Хімія. Повторне видання. 8 клас. Григорович (2025)
Розділ 2. Досліджуємо гази довкілля
У ЦЬОМУ РОЗДІЛІ ВИ ДІЗНАЄТЕСЯ:
- які умови науковці називають нормальними;
- якщо озон нас захищає, то чому він небезпечний;
- що в хімії антонім до слова «кислий» — зовсім не «солодкий»;
- чому водень називають паливом майбутнього;
- чому чадний газ називають «тихим убивцею».
ТЕМИ ДОВГОТРИВАЛИХ ПРОЄКТІВ
1. Озон у повітрі. Запропонуйте спосіб визначення озону в повітрі.
2. Альтернатива природному газу: використання різних видів палива нашою громадою.
3. Перспективи одержання біогазу та «зеленого» водню в Україні.
4. STEAM-проєкт «Дослідження зміни температури реакційної суміші». (Дослідження зміни температури реакційної суміші розчину лугу (або солі) та кислоти з отриманням результатів у реальному часі.)
5. STEAM-проєкт «Дослідження якості повітря». (Створення приладу для визначення вмісту газів у повітрі з використанням датчиків для вимірювання концентрації кисню, вуглекислого й чадного газів, сірководню тощо. Дослідження вмісту цих газів у повітрі на різних локаціях: у школі, парку, поблизу автомагістралі тощо.)
СТВОРІТЬ ЛЕПБУК НА ОДНУ З ТЕМ
• Склад повітря.
• Колообіг хімічних елементів у природі: Оксигену, Нітрогену, Карбону.
§ 8. Повітря
Атмосфера й повітря
Навколо нашої планети існує газувата оболонка, яку називають атмосферою (мал. 8.1). Усі ми живемо на «дні» цього повітряного океану. Загальну товщину атмосфери вважають близько 1000 км, але більшість газів міститься в шарі заввишки не більше 100 км від поверхні Землі, які називають щільними шарами атмосфери. На тлі земної кулі атмосфера майже не помітна (мал 8.2).
Мал. 8.1. Атмосфера Землі — це порівняно тонкий газовий шар навколо нашої планети. Приблизно п'яту частину нижніх шарів атмосфери становить кисень
Мал. 8.2. Із космосу шар земної атмосфери на вигляд дуже тонкий
Повітрям зазвичай називають ту частину атмосфери, що є природним середовищем існування організмів, зокрема людини, — це приземний шар заввишки близько 5 км.
Склад повітря
Поміркуйте
Те, що повітря не є простою речовиною, а є сумішшю газів, свого часу експериментально намагалися довести багато науковців. З-поміж них — польський алхімік-філософ Міхал Сендзівуй (Michał Sędziwój) і шотландський хімік Джозеф Блек (Joseph Black). Висловіть гіпотезу, у який спосіб вони це могли зробити. Які відомі вам гази можуть бути складниками повітрі?
Досліджуємо, моделюємо, проєктуємо
Змоделюємо дослід зі встановлення складу повітря.
Поміркуйте
Чому піднявся рівень води в куполі та чому саме на таку висоту?
Із природничих курсів ви знаєте, що єдиний газ у повітрі, який підтримує дихання та горіння, — це кисень. Під час горіння фосфору саме кисень витрачається, а цей простір під скляним куполом займає вода. Ми експериментально довели, що кисень становить приблизно 1/5 частину повітря (за об’ємом).
Дізнайтеся більше
Перші досліди зі встановлення складу повітря здійснив англійський науковець Генрі Кавендиш. Він спалював різні речовини в повітрі й зафіксував, що завжди витрачалася однакова частка повітря. Результати дослідів не залежали від місця проведення експериментів (у місті, за його межами та в іншій країні).
Повітря — це складна суміш близько 15 різних газів. Основними компонентами повітря є азот, кисень і аргон (мал. 8.3). Інші компоненти повітря — це вуглекислий газ, неон, гелій, метан тощо. Склад повітря дещо змінюється залежно від місцевості, погодних умов і висоти над рівнем моря. Приміром, водяної пари в повітрі у вологу й теплу погоду більше, ніж у суху й холодну. Вуглекислий газ утворюється внаслідок процесів горіння та дихання, тому в повітрі великих міст його більше, ніж над лісами й морями. Унаслідок гниття в повітрі з’являється гідроген сульфід H2S (сірководень).
Мал. 8.3. Склад сухого повітря поблизу поверхні Землі (за об'ємом)
Об’ємні частки азоту й кисню в повітрі в різних місцевостях майже постійні. Але з підйомом вище від рівня моря число молекул кисню й азоту в одиниці об’єму повітря потроху зменшується. Саме тому під час подорожі високо в горах важче дихати. У верхніх, дуже розріджених шарах атмосфери кисню майже немає.
У зачинених і непровітрюваних приміщеннях (там, де є люди) внаслідок дихання може накопичуватися багато вуглекислого газу. Повітря, що містить понад 0,1 % вуглекислого газу, стає небезпечним для людини. Тому слід регулярно провітрювати приміщення.
Робота з інформацією
64. Знайдіть інформацію щодо досліджень М. Сендзівуя та Дж. Блека. Результати яких експериментів цих науковців мали б підтвердити висновок, що повітря є сумішшю газів? Чи підтвердилася ваша гіпотеза, яку ви сформулювали під час уроку?
65. Підготуйте повідомлення про встановлення складу повітря Генрі Кавендишем.
66. Загальновідомо, що кисень украй необхідний для дихання. Утім у медицині відомий небезпечний стан — киснева інтоксикація, або отруєння киснем. У додаткових джерелах дізнайтеся про токсичність кисню та за яких умов він може бути небезпечним. Презентуйте результати вашого інформаційного дослідження в класі.
Розуміння явищ природи (робота в групах)
67. Запропонуйте ознаки, за якими можна класифікувати повітря.
68. Чи можна використовувати термін «молекула повітря»? Відповідь поясніть.
69. За описом дослідження на с. 64 дайте відповіді на запитання.
• Яка властивість атмосфери зумовлює підіймання рівня води?
• Складіть хімічне рівняння горіння фосфору.
• Фосфор(V) оксид — тверда речовина. Яке явище під час досліду свідчить про це?
• Якби продуктом згоряння фосфору була газувата речовина, то чи фіксували б ми такі самі результати?
• У порцеляновій чаші після припинення горіння ще залишився фосфор. Чи залишиться за цих умов кисень під куполом?
• Чи змогли б ви зробити такий самий висновок, якщо б фосфор згорів повністю?
• Як впливає зміна температури газової суміші під час згоряння на рівень води під куполом?
70. Для експерименту зі встановлення складу повітря Генрі Кавендиш змішав азот, виділений із повітря, з киснем. Через цю суміш він тривалий час пропускав електричний струм, а продукти реакції розчиняв у воді. Як би він не повторював дослід, усе одно над водою залишалася бульбашка газу об’ємом близько 1/120 від початкового об’єму азоту. Лише через 100 років було встановлено, що це за газ. Як ви вважаєте, який саме газ одержав Кавендиш?
71. Уміст яких компонентів повітря помітно відрізнятиметься від зазначеного в параграфі залежно від місця перебування: а) поблизу вугільної ТЕС; б) у лісі; в) у великому місті; г) у відкритому океані; д) на болоті; е) на сміттєзвалищі?
72. Як вам відомо з курсу фізики, атмосферний тиск знижується зі збільшенням висоти над рівнем моря. У нижніх шарах атмосфери об’ємна частка кисню майже не змінюється. Унаслідок зниження атмосферного тиску знижується також і тиск, зумовлений наявністю кисню в повітрі. На графіку наведено залежність тиску кисню від висоти (до 10 км).
Проаналізуйте графік і дайте відповіді на запитання.
• Зазвичай людина відчуває нестачу кисню, якщо його тиск становить менше 14 кПа. До якої висоти може піднятися людина, щоб не відчувати нестачі кисню?
• Чи відчуватиме людина нестачу кисню на вершині Говерли? (Висоту гори за потреби дізнайтеся з додаткових джерел.)
• За тиску кисню менше 12 кПа у фізично нетренованої людини можуть виявлятися симптоми гіпоксії (нестачі кисню): задишка, утома, запаморочення тощо. Висота, на якій курсують пасажирські літаки (крейсерська висота), становить близько 10 км. Чи зможуть пасажири вільно дихати, якщо на цій висоті станеться розгерметизація салону літака? До якої максимальної висоти командир повітряного судна має знизити літак, щоб пасажири не знепритомніли?
• За тиску кисню менше 10 кПа для підтримування багаття треба вживати додаткових заходів. Як ви вважаєте, чи можна розвести багаття на вершині Евересту? (Потрібну інформацію дізнайтеся з додаткових джерел.)
