Качественная реакция на углекислый газ
Углерод Элемент углерод 6С находится во 2-м периоде, в главной подгруппе IV группы ПС. Валентные возможности углерода обусловлены строением внешнего электронного слоя его атома в основном и в возбужденном состояниях: Находясь в основном состоянии, атом углерода может образовать две ковалентные связи по обменному механизму и одну донорно-акцепторную связь, использую свободную орбиталь. Однако в большинстве соединений атомы углерода находятся в возбужденном состоянии и проявляют валентность IV. Наиболее характерные степени окисления углерода: в соединениях с более электроотрицательными элементами +4 (реже +2); в соединениях с менее электроотрицательными элементами -4. Нахождение в природе Содержание углерода в земной коре 0,48% по массе. Свободный углерод находится в виде алмаза и графита. Основная масса углерода встречается в виде природных карбонатов, а также в горючих ископаемых: торфе, угле, нефти, природном газе (смесь метана и его ближайших гомологов). В атмосфере и гидросфере углерод находится в виде углекислого газа СО2 (в воздухе 0,046% по массе). CaCO3 – известняк, мел, мрамор, исландский шпат CaCO3∙MgCO3 – доломит SiC – карборунд CuCO3∙Cu(OH)2 – малахит Физические свойства Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку, тетраэдрическое расположение атомов в пространстве (валентный угол равен 109°), очень твердый, тугоплавкий, диэлектрик, бесцветный, прозрачный, плохо проводит теплоту. Графит имеет атомную кристаллическую решетку, его атомы расположены слоями по вершинам правильных шестиугольников (валентный угол 120°), темно-серый, непрозрачный, с металлическим блеском, мягкий, жирный на ощупь, проводит тепло и электрический ток, как и алмаз имеет очень высокие температуры плавления (3700°С) и кипения (4500°С). Длина связи углерод-углерод в алмазе (0,537 нм) больше, чем в графите (0,142 нм). Плотность алмаза больше, чем графита.
Карбин – линейный полимер, состоит из цепочек двух типов: –C≡C–C≡C– или =С=С=С=С=, валентный угол равен 180°, порошок черного цвета, полупроводник. Фуллерены – кристаллические вещества черного цвета с металлическим блеском, состоят из полых шарообразных молекул (имеет молекулярное строение) состава С60, С70 и др. Атомы углерода на поверхности молекул соединены между собой в правильные пятиугольники и шестиугольники.
Алмаз Графит Фуллерены Химические свойства Углерод - малоактивен, на холоде реагирует только со фтором; химическая активность проявляется при высоких температурах.
Оксиды углерода Углерод образует несолеобразующий оксид СО и Солеобразующий оксид СО2. Оксид углерода (II) СО, угарный газ, монооксид углерода – газ без цвета и запаха, малорастворим в воде, ядовит. Связь в молекуле тройная , очень прочная. Для угарного газа характерны восстановительные свойства в реакциях с простыми и сложными веществами. CuO + CO = Cu + CO2 Fe2O3 + 3CO = 2FeO + 3CO3 2CO + O2 = 2CO2 CO + Cl2 = COCl2 CO + H2O = H2 + CO2 Оксид углерода (II) реагирует с Н2, NаOH и метанолом: CO + 2H2 = CH3OH CO + NаOH = HCOONa CO + CH3OH = CH3COOH Получение угарного газа 1 ) В промышленности (в газогенераторах):
C + O2 = CO2↑ + 402 кДж, затем CO2 + C = 2CO↑ – 175 кДж
С + Н2О = СО↑ + Н2↑ – Q, 2 ) В лаборатории - термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H2SO4(конц.): HCOOH → H2O + CO↑ H2C2O4 → CO↑ + CO2↑ + H2O Оксид углерода (IV) СО2, углекислый газ, диоксид углерода – газ без цвета, запаха и вкуса, растворим в воде, в больших количествах вызывает удушье, под давление превращается в белую твердую массу – «сухой лед», который используется для охлаждения скоропортящихся продуктов. Молекула СО2 неполярна, имеет линейное строение O=C=O. Получение 1. Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка – в промышленности: CaCO3 → CaO + CO2↑ 2. Действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты – в лаборатории: CaCO3 (мрамор) + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑ NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2↑ Способы собирания
вытеснением воздуха
3. Сгорание углеродсодержащих веществ: СН4 + 2О2 → 2H2O + CO2 4. При медленном окислении в биохимических процессах (дыхание, гниение, брожение) Химические свойства 1) С водой даёт непрочную угольную кислоту: СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 2) Реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты Na2O + CO2 → Na2CO3 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O NaOH + CO2 (избыток) → NaHCO3 3) При повышенной температуре может проявлять окислительные свойства – окисляет металлы СO2 + 2Mg → 2MgO + C 4) Реагирует с пероксидами и надпероксидами: 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑ 4KO2 + 2CO2 = 2K2CO3 + 2O2↑ Качественная реакция на углекислый газ Помутнение известковой воды Ca(OH)2 за счёт образования белого осадка – нерастворимой соли CaCO3: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓+ H2O
Угольная кислота Н2СО3 существует только в растворах, неустойчива, слабая, двухосновная, диссоциирует ступенчато, образует средние (карбонаты) и кислые (гидрокарбонаты) соли, раствор СО2 в воде окрашивает лакмус не в красный, а в розовый цвет. Химические свойства 1) с активными металлами H2CO3 + Ca = CaCO3 + H2↑ 2) с основными оксидами H2CO3 + CaO = CaCO3 + H2O 3) с основаниями H2CO3(изб) + NaOH = NaHCO3 + H2O H2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2H2O 4) Очень непрочная кислота – разлагается Н2СО3 = Н2О + СО2↑ Соли угольной кислоты получают с использованием СО2: CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O CO2 + KOH = KHCO3
или по реакции обмена: K2CO3 + BaCl2 = 2KCl + BaCO3 При взаимодействии в водном растворе с СО2 карбонаты превращаются в гидрокарбонаты: Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 CаCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Напротив, при нагревании (или под действием щелочей) гидрокарбонаты превращаются в гидрокарбонаты: 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2↑ + H2O KHCO3 + KOH = K2CO3 + H2O Карбонаты щелочных металлов (кроме лития) к нагреванию устойчивы, карбонаты остальных металлов при нагревании разлагаются: MgCO = MgO + CO2↑ Особенно легко разлагаются аммонийные соли угольной кислоты: (NH4)2CO3 = 2NH3↑ + CO2↑ + H2O NH4HCO3 = NH3↑ + CO2↑ + H2O Применение Углерод используют для получения сажи, кокса, металлов из руд, смазочных материалов, в медицине, как поглотитель газов, для изготовления наконечников сверл (алмаз). Na2CO3∙10H2O – кристаллическая сода (кальцинированная сода); используется для получения мыла, стекла, красителей, соединений натрия; NaHCO3 – питьевая сода; используется в пищевой промышленности; CaCO3 используется в строительстве, для полученияСО2, СаО; K2CO3 – поташ; используется для получения стекла, мыла, удобрений; CO – как восстановитель, топливо; СО2 – для хранения продуктов питания, газирования воды, производства соды, сахара.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|