Презентація по хімії - газоподібні речовини - скачати дивитися безкоштовно
Рис.1. Агрегатні стани води: а - тверде; б - рідке; в - газоподібне Більшість речовин в залежності від умов можуть перебувати в одному з трьох фазових, або агрегатних, станів: газоподібному, рідкому або твердому. Наприклад, вода зустрічається в трьох агрегатних станах (рис. 1): рідка, тверда (лід) і газоподібна (водяна пара). У газовій фазі відстань між атомами або молекулами у багато разів перевищує розміри самих частинок. При атмосферному тиску обсяг судини в сотні тисяч разів більше власного об'єму молекул газу, тому для газів виконується закон Авогадро:
У газовій фазі відстань між атомами або молекулами у багато разів перевищує розміри самих частинок. При атмосферному тиску обсяг судини в сотні тисяч разів більше власного об'єму молекул газу, тому для газів виконується закон Авогадро: З цього закону випливає важливий наслідок: 1 моль лю бого газу при нормальних умовах (760 мм рт. Ст. І 0 ° С) займає обсяг 22,4 л. Цей обсяг, як ви знаєте, називають молярним об'ємом газів (Vм = 22,4 л / моль). Слабкі сили тяжіння молекул газу не можуть утримати їх один біля одного, тому гази не мають власної форми і об'єму, а займають весь об'єм посудини, в якому знаходяться. Гази легко стискуються. При цьому змінюється межмолекулярное відстань. Завдяки великій відстані між молекулами будь гази змішуються один з одним в будь-яких співвідношеннях. Найважливішими природними сумішами газів є повітря і природний газ. Склад повітря в даний час відносно постійний, він складався мільйони років завдяки фотосинтезу, здійснюваного рослинами. Історію виникнення і розвитку атмосфери Землі можна представити у вигляді схеми (Рис. 2) На відміну від повітря, складу іншої природної суміші, яка склалася в надрах Землі, - природного газу залежить від родовища. Проте основу його складають граничні вуглеводні: метан і його гомологи (етан, пропан і бутан). Мудра природа розмістила ці газові суміші на планеті щодо ізольовано один від одного. Якщо ж станеться їх перемішування, це може закінчитися катастрофою, що нерідко відбувається при недотриманні правил техніки безпеки в шахтах, рудниках, місцях. Природний газ - це не тільки дешеве, екологічн скі чисте, енергетично та економічно вигідне паливо, але також і цінна хімічна сировина. Один з продуктів переробки природного газу - це водень.
Мал. 2 Історія виникнення і розвитку атмосфери на Землі.
Водень Водень Н2 - це найлегший газ, який викорис товують для виробництва аміаку, хлороводню, отри ня маргарину, водневої різання і зварювання металів, як паливо для двигунів космічних кораблів (рис. 3). Водень - це перспективне екологічно чисте автомобільне паливо. У лабораторії водень отримують найчастіше в апараті кіп (Рис. 4) взаємодією цинку з соляною кислотою: Так як водень найлегший з газів, його збирають в перевернутий догори дном посудину. Визначають чистоту водню по характерному звуку вибуху його невеликої кількості. Цей ефект може бути різним: глухий хлопок, якщо в посудині знаходився чистий водень, і характерний «гавкаючий» звук, якщо водень містив домішка повітря (Рис. 5). Суміш двох об'ємів водню і одного об'єму кисню називають гримучим газом, так як вона при підпалюванні вибухає.
Рис.3 Водень - паливо космічних кораблів Рис.4 Апарат Киппа Рис.5 Перевірка водню на чистоту
Кисень Кисень 02, як ви вже знаєте, становить 21% ат мосфери. Крім кисню, в верхніх шарах атмосфери міститься алотропна видозміна кисню - озон 03. Атмосферне озон інтенсивно поглинає ультрафіолетові промені. Таким чином, озоновий шар захищає життя на Землі від їх згубного впливу. В той же час атмосфера пропускає інфрачервоне випромінювання Сонця. Атмосфера, завдяки вмісту в ній озону, вуглекислого газу і водяної пари, малопроніцаема для інфрачервоного випромінювання Землі. Якби ці гази не містилися в атмосфері, Земля перетворилася б в неживий куля, середня температура на по поверхні якого була б -23 ° С, в той час як фактично вона дорівнює +14,8 ° С. Склад атмосфери може змінюватися в результаті антропогенного (викликаного діяльністю людини на природу) забруднення. Наприклад, оксиди сірки і азоту утворюють в атмосфері азотну і сірчану кислоти, які випадають у вигляді кислотних дощів і викликають загибель рослин і тварин (Рис. 6). Вони завдають великої шкоди архітектурним та скульптурним пам'ятникам (Рис. 7), руйнують металеві дахи і конструкції - мости і опори.
Мал. 6 Загиблий від кислотних дощів хвойний ліс Рис. 7 Зруйновані кислотними дощами скульптури
Штучне забрудненню довкілля надає опосередкований вплив на атмосферу, змінюючи її властивості. Так, в результаті зростаючого спалювання палива і зменшення площ, зайнятих рослинністю, фотосинтетичне відновлення кисню з вуглекислого газу в даний час зменшилася на 30% за останні 10 тис. Років. Щорічна спад кисню становить 31,62 млрд т. Якщо врахувати, що в атмосфері міститься 1200 трлн. т кисню, то його кількість в атмосфері за рік зменшується на 0,0025%. Здавалося б, це небагато, але, очевидно, в кінці кінців може встати пи тан ня про введення обмежень на споживання кисню. Накопичення в атмосфері вуглекислого газу та інших речовин в атмосфері - причина парникового ефекту. Розглянемо це явище. Максимальна концентрація озону в атмосфері спостерігається на висоті 20-25 км. Відомо, що озон поглинає ультрафіолетові промені. При цьому він сильно розігрівається і перешкоджає втраті тепла нижніми шарами атмосфери. Крім цього, озон, як і вуглекислий газ, поглинає інфрачервоне випромінювання Землі. Отже, озон не тільки рятує все живе на Землі від ультрафіолетових променів, але разом з вуглекислим газом грає важливу роль в тепловому балансі атмосфери Землі. Парниковий ефект призводить до глобального потепління клімату. Щоб зрозуміти, як воно виникає, згадайте, як нагрівається автомобіль зсередини, коли він стоїть з закритими вікнами на сонці. Сонячне світло проникає через скло і поглинається сидіннями та іншими предметами салону. При цьому світлова енергія перетворюється в теплову, яку предмети відображають у вигляді інфрачервоного випромінювання. На відміну від світла, воно майже не проникає крізь скла назовні, т. Е. Залишається всередині автомобіля. За рахунок цього підвищується температура. Те ж саме відбувається і в парнику, від чого і стався термін «парниковий ефект».
Мал. 8 Кисень необхідний для дихання Атмосфера - це не тільки середовище, в якій ми живемо. Повітря атмосфери служить основним джерелом отримання кисню в промисловості. Області при трансформаційних змін кисню можна охарактеризувати двома словами - дихання (рис. 8) і горіння (рис. 9). Мал. 9 Кисень підтримує горіння
Мал. 10 Отримання кисню в лабораторії розкладанням перманганату калію і збирання його методом витіснення повітря У лабораторії кисень отримують розкладанням перманганату калію (рис. 10) або пероксиду водню (рис.11): Рис. 11 Отримання кисню в лабораторії розкладанням пероксиду водню та збирання його методом витіснення води
Вуглекислий газ Вуглекислий газ С02 - широко застосовують для виготовлення шипучих напоїв, гасіння пожеж та отримання «сухого льоду», який використовують для охолодження і зберігання продуктів харчування, в першу чергу морозива (рис. 12). У промисловості вуглекислий газ отримують випалюванням вапняку: У лабораторії оксид вуглецю (IV) отримують дією соляної кислоти на мармур: Збирають вуглекислий газ в посудину методом витіснення повітря, так як оксид вуглецю (IV) майже в 1,5 рази важче його (рис. 13 ).
Мал. 12 Застосування вуглекислого газу: 1 - гасіння пожежі; 2 - зберігання морозива; 3 - виробництво шипучих напоїв; 4 - створення спецефектів на сцені. Мал. 13 Вуглекислий газ збирають в посудину методом витіснення повітря
Розпізнають вуглекислий газ або за допомогою палаючої скіпки, яка гасне в його атмосфері (вуглекислий газ не підтримує горіння) (рис. 14, а), або по помутніння вапняної води (рис. 14, б): З повітря отримують не тільки кисень, але і азот, який разом з воднем служить сировиною для отримання цінного газоподібного продукту - аміаку NH3: у лабораторії аміак отримують взаємодією лугів з солями амонію (рис. 15) аміак легший за повітря, тому його збирають методом витіснення повітря в перевернутий догори дном посудину. Розпізнають аміак трьома способами: а) за запахом; б) по зміні забарвлення вологою лакмусового папірця (з червоного кольору на синій); в) по появі диму при піднесенні скляної палички, змоченої соляною кислотою (рис. 16). Природний газ служить сировиною для отримання цінних газоподібних органічних сполук, наприклад етилену.
Мал. 14 Способи розпізнавання вуглекислого газу: а - тліючої лучиною б - вапняної водою Рис. 16 Розпізнавання аміаку: а - за запахом; б - по зміні забарвлення індикаторного папірця; в - за появою диму Рис. 15 Лабораторний спосіб отримання аміаку
Етилен етилен (С2Н4, або СН2 = СН2) застосовують для отримання інших органічних сполук (рис. 17). У промисловості етилен отримують дегидрированием етану: Рис. 17. Застосування етилену: 1 - в овочесховищах для прискорення дозрівання плодів; 2 - 6 - виробництво органічних сполук (поліетилену 2, розчинників 3, оцтової кислоти 4, спиртів 5, 6)
У лабораторії етилен отримують двома способами: деполимеризацией поліетилену (рис. 18, а) або каталітичної дегідратацією етилового спирту (рис. 18, б). В якості каталізатора використовують білу глину або чистий оксид алюмінію: Розрізняють етилен по знебарвлення підкисленого розчину перманганату калію або бромної води (рис. 19).
Мал. 18 Лабораторні способи отримання етилену: а - деполимеризация поліетилену; б - каталітична дегідратація етилового спирту
Мал. 19 Розпізнавання етилену з використанням: а - розчину перманганату калію; б - бромної води.