Поміркуйте
Гіпотеза: чи відрізнятиметься горіння речовин у повітрі та в чистому кисні.
Інтенсивність горіння залежить від вмісту кисню. У чистому кисні, де його вміст високий, речовини горять яскравіше й швидше, ніж у повітрі.
Поміркуйте
Як за ознаками горіння можна довести, що фосфор(V) оксид — твердий, на відміну від вуглекислого та сірчистого газів?
Під час горіння фосфору утворюється густий білий дим. Цей дим складається з дрібних твердих частинок фосфор(V) оксиду ($P_2O_5$), які згодом осідають у вигляді білого порошку.
На відміну від цього, при горінні вуглецю утворюється вуглекислий газ ($CO_2$), а при горінні сірки — сірчистий газ ($SO_2$). Обидва ці оксиди є газами, тому ми не спостерігаємо утворення твердого осаду чи диму, що складається з твердих частинок. Отже, саме поява білого твердого продукту у вигляді диму та порошку доводить, що фосфор(V) оксид є твердою речовиною.
Поміркуйте
За розглянутими прикладами горіння неметалів сформулюйте гіпотезу: за яких умов може виникати горіння.
Для виникнення горіння необхідний тісний контакт горючої речовини з повітрям та її нагрівання до температури займання.
Поміркуйте
За трикутником вогню висловіть гіпотезу, як можна загасити вогонь.
Щоб загасити вогонь, потрібно усунути одну з умов горіння: перекрити доступ повітря або охолодити горючу речовину.
Поміркуйте
Висловіть гіпотезу: чи можуть метали горіти так само активно, як неметали.
Так, метали можуть горіти так само активно, як і неметали, залежно від їхньої активності, але це залежить від конкретного металу та умов, оскільки деякі активні метали, як-от магній, горять навіть у повітрі, утворюючи оксиди.
Вправа 95
Порівняйте поняття «горіння», «повільне окиснення» та «вибух», склавши діаграму Венна.
Спільне для всіх трьох понять (центр діаграми): Це процеси окиснення, що відбуваються з виділенням тепла.
Горіння (окреме коло):
- Швидкий процес.
- Супроводжується полум’ям.
Повільне окиснення (окреме коло):
- Дуже повільний процес.
- Теплота виділяється поступово і розсіюється.
- Відсутнє полум’я.
Вибух (окреме коло):
- Миттєвий процес.
- Енергія вивільняється раптово.
- Супроводжується утворенням ударної хвилі та гучним звуком.
Вправа 96
Формули сполук: барій оксиду BaO, купрум (I) оксиду Cu₂O, хром (III) оксиду Cr₂O₃, йод (V) оксиду I₂O₅, плюмбум (ІV) оксиду PbO₂.
Вправа 97
Рівняння реакцій із киснем речовин:
а) літію: 4Li + O₂ = 2Li₂O
б) кальцію: 2Ca + O₂ = 2CaO
в) силіцію, якщо продуктом реакції є силіцій (ІV) оксид: Si + O₂ = SiO₂
Вправа 98
Обчисліть масу (г) сірки, яка згоріла, якщо було витрачено кисень масою 11,2 г.
Відомо: m(O₂) = 11,2 г
Знайти: m(S) – ?
Розв’язування
Рівняння реакції: S + O₂ = SO₂
M(O₂) = 32 г/моль.
n(O₂) = 11,2 г : 32 г/моль = 0, 35 моль
За рівнянням n(S)/n(O₂) = 1/1, тому n(S) = 0,35 моль.
M(S) = 32 г/моль.
m(S) = 0,35 моль * 32 г/моль = 11,2 г
Відповідь: m(S) = 11,2 г.
Вправа 99
Унаслідок згоряння сірковуглецю CS₂ утворюються карбон (ІV) оксид і сульфур (ІV) оксид. Обчисліть масу використаного кисню, якщо одержали сульфур (ІV) оксид масою 19,2 г.
Відомо: m(SO₂) = 19,2 г
Знайти: m(O₂) – ?
Розв’язування
Рівняння реакції: CS₂ + 3O₂ = CO₂ + 2SO₂
M(SO₂) = 32 + 16 – 2 = 64 г/моль.
n(SO₂) = 19,2 г : 64 г/моль = 0,3 моль.
За рівнянням n(O₂)/n(SO₂) = 3/2, тому n(O₂) = 3/2 – 0,3 моль = 0,45 моль.
M(O₂) = 16 – 2 = 32 г/моль.
m(O₂) = 0,45 моль * 32 г/моль = 14,4 г.
Відповідь: m(O₂) = 14,4 г.
Вправа 100
Зважаючи на способи одержання та хімічні властивості кисню, спрогнозуйте можливості його застосування в різних галузях життя й промисловості.
- Балони зі стисненим повітрям для дихання космонавтів, льотчиків, водолазів, пожежників.
- Теплова енергія від окиснення сміття для обігріву парників і котеджів.
- Киснево-ацетиленовий пальник для зварювання та різання металу.
- Збагачення повітря киснем у тепловій енергетиці та металургії.
- Рідкий кисень як окисник ракетного палива.
Вправа 101
Як ви вважаєте, чому в повітрі горіння відбувається повільніше, ніж у чистому кисні?
Повітря — це суміш газів, у якій кисень, що підтримує горіння, становить лише близько 20%. Через нижчу концентрацію кисню горіння в повітрі повільніше.
Вправа 102
У довкіллі зазвичай багато горючих речовин — трава, сухе опале листя, гілки дерев тощо. І, певна річ, навколо них є кисень. Чому ж вони не самозаймаються?
Вони не самозаймаються, тому що їхня температура займання вища за температуру навколишнього середовища.
Вправа 103
Схарактеризуйте ознаки горіння. Що собою являє полум’я? Звідки береться дим? Звідки виникають теплота й світло?
- Полум’я — це потік розпечених газів, що піднімаються вгору.
- Дим утворюється при неповному згорянні речовини.
- Тепло і світло виникають внаслідок перетворення інших видів енергії.
Вправа 104
Прикладами якого типу реакцій — сполучення чи розкладу — є реакції кисню з металами та неметалами? Аргументуйте свою думку.
Це реакції сполучення, оскільки з кількох речовин утворюється одна нова складна речовина — оксид.
Приклади:
2Mg + O₂ = 2MgO
4Аl + 3O₂ = 2Аl₂O₃
С + O₂ = СO₂
S + O₂ = SO₂
Реакції сполучення — це реакції, в яких з двох або більше речовин утворюється одна складна речовина.
Вправа 105
Поясніть зміст поняття «температура займання».
Температура займання — це найнижча температура, при якій речовина запалюється від джерела вогню і продовжує горіти самостійно.
Як ви вважаєте, чи загориться сірка або деревне вугілля, якщо їх без попереднього нагрівання внести в посудину з чистим киснем?
Ні, не загоряться, оскільки їхня температура займання значно вища за температуру в посудині.
Вправа 106
Поміркуйте, чому під час горіння деяких речовин, приміром, вугілля, не утворюється полум’я.
Полум’я не утворюється, якщо речовини реагують повільно або під час реакції виділяються негорючі гази. Тоді тепло виділяється поступово, без загоряння.
Вправа 107
3а трикутником вогню поясніть, на чому ґрунтуються способи гасіння полум’я, зображені на світлинах.
- Рис. 1 Гасіння водою ґрунтується на охолодженні речовини нижче температури займання.
- Рис. 2 Гасіння вуглекислим газом ґрунтується на перекритті доступу кисню.
- Рис. 3 Гасіння цупкою ковдрою ґрунтується на перекритті доступу кисню.
Вправа 108
Унаслідок горіння невідомої речовини утворилися сульфур (ІV) оксид і вода. З яких елементів могла складатися ця речовина?
Сульфур(IV) оксид (SO₂) складається із Сульфуру та Оксигену, а вода (H₂O) — із Гідрогену та Оксигену. Отже, вихідна речовина могла складатися із Сульфуру, Гідрогену і, можливо, Оксигену.
Вправа 109
Унаслідок згоряння певної речовини утворилися карбон (ІV) оксид, вода й азот. З яких елементів могла складатися ця речовина?
Карбон(IV) оксид (CO₂) складається з Карбону та Оксигену, вода (H₂O) — з Гідрогену та Оксигену, а азот (N₂) — з Нітрогену. Отже, вихідна речовина могла складатися з Карбону, Гідрогену, Нітрогену і, можливо, Оксигену.
Вправа 110
Чи можливе перетворення горіння на повільне окиснення та навпаки? Поясніть свою відповідь на прикладі горіння деревини.
Так, ці процеси можуть перетворюватися один в одного. Наприклад, дрова в багатті після горіння тліють (повільне окиснення), а тліючий сірник може спричинити пожежу (горіння).
Чи може пріле листя або сіно на повітрі спалахнути? Чому.
Так, може. Під час повільного окиснення (пріння) всередині купи виділяється тепло, яке, накопичуючись, може досягти температури самозаймання.
Вправа 111
Чи можна назвати іржавіння залізних виробів повільним окисненням? Поясніть свою думку.
Так, можна. Іржавіння — це взаємодія заліза з киснем, що відбувається повільно, без помітного виділення тепла та світла, що характерно для повільного окиснення.
Вправа 112
Обговоріть, яка свічка з–поміж зображених на малюнку загасне першою. Яка — останньою?
Першою згасне свічка, накрита склянкою, бо кисень під нею швидко вигорить, а новий не надходитиме. Останньою згасне свічка на відкритому повітрі, оскільки вона матиме постійний доступ до кисню.
Вправа 113
3а правилами безпеки на підприємствах через загрозу пожежі заборонено тримати купами просочене мастилом ганчір’я (після обтирання верстатів тощо). Поясніть чому.
Всередині такої купи відбувається повільне окиснення, яке виділяє тепло. Тепло накопичується, температура зростає, що може призвести до самозаймання.
Вправа 114
Рівняння реакції горіння піриту, якщо продуктами реакції є ферум (3+) оксид і сульфур (ІV) оксид.
4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂
Вправа 115
Використовувати міхи для нагнітання повітря в багаття розпочали ще в Давньому Єгипті, що підтверджують знайдені малюнки. Як ви вважаєте, для яких процесів необхідна була висока температура полум’я?
Висока температура потрібна для процесів плавлення металів.
Вправа 116
Питання щодо фосфіну.
Унаслідок яких природних процесів може утворюватися фосфін: горіння чи гниття?
Фосфін утворюється внаслідок гниття (повільного окиснення) органічних решток на болотах.
Чи можна стверджувати, що температура займання фосфіну близька до кімнатної температури?
Так, можна, оскільки він самозаймається на повітрі без додаткового нагрівання.
Складіть рівняння реакції горіння фосфіну.
2PH₃ + 4O₂ = P₂O₅ + 3H₂O
Поясніть «поведінку» блукаючих вогнів на болотах, описану мандрівниками.
«Блукаючі вогні» — це спалахи фосфіну, який виділяється під час розкладання органіки на болотах і самозаймається на повітрі. Їхній рух та раптова поява залежать від умов довкілля.
Вправа 117
Сьогодні відомо, що в складі «грецького вогню» були нафта, сірка, селітра й олія. Обговоріть і визначте правильність тверджень:
- якщо гасити «грецький вогонь» водою, то нафта й олія в його складі спливають на поверхню води й горіння триває;
- щоб загасити вогонь, необхідно припинити доступ повітря до місця займання, але, крім води й піску, інші засоби в ті часи не були відомі;
- сучасними засобами пожежогасіння можна було б загасити «грецький вогонь», якщо використовувати пінні вогнегасники.