Номер 2, страница 185 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. Перечислите физические свойства: а) воды; б) сероводорода. Каково физиологическое воздействие сероводорода на организм?

Решение

а) Физические свойства воды

Вода ($H_2O$, оксид водорода) – уникальное химическое соединение, которое в значительной степени определяет возможность существования жизни на Земле. Её физические свойства во многом обусловлены наличием полярных ковалентных связей внутри молекулы и водородных связей между молекулами.

Агрегатное состояние: При стандартных условиях (температура $20^\circ \text{C}$ и давление $1$ атмосфера) вода является жидкостью. Она может существовать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом (лёд), жидком (вода) и газообразном (водяной пар).

Органолептические свойства: Чистая вода – это прозрачная жидкость без цвета (в толстых слоях имеет голубоватый оттенок), без вкуса и без запаха.

Плотность: Максимальная плотность воды наблюдается при температуре около $+4^\circ \text{C}$ и составляет примерно $1000 \text{ кг/м}^3$ ($1 \text{ г/см}^3$). При замерзании плотность воды уменьшается (плотность льда около $917 \text{ кг/м}^3$), поэтому лёд плавает на её поверхности. Это является аномальным и крайне важным для жизни в водоёмах свойством.

Температуры фазовых переходов: При нормальном атмосферном давлении ($101.325 \text{ кПа}$) температура кипения воды составляет $100^\circ \text{C}$, а температура замерзания – $0^\circ \text{C}$. Эти значения аномально высоки для соединения с такой низкой молярной массой ($18 \text{ г/моль}$), что объясняется сильными водородными связями.

Теплоёмкость: Вода обладает очень высокой удельной теплоёмкостью (около $4200 \text{ Дж/(кг·К)}$). Это позволяет ей поглощать и отдавать большое количество теплоты при незначительном изменении собственной температуры, что смягчает климат на планете и помогает живым организмам поддерживать терморегуляцию.

Растворяющая способность: Вода является универсальным полярным растворителем. Она хорошо растворяет многие ионные (соли, кислоты, основания) и полярные неионные (спирты, сахара) соединения.

Ответ: Вода — прозрачная жидкость без вкуса и запаха, кипит при $100^\circ \text{C}$ и замерзает при $0^\circ \text{C}$ при нормальном давлении. Обладает аномально высокой теплоёмкостью и плотностью (максимум при $4^\circ \text{C}$), является универсальным полярным растворителем.

б) Физические свойства сероводорода

Сероводород ($H_2S$, сульфид водорода) – бинарное неорганическое соединение водорода и серы.

Агрегатное состояние: При стандартных условиях это газ.

Органолептические свойства: Бесцветный газ со сладковатым привкусом и очень характерным сильным неприятным запахом тухлых яиц.

Плотность: Плотность газообразного сероводорода при нормальных условиях составляет $1.539 \text{ кг/м}^3$. Он примерно в $1,17$ раза тяжелее воздуха, поэтому при утечках он скапливается в низких местах (подвалы, колодцы, траншеи), создавая повышенную опасность.

Температуры фазовых переходов: Температура кипения (конденсации) сероводорода составляет $-60.3^\circ \text{C}$. Температура плавления (замерзания) – $-85.6^\circ \text{C}$. В твёрдом состоянии представляет собой белую кристаллическую массу.

Растворимость: Умеренно растворим в воде. При $20^\circ \text{C}$ в одном объёме воды растворяется около 2,5 объёмов $H_2S$. Водный раствор является слабой сероводородной кислотой. Также сероводород растворим в этаноле.

Ответ: Сероводород — бесцветный, ядовитый газ с резким запахом тухлых яиц. Он тяжелее воздуха, сжижается при температуре $-60.3^\circ \text{C}$ и умеренно растворяется в воде, образуя слабую кислоту.

Физиологическое воздействие сероводорода на организм

Сероводород является высокотоксичным веществом, представляющим серьёзную угрозу для живых организмов, включая человека. Он относится к ядам с широким спектром действия, в первую очередь поражая нервную систему и блокируя клеточное дыхание.

Механизм токсического действия: Подобно цианидам, сероводород ингибирует (подавляет) активность фермента цитохромоксидазы. Этот фермент является конечным звеном в дыхательной цепи митохондрий, ответственным за перенос электронов на кислород. Блокировка этого фермента приводит к остановке клеточного дыхания и острой тканевой гипоксии (кислородному голоданию), даже при нормальном содержании кислорода в крови.

Опасность, связанная с обонянием: Запах сероводорода ощущается человеком уже при очень низких, безопасных концентрациях (порядка $0.0005$ ppm). Однако это свойство обманчиво. При концентрациях выше $100-150$ ppm наступает быстрый паралич обонятельного нерва, и человек перестает чувствовать запах. Это создает ложное ощущение безопасности и может привести к смертельному отравлению, так как пострадавший не осознает нарастающей угрозы.

Симптомы отравления:

Малые концентрации ($10-50$ ppm): вызывают раздражение слизистых оболочек глаз (конъюнктивит, светобоязнь) и дыхательных путей (кашель, насморк), а также головную боль, головокружение, тошноту.

Средние концентрации ($100-250$ ppm): приводят к сильным головным болям, отёку лёгких, потере равновесия, дезориентации и рвоте.

Высокие концентрации ($>500$ ppm): вызывают почти мгновенную потерю сознания («нокдаун»), судороги, паралич дыхательного центра в мозге и быструю смерть от удушья.

Ответ: Сероводород – сильный яд, блокирующий клеточное дыхание путём ингибирования цитохромоксидазы. Он поражает нервную систему. В малых концентрациях вызывает раздражение слизистых и головную боль, а в высоких – быструю потерю сознания, паралич дыхания и смерть. Крайне опасен тем, что при высоких концентрациях вызывает паралич обонятельного нерва, и его запах перестает ощущаться.