі значенням відносної атомної маси Брому.

✓ розібрано

Ar(Cl) = 35,5; Ar(I) = 127; Ar(Br) = 80.

(35,5 + 127) : 2 = 81,25.

Напівсума 81,25 лише трохи більша за Ar(Br) = 80 (різниця ≈ 1,6 %):

тобто для тріади Cl, Br, I правило Деберайнера виконується наближено.

Скопійовано ✓

Це перевірка правила Деберайнера на тріаді галогенів: маса середнього елемента ≈ півсумі мас крайніх. Беремо Ar із таблиці (Cl — 35,5, Br — 80, I — 127).

Крок 1 · Правило тріад У тріаді елементів, розташованих за зростанням відносних атомних мас, A_r середнього наближено дорівнює півсумі A_r двох крайніх. Для першої тріади вийшло: (7 + 39) : 2 = 23 = A_r(Na).

Крок 2 · Беремо значення A_r(Cl) = 35,5; A_r(Br) = 80; A_r(I) = 127 (Cl — саме 35,5, а не 35 чи 36: так прийнято в підручнику).

Крок 3 · Обчислюємо (35,5 + 127) : 2 = 162,5 : 2 = 81,25.

Крок 4 · Порівнюємо Напівсума 81,25, а маса Брому — 80. Різниця 1,25, а це лише ≈ 1,6 %. Правило виконується наближено, хоч і не так точно, як для Li, Na, K.

Крок 5 · Перевірка за точнішими значеннями За точнішими A_r: Cl 35,45, I 126,90, Br 79,90. Тоді (35,45 + 126,90) : 2 = 81,18 проти 79,90. Різниця майже та сама ≈ 1,6 %. Так що «наближено» — чесне слово.

Крок 6 · Інші тріади Ca, Sr, Ba: (40 + 137) : 2 = 88,5, а A_r(Sr) = 88. S, Se, Te: (32 + 128) : 2 = 80, а A_r(Se) = 79. Усі три в межах 1–2 %.

Крок 7 · Не всі тріади «працюють» Fe, Co, Ni: (56 + 59) : 2 = 57,5, а Co має 59 — не збігається. Це тріада за подібністю властивостей, а не за напівсумою: Co і Ni майже однакові за масою.

Крок 8 · Що це давало Правило Деберайнера вперше показало, що атомні маси елементів пов’язані зі властивостями. Але зводилося лише до кількох тріад — решту елементів так упорядкувати не вдалося.

Крок 9 · Самоперевірка Спробуй сам перевірити тріаду Li, Na, K: (7 + 39) : 2 = 23 — точно як A_r(Na). Це найкращий приклад правила, на ньому й побудований розділ у книжці.

Відповідь (35,5 + 127) : 2 = 81,25 — майже 80 = A_r(Br): тріада Cl, Br, I підтверджує правило наближено.

Яка напівсума відносних атомних мас Хлору (35,5) і Йоду (127)?

Умова

Укажіть у наведеному ряду хімічні елементи, подібні до Калію.
Ряд Ньюлендса: H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Cr Ti Mn Fe …

✓ розібрано

Нумеруємо ряд: H1 Li2 Be3 B4 C5 N6 O7 F8 Na9 Mg10 Al11 Si12 P13 S14

Cl15 K16 Ca17 Cr18 Ti19 Mn20 Fe21.

Калій (№ 16) і «кожен восьмий»: Na (№ 9) і далі Li (№ 2).

Отже, до Калію подібні Натрій і Літій — усі лужні елементи.

Скопійовано ✓

Правило октав працює, якщо рахувати вперед або назад по вісім елементів — від обраного. Починаємо з Калію й відходимо назад.

Крок 1 · Пронумеруємо ряд H — 1, Li — 2, Be — 3, B — 4, C — 5, N — 6, O — 7, F — 8, Na — 9, Mg — 10, Al — 11, Si — 12, P — 13, S — 14, Cl — 15, K — 16, Ca — 17, Cr — 18, Ti — 19, Mn — 20, Fe — 21.

Крок 2 · Як рахує Ньюлендс Кожен восьмий елемент подібний до першого, якщо рахувати початковий елемент як перший. Наприклад, вісім елементів від Li: Li, Be, B, C, N, O, F, Na — восьмий це Na.

Крок 3 · Йдемо назад від Калію Калій має номер 16. Вісім елементів ураховуючи його: K, Cl, S, P, Si, Al, Mg, Na — восьмий Na (№ 9). Отже, Натрій подібний до Калію.

Крок 4 · Йдемо далі Від Na за тим самим правилом — Li (№ 2): Na, F, O, N, C, B, Be, Li. Літій подібний до Натрію, а отже й до Калію.

Крок 5 · Перевіряємо за хімією Li, Na, K — лужні елементи; їхні прості речовини — м’які легкоплавкі активні метали (§ 22, мал. 57–59). Збіглося — правило працює.

Крок 6 · Інші пари Так само F і Cl (8 і 15) — галогени; Be, Mg, Ca (3, 10, 17); B і Al; C і Si; N і P; O і S. Усі сім пар правильні.

Крок 7 · Де правило ламається Після Ca правило порушується: Mn не подібний до P, а Fe — до S (як і сказано в тексті). Тому закон октав охоплює лише початок ряду.

Крок 8 · Типова помилка Шукати подібні елементи лише «поряд»: Ньюлендс рахує через сім (восьмий від початкового), а не сусідів. Сусіди — Cl і K — зовсім різні.

Крок 9 · Самоперевірка Перевір правило ще на одній парі: Be (№ 3) — через сім — Mg (№ 10) — через сім — Ca (№ 17). Усі три — 2-га група, тож правило працює.

Відповідь До Калію подібні Натрій і Літій (лужні елементи).

Які елементи ряду Ньюлендса подібні до Калію?

Умова

Укажіть стовпчики з елементами-галогенами і лужними елементами.
Таблиця 3 (таблиця Маєра): стовпчики за валентністю IV, III, II, I, I, II. У 4-му стовпчику (I): F 19,0; Cl 35,46; Br 79,97; I 126,8. У 5-му (I): Li 7,03; Na 23,05; K 39,13; Rb 85,4; Cs 133,0. У 6-му (II): (Be 9,3?); Mg 24,0; Ca 40,0; Sr 87,6; Ba 137,1.

✓ розібрано

Галогени (F, Cl, Br, I) — четвертий стовпчик (валентність I).

Лужні елементи (Li, Na, K, Rb, Cs) — п’ятий стовпчик (валентність I).

Шостий стовпчик (II): Be, Mg, Ca, Sr, Ba — лужноземельні.

Скопійовано ✓

Таблиця Маєра — перша спроба поєднати подібність елементів із їхніми масами й складом сполук. Шукаємо в ній відомі вже родини.

Крок 1 · Як побудована таблиця У кожному стовпчику — елементи подібної валентності (про неї — в розділі 3), а зверху вниз — за зростанням відносної атомної маси. Подібні елементи опинилися в одному стовпчику.

Крок 2 · Шукаємо галогени Галогени — фтор, хлор, бром, йод. У таблиці: F 19,0; Cl 35,46; Br 79,97; I 126,8. Усі вони в четвертому стовпчику (валентність I).

Крок 3 · Шукаємо лужні елементи Лужні — літій, натрій, калій, рубідій, цезій. У таблиці вони стоять у п’ятому стовпчику: Li 7,03; Na 23,05; K 39,13; Rb 85,4; Cs 133,0.

Крок 4 · Чому два різні стовпчики У галогенів і лужних елементів однакова валентність I, але Маєр розмістив їх окремо, бо властивості зовсім різні: активні метали й активні неметали. Тобто стовпчики відбивають не лише валентність.

Крок 5 · Різниця між сусідами Порівняйте сусідів по стовпчику: Cl − F = 35,46 − 19,0 = 16,46; K − Na = 39,13 − 23,05 = 16,08; Ca − Mg = 40,0 − 24,0 = 16,0; S − O = 32,07 − 16,00 = 16,07. Різниця між другим і третім рядками майже стала — ≈ 16.

Крок 6 · Недосконалості У таблиці є прогалини («…») і знаки питання біля Be і Tl: Маєр ще не знав їхніх точних мас. Крім того, Te (128,3) стоїть перед I (126,8), хоча важчий: порядок за масою тут порушено.

Крок 7 · Цінність таблиці Таблиця охоплювала лише 28 елементів — значно менше, ніж було відомо, — але показала головне: подібні елементи можна розташувати закономірно. Ідею підхопив Менделєєв.

Крок 8 · Типова помилка Вважати, що в одному стовпчику — елементи з однаковою масою. Навпаки: у стовпчику маси зростають униз, а подібні вони за властивостями й валентністю.

Крок 9 · Самоперевірка Знайди в таблиці лужноземельні елементи (6-й стовпчик): Mg, Ca, Sr, Ba. Їхня валентність — II, а в лужних і галогенів — I.

Відповідь Галогени — четвертий стовпчик, лужні елементи — п’ятий (обидва — валентність I).

У якому стовпчику таблиці Маєра розташовані галогени?

Умова

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про спроби класифікації хімічних елементів. Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

✓ розібрано

1. Уявлення про елемент змінювалися: чотири «стихії» (вогонь, повітря,

вода, земля) → Бойль (XVII ст.): елемент — межа розкладу речовини →

Лавуазьє: елемент — проста речовина → нині: вид атомів із певним

зарядом ядра.

2. Лавуазьє (кінець XVIII ст.) поділив прості речовини на метали й

неметали; поділ загальний і недосконалий (графіт, телур).

3. Родини подібних речовин: лужні метали (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr),

галогени (F₂, Cl₂, Br₂, I₂), інертні (благородні) гази (He, Ne, Ar,

Kr, Xe, Rn). Елементи цих родин: лужні, галогени, інертні.

4. Деберайнер (20-ті рр. XIX ст.): тріади, Ar середнього ≈ півсумі

крайніх: (7 + 39) : 2 = 23 = Ar(Na).

5. Ньюлендс (1865): правило октав — кожен восьмий елемент подібний до

першого; порушується після Ca.

6. Маєр (1862): таблиця 28 елементів за зростанням Ar, у стовпчиках —

подібні елементи.

7. Усі ці спроби охоплювали лише частину елементів, але створили

передумови для відкриття періодичного закону.

Запитання класу: чим елемент відрізняється від простої речовини?

Відповідь: елемент — вид атомів, а проста речовина — те, що з них

складається.

Скопійовано ✓

Параграф відповідає на два запитання зі вступу: як виникли й формувалися уявлення про хімічний елемент і на чому ґрунтувалися спроби класифікації елементів. Конспект — це «стрічка часу» від давніх греків до Маєра.

Крок 1 · Стихії Давньогрецькі філософи вважали, що все складається з чотирьох «першоначал»: вогню, повітря, води й землі, носіїв тепла, холоду, вологості й сухості. Так само думали й алхіміки.

Крок 2 · Бойль У XVII ст. англієць Роберт Бойль назвав елементом те, що є межею розкладу речовини. За змістом це ближче до сучасного поняття: якби ми жили тоді, то розуміли б під елементом атом.

Крок 3 · Лавуазьє Антуан Лоран Лавуазьє вважав елементом просту речовину, бо її не можна розкласти. Але є складні речовини, які не розкладаються (SiO₂, Al₂O₃), і проста речовина озон легко стає іншою: 2O₃ = 3O₂. Дальтон теж не розрізняв елемент і просту речовину.

Крок 4 · Сучасне означення На межі XIX–XX ст. фізики встановили, що атом складається з ядра й електронів. Відтоді хімічний елемент — це вид атомів з певним зарядом ядра. У воді атоми двох видів: із зарядами ядер +1 і +8 — Гідроген та Оксиген.

Крок 5 · Перший поділ: метали й неметали Лавуазьє наприкінці XVIII ст. поділив прості речовини на метали й неметали. Поділ корисний для хімії, але надто загальний: графіт і телур за деякими властивостями нагадують метали.

Крок 6 · Родини подібних речовин Лужні метали (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) — м’які, легкі, дуже активні. Галогени (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) — активні неметали. Інертні гази (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) складаються з атомів і майже не реагують.

Крок 7 · Родини елементів Хімічні елементи, що утворюють ці родини, мають такі самі назви в множині: лужні елементи, галогени, інертні елементи. Тобто ту саму назву мають і елементи, і прості речовини — але це не одне й те саме.

Крок 8 · Тріади Деберайнера У 20-х роках XIX ст. Деберайнер поділив частину подібних елементів на тріади (Li, Na, K; Ca, Sr, Ba; S, Se, Te; Cl, Br, I; Fe, Co, Ni) і помітив, що A_r середнього ≈ півсумі крайніх: (7 + 39) : 2 = 23. Властивості середнього теж «проміжні».

Крок 9 · Октави Ньюлендса й таблиця Маєра У 1865 р. Ньюлендс розмістив елементи за зростанням A_r й побачив, що кожен восьмий подібний до першого (правило октав, як у музиці); після Ca правило порушується. А ще раніше, у 1862 р., Маєр уклав таблицю з 28 елементів, подібні розташував в одному стовпчику.

Крок 10 · Підсумок Жодна з цих спроб не охопила всіх елементів, але разом вони створили передумови для відкриття періодичного закону — основного закону хімії, про який у наступному параграфі.

Крок 11 · Запитання й оцінка Гарне запитання має відповідь «чому?», а не «так/ні»: наприклад, «чому Деберайнер не зміг скласти тріади з інших елементів?». Оцінюючи відповіді, дивимося, чи названо факт і чи пояснено причину.

Відповідь Поняття елемента пройшло шлях від «стихій» до виду атомів із певним зарядом ядра; спроби класифікації (Лавуазьє, Деберайнер, Ньюлендс, Маєр) створили передумови періодичного закону.

Як сучасна наука означає хімічний елемент?

Умова

Що раніше вважали хімічним елементом і як його визначають нині?

✓ розібрано

Давні греки й алхіміки: елементи — «стихії» (вогонь, повітря, вода,

земля).

Бойль (XVII ст.): елемент — межа розкладу речовини.

Лавуазьє: елемент — проста речовина, яку не можна розкласти на інші.

Нині: хімічний елемент — вид атомів із певним зарядом ядра.

Скопійовано ✓

Вправа на хронологію: означення змінювалося разом зі знаннями про речовину. Кожне наступне відповідало на питання, яких не вирішувало попереднє.

Крок 1 · Стихії Давні греки вважали першоначалами вогонь, повітря, воду й землю. Кожна «стихія» мала відповідати за певні якості речовин: тепло, холод, вологість, сухість. Алхіміки це успадкували.

Крок 2 · Чому цього було замало Стихії не можна було виділити з речовин і перевірити. Це були філософські, а не експериментальні поняття.

Крок 3 · Бойль У XVII ст. Бойль назвав елементом те, що є межею розкладу речовини. Тобто елемент — це те, на що вже не вдається розкласти. За змістом це близько до атома.

Крок 4 · Лавуазьє Лавуазьє вважав елементом просту речовину — її неможливо розкласти на інші. Це було кроком уперед, бо спиралося на досвід.

Крок 5 · Проблема означення Лавуазьє Є складні речовини, що не розкладаються (SiO₂, Al₂O₃), а проста речовина озон легко перетворюється на іншу — кисень (2O₃ = 3O₂). Тож «проста речовина» ≠ «елемент».

Крок 6 · Сучасне означення Фізики з’ясували, що атом має позитивно заряджене ядро й електрони. Тому хімічний елемент — вид атомів з певним зарядом ядра.

Крок 7 · Приклад на воді У воді атоми двох видів — із зарядами ядер +1 (Гідроген) й +8 (Оксиген). Вода — сполука двох елементів. Так сучасне означення дозволяє швидко описати склад.

Крок 8 · Типова помилка Вважати, що Лавуазьє «неправий». Його означення було прогресом для свого часу; просто пізніше з’ясувалося, що воно не відрізняє елемент від простої речовини.

Крок 9 · Самоперевірка Запиши одним реченням різницю: елемент — вид атомів, проста речовина — те, що складається з атомів (чи молекул) одного елемента.

Відповідь Раніше: стихії → межа розкладу (Бойль) → проста речовина (Лавуазьє). Нині: вид атомів із певним зарядом ядра.

Яке означення хімічного елемента сучасне?

Умова

Укажіть серед наведених ознак ті, які використали Лавуазьє, Деберайнер, Ньюлендс і Маєр для класифікації простих речовин та хімічних елементів: властивості простих речовин, поширеність елементів у природі, склад характерних сполук, значення відносних атомних мас.

✓ розібрано

Лавуазьє: властивості простих речовин (метали / неметали).

Деберайнер: подібність властивостей простих речовин і їхніх сполук

та значення Ar (Ar середнього ≈ півсумі крайніх).

Ньюлендс: значення Ar (ряд за зростанням) і подібність властивостей.

Маєр: значення Ar і склад характерних сполук (валентність).

Поширеність елементів у природі не використав ніхто з них.

Скопійовано ✓

Вправа на «розкладання ознак по учених». Для кожного прізвища шукаємо в параграфі, за чим саме він упорядковував речовини чи елементи.

Крок 1 · Чотири ознаки У переліку: властивості простих речовин, поширеність елементів у природі, склад характерних сполук, значення відносних атомних мас. Кожну перевіряємо для кожного вченого.

Крок 2 · Лавуазьє Поділив прості речовини на метали й неметали — тобто використав властивості простих речовин (блиск, ковкість, провідність). Атомних мас він ще не знав.

Крок 3 · Деберайнер Складав тріади подібних елементів: упорядковував за зростанням A_r і перевіряв, що A_r середнього ≈ півсумі; властивості простої речовини та сполук середнього — «проміжні». Отже, властивості та A_r.

Крок 4 · Ньюлендс Розмістив елементи в ряд за зростанням A_r й помітив подібність кожного восьмого. Ознаки: A_r і подібність властивостей простих речовин.

Крок 5 · Маєр Розмістив 28 елементів за зростанням A_r у стовпчиках за валентністю, тобто за складом характерних сполук. Ознаки: A_r і склад сполук (валентність).

Крок 6 · Що не використали Поширеність елементів у природі — жодна з чотирьох класифікацій на ній не трималася. Це корисна відомість, але розташування елемента в системі від неї не залежить.

Крок 7 · Закономірність Дві ознаки повторюються в кількох ученых: A_r (Деберайнер, Ньюлендс, Маєр) і властивості речовин. Саме поєднання «маса + властивості» привело до періодичного закону.

Крок 8 · Таблиця відповіді Зручно оформити так: прізвище — ознака 1 — ознака 2. Лавуазьє — властивості; Деберайнер — A_r і властивості; Ньюлендс — A_r і подібність; Маєр — A_r і склад сполук.

Крок 9 · Типова помилка Приписати Лавуазьє відносні атомні маси. Їх тоді ще не було: першу таблицю A_r склав Дальтон, а точніші значення з’явилися пізніше.

Відповідь Лавуазьє — властивості простих речовин; Деберайнер, Ньюлендс — Ar і властивості; Маєр — Ar і склад сполук. Поширеність — ніхто.

Яку з ознак жоден із цих чотирьох учених не використовував?

Умова

Проаналізуйте твердження.
I. Є хімічні елементи, які утворюють лише прості речовини.
II. Галогени — загальна назва кількох хімічних елементів, а також кількох неметалів.
Чи є з-поміж них правильні?
А. Правильне лише I Б. Правильне лише II В. Обидва правильні Г. Немає правильних

✓ розібрано

Відповідь: В — обидва твердження правильні.

I: такі елементи є — гелій і неон не утворюють сполук (є лише He й Ne

як прості речовини з атомів).

II: «галогени» — і назва елементів F, Cl, Br, I, і назва їхніх простих

речовин-неметалів F₂, Cl₂, Br₂, I₂.

Скопійовано ✓

Тест, у якому треба розрізняти елемент і просту речовину — головну ідею всього параграфа. Кожне твердження перевіряємо окремо.

Крок 1 · Читаємо уважно Два твердження. У кожному треба вирішити, правдиве воно чи ні. Відповідь «правильне лише…» вимагає, щоб інше було хибним.

Крок 2 · Перше твердження «Є хімічні елементи, які утворюють лише прості речовини». Тобто елементи, що не входять до складу жодної сполуки. Чи такі є?

Крок 3 · Приклади для першого Так: гелій і неон не утворюють хімічних сполук. Їхні прості речовини — He й Ne — складаються з окремих атомів. Тому твердження I — правильне. (Криптон і ксенон вже реагують із Фтором, а радон — теж.)

Крок 4 · Друге твердження «Галогени — загальна назва кількох хімічних елементів, а також кількох неметалів». У параграфі: «неметали фтор, хлор, бром і йод» — це прості речовини F₂, Cl₂, Br₂, I₂. А далі: родини елементів мають аналогічні назви — лужні елементи, галогени, інертні елементи.

Крок 5 · Оцінка другого Отже, слово «галогени» вживають і для чотирьох елементів (F, Cl, Br, I), і для простих речовин — неметалів. Твердження II — правильне.

Крок 6 · Підсумок Правильні обидва твердження — варіант В.

Крок 7 · Типова помилка Вибрати «Б» (лише II), вважаючи, що не буває елементів без сполук. Інертні гази спростовують це: He і Ne «замкнені» у простих речовинах.

Крок 8 · Контрольний приклад Для твердження I подумай: чи є сполуки гелію? У повсякденній хімії — ні. Тому «лише прості речовини» — правда для He і Ne.

Крок 9 · Самоперевірка Як би змінилося твердження II, якби замість «неметалів» було «металів»? Воно стало б хибним: галогени — неметали.

Відповідь В — обидва твердження правильні.

Яка відповідь правильна?

Умова

Порівняйте ряд елементів Ньюлендса з їх послідовністю в періодичній таблиці та вкажіть відмінності.
Ряд Ньюлендса: H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Cr Ti Mn Fe …
У періодичній таблиці (за зарядом ядра): H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe …

✓ розібрано

1. У таблиці є інертні гази He, Ne, Ar, невідомі Ньюлендсу, — вони

стоять перед Li, Na, K.

2. Після Ca в таблиці йдуть Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe. У Ньюлендса немає

Sc і V, а Cr і Ti стоять у «зворотному» порядку.

3. Через відсутність інертних газів у Ньюлендса подібні елементи

розділяє 7 місць (Li № 2, Na № 9), а в таблиці — 8 (Li № 3, Na № 11).

Скопійовано ✓

Лише порівнюємо два записи. Зручно виписати їх в два рядки й дивитися, де вони розходяться.

Крок 1 · Виписуємо обидва ряди Ньюлендс: H, Li, Be, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Cr, Ti, Mn, Fe. Таблиця: H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe.

Крок 2 · Різниця 1: інертні гази У таблиці між H і Li стоїть He, між F і Na — Ne, між Cl і K — Ar. У ряду Ньюлендса цих елементів немає: їх відкрили вже після 1865 р. (§ 22: інертні гази відкрито в другій половині XIX ст.).

Крок 3 · Наслідок Через це в ряду Ньюлендса подібні елементи рознесені на 7 місць (Li — № 2, Na — № 9), а в таблиці — на 8 (Li — № 3, Na — № 11). Нова таблиця з інертними газами природно дає «період» довжиною 8.

Крок 4 · Різниця 2: елементи після Кальцію Після Ca в таблиці йдуть Sc (№ 21), Ti (№ 22), V (№ 23), Cr (№ 24), Mn, Fe. У ряду Ньюлендса Sc і V немає — їх тоді ще не було в списку відомих.

Крок 5 · Різниця 3: поміняні місця У Ньюлендса Cr стоїть перед Ti, а в таблиці Ti (№ 22) — перед Cr (№ 24). Він ішов за значеннями A_r тих часів, а ці значення були неточні.

Крок 6 · Різниця 4: за чим упорядковано Ньюлендс розташовував елементи за зростанням відносних атомних мас; таблиця — за зростанням заряду ядра (порядкового номера). Для більшості елементів порядок однаковий, але є пари, де він розходиться.

Крок 7 · Що збігається До Ca ряд Ньюлендса збігається з таблицею з точністю до інертних газів: H, Li, Be, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca в однаковому порядку.

Крок 8 · Висновок Ньюлендс «побачив» період, але через відсутність частини елементів і неточні A_r зміг описати лише початок. Повну картину дала таблиця Менделєєва (§ 23–§ 24).

Крок 9 · Самоперевірка Скільки елементів у ряду Ньюлендса до Fe? 21. А в таблиці до Fe? 26. Різниця 5 — це He, Ne, Ar, Sc, V.

Відповідь Відмінності: немає інертних газів, немає Sc і V, Cr і Ti поміняні місцями; упорядкування за Ar замість заряду ядра.

Яких елементів немає в ряду Ньюлендса між H і Li?

Умова

Відкоригуйте речення, наведене у Вікіпедії: Лужні метали — елементи I групи періодичної системи за винятком водню.

✓ розібрано

Лужні елементи — хімічні елементи I групи (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

за винятком Гідрогену; простими речовинами, які вони утворюють,

є лужні метали. «Метали» — прості речовини, «елементи» — види атомів.

Скопійовано ✓

Помилка в реченні — та сама, що в головній темі параграфа: змішано елемент і просту речовину. Метали — це речовини, а групи періодичної системи складаються з елементів.

Крок 1 · Читаємо речення «Лужні метали — елементи I групи… за винятком водню». Підмет «метали», а присудок — «елементи». Одне названо речовиною, друге — видом атомів.

Крок 2 · Що не так Метал — проста речовина (натрій Na — сріблястий м’який метал). Елемент — вид атомів. Не можна сказати «метали — це елементи»: так само, як «вода — це Гідроген».

Крок 3 · Згадуємо параграф У § 22: хімічні елементи, які утворюють родини простих речовин, мають аналогічні загальні назви — лужні елементи, галогени, інертні елементи. А сам метал — «лужний метал».

Крок 4 · Виправлення Елементи 1-ї групи, крім Гідрогену, — лужні елементи (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), а прості речовини, що вони утворюють, — лужні метали.

Крок 5 · Чому Гідроген виключено Гідроген стоїть у 1-й групі, але проста речовина H₂ — газ, неметал, зовсім не схожий на м’які активні метали. Тому його до лужних не відносять.

Крок 6 · Варіанти правильного речення «Лужні елементи — це елементи 1-ї групи, за винятком Гідрогену». Або: «Лужні метали — прості речовини, утворені елементами 1-ї групи (крім Гідрогену)».

Крок 7 · Тонкість про групи У короткому варіанті таблиці в I групі є ще й Cu, Ag, Au (побічна підгрупа), але вони не лужні. Тож точніше говорити про головну підгрупу I групи.

Крок 8 · Паралель із галогенами Те саме з галогенами: «хлор» — і елемент (Cl), і проста речовина (Cl₂). Контекст допомагає, але в означеннях треба писати точно.

Крок 9 · Самоперевірка Склади по одному правильному реченню з кожним словом: «лужні елементи», «лужні метали». Якщо в обох можна поставити слово «речовина» чи «атоми» без суперечностей — все правильно.

Відповідь Лужні елементи — Li, Na, K, Rb, Cs, Fr (I група, крім Н); лужні метали — прості речовини цих елементів.

Яка помилка в реченні «Лужні метали — елементи I групи…»?

Умова

Чому, на ваш погляд, не запропоновано впорядкувати хімічні елементи за алфавітом? Чи можна отримати в такий спосіб варіант класифікації елементів?

✓ розібрано

Алфавітний порядок не відображає властивостей: подібні елементи

опиняться далеко один від одного (Літій, Натрій, Калій), а сусідами

будуть різні (Аргентум, Аргон, Арсен).

Назви залежать від мови (Натрій — sodium — Natrium): порядок у різних

мовах різний. Це довідник, а не класифікація: вона не дає прогнозів.

Скопійовано ✓

Класифікація — не будь-який порядок, а такий, що групує за істотними ознаками й дозволяє передбачати. Перевіряємо алфавіт на ці два критерії.

Крок 1 · Що таке класифікація Це розподіл об’єктів на групи за суттєвими ознаками. Хороша класифікація показує зв’язки між об’єктами й дає змогу передбачати властивості ще не вивчених.

Крок 2 · Пробуємо алфавіт За алфавітом елементи розташуються так: Алюміній, Аргентум, Аргон, Арсен, Астат, Аурум… Спробуємо розглянути, чи сусіди справді подібні.

Крок 3 · Сусіди не подібні Аргентум (срібло) — метал, Аргон — інертний газ, Арсен — напівметал, Астат — радіоактивний галоген. Це зовсім різні речовини. А подібні Літій, Натрій і Калій опинилися б у різних кінцях списку.

Крок 4 · Мовна залежність Назви змінюються залежно від мови: Натрій — sodium (англ.) — Natrium (нім.), Калій — potassium — Kalium. Порядок за алфавітом у кожній мові — свій. А властивості елемента від мови не залежать.

Крок 5 · Символи замість назв Можна розташувати за символами (Ag, Al, Ar, As…), але ситуація та сама: символ — лише умовний «ярлик», а не властивість.

Крок 6 · Прогнозування Деберайнер за тріадами «передбачив» проміжні значення мас, Ньюлендс і Маєр — подібність, Менделєєв — існування нових елементів. Алфавіт нічого не передбачає: наступний елемент у списку нічим не підказаний.

Крок 7 · Що ми отримаємо Зручний довідник (як телефонна книга): легко знайти елемент за назвою. Але це не класифікація, бо немає груп із спільними властивостями.

Крок 8 · Висновок Алфавіт — корисний інструмент пошуку, але не відображає природи елементів; тому вчені шукали ознаки, пов’язані з будовою й властивостями (маса, склад сполук).

Крок 9 · Самоперевірка Перевір: чи можна передбачити властивості Купруму, знаючи лише, що він іде після Кобальту за алфавітом? Ні — отже, це не класифікація.

Відповідь За алфавітом можна впорядкувати список, але не класифікацію: подібні елементи опиняються далеко, порядок залежить від мови, прогнозів немає.

Чому алфавіт не підходить для класифікації елементів?

Умова

Створіть проєкт «Неонові реклами».

✓ розібрано

План проєкту (факти — з довідкових джерел, перевіряйте за ними).

1. Що таке неонова реклама: скляні трубки, заповнені газом, у яких

під дією електричного розряду виникає світіння.

2. Чому неон: інертний газ (Ne), відкритий 1898 р.; назва від грецького

«новий»; у повітрі ≈ 0,0018 % за об’ємом. Світиться червоно-

помаранчевим.

3. Інші гази: гелій — рожевувато-білий, аргон (з парами ртуті) —

синьо-фіолетовий. Інші кольори дають люмінофори.

4. Історія: Ж. Клод показав неонову лампу 1910 р.

5. Висновок: інертні гази застосовують завдяки тому, що не реагують.

Скопійовано ✓

Творче завдання — «готової відповіді» в книжці нема. Нижче — план проєкту з поясненням, що в ньому має бути «хімією». Числа й дати беремо з надійних джерел.

Крок 1 · Що потрібно створити Проєкт, у якому розкрито, як працюють неонові вивіски. Форма — презентація, плакат чи відео. Хімії тут достатньо: інертні гази, їхні властивості, застосування.

Крок 2 · Принцип роботи У запаяну скляну трубку закачують газ під малим тиском і подають високу напругу. Електричний розряд збуджує атоми газу, і вони випромінюють світло. Колір залежить від газу.

Крок 3 · Чому саме інертні гази Неон, аргон, гелій не реагують ні зі склом, ні з електродами, ні з іншими домішками — тому не руйнуються й дають стабільне світіння роками. Це наслідок їх інертності (§ 22).

Крок 4 · Про неон Відкритий у 1898 р. (Рамзай і Траверс), назва від грецького «неос» — «новий». У повітрі його ≈ 0,0018 % за об’ємом, його добувають розділенням рідкого повітря. Неоновий розряд — яскраво червоно-помаранчевий.

Крок 5 · Інші кольори Гелій дає рожевувато-білий, аргон із парами ртуті — синьо-фіолетове світло. Решту кольорів (зелений, жовтий, білий) отримують завдяки люмінофору на внутрішній стінці або кольоровому склу.

Крок 6 · Реклами, що не з неону Багато «неонових» вивісок насправді заповнені аргоном чи сумішами; назва «неонова» стала загальною, як «ксерокс» для копіювальних апаратів.

Крок 7 · Історія Французький інженер Жорж Клод у 1910 р. показав першу неонову лампу, а невдовзі такі вивіски поширилися в рекламі. Дату й подробиці уточніть у джерелах.

Крок 8 · Безпека Трубки працюють під високою напругою (тисячі вольт) і містять розріджений газ; вони крихкі. Тому в проєкті — лише фото, схеми й відео, без самостійних дослідів.

Крок 9 · Як оформити Структура: вступ (що таке неонова реклама) → принцип → гази й кольори → історія → висновок («інертність — корисна властивість») → джерела.

Відповідь Проєкт: принцип електричного розряду в газі, роль інертних газів, кольори, історія, джерела.

Чому для неонових реклам беруть інертні гази?

Умова

Формуймо словничок. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

✓ розібрано

алхімік — alchemist

відносна атомна маса — relative atomic mass

галогени — halogens

елемент — element

заряд ядра — nuclear charge

інертні (благородні) гази — inert (noble) gases

класифікація — classification

лужні метали — alkali metals

лужноземельні метали — alkaline earth metals

метал — metal

неметал — nonmetal

правило октав — law of octaves

проста речовина — simple substance

стихія — classical element

тріада — triad

Скопійовано ✓

Зразок словничка з 15 пар за алфавітом. Увага: element англійською означає і «елемент», і (в давньому вжитку) «стихію», тому для давніх уявлень уточнюємо — classical element.

Крок 1 · Відбираємо слова Ключові терміни: «хімічний елемент», «проста речовина», «метали», «неметали», «лужні метали», «галогени», «інертні гази», «тріада», «правило октав», «відносна атомна маса», «заряд ядра», «класифікація».

Крок 2 · Метал і неметал metal — метал, nonmetal — неметал. Слово metalloid («напівметал») у цьому параграфі не потрібне, але зустрінеться пізніше.

Крок 3 · Лужні, лужноземельні alkali metals — лужні метали; alkaline earth metals — лужноземельні (буквально «лужно-земельні»). Англійське alkali походить від арабського «al-qali» — «зола рослин».

Крок 4 · Галогени halogens — від грецького «утворювач солі» (за підручником — від «галос», сіль). Те саме слово, що в нас, тільки з англійською вимовою.

Крок 5 · Інертні (благородні) inert gases й noble gases: англійською частіше кажуть «благородні», бо криптон, ксенон і радон усе ж реагують із Фтором. Це стало основою й іншої назви в підручнику.

Крок 6 · Правило октав і тріада law of octaves — «закон октав» (octave — музична октава), triad — «трійка» (як у слові «тріо»).

Крок 7 · Алфавітний порядок алхімік — відносна атомна маса — галогени — елемент — заряд ядра — інертні гази — класифікація — лужні метали — лужноземельні метали — метал — неметал — правило октав — проста речовина — стихія — тріада.

Крок 8 · Додаємо контекст Складіть речення: «Alkali metals are very reactive» (лужні метали дуже реакційноздатні). Так слова з словничка запам’ятовуються краще.

Крок 9 · Перевіряємо переклад Слово element у хімії — «елемент», а в електротехніці — ще й «нагрівальний елемент». У контексті параграфа йдеться лише про хімічний елемент.

Відповідь Зразок словничка — у режимі «Списати».

Як англійською «галогени»?

Умова

Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

✓ розібрано

Таблиця з трьох рядків (заповнюється своїми словами):

Мені було легко … розповісти, як змінювалося поняття «елемент»

(вправа 1) і перелічити родини елементів (лужні, галогени, інертні).

Мені було важко … відрізнити елемент від простої речовини в реченні

(вправи 3, 5*) і порівняти ряд Ньюлендса з таблицею (вправа 4).

Мені було цікаво … що гелій спершу знайшли на Сонці (с. 119) і що

Криптон — «прихований» (запитання 119.1).

Скопійовано ✓

Саморефлексія: «правильної» відповіді нема. Прив’яжи кожен рядок до конкретної вправи — так видно, що саме повторювати.

Крок 1 · Таблиця Накресли таблицю з трьох рядків: «мені було легко…», «мені було важко…», «мені було цікаво…». У кожному — одне-два речення з прикладами.

Крок 2 · «Легко» Згадай завдання, що вийшли відразу: хронологія поняття «елемент» (вправа 1), перелік родин (лужні, галогени, інертні), тріада Cl, Br, I (запитання 120.1).

Крок 3 · «Важко» Часто важко, коли треба розрізнити елемент і просту речовину в тексті (вправи 3 і 5*) або порівняти два довгі ряди (вправа 4): тут допомагає виписати їх один під одним.

Крок 4 · «Цікаво» Наприклад: гелій спочатку виявили на Сонці й лише через 13 років — на Землі; «Криптон» означає «прихований»; Ньюлендс порівняв закономірність із музичною октавою.

Крок 5 · Самоперевірка Без підказок: 1) що таке тріада; 2) що таке правило октав; 3) чим елемент відрізняється від простої речовини.

Крок 6 · Що повторити Якщо плутаєшся в родинах — перечитай три абзаци про лужні метали, галогени, інертні гази; якщо в елементі й речовині — вправи 3 і 5*.

Крок 7 · Оцінюємо чесно Краще написати одне конкретне «було важко…» з прикладом, ніж «усе легко». Саме з нього видно, що повторювати.

Відповідь Заповни таблицю своїми словами за зразком із режиму «Списати».

ГДЗ хімія 8 клас — Попель, Крикля

Стартуємо. Що ви вже знаєте з хімії

§ 1. Атоми. Хімічні елементи. Молекули · стор. 6–11

§ 2. Прості та складні речовини · стор. 11–16

§ 3. Властивості та перетворення речовин · стор. 16–20

Розділ 1. Досліджуємо хімічні реакції

§ 4. Закон збереження маси речовин під час хімічних реакцій · стор. 21–25

§ 5. Схема хімічної реакції. Хімічне рівняння · стор. 26–30

§ 6. Одержання кисню · стор. 30–38

§ 7. Хімічні властивості кисню: реакції з простими речовинами · стор. 38–43

§ 8. Хімічні властивості кисню: реакції зі складними речовинами. Оксиди · стор. 43–48

§ 9. Процеси горіння та окиснення · стор. 48–54

§ 10. Озон · стор. 54–58

§ 11. Колообіги кисню та Оксигену в природі. Біологічна роль і застосування кисню · стор. 58–63

§ 12. Корозія металів · стор. 63–69

§ 13. Тепловий ефект хімічної реакції · стор. 69–74

§ 14. Кількість речовини · стор. 75–80

§ 15. Молярна маса · стор. 80–85

§ 16. Молярний об’єм. Закон Авогадро · стор. 85–91

§ 17. Відношення об’ємів газів у хімічних реакціях · стор. 91–95

§ 18. Відносна густина газу · стор. 95–100

§ 19. Обчислення за хімічними рівняннями · стор. 101–105

§ 20. Реакції сполучення · стор. 105–110

§ 21. Керування хімічними реакціями · стор. 110–114

Розділ 2. Класифікуємо й упорядковуємо хімічні елементи

§ 22. Перші спроби класифікації хімічних елементів · стор. 116–121

Що далі

🎲 Тренажер: задача з новими числами