"Химия", Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Кислород нужен живым организмам для дыхания и широко используется в промышленности. Он поддерживает горение и вступает во многие химические реакции, но сам горючим веществом не является. В природе кислород постоянно образуется при фотосинтезе и расходуется при дыхании, горении и других процессах. Обмен кислородом и углекислым газом между атмосферой и живыми организмами составляет основу круговорота кислорода.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Круговорот кислорода в природе — это образование кислорода и его расходование в природных процессах. Он связан с обменом веществ между атмосферой и живыми организмами. Понятие помогает увидеть, почему запасы кислорода не только пополняются, но и постоянно уменьшаются в одних процессах.
Фотосинтез — процесс, при котором растения на свету поглощают углекислый газ и воду, образуют органические вещества и выделяют кислород. Для него нужны свет и зелёные части растения. Фотосинтез объясняет, откуда в атмосфере постоянно появляется новый кислород.
Дыхание — процесс, при котором организмы используют кислород для получения энергии из органических веществ. При этом образуется углекислый газ, который выделяется в окружающую среду. Это понятие важно, чтобы не перепутать дыхание с процессом образования кислорода.
Горение — быстрое окисление вещества, обычно сопровождающееся выделением тепла и света. Кислород поддерживает горение, то есть помогает другим веществам вступать в эту реакцию, но сам не горит. Различие между горючим веществом и окислителем пригодится при объяснении применения кислорода.
Кислород химически активен: он реагирует со многими веществами, и в таких реакциях часто выделяется энергия. Поэтому кислород может выступать окислителем — веществом, которое участвует в окислении другого вещества. Его способность поддерживать горение позволяет использовать его там, где нужно ускорить реакцию или получить больше тепла. Сам кислород при этом не является топливом и не загорается.
В медицине кислород подают пациентам, которым трудно получать его из воздуха при обычном дыхании, например через маску или специальное оборудование. Организму кислород необходим для клеточного дыхания и получения энергии. В металлургии подача кислорода ускоряет окислительные процессы и помогает получать высокую температуру при обработке металлов. При сварке кислород усиливает горение горючего газа, а при резке помогает окислять нагретый металл и удалять образующиеся продукты реакции. В химическом производстве его используют как окислитель в реакциях, где нужно превратить исходные вещества в другие соединения.
При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ из воздуха и воду, а энергию для превращений получают от света. Углерод из углекислого газа используется для образования органических веществ, а кислород выделяется в атмосферу. Значит, запасы атмосферного кислорода пополняются благодаря фотосинтезу. Этот процесс особенно важен потому, что без него кислород расходовался бы быстрее, чем появлялся.
При дыхании кислород поступает в организм и используется клетками при превращениях органических веществ. Одним из продуктов этих процессов становится углекислый газ, который организм выделяет наружу. Кислород расходуется и при горении: он вступает в реакцию с горючим веществом, образуя новые вещества, среди которых часто есть углекислый газ. Поэтому дыхание и горение возвращают в окружающую среду часть углерода, ранее поглощённого растениями.
Образование и расходование кислорода связаны через обмен веществ между атмосферой и живыми организмами. Растения используют углекислый газ при фотосинтезе и выделяют кислород, а организмы при дыхании потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Горение тоже расходует кислород и может возвращать углекислый газ в атмосферу. Так отдельные процессы дополняют друг друга и составляют круговорот, а не одностороннее образование или исчезновение кислорода.
В таблице сопоставлены области применения, способ использования кислорода и свойство, которое делает его полезным. Чтобы объяснить каждый пример, найдите сначала цель применения, а затем свяжите её со способностью кислорода поддерживать дыхание или окислительные реакции. Помните: кислород здесь не всегда является топливом, даже если помогает получить тепло.
| Область применения | Как используют кислород | Почему он подходит |
|---|---|---|
| Медицина и дыхание | Подают пациентам для дыхания, когда им трудно получать достаточно кислорода из воздуха. | Кислород необходим организму для клеточного дыхания и получения энергии. |
| Металлургия | Подают в процессы обработки металлов, чтобы усилить окисление и повысить температуру. | Кислород активно реагирует со многими веществами, при окислении выделяется тепло. |
| Сварка и резка металлов | Используют для усиления горения газа при сварке и окисления нагретого металла при резке. | В кислороде горение идёт интенсивнее, а окисление металла помогает его разрезать. |
| Химическое производство | Применяют в реакциях окисления для получения нужных веществ. | Кислород — активный окислитель, способный вступать в реакции с разными веществами. |
Задача 1. Укажите, какой процесс пополняет запасы кислорода в атмосфере и какое вещество при этом поглощают растения.
Ответ: запасы кислорода в атмосфере пополняет фотосинтез; растения при этом поглощают углекислый газ.
Задача 2. Объясните, почему кислород применяют при сварке металлов, и укажите его роль в процессе.
Ответ: кислород применяют, потому что он усиливает горение газа и помогает получить высокую температуру; в процессе он выступает окислителем.
Задача 3. В замкнутой системе происходят фотосинтез, дыхание и горение. Укажите, какие процессы расходуют кислород, какой его образует и почему одного процесса недостаточно для описания круговорота.
Ответ: кислород образуется при фотосинтезе, а расходуется при дыхании и горении. Одного процесса недостаточно, потому что круговорот включает и образование, и расходование кислорода, связанные с обменом углекислым газом.
Ошибка — считать, что кислород сам горит. Так думают, потому что в опытах кислород усиливает пламя и без него горение обычно не поддерживается. Проверьте себя вопросом: кислород служит топливом или помогает другому веществу гореть? Правильный ответ: он поддерживает горение и выступает окислителем.
Ошибка — утверждать, что кислород образуется при дыхании. Её допускают, если смешивают дыхание с фотосинтезом или замечают только газообмен. Проверьте направление процесса: организм поглощает кислород, а выделяет углекислый газ. Значит, дыхание расходует кислород.
Ошибка — описывать круговорот только фотосинтезом. Фотосинтез действительно образует кислород, поэтому легко принять его за весь процесс. Но нужно учесть дыхание, горение и другие процессы окисления, в которых кислород расходуется. Для самопроверки назовите хотя бы один процесс образования и два процесса расходования.
Ошибка — путать применение кислорода с его получением. Например, при описании сварки можно сказать, что кислород нужен для горения, но не объяснить, зачем именно его используют. Чтобы проверить ответ, назовите область применения, действие кислорода и подходящее свойство. Для сварки это усиление горения газа и получение высокой температуры.
Для понимания темы нужны знания о свойствах кислорода, окислении и горении: они объясняют, почему кислород расходуется в реакциях и поддерживает пламя. Основы фотосинтеза и дыхания помогают проследить обмен газами между растениями, животными и атмосферой. Эти знания пригодятся при изучении окислительно-восстановительных реакций и горения топлива. Они также важны для экологии и темы газообмена организмов, поскольку позволяют связывать химические процессы с жизнью и состоянием окружающей среды.
Почему кислород используют при сварке металлов?
Кислород усиливает горение горючего газа, поэтому при его сгорании выделяется много тепла. Высокая температура позволяет расплавлять металл и соединять детали. При резке нагретый металл окисляется, а струя кислорода помогает удалить продукты реакции.
Горит ли сам кислород?
Нет, кислород сам не горит. Он поддерживает горение других веществ, то есть участвует в их реакции с выделением тепла и света. Поэтому его называют окислителем.
Как растения пополняют запасы кислорода в воздухе?
На свету растения поглощают углекислый газ и воду, а в ходе фотосинтеза образуют органические вещества и выделяют кислород. Так кислород поступает в атмосферу. Без света фотосинтез не идёт.
Почему при дыхании кислород расходуется?
Клетки используют кислород для окисления органических веществ и получения энергии. В результате образуется углекислый газ, который организм выделяет в окружающую среду. Поэтому при дыхании кислород поглощается, а не образуется.
Какие процессы входят в круговорот кислорода?
Кислород образуется при фотосинтезе и расходуется при дыхании, горении и некоторых других процессах окисления. При дыхании и горении в окружающую среду поступает углекислый газ. Растения снова поглощают его при фотосинтезе, поэтому вещества непрерывно обмениваются между организмами и атмосферой.
§ 24. Применение кислорода. Круговорот кислорода в природе
