Dioxid de carbon. Reacția calitativă la dioxidul de carbon Reacția dioxidului de carbon cu oxidul bazic
YouTube enciclopedic
-
1 / 5
Monoxidul de carbon (IV) nu sprijină arderea. Doar unele metale active ard în el:
2 M g + C O 2 → 2 M g O + C (\displaystyle (\mathsf (2Mg+CO_(2)\rightarrow 2MgO+C)))Interacțiunea cu oxidul de metal activ:
C a O + C O 2 → C a C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CaO+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3))))Când este dizolvat în apă, formează acid carbonic:
C O 2 + H 2 O ⇄ H 2 C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+H_(2)O\rightleftarrows H_(2)CO_(3))))Reacționează cu alcalii pentru a forma carbonați și bicarbonați:
C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2))\rightarrow CaCO_(3)\downarrow +H_( 2)O)))(reacție calitativă la dioxid de carbon) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\rightarrow KHCO_(3))))Biologic
Corpul uman emite aproximativ 1 kg de dioxid de carbon pe zi.
Acest dioxid de carbon este transportat departe de țesuturi, unde este produs ca unul dintre produse finale metabolism, prin sistemul venos și apoi excretat cu aerul expirat prin plămâni. Astfel, conținutul de dioxid de carbon din sânge este ridicat în sistemul venos și scade în rețeaua capilară a plămânilor și scăzut în sângele arterial. Conținutul de dioxid de carbon dintr-o probă de sânge este adesea exprimat în termeni de presiune parțială, adică presiunea pe care dioxidul de carbon conținut într-o probă de sânge într-o anumită cantitate ar avea-o dacă doar dioxidul de carbon ar ocupa întregul volum al probei de sânge.
Dioxid de carbon(CO 2) este transportat în sânge de trei căi diferite(Raportul exact al fiecăruia dintre aceste trei moduri de transport depinde dacă sângele este arterial sau venos.)
Hemoglobina, principala proteină care transportă oxigenul a celulelor roșii din sânge, este capabilă să transporte atât oxigenul, cât și dioxidul de carbon. Cu toate acestea, dioxidul de carbon se leagă de hemoglobină într-un alt loc decât oxigenul. Se leagă de capetele N-terminale ale lanțurilor de globine, nu de hem. Cu toate acestea, datorită efectelor alosterice, care duc la modificarea configurației moleculei de hemoglobină la legare, legarea dioxidului de carbon reduce capacitatea oxigenului de a se lega de acesta, la o anumită presiune parțială a oxigenului și invers - legarea oxigenului de hemoglobină reduce capacitatea dioxidului de carbon de a se lega de acesta, la o anumită presiune parțială a dioxidului de carbon. În plus, capacitatea hemoglobinei de a se lega preferenţial de oxigen sau dioxid de carbon depinde, de asemenea, de pH-ul mediului. Aceste caracteristici sunt foarte importante pentru captarea și transportul cu succes al oxigenului de la plămâni la țesuturi și eliberarea cu succes a acestuia în țesuturi, precum și pentru captarea și transportul cu succes a dioxidului de carbon din țesuturi la plămâni și eliberarea acestuia acolo.
Dioxidul de carbon este unul dintre cei mai importanți mediatori ai autoreglării fluxului sanguin. Este un puternic vasodilatator. În consecință, dacă nivelul de dioxid de carbon din țesut sau din sânge crește (de exemplu, din cauza metabolismului intens - cauzat, de exemplu, de exerciții fizice, inflamație, leziuni tisulare sau din cauza obstrucției fluxului sanguin, ischemiei tisulare), atunci capilarele se extind, ceea ce duce la o creștere a fluxului sanguin și, respectiv, la o creștere a livrării de oxigen către țesuturi și a transportului de dioxid de carbon acumulat din țesuturi. În plus, dioxidul de carbon în anumite concentrații (crește, dar care nu ating încă valori toxice) are un efect pozitiv inotrop și cronotrop asupra miocardului și crește sensibilitatea acestuia la adrenalină, ceea ce duce la creșterea forței și frecvenței contracțiilor cardiace, magnitudinea debitului cardiac și, ca rezultat, , accidentul vascular cerebral și volumul de sânge pe minut. De asemenea, contribuie la corectarea hipoxiei și hipercapniei tisulare ( nivel avansat dioxid de carbon).
Ionii de bicarbonat sunt foarte importanți pentru reglarea pH-ului sângelui și menținerea normalului echilibrul acido-bazic. Frecvența respiratorie afectează cantitatea de dioxid de carbon din sânge. Respirația slabă sau lentă provoacă acidoză respiratorie, în timp ce respirația rapidă și excesiv de profundă duce la hiperventilație și la dezvoltarea alcalozei respiratorii.
În plus, dioxidul de carbon este, de asemenea, important în reglarea respirației. Deși corpul nostru necesită oxigen pentru metabolism, nivelurile scăzute de oxigen din sânge sau țesuturi de obicei nu stimulează respirația (sau mai bine zis, efectul stimulator al deficienței de oxigen asupra respirației este prea slab și „se activează” târziu, la niveluri foarte scăzute de oxigen din sânge, în care o persoană își pierde adesea cunoștința). În mod normal, respirația este stimulată de o creștere a nivelului de dioxid de carbon din sânge. Centrul respirator este mult mai sensibil la o creștere a dioxidului de carbon decât la lipsa oxigenului. În consecință, respirarea aerului foarte rarefiat (cu o presiune parțială scăzută a oxigenului) sau a unui amestec de gaze care nu conține deloc oxigen (de exemplu, 100% azot sau 100% protoxid de azot) poate duce rapid la pierderea conștienței fără a provoca senzație. de lipsă de aer (pentru că nivelul dioxidului de carbon nu crește în sânge, deoarece nimic nu împiedică expirarea acestuia). Acest lucru este deosebit de periculos pentru piloții aeronavelor militare care zboară la altitudini mari (în cazul unei depresurizări de urgență a cockpitului, piloții își pot pierde rapid cunoștința). Această caracteristică a sistemului de reglare a respirației este, de asemenea, motivul pentru care, în avioane, însoțitorii de bord instruiesc pasagerii, în cazul unei depresurizări a cabinei aeronavei, să își pună mai întâi o mască de oxigen înainte de a încerca să ajute pe altcineva - prin aceasta, Ajutorul riscă să-și piardă rapid cunoștința și chiar fără să simtă vreun disconfort și nevoie de oxigen până în ultimul moment.
Centrul respirator uman încearcă să mențină o presiune parțială a dioxidului de carbon în sângele arterial nu mai mare de 40 mmHg. Cu hiperventilație conștientă, conținutul de dioxid de carbon din sângele arterial poate scădea la 10-20 mm Hg, în timp ce conținutul de oxigen din sânge practic nu se va modifica sau crește ușor, iar nevoia de a respira din nou va scădea ca urmare a unei scăderea efectului stimulator al dioxidului de carbon asupra activității centrului respirator. Acesta este motivul pentru care după o perioadă de hiperventilație conștientă este mai ușor să ții respirația mult timp decât fără hiperventilație prealabilă. O astfel de hiperventilație conștientă urmată de ținerea respirației poate duce la pierderea conștienței înainte ca persoana să simtă nevoia să respire. Într-un mediu sigur, o astfel de pierdere a conștienței nu amenință nimic special (care și-a pierdut cunoștința, o persoană își va pierde controlul asupra ei înșiși, va înceta să-și țină respirația și va respira, respira și, odată cu aceasta, furnizarea de oxigen a creierului va să fie restabilit, iar apoi conștiința va fi restabilită). Cu toate acestea, în alte situații, precum înainte de scufundare, poate fi periculos (pierderea conștienței și nevoia de a respira va veni la adâncime, iar în absența controlului conștient, apa va pătrunde în căile respiratorii, ceea ce poate duce la înec). De aceea hiperventilația înainte de scufundare este periculoasă și nu este recomandată.
Chitanță
În cantități industriale, dioxidul de carbon este emis din gazele de ardere, sau ca produs secundar al proceselor chimice, de exemplu, în timpul descompunerii carbonaților naturali (calcar, dolomit) sau în producerea alcoolului (fermentația alcoolică). Amestecul de gaze obtinut se spala cu o solutie de carbonat de potasiu, care absorb dioxidul de carbon, transformandu-se in hidrocarbonat. O soluție de bicarbonat, atunci când este încălzită sau sub presiune redusă, se descompune, eliberând dioxid de carbon. În instalațiile moderne pentru producerea dioxidului de carbon, în loc de bicarbonat, acesta este mai des utilizat soluție de apă monoetanolamină, care, în anumite condiții, este capabilă să absoarbă CO₂ conținut în gazele de ardere și să-l elibereze atunci când este încălzită; separând astfel produsul finit de alte substanţe.
Dioxidul de carbon este, de asemenea, produs în instalațiile de separare a aerului ca produs secundar al obținerii de oxigen pur, azot și argon.
În condiții de laborator, se obțin cantități mici prin reacția carbonaților și bicarbonaților cu acizi, cum ar fi marmura, creta sau soda cu acid clorhidric, folosind, de exemplu, un aparat Kipp. Utilizarea reacției acidului sulfuric cu creta sau marmură are ca rezultat formarea sulfatului de calciu ușor solubil, care interferează cu reacția și este îndepărtat printr-un exces semnificativ de acid.
Pentru prepararea bauturilor se poate folosi reactia bicarbonatului de sodiu cu acid citric sau cu zeama de lamaie. În această formă au apărut primele băuturi carbogazoase. Farmaciştii erau angajaţi în fabricarea şi vânzarea lor.
Aplicație
În industria alimentară, dioxidul de carbon este folosit ca conservant și praf de copt, indicat pe ambalaj cu codul E290.
Un dispozitiv pentru alimentarea cu dioxid de carbon unui acvariu poate include un rezervor de gaz. Cea mai simplă și cea mai comună metodă de producere a dioxidului de carbon se bazează pe proiectarea pentru a face piureul băuturii alcoolice. În timpul fermentației, dioxidul de carbon eliberat poate oferi bine pansament de top pentru plantele de acvariu.
Dioxidul de carbon este folosit pentru carbonatarea limonadei și a apei spumante. Dioxidul de carbon este folosit și ca mediu de protecție în sudarea sârmei, dar la temperaturi ridicate se descompune odată cu eliberarea de oxigen. Oxigenul eliberat oxidează metalul. În acest sens, este necesar să se introducă dezoxidanți în firul de sudură, cum ar fi mangan și siliciu. O altă consecință a influenței oxigenului, asociată și cu oxidarea, este o scădere bruscă a tensiunii superficiale, care duce, printre altele, la stropi de metal mai intens decât la sudarea în atmosferă inertă.
Depozitarea dioxidului de carbon într-un cilindru de oțel în stare lichefiată este mai profitabilă decât sub formă de gaz. Dioxidul de carbon are o temperatură critică relativ scăzută de +31°C. Aproximativ 30 kg de dioxid de carbon lichefiat sunt turnate într-un cilindru standard de 40 de litri și la temperatura camerei cilindrul va conține o fază lichidă, iar presiunea va fi de aproximativ 6 MPa (60 kgf/cm²). Dacă temperatura este peste +31°C, atunci dioxidul de carbon va intra într-o stare supercritică cu o presiune peste 7,36 MPa. Presiunea standard de funcționare pentru un cilindru tipic de 40 de litri este de 15 MPa (150 kgf/cm²), dar trebuie să reziste în siguranță de 1,5 ori presiunea, adică 22,5 MPa, astfel încât lucrul cu astfel de cilindri poate fi considerat destul de sigur.
Dioxidul de carbon solid - „gheață carbonică” - este folosit ca agent frigorific în cercetare de laborator, în comerțul cu amănuntul, la repararea echipamentelor (de exemplu: răcirea uneia dintre piesele de împerechere în timpul montajului etanș), etc. Instalațiile de dioxid de carbon sunt folosite pentru lichefierea dioxidului de carbon și producerea de gheață carbonică.
Metode de înregistrare
Măsurarea presiunii parțiale a dioxidului de carbon este necesară în procesele tehnologice, în aplicatii medicale- analiza amestecurilor respiratorii în timpul ventilației artificiale a plămânilor și în sistemele de susținere a vieții închise. Analiza concentrației de CO 2 în atmosferă este utilizată pentru mediul și cercetare științifică, pentru a studia efectul de seră. Dioxidul de carbon este înregistrat folosind analizoare de gaze bazate pe principiul spectroscopiei în infraroșu și alte sisteme de măsurare a gazelor. Un analizor de gaze medicale pentru înregistrarea conținutului de dioxid de carbon din aerul expirat se numește capnograf. Pentru măsurarea concentrațiilor scăzute de CO 2 (și de asemenea) în gazele de proces sau în aerul atmosferic se poate folosi metoda cromatografică de gaze cu un metanator și înregistrarea pe un detector cu ionizare în flacără.
dioxid de carbon în natură
Fluctuațiile anuale ale concentrației de dioxid de carbon atmosferic pe planetă sunt determinate în principal de vegetația de la latitudinile mijlocii (40-70 °) ale emisferei nordice.
O mare cantitate de dioxid de carbon este dizolvată în ocean.
Dioxidul de carbon reprezintă o parte semnificativă a atmosferei unor planete din sistemul solar: Venus, Marte.
Toxicitate
Dioxidul de carbon este netoxic, dar datorită efectului concentrațiilor sale ridicate din aer asupra organismelor vii care respiră aer, este clasificat ca un gaz asfixiant. (Engleză) Rusă. Creșteri ușoare ale concentrației de până la 2-4% în interior duc la dezvoltarea somnolenței și slăbiciunii la oameni. Concentrațiile periculoase sunt considerate niveluri de aproximativ 7-10%, la care se dezvoltă sufocarea, manifestându-se prin cefalee, amețeli, pierderea auzului și pierderea cunoștinței (simptome asemănătoare cu cele ale răului de înălțime), în funcție de concentrație, pe o perioadă de mai multe. minute până la o oră. La inhalarea aerului cu concentratii mari moartea gazelor se produce foarte repede prin sufocare.
Deși, de fapt, nici o concentrație de 5-7% CO 2 nu este letală, deja la o concentrație de 0,1% (un astfel de conținut de dioxid de carbon se observă în aerul mega-orașelor), oamenii încep să se simtă slăbiți, somnoroși. Acest lucru arată că, chiar și la niveluri ridicate de oxigen, o concentrație mare de CO 2 are un efect puternic asupra bunăstării.
Inhalarea aerului cu o concentrație crescută a acestui gaz nu duce la probleme de sănătate pe termen lung, iar după ce victima este îndepărtată din atmosfera poluată, are loc rapid recuperarea completă a sănătății.
Dioxidul de carbon, monoxidul de carbon, dioxidul de carbon sunt toate denumiri pentru aceeași substanță pe care o cunoaștem ca dioxid de carbon. Deci, care sunt proprietățile acestui gaz și care sunt aplicațiile lui?
Dioxidul de carbon și proprietățile sale fizice
Dioxidul de carbon este format din carbon și oxigen. Formula pentru dioxid de carbon este CO₂. În natură, se formează prin ardere sau putrezire. materie organică. În aer și izvoarele minerale, conținutul de gaz este, de asemenea, destul de mare. în plus, oamenii și animalele eliberează și dioxid de carbon atunci când expiră.
Orez. 1. Moleculă de dioxid de carbon.
Dioxidul de carbon este un gaz complet incolor și nu poate fi văzut. De asemenea, nu are miros. Cu toate acestea, cu concentrația sa mare, o persoană poate dezvolta hipercapnie, adică sufocare. Lipsa dioxidului de carbon poate provoca, de asemenea, probleme de sănătate. Ca urmare a lipsei acestui gaz, se poate dezvolta starea inversă de sufocare - hipocapnie.
Dacă dioxidul de carbon este plasat în condiții de temperatură scăzută, atunci la -72 de grade se cristalizează și devine ca zăpada. Prin urmare, dioxidul de carbon în stare solidă se numește „zăpadă uscată”.
Orez. 2. Zăpada uscată este dioxid de carbon.
Dioxidul de carbon este de 1,5 ori mai dens decât aerul. Densitatea sa este de 1,98 kg / m³. Legătura chimică din molecula de dioxid de carbon este polară covalentă. Este polar deoarece oxigenul are o valoare de electronegativitate mai mare.
Un concept important în studiul substanțelor este masa moleculară și molară. Masa molară a dioxidului de carbon este 44. Acest număr este format din suma maselor atomice relative ale atomilor care alcătuiesc molecula. Valorile maselor atomice relative sunt preluate din tabelul D.I. Mendeleev și rotunjite la numere întregi. În consecință, masa molară a CO₂ = 12+2*16.
Pentru a calcula fracțiile de masă ale elementelor din dioxid de carbon, este necesar să se urmeze formula de calcul a fracțiilor de masă ale fiecărui element chimic dintr-o substanță.
n este numărul de atomi sau molecule.
A r- relativă masă atomică element chimic.
Domnul este greutatea moleculară relativă a substanței.
Calculați greutatea moleculară relativă a dioxidului de carbon.Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 sau 27% Deoarece dioxidul de carbon conține doi atomi de oxigen, n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 sau 73%
Răspuns: w(C) = 0,27 sau 27%; w(O) = 0,73 sau 73%
Proprietățile chimice și biologice ale dioxidului de carbon
Dioxidul de carbon are proprietăți acide, deoarece este un oxid acid, iar atunci când este dizolvat în apă se formează acid carbonic:
CO2+H2O=H2CO3
Reacționează cu alcalii, rezultând formarea de carbonați și bicarbonați. Acest gaz este neinflamabil. Doar unele metale active, cum ar fi magneziul, ard în el.
Când este încălzit, dioxidul de carbon se descompune în monoxid de carbon și oxigen:
2CO3=2CO+O3.
Ca și alții oxizi acizi, acest gaz reacționează ușor cu alți oxizi:
СaO+Co₃=CaCO3.
Dioxidul de carbon este un constituent al tuturor substanțelor organice. Circulația acestui gaz în natură se realizează cu ajutorul producătorilor, consumatorilor și descompunetorilor. În procesul vieții, o persoană produce aproximativ 1 kg de dioxid de carbon pe zi. Când inspirăm, primim oxigen, dar în acest moment se formează dioxid de carbon în alveole. În acest moment, are loc un schimb: oxigenul intră în sânge, iar dioxidul de carbon iese.
Dioxidul de carbon este produs în timpul producției de alcool. De asemenea, acest gaz este un produs secundar în producerea de azot, oxigen și argon. Utilizarea dioxidului de carbon este necesară în industria alimentară, unde dioxidul de carbon acționează ca un conservant, iar dioxidul de carbon sub formă de lichid este conținut în stingătoarele.
Continuare. Vezi 21, 22, 23, 24, 25-26, 27-28, 29/2003
6. Subgrup de carbon
Să știi: modificări alotropice ale carbonului, dependența proprietăților acestora de structura rețelei cristaline; cele mai importante proprietățiși utilizarea de carbon, oxizi de carbon, acid carbonic, carbonați, siliciu, oxizi de siliciu, acid silicic; compoziția și producerea materialelor de construcție - sticlă, ciment, beton, ceramică, condiții de depozitare și utilizare rațională a acestora; reacție calitativă la ionul carbonat; modalități de a detecta dioxidul de carbon.
A fi capabil să: pentru a caracteriza un subgrup de elemente pe baza structurii atomilor și a poziției elementelor în sistem periodic; descrie Proprietăți chimice substanțele studiate prin ecuații de reacție; determinați în practică ionul carbonat și dioxidul de carbon; rezolva probleme combinate.
Noțiuni de bază: adsorbție, desorbție, adsorbant, apă de var, lapte de var, carburi, siliciuri, anhidridă de siliciu, ceramică.Întrebări de control
1. Care este valența carbonului în compuși? De ce?
2. Ce forme alotrope formează carbonul?
3. Care este diferența dintre proprietățile grafitului și ale diamantului? De ce sunt atât de diferite proprietățile acestor substanțe?
4. De ce carbonul activ este capabil de adsorbție?
5. Ce se numește adsorbție? Unde este folosită această proprietate?
6. În ce reacții poate intra carbonul? Scrieți ecuațiile de reacție.
7. Ce oxizi formează carbonul?
8. Cum este aranjată molecula de monoxid de carbon, ce tip de legătură chimică are?
9. Cum se poate obține oxidul de carbon(II)? Dați o ecuație pentru o reacție chimică.
10. Ce sunt proprietăți fizice monoxid de carbon?
11. Ce reacții poate lua monoxidul de carbon? Dați ecuațiile reacțiilor chimice.
12. Unde se folosește monoxidul de carbon (II)?
13. Cum afectează monoxidul de carbon un organism viu? Cum să te protejezi de otrăvirea lor?
14. Cum este dispusă molecula de dioxid de carbon, ce tip de legătură chimică are?
15. Cum poți obține CO 2 ? Scrieți o ecuație pentru reacție.
16. Care sunt proprietățile fizice ale dioxidului de carbon?
17. Ce reacții sunt posibile pentru dioxidul de carbon? Dați ecuațiile de reacție corespunzătoare.
18. Cum se formează sărurile medii și acide în reacțiile CO 2 cu alcalii? Scrieți ecuațiile de reacție.
19. Cum să recunoaștem dioxidul de carbon? Scrieți ecuația unei reacții calitative la CO 2 .
20. De ce CO 2 nu sprijină arderea și respirația?
21. Care este aranjamentul atomilor într-o moleculă de acid carbonic?
22. Ce tip de legătură chimică între atomi dintr-o moleculă de acid carbonic?
23. Cum se poate obține acidul carbonic? Dați ecuația reacției.
24. Cum se disociază acidul carbonic? Este un electrolit puternic?
25. Cum are loc hidroliza carbonatului de sodiu în soluție? Scrieți ecuația reacției.
26. Care este culoarea turnesolului într-o soluție de acid carbonic? De ce?
27. Ce săruri poate forma acidul carbonic? Dați exemple de formule de substanțe.
28. Ce săruri ale acidului carbonic se găsesc în natură și cum se numesc?
29. Ce carbonați se obțin în industrie?
30. Care sunt proprietățile fizice ale sărurilor acidului carbonic?
31. Cum se comportă carbonații când sunt încălziți? Scrieți ecuațiile de reacție.
32. Ce se întâmplă cu hidrocarburile când sunt încălzite?
33. Ce alte reacții (în afară de descompunere) sunt posibile pentru carbonați?
34. Care este reacția calitativă la carbonați? Scrieți ecuația reacției.
35. Descrieți structura atomului de siliciu.
36. Ce sunt grade posibile oxidarea siliciului în compușii săi?
37. Care sunt proprietățile fizice ale siliciului?
38. Cum se poate obține siliciul pur? Scrieți o ecuație pentru reacție.
39. Ce reacții sunt posibile pentru siliciu? Scrieți ecuațiile de reacție.
40. Cum interacționează siliciul cu alcalii? Scrieți o ecuație pentru reacție.
41. Unde se folosește siliciul?
42. Ce oxid formează siliciul? Sub ce formă se găsește oxidul de siliciu în natură?
43. De ce dioxidul de siliciu este dur și refractar?
44. Care sunt proprietățile chimice ale dioxidului de siliciu? Scrieți ecuațiile de reacție.
45. Unde se folosește dioxidul de siliciu?
46. Care este cea mai simplă formulă a acidului silicic?
47. Cum poți obține acid silicic? Dați ecuația reacției.
48. Care sunt proprietățile fizice ale acidului silicic?
49. Cum se obțin silicații? Scrieți ecuațiile de reacție.
50. Care sunt proprietățile chimice ale silicaților? Scrieți ecuațiile de reacție.
51. Unde se folosește acidul silicic?
52. Unde se folosesc silicaţii?
53. Ce materiale produce industria silicaților?
54. Care este materia primă pentru producția de sticlă?
55. Cum pot fi schimbate proprietățile sticlei?
56. Unde se folosește sticla?
57. Unde se folosesc produsele ceramice?
58. Care este materia primă în producția de ciment?
59. Unde se folosește cimentul?
60. Ce elemente alcătuiesc familia carbonului?
61. Cum se modifică proprietățile elementelor din subgrupul de carbon odată cu creșterea sarcinii nucleului atomic? De ce?
62. Unde sunt folosite elementele din familia carbonului?6.1. Rezolvarea problemelor pe tema „Subgrup carbon”
Sarcina 1. La tratarea a 3,8 g dintr-un amestec de carbonat de sodiu și bicarbonat de sodiu cu acid clorhidric, s-au format 896 ml de gaz.
(Bine.). Ce volum de acid clorhidric ( fractiune in masa– 20%, densitate – 1,1 g/cm 3) s-a consumat și care este compoziția amestecului inițial?Soluţie
1. Calculul cantității de substanță:
(CO 2) \u003d 0,896 (l) / 22,4 (l / mol) \u003d 0,04 mol.
Notează prin X cantitatea de substanță gazoasă CO 2 eliberată în reacția Na 2 CO 3 cu acidul clorhidric. Apoi
(CO2) eliberat în timpul reacției NaHCO3 cu HCI este (0,04 - X) mol. Să scriem ecuațiile reacției:2. Să facem o înregistrare pentru a determina compoziția cantitativă a amestecului:
106X + 84 (0,04 – X) = 3,8, prin urmare X= 0,02 mol;
m(Na 2 CO 3) \u003d 0,02 106 \u003d 2,12 g,
m(NaHCO 3) \u003d 0,02 84 \u003d 1,68 g.
3. Calculați volumul de acid. În reacția cu Na2CO3 se consumă 0,04 moli de HCI, iar în reacția cu NaCO3 - 0,02 moli de HCI.
Răspuns. 9,95 ml HCI acid; 2,12 g Na2C03 şi 1,68 g NaHC03.
Sarcina 2. Ce volum de dioxid de carbon trebuie trecut (n.a.) printr-o soluție de 80 g cu o fracțiune de masă dintr-o substanță dizolvată de hidroxid de bariu de 5% pentru a obține bicarbonat de bariu?
Soluţie
1. Compuneți ecuația reacției:
2. Calculați cantitățile de substanțe ale compușilor inițiali care au intrat în reacție:
m(Ba (OH) 2) \u003d 80 0,05 \u003d 4 g,
(Ba (OH) 2) \u003d 4/171 \u003d 0,0234 mol;
(CO 2) \u003d 2 (Ba (OH) 2) \u003d 2 0,0234 \u003d 0,0468 mol.
3. Calculați volumul de gaz:
V(CO 2) \u003d 0,0468 22,4 \u003d 1,05 l.
Răspuns. 1,05 l CO 2 .
Sarcina 3. 1 litru dintr-un amestec de oxizi de carbon (II) și (IV) a fost trecut prin apă de var. Precipitatul a fost filtrat și uscat, masa precipitatului a fost de 2,45 g. Setați conținutul de gaz din amestecul inițial ca procent în volum.
(Bine.).Soluţie
1. Să scriem ecuațiile reacției:
2. Calculați cantitatea de substanță CO 2:
(CO 2) \u003d (CaCO 3) \u003d 2,45 / 100 \u003d 0,0245 mol.
3. Calculați volumele și fracțiile volumice () ale gazelor din amestec:
V(CO 2) \u003d 22,4 0,0245 \u003d 0,5488 l, (CO 2) \u003d 54,88%;
V(CO) \u003d 1 - 0,5488 \u003d 0,4512 l, (CO) \u003d 45,12%.
Răspuns. Fracții de volum (CO2) = 54,88%; (CO) = 45,12%.
Sarcini pentru autocontrol
1. Cu ce substanțe va reacționa monoxidul de carbon (IV): hidroxid de sodiu, apă, carbonat de magneziu, clorură de sodiu, oxid de calciu, hidroxid de cupru (II), cărbune, apă de var? Scrieți ecuațiile reacțiilor posibile.
2. Într-o eprubetă se dă o soluție de carbonat de sodiu, iar în cealaltă, sulfat de sodiu. În fiecare tub s-a adăugat o soluție de clorură de bariu și în ambele cazuri s-a observat un precipitat alb. Cum se determină ce eprubetă conține carbonat? Scrieți ecuațiile reacțiilor moleculare și ionice.
3. Explicați procesele redox arătând tranzițiile electronilor folosind metoda echilibrului electronic:
4. Scrieți ecuațiile de reacție pentru următoarele transformări:
5. Sub acţiunea unui exces de acid clorhidric pe o probă de dolomit MgCO 3 CaCO 3 cântărind 50 g se eliberează 11,2 litri de dioxid de carbon (n.a.). Determinați fracția de masă a impurităților din această probă de dolomit.
Răspuns. 8%.
6. Se știe că la arderea cărbunelui se degajă 402 kJ/mol de căldură, iar la arderea calcarului se absoarbe 180 kJ/mol de căldură. Folosind aceste date, determinați masa de cărbune (conținând 0,98 fracții de masă de carbon) necesară pentru a descompune 1 kg de calcar care conține 5% impurități.
Răspuns. 52
7. 1,68 l dintr-un amestec de oxizi de carbon (II) și (IV) s-au trecut la temperatura camerei prin 50 ml de soluție de hidroxid de sodiu cu o concentrație de 2 mol/l, după care conținutul de alcali din soluție s-a redus la jumătate. Determinați compoziția amestecului inițial de gaze în procente în masă și volum.
Răspuns. (CO)=33,3%, (CO)=24,1%;
(C02) = 66,7%, (C02) = 75,9%.8. Gazul obţinut prin reducerea completă a 16 g de oxid de fier (III) cu monoxid de carbon este trecut prin 98,2 ml de soluţie de hidroxid de potasiu 15% (densitate - 1,14 kg/dm 3). Câți litri de monoxid de carbon (II) sunt consumați
(Bine.)? Care este compoziția și masa sării rezultate?Răspuns. 6,72 l CO, 30 g KHCO3.
7. Proprietăţi generale ale metalelor
Să știi: poziţia metalelor în sistemul periodic elemente chimice D.I. Mendeleev; structura și proprietățile fizice ale metalelor; găsirea metalelor în natură; proprietățile chimice generale ale metalelor; tipuri de coroziune și metode de protecție împotriva acesteia; electroliza ca proces redox și aplicarea acestuia; clasificarea aliajelor, compoziția unor aliaje, proprietățile și aplicațiile acestora; esența și semnificația seriei electrochimice de tensiuni ale metalelor.
A fi capabil să: caracterizează metalele pe baza poziției elementelor în sistemul periodic și a structurii atomilor; caracterizați proprietățile fizice ale metalelor; întocmește ecuații de reacție care reflectă proprietățile generale ale metalelor; întocmește scheme și ecuații pentru electroliza topiturii și soluțiilor de săruri și alcalii; rezolva probleme tipice și combinate.
Noțiuni de bază Cuvinte cheie: legături metalice, rețea cristalină metalică, celulă galvanică, celulă electrochimică, coroziune, electroliză, electroextracție, rafinarea electrolitică a metalelor, electroformare, galvanizare, aliaje.Reacțiile metalelor cu acizii
metale active poate reacționa cu acizii pentru a elibera hidrogen (reacții de substituție).
Metalele inactive nu înlocuiesc hidrogenul din acizi.Întrebări de control
1. Care este importanța metalelor în viața umană?
2. Care sunt caracteristicile structurii atomilor de metal?
3. Unde sunt metalele din tabelul periodic al elementelor chimice al lui D.I. Mendeleev?
4. Câți electroni exteriori au atomii de metal din subgrupele principale și secundare?
5. Sub ce forme pot fi găsite metalele în natură?
6. Cum pot fi obținute metale din compușii lor?
7. Cum este dispusă rețeaua cristalină a metalelor?
8. Care sunt proprietățile fizice ale metalelor?
9. Cum se comportă atomii de metal în reacțiile chimice și de ce?
10. Ce proprietăți - agenți oxidanți sau reducători - prezintă metalele în reacțiile chimice?
11. Povestește-ne despre seria electrochimică a tensiunilor metalelor.
12. Enumeraţi reacţiile în care pot intra metalele.
13. Cum sunt legate activitățile chimice ale atomilor de metal și ale ionilor metalici?
14. Abur s ce metal este mortal? Descrieți semnele otrăvirii.
15. Ce este coroziunea metalelor și cum să protejăm metalul de ea?
16. Enumeraţi metalele alcaline. De ce se numesc asa?
17. Care sunt caracteristicile structurale ale atomilor de metale alcaline?
18. Cum pot fi obținute metalele alcaline?
19. Care sunt proprietățile fizice ale metalelor alcaline?
20. Ce oxizi și peroxizi se obțin prin oxidarea metalelor alcaline?
21. Care este starea de oxidare a metalului alcalin din compus? De ce?
22. Cum se formează o hidrură de metal alcalin? Care este starea de oxidare a hidrogenului în el?
23. Cum reacționează un metal alcalin cu o soluție de sare?
24. Cum colorează atomii și ionii metalelor alcaline flacăra?
25. Ce reacții sunt tipice pentru metalele alcaline?
26. Ce legături chimice formează metale alcaline cu nemetale?
27. Cum interacționează peroxidul de sodiu cu dioxidul de carbon?
28. Unde se folosesc metalele alcaline?
29. Care dintre metalele alcaline este cel mai activ și de ce?
30. Cum interacționează superoxidul CO 2 cu CO 2? Scrieți ecuația reacției.7.1. Electroliza topiturii
Catod - un agent reducător, pe acesta are loc procesul de primire a electronilor de către cationii metalici.
Anod - un agent oxidant, pe acesta are loc procesul de donare de electroni de către anioni de reziduuri acide sau ionii de hidroxid.În cazul oxidării ionilor OH, se întocmește o schemă:
4OH - - 4e \u003d 2H 2 O + O 2.
Electroliza topiturii de sare.
(Algoritmul 30.)Exercitiul 1. Faceți o diagramă a electrolizei topiturii bromurii de sodiu.
Sarcina 2. Faceți o diagramă a electrolizei unei topituri de sulfat de sodiu.
Electroliza topurilor alcaline.
(Algoritmul 31.)Exercitiul 1. Faceți o diagramă a electrolizei topiturii hidroxidului de sodiu.
7.2. Electroliza soluției
Electroliza este un proces redox care are loc pe electrozi atunci când trece printr-un electrolit curent electric. În timpul electrolizei, catodul este un agent reducător, deoarece emite electroni, iar anodul este un agent oxidant, deoarece acceptă electroni din anioni.
Pentru a selecta cel mai probabil proces la catod și anod în timpul electrolizei soluțiilor folosind un anod inert (insolubil) (de exemplu, grafit, cărbune, platină, iridiu), se folosesc următoarele: reguli.
1. Pe anod se formează:
a) în timpul electrolizei soluțiilor care conțin anioni F - , – , , , OH – , – O 2 ;
b) în timpul oxidării anionilor Cl - , Br - , I - - respectiv Cl 2 , Br 2 , I 2 .2. Pe catod se formează:
a) în timpul electrolizei soluţiilor care conţin ioni situate într-o serie de tensiuni la stânga lui Al 3+, - H 2;
b) daca ionii sunt situati intr-o serie de tensiuni in dreapta hidrogen - metale;
c) dacă ionii sunt situați într-o serie de tensiuni între Al 3+ și H +, atunci pe catod pot apărea procese concurente - reducerea atât a metalelor, cât și a hidrogenului;
d) dacă soluția apoasă conține cationi ai diferitelor metale, atunci reducerea acestora are loc în ordinea scăderii valorii potențialului electrod standard (de la dreapta la stânga într-o serie de tensiuni metalice).În cazul utilizării unui anod activ (solubil) (din cupru, argint, zinc, nichel, cadmiu), anodul însuși suferă oxidare (se dizolvă) iar pe catod, pe lângă cationii metalici de sare și ionii de hidrogen, cationii metalici. obţinute prin dizolvarea anodului sunt reduse.
Este convenabil să comparați proprietățile reducătoare ale metalelor folosind seria electrochimică de tensiuni, care include și hidrogenul. Capacitatea de reducere a elementelor din acest rând scade de la stânga la dreapta, în timp ce capacitatea de oxidare a cationilor corespunzători crește în aceeași direcție.Electroliza soluției apoase de sare.
(Algoritmul 32.)Exercitiul 1. Desenați o diagramă a electrolizei unei soluții apoase de clorură de sodiu folosind electrozi inerți.
Sarcina 2. Realizați o diagramă a electrolizei unei soluții apoase de sulfat de cupru (II) folosind electrozi inerți.
Electroliza unei soluții apoase de alcali.
(Algoritmul 33.)Exercitiul 1. Desenați o diagramă a electrolizei unei soluții apoase de hidroxid de sodiu.
Sarcini pentru autocontrol
1. Realizați scheme de electroliză:
a) topituri de clorură de calciu, hidroxid de potasiu, sulfat de litiu;
b) soluții apoase de clorură de magneziu, sulfat de potasiu, azotat de mercur(II).2. Ce reacții sunt practic fezabile:
a) Cu + HCI...;
b) Mg + H2S04 (razb.) ...;
c) Zn + Pb(N03)2...;
d) Cu + ZnCl2...;
e) Ca + H20...;
f) Fe + Cl2 ...?3. Pe capacul din oțel se pune un nit de cupru. Ce se va prăbuși mai întâi - capacul sau nitul? De ce?
4. Există un produs de fier acoperit cu o peliculă protectoare de cositor (fier cositor). Ce se va întâmpla când un astfel de produs este încălzit în aer? Scrieți ecuațiile pentru reacțiile în curs.
5. Ce volum de hidrogen (n.a.) va fi eliberat când 20 g dintr-un produs dintr-un aliaj de sodiu, potasiu și cupru sunt scufundate în apă într-un raport de masă de 1:1:2?
Răspuns. 3,86 l.
6. Calculați masa unei soluții de acid sulfuric 9,8% care va fi necesară pentru a dizolva patru granule de zinc dacă masa fiecărei granule este de 0,2 g.
Răspuns. 12,3 ani.
7. Calculați care va fi fracția de masă a hidroxidului de potasiu din soluție dacă potasiul metalic cu o greutate de 3,9 g este dizolvat în apă cu un volum de 80 ml.
Răspuns. 6,68%.
8. În timpul electrolizei sulfatului unui anumit metal, 176 ml de oxigen (n.a.) au fost eliberați la anod și 1 g de metal a fost eliberat la catod în același timp. Ce sulfat de metal a fost luat?
Răspuns. CuSO4.
9. O placă de fier cu o greutate de 18 g este scufundată într-o soluție de sulfat de cupru (II). Când a fost acoperit cu cupru, masa sa a devenit egală cu 18,2 g. Ce masă de fier a intrat în soluție?
Răspuns. 1,4 g
10. O placă de fier cu o greutate de 5 g este coborâtă o perioadă de timp în 50 ml dintr-o soluție 15% de sulfat de cupru (II), a cărei densitate este de 1,12 g / cm 3. După ce placa a fost îndepărtată, s-a constatat că masa acesteia este de 5,16 g. Care este masa sulfatului de cupru (II) din soluția rămasă?
Răspuns. 5,2 g
Răspunsuri la sarcini pentru autocontrol
6.1. Rezolvarea problemelor pe tema „Subgrup carbon”
Interacțiunea carbonului cu dioxidul de carbon are loc în funcție de reacție
Sistemul luat în considerare este format din două faze, carbon solid și gaz (f = 2). Trei substanțe care interacționează sunt interconectate printr-o ecuație de reacție, prin urmare, numărul componentelor independente este k = 2. Conform regulii fazei Gibbs, numărul de grade de libertate ale sistemului va fi egal cu
C \u003d 2 + 2 - 2 \u003d 2.
Aceasta înseamnă că concentrațiile de echilibru ale CO și CO 2 sunt funcții de temperatură și presiune.
Reacția (2.1) este endotermă. Prin urmare, conform principiului lui Le Chatelier, o creștere a temperaturii schimbă echilibrul reacției în direcția formării unei cantități suplimentare de CO.
Când reacția (2.1) are loc, se consumă 1 mol de CO2, care, când conditii normale are un volum de 22400 cm 3 şi 1 mol de carbon solid cu un volum de 5,5 cm 3 . Ca rezultat al reacției, se formează 2 moli de CO, al căror volum în condiții normale este de 44800 cm3.
Din datele de mai sus privind modificarea volumului de reactivi în timpul reacției (2.1), rezultă:
- Transformarea luată în considerare este însoțită de o creștere a volumului de substanțe care interacționează. Prin urmare, în conformitate cu principiul lui Le Chatelier, o creștere a presiunii va favoriza reacția în direcția de formare a CO 2 .
- Modificarea volumului fazei solide este neglijabilă în comparație cu modificarea volumului gazului. Prin urmare, pentru reacțiile eterogene care implică substanțe gazoase, se poate presupune cu suficientă acuratețe că modificarea volumului substanțelor care interacționează este determinată numai de numărul de moli de substanțe gazoase din părțile din dreapta și din stânga ecuației reacției.
Constanta de echilibru a reacției (2.1) se determină din expresie
Dacă grafitul este luat ca stare standard în determinarea activității carbonului, atunci a C = 1
Valoarea numerică a constantei de echilibru a reacției (2.1) poate fi determinată din ecuație
Datele privind efectul temperaturii asupra valorii constantei de echilibru a reacției sunt date în Tabelul 2.1.
Tabelul 2.1– Valorile constantei de echilibru de reacție (2.1) la diverse temperaturi
Din datele date se poate observa că la o temperatură de aproximativ 1000K (700 o C) constanta de echilibru a reacției este apropiată de unitate. Aceasta înseamnă că reacția (2.1) este aproape complet reversibilă la temperaturi moderate. La temperaturi ridicate, reacția se desfășoară ireversibil în direcția formării CO, iar la temperaturi scăzuteîn sens invers.
Dacă faza gazoasă este formată numai din CO și CO 2 , prin exprimarea presiunilor parțiale ale substanțelor care interacționează în funcție de concentrațiile lor volumetrice, ecuația (2.4) poate fi redusă la forma
În condiții industriale, CO și CO 2 se obțin ca urmare a interacțiunii carbonului cu oxigenul din aer sau explozie îmbogățite cu oxigen. În același timp, în sistem apare o altă componentă, azotul. Introducerea azotului în amestecul de gaze afectează raportul dintre concentrațiile de echilibru ale CO și CO 2 în mod similar cu o scădere a presiunii.
Ecuația (2.6) arată că compoziția amestecului de gaze de echilibru este o funcție de temperatură și presiune. Prin urmare, soluția ecuației (2.6) este interpretată grafic folosind o suprafață în spațiu tridimensional în coordonatele T, Ptot și (% CO). Percepția unei astfel de dependențe este dificilă. Este mult mai convenabil să-l reprezinte ca o dependență a compoziției unui amestec de gaze de echilibru de una dintre variabile, al doilea dintre parametrii sistemului fiind constant. Ca exemplu, Figura 2.1 prezintă date despre efectul temperaturii asupra compoziției unui amestec de gaze de echilibru la Ptot = 10 5 Pa.
Cu o compoziție inițială cunoscută a amestecului de gaze, direcția de reacție (2.1) poate fi apreciată folosind ecuația
Dacă presiunea din sistem rămâne neschimbată, relația (2.7) poate fi redusă la forma
Figura 2.1- Dependenţa compoziţiei de echilibru a fazei gazoase pentru reacţia C + CO 2 = 2CO de temperatura la P CO + P CO 2 = 10 5 Pa.
Pentru un amestec de gaze a cărui compoziție corespunde punctului a din figura 2.1, . în care
și G > 0. Astfel, punctele de deasupra curbei de echilibru caracterizează sistemele a căror abordare a stării de echilibru termodinamic are loc prin reacție
În mod similar, se poate demonstra că punctele de sub curba de echilibru caracterizează sistemele care se apropie de starea de echilibru prin reacție
dioxid de carbon (dioxid de carbon), numit si acid carbonic, este cea mai importanta componenta din compozitia bauturilor carbogazoase. Determină gustul și stabilitatea biologică a băuturilor, le conferă proprietăți spumante și răcoritoare.
Proprietăți chimice.ÎN chimic dioxidul de carbon este inert. Format cu o eliberare un numar mare căldură, acesta, ca produs al oxidării complete a carbonului, este foarte stabil. Reacțiile de reducere a dioxidului de carbon au loc numai la temperaturi ridicate. Deci, de exemplu, interacționând cu potasiul la 230 ° C, dioxidul de carbon este redus la acid oxalic:
Intrând în interacțiune chimică cu apa, gazul, în cantitate de cel mult 1% din conținutul său în soluție, formează acid carbonic, disociându-se în ioni H +, HCO 3 -, CO 2 3-. În soluție apoasă, dioxidul de carbon intră ușor în reacții chimice, formând diverse săruri carbonice. Prin urmare, o soluție apoasă de dioxid de carbon este foarte agresivă față de metale și are, de asemenea, un efect distructiv asupra betonului.
proprietăți fizice. Dioxidul de carbon este folosit pentru a satura băuturile, lichefiate prin compresie la presiune înaltă. În funcție de temperatură și presiune, dioxidul de carbon poate fi și în stare gazoasă sau solidă. Temperatura și presiunea corespunzătoare acesteia starea de agregare, sunt prezentate în diagrama de echilibru de fază (Fig. 13).
La o temperatură de minus 56,6 ° C și o presiune de 0,52 MN / m 2 (5,28 kg / cm 2), corespunzătoare punctului triplu, dioxidul de carbon poate fi simultan în stare gazoasă, lichidă și solidă. La temperaturi și presiuni mai ridicate, dioxidul de carbon este în stare lichidă și gazoasă; la o temperatură și presiune care sunt sub acești indicatori, gazul, ocolind direct faza lichidă, trece în stare gazoasă (sublim). Peste temperatura critică de 31,5°C, nicio cantitate de presiune nu poate reține dioxidul de carbon ca lichid.
În stare gazoasă, dioxidul de carbon este incolor, inodor și are un gust ușor acru. La o temperatură de 0°C și presiune atmosferică densitatea dioxidului de carbon este de 1,9769 kg/zh 3 ; este de 1,529 de ori mai greu decât aerul. La 0°C și presiunea atmosferică, 1 kg de gaz ocupă un volum de 506 litri. Relația dintre volumul, temperatura și presiunea dioxidului de carbon este exprimată prin ecuația:
unde V este volumul a 1 kg de gaz în m 3 / kg; T este temperatura gazului în °K; P - presiunea gazului în N/m 2; R este constanta gazului; A este o valoare suplimentară care ia în considerare abaterea de la ecuația de stare a unui gaz ideal;
Dioxid de carbon lichefiat- un lichid incolor, transparent, ușor mobil, asemănător aspect alcool sau eter. Densitatea unui lichid la 0°C este 0,947. La o temperatură de 20°C, gazul lichefiat este stocat la o presiune de 6,37 MN/m2 (65 kg/cm2) în cilindri de oţel. Cu curgerea liberă din balon, lichidul se evaporă cu absorbția unei cantități mari de căldură. Când temperatura scade la minus 78,5 ° C, o parte din lichid îngheață, transformându-se în așa-numita gheață uscată. În ceea ce privește duritatea, gheața carbonică este aproape de cretă și are o culoare albă terasă. Gheața carbonică se evaporă mai lent decât lichidul și se transformă direct în stare gazoasă.
La o temperatură de minus 78,9 ° C și o presiune de 1 kg / cm 2 (9,8 MN / m 2), căldura de sublimare a gheții carbonizate este de 136,89 kcal / kg (573,57 kJ / kg).
Se încarcă...
