Главная | Обратная связь
МегаЛекции

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.

Взаимодействующее вещество Уравнение реакции
1. Металлы 4Al + 3C → Al4C3 Ca + 2C → CaC2
2. Неметаллы C + O2 → CO2 2C + O2 → 2CО С + 2F2 → CF4 С + 2S → CS2 C + Si → SiC C + 2H2 → CH4
3. Оксиды металлов и неметаллов CuO + C → Cu + CO↑ CaO + C → CaC2 + CO↑ Fe2O3 + C → Fe + CO↑ C + H2O → CO↑ + H2↑ C + CO2 → 2CO↑ C + SiO2 → Si + 2CO↑
4. Кислоты C + 2H2SO4(конц.) → СO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O С + 4HNO3(конц.) → СO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O
5. Другие реакции 2C + Na2CO3 = 2Na + 3CO↑ 2KNO3 + C = 2KNO2 + CO2

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.





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2019 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.