0

Со углекислый газ

Получение

Извне углекислоту получить нельзя по причине того, что в атмосфере ее почти не содержится. Животные и человек получают её при полном расщеплении пищи, поскольку белки, жиры, углеводы, построенные на углеродной основе, при сжигании с помощью кислорода в тканях образуют углекислый газ (СО 2 ).

В промышленности углекислый газ получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). В пищевых целях используется газ, образующийся при спиртовом брожении. Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха, как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона. В лабораторных условиях небольшие количества СО 2 получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например, мрамора, мела или соды с соляной кислотой. Побочные источники производства СО 2 — продукты горения; брожение; производство жидкого аммиака; установки риформинга; производство этанола; природные источники.

При получении углекислого газа в промышленных масштабах используют три основные группы сырья.

Группа 1 — источники сырья, из которых можно производить чистый СО 2 без специального оборудования для повышения его концентрации:

  • газы химических и нефтехимических производств с содержанием 98-99% СО 2 ;
  • газы спиртового брожения на пивоваренных, спиртовых и гидролизных заводах с 98-99% СО 2 ;
  • газы из естественных источников с 92-99% СО 2 .

Группа 2 — источники сырья, использование которых обеспечивает получение чистого СО 2 :

  • газы малораспространенных химических производств с содержанием 80-95% СО 2 .

Группа 3 — источники сырья, использование которых дает возможность производить чистый СО 2 только с помощью специального оборудования:

  • газовые смеси, состоящие в основном из азота и углекислого газа (продукты сгорания углеродсодержащих веществ с содержанием 8-20% СО 2 ;
  • отходящие газы известковых и цементных заводов с 30-40% СО 2 ;
  • колошниковые газы доменных печей с 21-23% СО 2 ;
  • состоящие в основном из метана и углекислого газа и содержащие значительные примеси других газов (биогаз и свалочный газ из биореакторов с 30-45% СО 2 ;
  • попутные газы при добыче природного газа и нефти с содержанием 20-40% СО 2 .

СО 2 как сварочный газ

Начиная с 1960 года широкое распространение получила сварка легированных и углеродистых сталей в среде углекислого газа (СО 2 ), отвечающего требованиям ГОСТ 8050. В последнее время все большее распространение в сварочных технологиях машиностроительных предприятий находит применение сварочных газовых смесей аргона и гелия, при этом многие наиболее востребованные газовые смеси включают в себя небольшое количество активных газов (СО 2 или О 2 ), необходимых для стабилизации сварочной дуги. Однако при сварке углеродистых и низколегированных сталей основных структурных классов на российских предприятиях основным защитным газом по-прежнему продолжает оставаться углекислый газ СО 2 , что объясняется физическими свойствами этого защитного газа и его доступностью.

Оксид углерода (IV) СO2 – углекислый газ

Физические свойства: Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде — в 1V H2O растворяется 0,9V CO2 (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t°пл.= -78,5°C (твёрдый CO2 называется «сухой лёд»); не поддерживает горение.

Строение молекулы:

Углекислый газ имеет следующие электронную и структурную формулы —

O=C=O

Все четыре связи ковалентые полярные.

Получение:

1. Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка – в промышленности:

CaCO3 t=1200˚C→ 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:

Видео «Химические свойства углекислого газа»

Кислотный оксид:

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 + Me = MexOy + C

С+4O2 + 2Mg t˚C→ 2Mg+2O + C0

Видео «Горение магния в углекислом газе»

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

Применение углекислого газа:

Видео «Тушение пламени углекислым газом»

Угольная кислота и её соли

Химическая формула — H2CO3

Структурная формула – все связи ковалентные полярные:

Кислота слабая, существует только в водном растворе, очень непрочная, разлагается на углекислый газ и воду:

CO2 + H2O ↔ H2CO3

Опыт «Разложение угольной кислоты»

Опыт «Получение»

Опыт «Получение угольной кислоты»

Химические свойства:

Для угольной кислоты характерны все свойства кислот.

1) Диссоциация – двухосновная кислота, диссоциирует слабо в две ступени, индикатор — лакмус краснеет в водном растворе:

H2CO3 ↔ H+ + HCO3-(гидрокарбонат-ион)

HCO3- ↔ H+ + CO32- (карбонат-ион)

2) с активными металлами

H2CO3 + Ca = CaCO3 + H2

3) с основными оксидами

H2CO3 + CaO = CaCO3 + H2O

4) с основаниями

H2CO3(изб) + NaOH = NaHCO3 + H2O

H2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2H2O

5) Очень непрочная кислота – разлагается

Соли угольной кислоты – карбонаты и гидрокарбонаты

Угольная кислота образует два ряда солей:

· Средние соли — карбонаты Na2СO3, (NH4)2CO3

· Кислые соли — бикарбонаты, гидрокарбонаты NaHCO3 , Ca(HCO3)2

В природе встречаются:

CaCO3

мел

мрамор

известняк

NaHCO3 – питьевая сода

K2CO3(поташ, в золе растений)

Na2CO3 – сода, кальцинированная сода

Na2CO3 x 10H2O – кристаллическая сода

Физические свойства:

Все карбонаты – твёрдые кристаллические вещества. Большинство из них в воде не растворяются. Гидрокарбонаты растворяются в воде.

Химические свойства солей угольной кислоты:

Общие свойства солей:

1) Вступают в реакции обмена с другими растворимыми солями

Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓ + 2NaCl

2) Разложение гидрокарбонатов при нагревании

NaHCO3 t˚C → Na2CO3 + H2O + CO2

3) Разложение нерастворимых карбонатов при нагревании

CaCO3 t˚C → CaO+ CO2

4) Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:

Опыт «Взаимопревращение карбонатов и гидрокарбонатов»

гидрокарбонаты в карбонаты

Me(HCO3)n + Me(OH)n → MeCO3+H2O

Me(HCO3)n t˚C → MeCO3↓+H2O+CO2

карбонаты в гидрокарбонаты

MeCO3+H2O+CO2= Me(HCO3)n

Специфические свойства:

1) Качественная реакция на CO32- карбонат – ион «вскипание» при действии сильной кислоты:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2­

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№ 1. Закончите уравнения осуществимых химических реакций:

CO 2+ KOH =

CO + Al =

H2CO3+ K2SO4 =

CO2( изб ) + NaOH =

С O2+ Na2O =

CaCO3+ CO2 + H2O =

CO2+ Ca(OH)2 =

CO + CaO =

CO2+ H2SO4 =

Ca(HCO3)2+ Ca(OH)2=

H2CO3+ NaCl =

C + ZnO =

№2.

Осуществите превращения по схеме:

1) Al 4 C 3→ CH 4→ CO 2→ CaCO 3→ Ca ( HCO 3)2→ CaCO 3

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *