Czy gaz, składnik powietrza, który wydychamy z płuc, biorący udział w procesie fotosyntezy, stosowany do nasycenia napojów gazowanych, a także jako środek gaśniczy, może okazać się zabójczy?
RFhzlK4p3MtjQ
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
sposób potwierdzenia istnienia powietrza;
definicję i skład powietrza;
sposób doświadczalnego potwierdzenia, że powietrze jest mieszaniną;
kryteria klasyfikacji typów reakcji chemicznych;
zapis równań reakcji chemicznych;
definicję tlenków oraz otrzymywanie ich na drodze spalania;
domowy sposób na otrzymywanie tlenku węgla();
zasady bezpieczeństwa, które należy przestrzegać w szkolnej pracowni chemicznej.
Nauczysz się
wymieniać źródła tlenku węgla() w przyrodzie;
omawiać obieg tlenku węgla() w przyrodzie;
zapisywać wzór sumaryczny i rysować wzór strukturalny tlenku węgla();
planować i wykonywać doświadczenie pozwalające na otrzymanie i identyfikację tlenku węgla();
projektować i przeprowadzać doświadczenie pozwalające zbadać podstawowe właściwości fizykochemiczne tlenku węgla();
omawiać znaczenie tlenku węgla() i podawać przykłady zastosowania tego gazu w życiu codziennym.
iUL7oCP7xY_d5e262
1. Jedna z najbardziej tajemniczych katastrof w historii
Rankiem sierpnia , obszar otaczający jezioro Nyos (położone w Kamerunie, na zboczu nieczynnego wulkanu ( n.p.m.)), wyglądał na zupełnie wymarły. Z siedmiuset mieszkańców jednej z wiosek leżącej na obszarze objętym katastrofą, którzy jeszcze dzień wcześniej oddawali się codziennym czynnościom, przeżyło zaledwie sześciu. Większość ofiar zginęła podczas snu. Ocaleni cudem zdążyli uciec, widząc, że z nimi i z ich bliskimi dzieje się coś dziwnego. Z ich relacji wynikało, że nie mogli złapać oddechu, nie mogli krzyczeć i ogarniała ich słabość. Zapoznaj się z poniższą galerią za pomocą strzałek umieszczonych po bokach grafiki.
R8C4qfEfDFFwD
RydFOdk5KjSJH
Jezioro Nyos, Kamerun, Środkowa Afryka.
W nocy, z na sierpnia , w obrębie od jeziora Nyos, życie straciło łącznie osób i wiele tysięcy zwierząt. Na zwłokach nie znaleziono jakichkolwiek zewnętrznych obrażeń, które mogłyby sugerować przyczynę śmierci.
Osoby przybyłe nad jezioro zdziwiło obniżenie jego tafli o około metr, zmiana koloru wody z niebieskiej na czerwoną oraz drzewa leżące przy brzegu, jak po przejściu tsunami. Ci, którzy przeżyli, mieli kłopoty ze zdrowiem, mówili, że wszystkiemu winien jest duch jeziora. A jak było naprawdę?
Przyjmuje się, że do opisanej tragedii doszło na skutek gwałtownego wydzielenia się ogromnych ilości tlenku węgla(), nagromadzonego pod dnem jeziora. Szacuje się, że w krótkim czasie, na powierzchnię wydostało się go około .
Indeks dolny Źródło: Katastrofa nad jeziorem Nyos, online: wikipedia.org, , dostęp: . Indeks dolny koniecŹródło: Katastrofa nad jeziorem Nyos, online: wikipedia.org, , dostęp: .
W jaki sposób tlenek węgla() „przedostał się” do wioski? Jak to możliwe, że stał się bezpośrednią przyczyną śmierci tylu ludzi i zwierząt? Przeanalizuj poniższy materiał i spróbuj odpowiedzieć na te pytania.
iUL7oCP7xY_d5e305
2. Czym jest tlenek węgla(IV)?
Tlenek węgla(), nazywany często dwutlenkiem węgla, to związek chemiczny występujący w przyrodzie w formie cząsteczek o wzorze sumarycznym .
R71cjxQp005x6
Tlenek węgla() w warunkach normalnych jest gazem i stanowi ważny składnik powietrza, choć w rzeczywistości, w „czystym” powietrzu znajduje się go stosunkowo niewiele (około objętości powietrza).
3. Obieg tlenku węgla(IV) (dwutlenku węgla) w przyrodzie
Polecenie 1
Zapoznaj się z poniższą animacją i wskaż naturalne źródło bądź źródła tlenku węgla() w przyrodzie.
RuFhp9ifFY0zE
RSMUF74u2xn6y
Tlenek węgla() stanowi niezbędny substrat w procesie fotosyntezyfotosynteza (stgr. φphiῶς „światło”, σsigmaύνnuθthetaεepsilonσsigmaιiotaς „łączenie”)fotosyntezy.
R15XoC83CAHAz
Przebieg procesu fotosyntezy można w uproszczeniu opisać równaniem reakcji:
Głównym źródłem energii w procesie fotosyntezy jest promieniowanie słoneczne. Proces fotosyntezy przeprowadzają rośliny zielone oraz niektóre bakterie. Zwróć uwagę, że w opisanym procesie materia nieorganiczna (tlenek węgla() i woda) zamieniana jest w materię organiczną (cukier – glukozę).
Ciekawostka
Czad to zwyczajowa nazwa tlenku węgla() (gazu o wzorze sumarycznym ), który powstaje przy niecałkowitym spalaniu paliw (między innymi drewna, oleju i gazu ziemnego) oraz przy ograniczonym dostępie tlenu. Tlenek węgla() jest toksycznym, bezbarwnym, bezwonnym gazem, zwanym cichym zabójcą. Dostaje się do organizmu przez układ oddechowy i jest wchłaniany do krwioobiegu, blokując dopływ tlenu. Tlenek węgla() wiąże się bowiem z hemoglobiną razy szybciej niż tlen. Stwarza to poważne zagrożenie dla zdrowia i życia człowieka. Każdego roku w Polsce blisko 2 tys. osób ulega zatruciu czadem, a ponad 100 z tego powodu umiera.
R1GhE4d1XZX8s
iUL7oCP7xY_d5e350
4. Otrzymywanie i właściwości tlenku węgla(IV)
Tlenek węgla() możesz otrzymać w domu, wykorzystując do tego celu określone produkty spożywcze. Dla przykładu, analizowany gaz można otrzymać po zmieszaniu octu i sody oczyszczonej. Pomiędzy głównymi składnikami wspomnianych produktów spożywczych zachodzi reakcja chemiczna, którą można opisać równaniem:
Otrzymywanie i badanie właściwości dwutlenku węgla
Doświadczenie 1
Sprawdź, czy tlenek węgla() podtrzymuje palenie się świeczki. W tym celu, postępując zgodnie z instrukcją, wykonaj doświadczenie. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego wykonania doświadczenia, zapoznaj się ze schematycznym rysunkiem, obrazującym jego przebieg. Znajdziesz go bezpośrednio pod instrukcją.
RhAkn13M5LBKD
Zapoznaj się z zamieszczonym poniżej opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy: Czy tlenek węgla() otrzymany z sody oczyszczonej i octu podtrzymuje palenie się świeczki?
Hipoteza:
Tlenek węgla() jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, który nie podtrzymuje palenia się świeczki.
Co było potrzebne:
plastikowa butelka;
soda oczyszczona;
ocet;
balon;
świeczka typu podgrzewacz;
dwie zlewki;
lejek;
łyżeczka.
Przebieg doświadczenia:
Do butelki wlano niewielką ilość octu, a następnie do balonu, za pomocą lejka, wsypano jedną łyżeczkę sody oczyszczonej. Umieszczoną we wnętrzu zlewki świeczkę zapalono, a wylot balonu nałożono na szyjkę butelki. Unosząc balon, dodano do octu sodę. Zebranym w balonie gazem napełniono pustą zlewkę. W tym celu zdjęto balon z butelki, zatykając jego wylot. Wylot balonu wprowadzono do pustej zlewki i powoli otwierano go, wypuszczając gaz. „Przelano” dwutlenek węgla do zlewki z zapaloną świeczką i obserwowano zachodzące zmiany.
Obserwacje:
Po zmieszaniu sody oczyszczonej i octu wydziela się bezbarwny gaz, który wypełnia balon. Soda oczyszczona roztwarza się (zanika). Po „przelaniu” gazu z balonu do zlewki, nie odnotowano żadnego charakterystycznego zapachu. Gaz, umieszczony w zlewce z zapaloną świeczką, powoduje zgaśnięcie płomienia świecy.
RDXY5f0LjSMCI
1
Polecenie 2
R1CG44qEelXEU
Formułując wnioski, zastanów się, o jakich właściwościach tlenku węgla() mogą świadczyć odnotowane przez Ciebie obserwacje. Pamiętaj, aby odnieść się do postawionej hipotezy.
Poniżej znajdują się przykładowo sformułowane obserwacje i wnioski. Ile z zawartych w nich informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?
Obserwacje: Po zmieszaniu sody oczyszczonej i octu, wydziela się bezbarwny gaz, który wypełnia balon. Soda oczyszczona roztwarza się (zanika). Po „przelaniu” gazu z balonu do zlewki, nie odnotowano żadnego charakterystycznego zapachu. Gaz, umieszczony w zlewce z zapaloną świeczką, powoduje zgaśnięcie płomienia świecy.
Wnioski: Gaz, powstający w wyniku zmieszania sody oczyszczonej z octem, to tlenek węgla(). Na podstawie poczynionych obserwacji stwierdzono, że jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Możliwość „przelewania” tlenku węgla() z naczynia do naczynia świadczy o tym, że jego gęstość jest większa od gęstości powietrza. Zgaśnięcie płomienia świecy informuje nas o tym, że tlenek węgla() jest gazem niepalnym i nie podtrzymuje spalania.
1
Polecenie 2
Zapisz wnioski z przeprowadzonego doświadczenia
RUHUDo1zgXfn9
Formułując wnioski, zastanów się, o jakich właściwościach tlenku węgla() mogą świadczyć odnotowane obserwacje. Pamiętaj, aby odnieść się do postawionej hipotezy.
Wnioski: Gaz, powstający w wyniku zmieszania sody oczyszczonej z octem, to tlenek węgla(). Na podstawie poczynionych obserwacji stwierdzono, że jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Możliwość „przelewania” tlenku węgla() z naczynia do naczynia świadczy o tym, że jego gęstość jest większa od gęstości powietrza. Zgaśnięcie płomienia świecy informuje nas o tym, że tlenek węgla() jest gazem niepalnym i nie podtrzymuje spalania.
Wykonanie doświadczenia pozwoliło na stwierdzenie, że tlenek węgla() jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, który nie jest palny i nie podtrzymuje spalania. Na podstawie poczynionych obserwacji można również stwierdzić, że gęstość tlenku węgla() jest większa od gęstości powietrza. Odpowiednie dane zamieszczono w poniższej tabeli.
Gęstość tlenku węgla() i gęstość powietrza.
Gęstość, (w temperaturze , pod ciśnieniem )
tlenek węgla()
około
powietrze (suche)
około
Indeks dolny Źródło: Wartości gęstości powietrza i tlenku węgla() pochodzą z bazy substancji GESTIS, online: https://gestis-database.dguv.de [dostęp: ] Indeks dolny koniecŹródło: Wartości gęstości powietrza i tlenku węgla() pochodzą z bazy substancji GESTIS, online: https://gestis-database.dguv.de [dostęp: ]
Tlenek węgla() w laboratorium chemicznym można uzyskać wieloma metodami, w wyniku różnych reakcji chemicznych. Jedną z nich jest reakcja węglanu wapnia z kwasem chlorowodorowym (solnym), czyli wodnym roztworem chlorowodoru . Równanie reakcji, zachodzącej po wprowadzeniu kwasu chlorowodorowego do węglanu wapnia, ma postać:
Opisaną reakcję chemiczną otrzymywania tlenku węgla() wykorzystaj w doświadczeniu .
Otrzymywanie i badanie właściwości tlenku węgla()
Doświadczenie 2
Sprawdź, w jakiej kolejności tlenek węgla() będzie gasił świeczki umieszczone w zlewce na różnych wysokościach. W tym celu, postępując zgodnie z instrukcją, wykonaj doświadczenie. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego wykonania doświadczenia, zapoznaj się z materiałem filmowym, obrazującym jego przebieg. Znajduje się on pod instrukcją. Uwaga: Doświadczenie wykonuj w asyście osoby dorosłej.
RR8BwIwXjJL0H
Zapoznaj się z zamieszczonym poniżej opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
W jakiej kolejności tlenek węgla() będzie gasił świeczki umieszczone w zlewce na różnych wysokościach?
Hipoteza:
Zbierany w zlewce tlenek węgla() wywoła gaśnięcie świeczek, zaczynając od tej znajdującej się najniżej.
Co było potrzebne:
węglan wapnia;
rozcieńczony kwas chlorowodorowy (solny);
kolba stożkowa;
zlewka ze świeczkami umieszczonymi na różnych wysokościach;
korek z wkraplaczem i rurką odprowadzającą;
łyżka laboratoryjna;
statyw z łapą.
Przebieg doświadczenia:
W kolbie stożkowej umieszczono trzy/cztery łyżki węglanu wapnia. Zmontowano zestaw doświadczalny, jak na poniższym schemacie. Do wkraplacza wlano rozcieńczony kwas chlorowodorowy (solny). Następnie otworzono kranik wkraplacza. Obserwowano zachodzące zmiany.
Obserwacje:
Po wprowadzeniu kwasu chlorowodorowego do węglanu wapnia wydziela się bezbarwny gaz. Ciało stałe roztwarza się. Po chwili (w niewielkich odstępach czasowych) zaczynają gasnąć kolejne świeczki – począwszy od tej, która znajdowała się na najniższym poziomie, i skończywszy na tej, która znajdowała się najwyżej.
Wnioski:
Gaz powstający w wyniku zmieszania kwasu chlorowodorowego (solnego) z węglanem wapnia to tlenek węgla(). Na podstawie poczynionych obserwacji można stwierdzić, że tlenek węgla() to bezbarwny i bezwonny gaz. Gasnące płomienie świec świadczą o tym, że tlenek węgla() jest gazem niepalnym i nie podtrzymującym spalania. Na podstawie obserwacji kolejności gaśnięcia świec można stwierdzić, że tlenek węgla() ma gęstość większą od gęstości powietrza.
RQpWauKerIbcJ
R4knHxxPf8jsa
1
Polecenie 3
RPDH0OZFydq5K
Formułując wnioski, zastanów się, które z poznanych w doświadczeniu 1 właściwości tlenku węgla() można potwierdzić na podstawie odnotowanych przez Ciebie obserwacji.
Pamiętaj, aby we wnioskach odnieść się do postawionej hipotezy.
Poniżej znajdują się przykładowo sformułowane obserwacje i wnioski. Ile z zawartych w nich informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?
Obserwacje: Po wprowadzeniu kwasu chlorowodorowego do węglanu wapnia, wydziela się bezbarwny gaz. Ciało stałe roztwarza się. Po chwili (w niewielkich odstępach czasowych) zaczynają gasnąć kolejne świeczki – począwszy od tej, która znajdowała się na najniższym poziomie, i skończywszy na tej, która znajdowała się najwyżej.
Wnioski: Gaz, powstający w wyniku zmieszania kwasu chlorowodorowego (solnego) z węglanem wapnia, to tlenek węgla(). Na podstawie poczynionych obserwacji można stwierdzić, że tlenek węgla() to bezbarwny i bezwonny gaz. Gasnące płomienie świec świadczą o tym, że tlenek węgla() jest gazem niepalnym i nie podtrzymuje spalania. Na podstawie obserwacji kolejności gaśnięcia świec można stwierdzić, że tlenek węgla() ma gęstość większą od gęstości powietrza.
Polecenie 3
RA3LuKHjC81qU
Przeprowadzając doświadczenie , można potwierdzić wszystkie właściwości tlenku węgla(), które udało Ci się zbadać w czasie przeprowadzania doświadczenia . Do właściwości tych należą: brak barwy i zapachu, gęstość większa od gęstości powietrza oraz fakt, że jest to gaz niepalny i nie podtrzymuje spalania.
Wykrywanie tlenku węgla()
Doświadczenie 3
Sprawdź, czy tlenek węgla() jest gazem dobrze rozpuszczalnym w wodzie. W tym celu, postępując zgodnie z instrukcją, wykonaj doświadczenie. Uwaga: Zanim przystąpisz do wykonywania doświadczenia, z pomocą osoby dorosłej, przygotuj butelkę (najlepiej z długą wąską szyjką) napełnioną tlenkiem węgla(). Do otrzymania tlenku węgla() i napełnienia nim butelki, wykorzystaj dowolną z poznanych (doświadczenia 1 i 2) metod.
RdJ6G0LGY5KRS
Zapoznaj się z zamieszczonym poniżej opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
Czy tlenek węgla() rozpuszcza się w wodzie?
Hipoteza:
Tlenek węgla() rozpuszcza się w wodzie.
Co było potrzebne:
butelka wypełniona gazowym tlenkiem węgla();
woda destylowana;
duża zlewka lub krystalizator.
Przebieg doświadczenia:
Do zlewki (lub krystalizatora) wlano wodę destylowaną (tak, aby zajmowała ok. wysokości naczynia). Wylot butelki zatkano palcem i odwrócono ją do góry dnem. Następnie szyjką w dół umieszczono butelkę w naczyniu z wodą destylowaną, puszczając jednocześnie palec. Butelkę pozostawiono w wodzie odwróconą do góry dnem na kilka/kilkanaście minut. Obserwowano zachodzące zmiany.
Obserwacje:
W czasie doświadczenia zaobserwowano, że woda destylowana powoli przedostaje się do butelki, a jej poziom w butelce stopniowo się podnosi.
1
Polecenie 4
RCwnZyiFckm2S
Zwróć uwagę na zmiany zachodzące w butelce. Czy po zakończeniu doświadczenia w butelce znajdowała się woda?
Pamiętaj, aby we wnioskach odnieść się do postawionej hipotezy.
Poniżej znajdują się przykładowo sformułowane obserwacje i wnioski. Ile z zawartych w nich informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?
Obserwacje: W czasie doświadczenia zaobserwowano, że woda destylowana powoli przedostaje się do butelki, a jej poziom w butelce stopniowo się podnosi.
Wnioski: Na podstawie odnotowanych obserwacji można stwierdzić, że tlenek węgla() jest rozpuszczalny w wodzie.
1
Polecenie 4
Zapisz wnioski z przeprowadzonego doświadczenia
R17sHfSkjMvLy
Formułując wnioski, pamiętaj, aby odnieść się do hipotezy.
Wnioski: Na podstawie odnotowanych obserwacji można stwierdzić, że tlenek węgla() jest rozpuszczalny w wodzie.
Tlenek węgla() jest stosunkowo dobrze rozpuszczalny w wodzie. W temperaturze pokojowej, pod normalnym ciśnieniem, jego rozpuszczalność wynosi około wody. Rozpuszczalność tlenku węgla() w wodzie, tak jak rozpuszczalność innych gazów, maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Ciekawostka
Suchy lódsuchy lódSuchy lód i sublimacjasublimacjasublimacja Dwutlenek węgla, pod ciśnieniem atmosferycznym i w temperaturze –, zamienia swój stan skupienia w ciało stałe, tzw. suchy lód. Stały wyglądem przypomina lód, jednak zamiast topić się, sublimuje, tworząc gazowy tlenek węgla(), stąd nazwa suchy lód.
R158DM3tE7hFb
5. Wykrywanie (identyfikacja) tlenku węgla(IV)
Jedną z metod wykrywania tlenku węgla() jest wykorzystanie zapalonego łuczywa. Jeśli w naczyniu reakcyjnym wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz, to do wylotu tego naczynia można zbliżyć zapalone łuczywo. Jeśli zgaśnie, wysoce prawdopodobne jest to, że wydzielającym się gazem jest właśnie tlenek węgla(). Jednak tlenek węgla() nie jest jedynym niepalnym gazem. W związku z tym, stosując zapalone łuczywo do identyfikacji gazowego produktu przemiany chemicznej, możemy mieć pewne wątpliwości.
W laboratorium chemicznym, do wykrywania tlenku węgla(), często stosuje się inną metodę bazującą na tzw. reakcji charakterystycznejreakcja charakterystycznareakcji charakterystycznej. W metodzie tej, do identyfikacji analizowanego gazu, wykorzystuje się wodę wapiennąwoda wapiennawodę wapienną – nasycony wodny roztwór wodorotlenku wapnia .
Doświadczenie 4
Sprawdź, w jaki sposób woda wapienna zachowuje się w obecności tlenku węgla(). W tym celu, postępując zgodnie z instrukcją, wykonaj doświadczenie.
RkEQFa6cwbEoF
Zapoznaj się z zamieszczonym poniżej opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
W jaki sposób woda wapienna zachowuje się w obecności tlenku węgla()?
Hipoteza:
Tlenek węgla() po wprowadzeniu do wody wapiennej powoduje jej zmętnienie.
Co było potrzebne:
węglan wapnia;
rozcieńczony kwas chlorowodorowy (solny);
kolba stożkowa;
zlewka z wodą wapienną;
korek z wkraplaczem i rurką odprowadzającą;
łyżka laboratoryjna;
statyw z łapą.
Przebieg doświadczenia:
W kolbie stożkowej umieszczono trzy/cztery łyżki węglanu wapnia. Zmontowano zestaw doświadczalny, jak w doświadczeniu . Koniec rurki odprowadzającej wprowadzono do umieszczonej w zlewce wody wapiennej. Do wkraplacza wlano rozcieńczony kwas chlorowodorowy (solny). Następnie otworzono kranik wkraplacza. Obserwowano zachodzące zmiany.
Obserwacje:
Po wprowadzeniu kwasu chlorowodorowego do węglanu wapnia, wydziela się bezbarwny gaz. Ciało stałe roztwarza się. Po chwili woda wapienna mętnieje (lub w zlewce z wodą wapienną wytrąca się biały osad).
1
Polecenie 5
RW23Y588h4Dce
Zwróć uwagę na zmiany zachodzące w zlewce z wodą wapienną. O czym mogą świadczyć?
Pamiętaj, aby we wnioskach odnieść się do postawionej hipotezy.
Poniżej znajdują się przykładowo sformułowane obserwacje i wnioski. Ile z zawartych w nich informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?
Obserwacje: Po wprowadzeniu kwasu chlorowodorowego do węglanu wapnia, wydziela się bezbarwny gaz. Ciało stałe roztwarza się. Po chwili woda wapienna mętnieje (lub w zlewce z wodą wapienną wytrąca się biały osad).
Wnioski: Woda wapienna pod wpływem tlenku węgla() ulega zmętnieniu. Odnotowane obserwacje świadczą o przebiegu reakcji chemicznej pomiędzy badanym gazem, a składnikiem wody wapiennej.
1
Polecenie 5
Zapisz wnioski z przeprowadzonego doświadczenia
R3bj2FTvJwmnl
Formułując wnioski, pamiętaj, aby odnieść się do hipotezy.
Wnioski:
Woda wapienna, pod wpływem tlenku węgla(), ulega zmętnieniu. Odnotowane obserwacje świadczą o przebiegu reakcji chemicznej pomiędzy badanym gazem a składnikiem wody wapiennej.
Ciekawostka
Metodę wykrywania dwutlenku węgla z użyciem wody wapiennej zaproponował już w szkocki chemik Joseph Black (czytaj: dżozef blak) ().
Doświadczenie 5
Sprawdź, czy powietrze wdychane do płuc i to wydychane zawierają w swoim składzie tlenek węgla(). W tym celu zbadaj, w jaki sposób wobec wody wapiennej zachowuje się powietrze wdychane do płuc, a w jaki to wydychane. Postępując zgodnie z instrukcją, wykonaj doświadczenie. Jeżeli nie masz możliwości samodzielnego przeprowadzenia doświadczenia, zapoznaj się ze schematem obrazującym jego przebieg. Znajdziesz go pod instrukcją.
R7oSuquRD1ljC
Zapoznaj się z zamieszczonym poniżej opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
Czy w powietrzu wdychanym do płuc i wydychanym z płuc znajduje się tlenek węgla()?
Hipoteza:
Powietrze wydychane z płuc zawiera tlenek węgla(), a powietrze wdychane do płuc nie zawiera tlenku węgla().
Co było potrzebne:
dwie zlewki z wodą wapienną;
plastikowe/bambusowe słomki do napojów;
pompka (np. do piłek lub roweru).
Przebieg doświadczenia:
Do jednej ze zlewek z wodą wapienną, przez około minutę, pompowano powietrze za pomocą pompki. W drugiej ze zlewek z wodą wapienną zanurzono jeden z końców słomki do napojów, a do drugiego końca wdmuchiwano ustami powietrze wydychane z płuc.
Obserwacje:
W czasie wpompowywania powietrza do wody wapiennej, za pomocą pompki, nie zaobserwowano widocznych objawów reakcji. W czasie wdmuchiwania powietrza ustami do wody wapiennej, zaobserwowano jej mętnienie (lub wytrącanie się białego osadu).
Wnioski:
Woda wapienna ulega zmętnieniu pod wpływem tlenku węgla(). Na podstawie odnotowanych obserwacji można wnioskować, że powietrze wdychane do płuc nie spowodowało mętnienia wody wapiennej, co znaczy, że nie zawiera w swoim składzie tlenku węgla() lub zawiera tylko jego niewielkie ilości. Z kolei, ponieważ powietrze wydychane z płuc spowodowało zmętnienie wody wapiennej, można stwierdzić, że zawiera w swoim składzie tlenek węgla(). Na podstawie wykonanych prób nie można jednoznacznie stwierdzić, czy powietrze wdychane do płuc zawiera tlenek węgla(), ale można wnioskować, że na pewno zawiera go mniej niż powietrze wydychane z płuc.
Zapoznaj się ze schematem obrazującym przebieg doświadczenia. Schemat składa się z dwóch grafik, aby przejść do kolejnej grafiki, użyj strzałki po prawej stronie.
ReHSiclNx6igR
R7yKSMUb6rW1P
1
Polecenie 6
R18rk9GWU7Ymb
Zwróć uwagę na zmiany zachodzące w zlewce z wodą wapienną w każdej z prób. O czym mogą świadczyć?
Pamiętaj, aby we wnioskach odnieść się do postawionej hipotezy.
Poniżej znajdują się przykładowo sformułowane obserwacje i wnioski. Ile z zawartych w nich informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?
Obserwacje: W czasie wpompowywania powietrza do wody wapiennej za pomocą pompki, nie zaobserwowano widocznych objawów reakcji. W czasie wdmuchiwania powietrza ustami do wody wapiennej zaobserwowano jej mętnienie (lub wytrącanie się białego osadu).
Uwaga: Być może podczas wprowadzania powietrza do wody wapiennej za pomocą pompki udało Ci się zaobserwować niewielkie zmętnienie wody wapiennej. Powinno być ono jednak o wiele mniej widoczne niż w drugiej ze zlewek po wykonaniu doświadczenia.
Wnioski: Woda wapienna ulega zmętnieniu pod wpływem tlenku węgla(). Na podstawie odnotowanych obserwacji można wnioskować, że powietrze wdychane do płuc nie spowodowało mętnienia wody wapiennej, co znaczy, że nie zawiera w swoim składzie tlenku węgla() lub zawiera jego niewielkie ilości. Z kolei powietrze wydychane z płuc spowodowało zmętnienie wody wapiennej, dlatego można stwierdzić, że zawiera w swoim składzie tlenek węgla(). Na podstawie wykonanych prób nie można jednoznacznie stwierdzić, czy powietrze wdychane do płuc zawiera tlenek węgla(), ale można wnioskować, że na pewno zawiera go mniej niż powietrze wydychane z płuc.
Polecenie 6
R11616bZv6Aov
Ilość tlenku węgla() w powietrzu zmienia się w procesie oddychania – inna jest zawartość tlenku węgla() w powietrzu wdychanym do płuc, a inna w powietrzu wydychanym z płuc.
Na wykresach zaprezentowanych w poniższej galerii ukazano procentowe zawartości gazów (jako stężenie procentowe objętościowe) w powietrzu wdychanym do płuc i wydychanym z płuc.
RSAohJepGPvCb
Na wykresie kołowym ukazano procentową zawartość gazów (w procentach objętościowych) w powietrzu wdychanym do płuc.
azot –
tlen –
tlenek węgla –
inne gazy –
R1NO4d1qS6G3z
Na wykresie kołowym ukazano procentową zawartość gazów (w procentach objętościowych) w powietrzu wydychanym z płuc.
azot –
tlen –
tlenek węgla –
inne gazy –
Zwróć uwagę, że tlenek węgla() oraz tlen należą do składników powietrza o zmiennej zawartości. Zawartość tlenu w powietrzu wydychanym z płuc jest mniejsza niż w powietrzu wdychanym do płuc, a zawartość tlenku węgla() jest większa. Co jest tego przyczyną?
Człowiek zużywa tlen w procesie oddychania. Oddychanie to w uproszczeniu reakcja chemiczna, a ściślej – spalanie pokarmu w tlenie. Jednym z produktów spalania jest interesujący nas w tym materiale tlenek węgla() (dwutlenek węgla). Dlatego w czasie oddychania zużywany jest tlen, a ilość tlenku węgla() w wydychanym powietrzu zwiększa się.
1
Polecenie 7
Zaprojektuj i przeprowadź (najlepiej w asyście osoby dorosłej) doświadczenie, które pozwoli sprawdzić, czy gaz zawarty w wodzie gazowanej to ten sam gaz, który powstaje w wyniku rozpuszczania tabletki musującej w wodzie. Wymień nazwy niezbędnych odczynników i sprzętu laboratoryjnego. Napisz instrukcję wykonania doświadczenia. Sformułuj obserwacje i wnioski.
W planowaniu doświadczenia możesz posłużyć się poniższym zdjęciem zestawu do badania gazu, który znajduje się w wodzie gazowanej.
RgPBH37Nzc4SM
Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli sprawdzić, czy gaz zawarty w wodzie gazowanej to ten sam gaz, który powstaje w wyniku rozpuszczania tabletki musującej w wodzie. Wymień nazwy niezbędnych odczynników i sprzętu laboratoryjnego. Napisz instrukcję wykonania doświadczenia. Sformułuj obserwacje i wnioski.
R9hFAXOUI54Yz
Gaz zawarty w wodzie gazowanej to tlenek węgla(). Sprawdź, czy ten sam gaz wydziela się podczas rozpuszczania tabletki musującej w wodzie.
Poniżej znajduje się przykładowy projekt doświadczenia. Sprawdź, czy Twój projekt jest podobny do zamieszczonego poniżej. Czy udało Ci się wyciągnąć takie same wnioski?
Odczynniki i sprzęt laboratoryjny:
woda gazowana;
dwie tabletki musujące;
woda destylowana;
dwie zlewki z wodą wapienną;
palnik;
dwie kolby stożkowe z korkami z rurkami odprowadzającymi;
dwa trójnogi;
dwie siatki ceramiczne;
zapałki.
Instrukcja:
Identyfikacja gazu zawartego w wodzie gazowanej:
Obok siebie ustaw dwa trójnogi i umieść na nich siatki ceramiczne. Na jednej z siatek ceramicznych ustaw zlewkę z wodą wapienną, a na drugiej kolbę stożkową. Pod trójnóg z kolbą stożkową wstaw palnik. Do kolby stożkowej wlej badaną wodę gazowaną (około wysokości kolby). Kolbę zatkaj korkiem z rurką odprowadzającą, a koniec rurki zanurz w wodzie wapiennej. Zapal palnik i obserwuj zachodzące zmiany.
Identyfikacja gazu wydzielającego się w czasie rozpuszczania tabletki musującej w wodzie:
Obok siebie ustaw zlewkę z wodą wapienną i kolbę stożkową. Do kolby stożkowej wlej wodę destylowaną (około wysokości kolby). Następnie wrzuć do kolby dwie badane tabletki musujące i szybkim ruchem zatkaj kolbę korkiem z rurką odprowadzającą, a koniec rurki zanurz w wodzie wapiennej. Obserwuj zachodzące zmiany.
Obserwacje: W obydwu próbach zaobserwowano mętnienie wody wapiennej.
Wnioski: Na podstawie poczynionych obserwacji można stwierdzić, że gaz powstający w wyniku rozpuszczania w wodzie tabletki musującej to ten sam gaz, który zawarty jest w wodzie gazowanej. Gazem, o którym mowa, jest tlenek węgla().
Ciekawostka
W Joseph Priestley (czyt. Dżozef Pristlej), zawieszając miskę wody nad kadzią piwa, odkrył sposób nasycenia wody tlenkiem węgla() (dwutlenkiem węgla). Przygotowana w ten sposób woda miała przyjemny smak, a Priestley ogłosił swoje odkrycie w prasie. W artykule opisał produkcję wody gazowanej, polegającą na dodawaniu kwasu do kredy, w celu wytworzenia dwutlenku węgla, a następnie nasycania nim wody.
Pod koniec Johann J. Schweppe (czyt. Johan Schłepe) udoskonalił tę technologię i woda gazowana wytwarzana była poprzez nasycenie wody dwutlenkiem węgla pod ciśnieniem. Wyższe ciśnienie zwiększa rozpuszczalność tlenku węgla(), w porównaniu z warunkami ciśnienia atmosferycznego. Po otwarciu butelki, ciśnienie zostaje wyrównane, co sprawia, że gaz uwalnia się z roztworu, tworząc charakterystyczne pęcherzyki.
R1WQxCdXPMeUP
iUL7oCP7xY_d5e657
6. Zastosowanie tlenku węgla(IV)
Wybrane zastosowania tlenku węgla() opisano pokrótce w poniższej galerii zdjęć.
Skonstruuj i wypróbuj własną „gaśnicę”. W tym celu wykonaj doświadczenie, postępując zgodnie z zamieszczoną poniżej instrukcją. Wykonując doświadczenie, zastanów się, w jakim celu użyto w nim płynu do mycia naczyń. Uwaga: Doświadczenie przeprowadź pod nadzorem osoby dorosłej, najlepiej na świeżym powietrzu (ze względu na duży strumień piany).
R1VLQiDttyEno
Zapoznaj się z zamieszczonym poniżej opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
W jakim celu w doświadczeniu używa się płynu do mycia naczyń?
Hipoteza:
Dodanie płynu do mycia naczyń powoduje powstanie piany.
Co było potrzebne:
plastikowa butelka z zatyczką lub korkiem;
soda oczyszczona;
kwasek cytrynowy;
płyn do mycia naczyń;
woda;
2 zlewki;
świeczka;
zapałki;
cylinder miarowy;
lejek;
łyżeczka;
folia malarska.
Przebieg doświadczenia:
Do pustej butelki wlano około wody. Dodano dwie łyżeczki sody oczyszczonej i wstrząśnięto. Dodano około płynu do mycia naczyń i ponownie wstrząśnięto. Na folii, np. malarskiej, ustawiono palącą się w zlewce świeczkę. Przy użyciu lejka, szybko dodano do butelki z uzyskaną mieszaniną trzy czubate łyżeczki kwasku cytrynowego. Bardzo szybko zatkano butelkę. Następnie wstrząśnięto zawartością butelki, skierowano wylot domowej gaśnicy nad świeczkę i pociągnięto zatyczkę, żeby ją otworzyć.
Obserwacje:
Po zmieszaniu użytych w doświadczeniu odczynników, zaobserwowano gwałtownie pojawiającą się „fontannę” z piany, która powodowała ugaszenie płomienia świecy.
1
Polecenie 8
R1eErjHlkxAuo
Pamiętaj, aby we wnioskach odnieść się do postawionej hipotezy.
Poniżej znajdują się przykładowo sformułowane obserwacje i wnioski. Ile z zawartych w nich informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?
Obserwacje: Po zmieszaniu użytych w doświadczeniu odczynników zaobserwowano gwałtownie pojawiającą się „fontannę” z piany, która spowodowała ugaszenie płomienia świecy.
Wnioski: Pomiędzy składnikami sody oczyszczonej i kwasku cytrynowego zaszła reakcja chemiczna, w wyniku której powstał tlenek węgla(). Gaz ten został uwolniony po otwarciu butelki, tworząc w połączeniu z płynem do mycia naczyń „fontannę” z piany. Płyn do mycia naczyń zastosowano w celu wytworzenia piany.
1
Polecenie 8
Zapisz wnioski z przeprowadzonego doświadczenia
R15ItNG7vAn53
Pamiętaj, aby we wnioskach odnieść się do postawionej hipotezy.
Wnioski: Pomiędzy składnikami sody oczyszczonej i kwasku cytrynowego zaszła reakcja chemiczna, w wyniku której powstał tlenek węgla(). Gaz ten został uwolniony po otwarciu butelki, tworząc w połączeniu z płynem do mycia naczyń „fontannę” z piany. Płyn do mycia naczyń zastosowano w celu wytworzenia piany.
iUL7oCP7xY_d5e774
Podsumowanie
Tlenek węgla() (dwutlenek węgla) to jeden ze składników powietrza, którego zawartość w powietrzu jest zmienna.
Wzór sumaryczny cząsteczki tlenku węgla() ma postać: .
Tlenek węgla() jest bezbarwnym gazem, stosunkowo dobrze rozpuszczalnym w wodzie, o gęstości około razy większej od gęstości powietrza. Nie pali się i nie podtrzymuje palenia.
Tlenek węgla() powstaje między innymi w procesach oddychania, fermentacji alkoholowej i spalania (np. paliw).
Pod wpływem światła słonecznego, w obecności chlorofilu znajdującego się w komórkach, tlenek węgla() z udziałem wody przekształca się w tlen oraz glukozę. Proces ten nazywany jest fotosyntezą.
Tlenek węgla() stosowany jest między innymi jako materiał chłodniczy, środek gaśniczy, gaz do napełniania niektórych kamizelek i pontonów ratunkowych.
Tlenek węgla() nie jest gazem toksycznym, jednak jego duże stężenie może nawet powodować śmierć.
Praca domowa
1
Polecenie 9.1
Człowiek wydycha z płuc około tlenku węgla() rocznie. Oblicz, ile kilogramów tego gazu wydycha człowiek w ciągu tygodnia. W obliczeniach przyjmij, że gęstość tlenku węgla() wynosi . Wynik podaj z dokładnością do liczb całkowitych.
R100eBULo3Ytv
Możesz skorzystać z wzoru na gęstość substancji:
.
Czy Twój tok rozumowania jest podobny do zaprezentowanego poniżej? Czy udało Ci się uzyskać zbliżony do poniższego wynik?
Przyjmująć, że rok ma dni możemy obliczyć, że zawierają się w nim około:
Człowiek tygodniowo wydycha z płuc około:
Korzystając z przekształconego wzoru na gęstość:
obliczymy, że tygodniowo człowiek wydycha z płuc około:
1
Polecenie 9.2
Korzystając z informacji zdobytych podczas pracy z tym materiałem oraz z dostępnych źródeł informacji (np. Internetu), odpowiedz na pytanie, jak to możliwe, że tlenek węgla() przyczynił się do śmierci mieszkańców wioski w Kamerunie. W swojej odpowiedzi uwzględnij informację, co się stało, że tlenek węgla() przedostał się do wioski.
R14UkpDPfu6UB
Sprawdź dostępne w internecie karty charakterystyki gazowego tlenku węgla().
Ile z podanych poniżej informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?
Tlenek węgla() ma gęstość większą od gęstości powietrza. Dlatego wydostając się spod powierzchni jeziora Nyos, położonego na zboczu wulkanu, zaczął opadać do wioski położonej u stóp tego wulkanu. Ilość tlenku węgla() była tak duża, że prawie całkowicie wyparł z powietrza w wiosce niezbędny do oddychania tlen (tlen ma gęstość mniejszą od gęstości tlenku węgla()). W karcie charakterystyki dwutlenku węgla zaznaczono, że wysokie stężenie (wysoka zawartość) tego gazu w powietrzu może prowadzić do utraty zdolności ruchowych, a także utraty przytomności. W związku z czym ofiara może nie mieć świadomości, że się dusi. W skrajnych przypadkach, jak w tym dotyczącym wioski w okolicy jeziora Nyos, tlenek węgla() może spowodować uduszenie.
w uproszczeniu: proces chemiczny przebiegający w komórkach roślin zielonych (i niektórych bakterii) przy udziale światła; w procesie fotosyntezy niskoenergetyczna materia nieorganiczna (tlenek węgla() i woda) przekształcana jest w wysokoenergetyczną materię organiczną (głównie w cukry proste, np. glukozę)
reakcja charakterystyczna
reakcja charakterystyczna
reakcja umożliwiająca wykrycie (identyfikację) danej substancji; reakcją charakterystyczną dla analizowanego w tym materiale tlenku węgla() jest reakcja z wodą wapienną, a ściślej – z zawartym w niej wodorotlenkiem wapnia
sublimacja
sublimacja
przemiana fazowa polegająca na bezpośrednim przejściu substancji z fazy stałej do stanu gazowego z pominięciem fazy ciekłej
suchy lód
suchy lód
zestalony tlenek węgla()
woda wapienna
woda wapienna
nasycony wodny roztwór wodorotlenku wapnia w wodzie ; stosowana często jako odczynnik laboratoryjny, który umożliwia identyfikację tlenku węgla(); w obecności tlenku węgla() woda wapienna mętnieje
iUL7oCP7xY_d5e1077
Ćwiczenia
Pokaż ćwiczenia:
R17FWyMZwn1dm1
Ćwiczenie 1
R1ZEQfBxHCb3J1
Ćwiczenie 1
1
Ćwiczenie 2
R65xzerBAKfzQ
1
Ćwiczenie 3
R1162pelpXPae
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Oceń czy podane informacje są prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda
Fałsz
Zestalony dwutlenek węgla jest nazywany zimnym lodem.
□
□
Czad to potoczna nazwa tlenku węgla(II).
□
□
Tlenek węgla(IV) można wykryć za pomocą wody wapiennej.
□
□
Oziębiony do temperatury –78°C tlenek węgla(IV) ulega resublimacji.
□
□
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1C0FJtbFTOPy1
Ćwiczenie 4
RS0EX0ktd04Ob1
Ćwiczenie 4
2
Ćwiczenie 5
Uczeń otrzymał od nauczyciela dwie kolby wypełnione dwoma różnymi gazami. Jedna z nich wypełniona była tlenem, a druga tlenkiem węgla(). Zadaniem ucznia było doświadczalne rozróżnienie obydwu gazów. Przeprowadził dwie próby – w pierwszej z nich, do wylotu każdej z probówek zbliżył zapalone łuczywko. W drugiej próbie, każdy z badanych gazów (z osobna) wprowadził do wody wapiennej.
R19NIsfju0s8D
2
Ćwiczenie 6
R4BXdqQ9uGyLd
3
Ćwiczenie 7
Na poniższych rysunkach przedstawiono zestawy do zbierania gazów powstających w wyniku odpowiednich reakcji chemicznych.
R1R5gkz5KwGv7
RomTf0D3PHUll
1
Ćwiczenie 7
Napisz, w jaki sposób należy zbierać tlenek węgla(). Swoją odpowiedź uzasadnij.
R1JYgywYt3KvJ
Zastanów się, czy tlenek węgla() ma większą gęstość od powietrza.
Tlenek węgla() można zbierać za pomocą zestawu, który składa się z pionowo ustawionej probówki, skierowanej wylotem ku górze, z wprowadzoną do niej rurką. Jest to możliwe, ponieważ gęstość tego gazu jest większa od gęstości powietrza.
3
Ćwiczenie 8
Uzupełnij poniższy schemat, który przedstawia uproszczony przebieg procesu fotosyntezy. We wskazane miejsca przeciągnij odpowiednie nazwy. Nazwy zapisano w języku angielskim.