§ 10. Воздух. Состав воздуха

Химия, 7 класс. Учебник: Оспанова М.К. и др. (Мектеп, 2025). Глава 4: Воздух. Реакция горения. Страницы 54–58.

Чему научишься

• Рассказывать, что такое атмосфера и зачем она нужна живому.
• Называть газы, из которых состоит воздух, и их доли по объёму.
• Объяснять, как опыт со свечой доказывает, что кислорода в воздухе примерно одна пятая.
• Понимать, какие вещества загрязняют воздух и откуда они берутся.
• Предлагать меры защиты атмосферы.

Разминка

• Воздух есть там, где «ничего нет»? Да. Любое свободное место на Земле заполнено воздухом, пустым бывает только космос.
• Без чего человек проживёт дольше: без еды, воды или воздуха? Без воздуха меньше всего: несколько минут. Без еды можно прожить недели.
• Чем пахнет воздух в лесу и на оживлённой дороге в Алматы? В лесу чище, на дороге в нём много выхлопных газов. Сегодня разберём, что именно там «лишнее».

💡 Воздух кажется пустотой, но это настоящее вещество. У него есть масса, состав и свои «примеси».

Разбираемся

Одеяло для планеты

Вокруг Земли лежит невидимая газовая оболочка. Её называют атмосферой. Она греет планету, защищает от космоса и даёт нам дышать.

Воздух нужен не только для дыхания. Он сырьё для горения, для разложения веществ и для получения многих химических веществ.

🌟 Вся атмосфера Земли весит около 5,3 квадриллиона тонн (то есть 5 300 000 000 000 000 т). Чтобы перевезти такой груз поездами со 100 вагонами из Астаны в Алматы, не хватило бы почти 4 миллиардов лет. Вот какая она тяжёлая!

Воздух — смесь, а не одно вещество

В 1774 году французский учёный Антуан Лавуазье доказал: воздух — это смесь газов. Главных два: азот и кислород. Азота примерно четыре пятых, кислорода примерно одна пятая (по объёму).

Мы уже знаем, что в смеси каждое вещество сохраняет свои свойства. Поэтому из воздуха можно получить отдельно азот и отдельно кислород.

📌 Воздух — смесь газов. По объёму: азота примерно 4/5, кислорода примерно 1/5.

Кто ещё живёт в воздухе

В конце XIX века нашли ещё пять газов: аргон (Ar), неон (Ne), гелий (He), криптон (Kr) и ксенон (Xe). Их зовут благородными или инертными: они почти ни с чем не вступают в реакции. Так «благородно» держатся в стороне от других веществ.

Кроме них, в воздухе есть оксид углерода (IV) (углекислый газ, CO₂) и водяные пары. Вот точный состав:

💡 Почему кислорода по массе больше (23 %), чем по объёму (21 %)? Атомы и молекулы кислорода тяжелее азотных. Одинаковый объём кислорода весит больше, чем азота.

Опыт со свечой: как «взвесить» кислород

Как доказать, что кислорода примерно пятая часть? Проведём опыт в кабинете химии под присмотром учителя. Огонь и стекло — не для домашних экспериментов.

⚠️ Частая ошибка. Думают, что после опыта в цилиндре вообще нет кислорода. На самом деле свеча гаснет, когда кислорода становится мало, а не когда он исчез совсем. Поэтому опыт даёт лишь приблизительный результат (около одной пятой).

Что в воздухе меняется

Азот и кислород в воздухе держатся почти постоянно. А вот углекислого газа и водяных паров бывает то больше, то меньше. Всё зависит от условий.

Над Балхашом или Каспием в воздухе больше водяного пара, чем в сухой степи. В переполненном классе без проветривания растёт доля углекислого газа: мы его выдыхаем. Поэтому голова становится «тяжёлой».

💡 Хочешь «увидеть» водяной пар? Подыши на холодное стекло или зеркало. Оно запотеет: пар из выдоха превратился в капельки. Это безопасный опыт, можно со взрослым.

Чем мы портим воздух

В воздух попадают вредные газы: оксиды азота NO и NO₂, оксиды серы SO₂ и SO₃, сероводород H₂S. Одни приходят из природы (землетрясения, извержения вулканов). Другие появляются из-за человека: сгорает топливо, дымят заводские трубы.

Главный источник загрязнения в больших городах — автомобили. Один автомобиль за год (при пробеге 15 тыс. км) сжигает около 2 тонн топлива. На это уходит 26–30 тонн воздуха, в том числе 4,5 тонны кислорода. Это в 50 раз больше, чем нужно одному человеку.

🌟 В Алматы зимой над городом нередко висит смог: холодный воздух «запирает» выхлопы у земли. Поэтому в городах так важны объездные магистрали и зелёные зоны.

Как защитить атмосферу

Вредных веществ в воздухе должно быть не больше ПДК: это предельно допустимая концентрация, безопасная для человека.

• Пылеуловители (циклоны). Грязный воздух входит в корпус и закручивается. Тяжёлая пыль отлетает к стенкам и падает в бункер, а очищенный газ уходит вверх через выхлопную трубу.
• Электрофильтры. Одни из самых совершенных: убирают из газа пыль и туман с помощью электричества.
• Многоступенчатая очистка для самых опасных выбросов.
• Объездные дороги. Транзитные машины не едут по улицам города.
• Санитарно-защитные зоны. Заводы с неприятным запахом строят далеко от жилых домов, а между ними сажают деревья, кусты и траву. Они задерживают пыль и газы.

📌 В апреле 2024 года в Казахстане объявили экологическую акцию «Чистый Казахстан». Её цель: привлечь внимание к чистоте природы и воспитывать экологическую культуру.

👨‍👩‍👧 Родителю. Спросите ребёнка, из чего состоит воздух, и попросите назвать два газа, которых в воздухе больше всего. Затем обсудите, как семья помогает чистоте воздуха: пешие прогулки, проветривание, озеленение двора, сдача старой техники, а не сжигание мусора.

Проверь себя

• Из каких газов состоит воздух? Из азота (около 78 %), кислорода (около 21 %), благородных газов (меньше 1 %), углекислого газа и водяных паров.
• Воздух — чистое вещество или смесь? Смесь газов.
• Какие благородные газы входят в воздух? Аргон, неон, гелий, криптон, ксенон.
• Что происходит с уровнем воды в опыте со свечой и почему? Он поднимается: кислород расходуется на горение, и вода занимает освободившееся место.
• Что такое ПДК? Предельно допустимая концентрация: максимум вредного вещества в воздухе, при котором ещё безопасно.
• Какой транспорт даёт больше половины вредных выбросов в городе? Автомобильный.

Решаем упражнения

№ 1

Охарактеризуй качественный и количественный состав воздуха.

Как думать. Качественный состав отвечает на вопрос «из каких веществ?», количественный — «сколько каждого?».

Решение.

1. Качественный состав: азот, кислород, благородные газы (аргон, неон, гелий, криптон, ксенон), углекислый газ (оксид углерода (IV)) и водяные пары.
2. Количественный состав (по объёму):

3. Проверка: 78,08+20,95+0,94+0,03=100,00 %.

Ответ: воздух — смесь азота (≈ 78 %), кислорода (≈ 21 %), благородных газов (≈ 0,94 %), углекислого газа (≈ 0,03 %) и водяных паров.

№ 2

Каким опытом можно доказать качественный состав воздуха?

Как думать. Нужно «убрать» кислород из воздуха и посмотреть, что осталось, а ещё показать, что он расходуется.

Пример ответа. В сосуд с подкрашенной водой ставят плавающую свечу, зажигают и накрывают цилиндром. Свеча горит, пока в цилиндре есть кислород. Кислород расходуется, и вода поднимается. Свеча гаснет, когда кислорода почти не остаётся. Вода занимает примерно одну пятую часть цилиндра: значит, в воздухе есть кислород, около 1/5 объёма. Оставшийся газ горение не поддерживает: это в основном азот.

Ответ: опыт с горящей свечой под цилиндром над водой; вода поднимается на одну пятую.

№ 3

Объясни, содержание каких компонентов воздуха меняется.

Как думать. Постоянно держится доля азота и кислорода. Меняется то, что зависит от погоды, места и деятельности людей.

Пример ответа. Меняется количество углекислого газа и водяных паров. Водяных паров больше над морями и озёрами, после дождя и в жару. Углекислого газа больше в городах и в закрытых помещениях, где много людей или горит топливо. Также зависит от условий количество вредных примесей: оксидов азота, оксидов серы, пыли.

Ответ: меняется содержание углекислого газа и водяных паров (а также вредных примесей).

№ 4

Назови источники загрязнения атмосферы.

Как думать. Источники бывают природные и связанные с деятельностью человека.

Пример ответа.

• Природные: землетрясения, извержения вулканов.
• Из-за человека: сжигание топлива (газ, дрова, уголь, бензин), выбросы заводских труб и автомобильный транспорт. Автомобили дают больше половины всех вредных выбросов, особенно в мегаполисах.
• Вредные газы: оксиды азота NO и NO₂, оксиды серы SO₂ и SO₃, сероводород H₂S.

Ответ: вулканы, землетрясения, сжигание топлива, заводы, автомобили.

№ 5

Какие меры ты предложишь для защиты атмосферы от загрязнений?

Как думать. Подумай о мерах на трёх уровнях: заводы, города, каждый человек.

Пример ответа.

1. Ставить на заводах пылеуловители (циклоны), электрофильтры и многоступенчатую очистку.
2. Строить объездные дороги, чтобы транзитные машины не шли через город.
3. Отделять заводы от жилых домов санитарно-защитными зонами с деревьями, кустами и травой.
4. Следить, чтобы вредных веществ в воздухе было не больше ПДК.
5. Лично: пользоваться общественным транспортом и велосипедом, не сжигать мусор, сажать деревья.

Ответ: очистка выбросов заводов, объездные магистрали, санитарно-защитные зоны, озеленение, соблюдение ПДК и личные привычки (транспорт, посадка деревьев).

Шпаргалка

• Воздух — смесь газов: азот ≈ 4/5, кислород ≈ 1/5 по объёму.
• Ещё в воздухе пять благородных газов, углекислый газ и водяные пары.
• Углекислого газа и водяных паров бывает то больше, то меньше.
• Вредные газы: NO, NO₂, SO₂, SO₃, H₂S.
• Главный источник загрязнения в городах — автомобили.
• Защита: пылеуловители, электрофильтры, объездные дороги, санитарно-защитные зоны, озеленение.

Мини-тест