КИСЛОРОД. ОКСИДЫ. ГОРЕНИЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ
ААААААААААААААААААААА
МАТЕРИАЛЫ
ОРИЕНТИРЫ
К УРОКУ
КИСЛОРОД.
ОКСИДЫ. ГОРЕНИЕ
М. Н. Мазилина, учитель химии МБОУ «Инжавинская СОШ», Тамбовская обл.
Кислород — это вещество, вокруг которого
вращается земная химия.
Я. Берцелиус
ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН И ПРИЧИНЫ
ЕГО НАРУШЕНИЯ
Живые организмы на Земле защищены от коротковолнового ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца, которое губительно для всего живого,
озоновым экраном (озоновым слоем).
Озоновый экран — это воздушный слой в верхних слоях атмосферы (стратосфере), состоящий из
особой формы кислорода — озона.
Толщина озонового слоя в масштабе атмосферы — не больше листа бумаги в объеме домашней
библиотеки. Но именно озон активно поглощает
УФ-излучение.
Озон — форма молекулярного кислорода ( O3 ).
Основное его количество сосредоточено в стратосфере на высоте 15–25 км (верхняя граница — 45–
50 км). Парадокс, но те же самые молекулы озона
в тропосфере (нижний слой атмосферы) представляют собой опасные элементы, разрушающие живую ткань, включая легкие человека. Однако здесь
озона весьма мало, и образуется он лишь во время
грозовых разрядов.
Начало образования озона в стратосфере связано с реакцией расщепления молекулярного кислорода коротковолновым ( X < 242 нм ) УФ-излучением Солнца:
O2 + hν → O + O
Далее происходит взаимодействие атомов кислорода (в присутствии третьего тела — М) с его же
молекулами. В результате образуется молекула
озона:
O + O2 + m → O3 + M
Так что же представляет собой слой озона в атмосфере? Теоретически, если весь озон «сжать» до
плотности воды и разместить на поверхности Земли, то он образовал бы пленку всего 2–4 мм толщиной, причем минимум пришелся бы на экватор, а максимум оказался бы у полюсов. Высотное
же распределение озона таково, что максимум концентрации отмечается на высоте 25 км. Но она повышается также и на высоте 70 км. Большая часть
озона находится в стратосфере, и этот слой в Арктике обычно расположен низко, тогда как в тропической зоне — высоко.
ХИМИЯ. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!
Утончение слоя озона может привести к серьезным последствиям для человечества. Уменьшение
концентрации озона на 1 % вызывает увеличение
интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли в среднем на 2 %. По своему воздействию
на живые организмы жесткий ультрафиолет близок
к ионизирующим излучениям, однако из-за большей,
чем у ультрафиолетового излучения, длины волны
он не способен проникать глубоко в ткани, поэтому
поражает только поверхностные органы. Жесткий
ультрафиолет обладает достаточной энергией для
разрушения ДНК и других органических молекул.
Жесткие ультрафиолетовые лучи способны вызвать у человека рак кожи, в частности быстротекущую злокачественную меланому, а также катаракту и иммунную недостаточность, не говоря уже
об обычных ожогах кожи и роговицы. Они наносят
вред животным и растениям, в частности морским
экосистемам, поскольку плохо поглощаются водой.
Свойства оксида азота разрушать озон:
2NO + O3 = N2 O + 2O2
В 1974 г. ученые установили, что вызывать
разрушение озонового экрана могут хлорфторуглероды (ХФУ). Начиная с этого времени так называемая «хлорфторуглеродная проблема» стала
одной из основных в исследованиях по загрязнению атмосферы. К хлорфторуглеродам относятся,
в частности, фреоны — химически инертные на поверхности Земли вещества. Они уже более 60 лет
используются как хладагенты в холодильниках
и кондиционерах, пропелленты для аэрозольных
смесей (в бытовых аэрозольных баллончиках), пенообразующие агенты в огнетушителях, очистители для электронных приборов, при химической
чистке одежды, в производстве пенопластиков.
Почти весь производимый в мире фреон (или
фторорганические соединения) в конечном счете
поднимается в верхние слои атмосферы и разлагается там под влиянием ультрафиолетовых лучей, разрушительно действуя на слой атмосферного озона.
Очень важно, что при разрушении озона хлор
действует подобно катализатору: в ходе химического процесса его количество не уменьшается. Вследствие этого один атом хлора может разрушить до
100 000 молекул озона, прежде чем он будет дезактивирован или вернется в тропосферу.
Уменьшение плотности озонового щита планеты влечет за собой снижение урожаев сельскохозяйственных культур и продуктивности
5
№ 03 (51) март 2015 г.
МАТЕРИАЛЫ
АААААААААААААААА
МЕТОДИЧЕСКИЕ
К УРОКУ
ОРИЕНТИРЫ
животноводства, резкое уменьшение биологической продуктивности приповерхностного слоя Мирового океана, а следовательно, уловов рыбы, существенный рост заболеваемости людей раком кожи.
Ясно, что без знания общих экологических законов
дальнейший прогресс человечества и поступательное развитие экономики невозможны.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.
2.
3.
4.
5.
Пользуясь текстом, ответьте на следующие
вопросы:
Что такое озоновый экран?
Что представляет собой молекула озона?
Опишите полезное и вредное действие молекул
озона для человечества.
Запишите схемы реакций образования молекул
озона.
Какова высота расположения озонового слоя
земли?
Какие вещества являются источниками разрушения озонового слоя?
Назовите последствия утоньшения озонового
слоя.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО ТЕМЕ «КИСЛОРОД. ОКСИДЫ. ГОРЕНИЕ»
Вариант 1
Напишите уравнения реакции горения следующих веществ: цинка, натрия, серы, фосфора.
В каком из оксидов содержание кислорода
больше: Al2 O3 ; CO2 ?
Осуществите превращения:
C → CO2
↓
CH4 → CO2
Выпишите формулы оксидов из перечисленных
веществ:
H2 SO4 ; CuO; NaOH; Mg3 N2 ; Cr2 O3 ; HNO3 ;
H2 O; HgCl2 ; HgO; Al2 O3 ; CO2 ; CH4 .
По уравнению реакции рассчитайте массу кислорода, вступившего в реакцию с 20 граммами
фосфора.
Дополнительно:
1. Известно, что в организме человека содержится по массе 65 % кислорода. Вычислите, сколько кислорода содержится в вашем организме.
2. Уксусная эссенция продается расфасованная в бутылки по 250 г. На этикетке написано: «70 %
уксусная кислота». Определите массу воды в такой бутылке.
1) 70;
2) 75;
3) 140;
4) 175.
3. Определите массу спирта в 5 % растворе массой
10 г йодной настойки.
1.
2.
3.
4.
5.
Вариант 2
Напишите уравнения реакции горения следующих веществ: магния, калия, меди(I), алюминия.
В каком из оксидов содержание кислорода
больше: FeO и N2 O5 ?
Осуществите превращения:
S → SO2
↓
MgS → SO2
Выпишите формулы оксидов из перечисленных
веществ: H2 CO3 ; CrO; KOH; HCl; Ag2 O;
H3 PO4 ; SO3 ; AlCl3 ; HgO; Al2 O3 ; CO2 ; FeO.
По уравнению реакции рассчитайте массу кислорода, вступившего в реакцию с 10 граммами
углерода.
Дополнительно:
1. Известно, что в организме человека содержится по массе 65 % кислорода. Вычислите, сколько кислорода содержится в вашем организме.
2. Уксусная эссенция продается расфасованная
в бутылки по 250 г. На этикетке написано: «70 %
уксусная кислота». Определите массу воды
в такой бутылке.
1) 70;
2) 75;
3) 140;
4) 175.
3. Определите массу спирта в 5 % растворе массой
10 г йодной настойки.
Химический состав воздуха
Вещества
Азот
Кислород
Аргон
Углекислый газ
Неон
Гелий
Объемный
78,08
20,95
0,93
0,03
1,25 ⋅10−3
5,2 ⋅10−4
Весовой
75,51
23,15
1,28
0,046
1,25 ⋅10−3
0,72 ⋅10−4
Вещества
Метан
Криптон
Оксид азота(IV)
Водород
Ксенон
Озон
Объемный
2,2 ⋅10−4
1 ⋅10−4
1 ⋅10−4
5 ⋅10−5
8 ⋅10−6
1 ⋅10−6
Весовой
1,2 ⋅10−4
2, 9 ⋅10−4
1,5 ⋅10−4
0,3 ⋅10−5
3,6 ⋅10−5
3,6 ⋅10−5
№ 03 (51) март 2015 г.
6
ХИМИЯ. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!
МЕТОДИЧЕСКИЕ
ААААААААААААААААААААА
МАТЕРИАЛЫ
ОРИЕНТИРЫ
К УРОКУ
Сравнительная характеристика кислорода и озона
Характеристика
Кислород
Озон
Агрегатное состояние
Газ
Газ
Цвет
Бесцветный
Голубой
Запах
Нет
Специфический
Растворимость в воде
Относительно малорастворим
При 0 C — 0,394 кг/м3, она в 10 раз
выше по сравнению с кислородом
Температура кипения
Температура кипения жидкого кислорода –182,98 °C
Температура кипения жидкого озона
–111,9 C
Молекулярная масса
32
48
Содержание в атмосфере
21 %
Менее 1 %
Другие свойства
Литература
1. Девяткин В. В. Химия для любознательных, или
О чем не узнаешь на уроке / В. В. Девяткин, Ю. М. Ляхова. — Ярославль : Академия развития, 2000. —
240 с.
ХИМИЯ. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!
Химически более активный
2. Сгибнева Е. П. Современные открытые уроки химии.
8–9 классы / Е. П. Сгибнева, А. В. Скачков. — Ростов н/Д :
Феникс, 2002. — 320 с. — (Серия «Школа радости»).
3. grandars.ru
7
№ 03 (51) март 2015 г.