-->
|
|
|
Õèìèÿ 9 êëàññ ñ ÃÄÇ. Ãàáðèåëÿí § 34. Êèñëîðîäíûå ñîåäèíåíèÿ óãëåðîäà
Óãëåðîä îáðàçóåò äâà îêñèäà — îêñèä óãëåðîäà (II) ÑÎ è îêñèä óãëåðîäà (IV) CO2. Îêñèä óãëåðîäà (II) ÑÎ — áåñöâåòíûé, íå èìåþùèé çàïàõà ãàç, ìàëîðàñòâîðèìûé â âîäå. Åãî íàçûâàþò óãàðíûì ãàçîì, òàê êàê îí î÷åíü ÿäîâèò. Ïîïàäàÿ ïðè äûõàíèè â êðîâü, îí áûñòðî ñîåäèíÿåòñÿ ñ ãåìîãëîáèíîì, îáðàçóÿ ïðî÷íîå ñîåäèíåíèå êàðáîêñèãåìîãëîáèí (îáúÿñíèòå ïðîèñõîæäåíèå ýòîãî òåðìèíà), òåì ñàìûì ëèøàÿ ãåìîãëîáèí âîçìîæíîñòè ïåðåíîñèòü êèñëîðîä. Ïðè âäûõàíèè âîçäóõà, ñîäåðæàùåãî 0,1% ÑÎ, ÷åëîâåê ìîæåò âíåçàïíî ïîòåðÿòü ñîçíàíèå è óìåðåòü. Óãàðíûé ãàç îáðàçóåòñÿ ïðè íåïîëíîì ñãîðàíèè òîïëèâà (íàïèøèòå óðàâíåíèå ñîîòâåòñòâóþùåé õèìè÷åñêîé ðåàêöèè), âîò ïî÷åìó òàê îïàñíî ïðåæäåâðåìåííîå çàêðûâàíèå äûìîõîäîâ ïå÷åé (ðèñ. 152). Îêñèä óãëåðîäà (II) îòíîñÿò, êàê âû óæå çíàåòå, ê íåñîëåîáðàçóþùèì îêñèäàì. Áóäó÷è îêñèäîì íåìåòàëëà, îí äîëæåí ðåàãèðîâàòü ñ ùåëî÷àìè è îñíîâíûìè îêñèäàìè ñ îáðàçîâàíèåì ñîëè è âîäû, îäíàêî ýòîãî íå íàáëþäàåòñÿ. ÑÎ — õîðîøèé âîññòàíîâèòåëü {ïî÷åìó?). Îí ñãîðàåò â êèñëîðîäå, îáðàçóÿ óãëåêèñëûé ãàç:
Îêñèä óãëåðîäà (II) ñïîñîáåí îòíèìàòü êèñëîðîä ó îêñèäîâ ìåòàëëîâ, ò. å. âîññòàíàâëèâàòü ìåòàëëû èç èõ îêñèäîâ:
Èìåííî ýòî ñâîéñòâî îêñèäà óãëåðîäà (II) èñïîëüçóþò â ìåòàëëóðãèè ïðè âûïëàâêå ÷óãóíà. Îêñèä óãëåðîäà (IV) ÑO2 — áåñöâåòíûé, íå èìåþùèé çàïàõà ãàç, øèðîêî èçâåñòíûé ïîä íàçâàíèåì óãëåêèñëûé ãàç. Îí ïðèìåðíî â ïîëòîðà ðàçà òÿæåëåå âîçäóõà. Ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ â îäíîì îáú¸ìå âîäû ðàñòâîðÿåòñÿ îäèí îáú¸ì óãëåêèñëîãî ãàçà. Ïðè äàâëåíèè ïðèìåðíî 60 àòì óãëåêèñëûé ãàç ïðåâðàùàåòñÿ â áåñöâåòíóþ æèäêîñòü. Ïðè èñïàðåíèè æèäêîãî óãëåêèñëîãî ãàçà ÷àñòü åãî ïðåâðàùàåòñÿ â òâ¸ðäóþ ñíåãîîáðàçíóþ ìàññó, êîòîðóþ â ïðîìûøëåííîñòè ïðåññóþò, — ýòî èçâåñòíûé âàì «ñóõîé ë¸ä», êîòîðûé ïðèìåíÿþò äëÿ õðàíåíèÿ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ. Âû óæå çíàåòå, ÷òî òâ¸ðäûé óãëåêèñëûé ãàç èìååò ìîëåêóëÿðíóþ ðåø¸òêó è ñïîñîáåí ê âîçãîíêå (÷òî ýòî òàêîå?). Óãëåêèñëûé ãàç ÑO2 êàê òèïè÷íûé êèñëîòíûé îêñèä âçàèìîäåéñòâóåò ñ ùåëî÷àìè (íàïðèìåð, âûçûâàåò ïîìóòíåíèå èçâåñòêîâîé âîäû), ñ îñíîâíûìè îêñèäàìè è âîäîé. Îí íå ãîðèò è íå ïîääåðæèâàåò ãîðåíèÿ (ðèñ. 153) è ïîòîìó ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ òóøåíèÿ ïîæàðîâ. Îäíàêî ìàãíèé ïðîäîëæàåò ãîðåòü â óãëåêèñëîì ãàçå ñ îáðàçîâàíèåì îêñèäà è âûäåëåíèåì óãëåðîäà â âèäå ñàæè:
Óãëåêèñëûé ãàç ïîëó÷àþò, äåéñòâóÿ íà ñîëè óãîëüíîé êèñëîòû — êàðáîíàòû ðàñòâîðàìè ñîëÿíîé, àçîòíîé è äàæå óêñóñíîé êèñëîò.  ëàáîðàòîðèè óãëåêèñëûé ãàç ïîëó÷àþò ïðè äåéñòâèè ñîëÿíîé êèñëîòû íà ìåë èëè ìðàìîð (ðèñ. 154):
{êàê ñîáèðàþò è ðàñïîçíàþò óãëåêèñëûé ãàç?).  ïðîìûøëåííîñòè óãëåêèñëûé ãàç ïîëó÷àþò îáæèãîì èçâåñòíÿêà:
{âñïîìíèòå, ïðîèçâîäñòâî êàêîãî ïðîäóêòà ñëóæèò îñíîâíîé öåëüþ ýòîé ðåàêöèè).
Óãëåêèñëûé ãàç èñïîëüçóþò òàêæå äëÿ èçãîòîâëåíèÿ øèïó÷èõ íàïèòêîâ è ïîëó÷åíèÿ ñîäû. Ïðèìåíåíèå óãëåêèñëîãî ãàçà ïîêàçàíî íà ðèñóíêå 155. Ïðè ðàñòâîðåíèè îêñèäà óãëåðîäà (IV) â âîäå îáðàçóåòñÿ î÷åíü íåñòîéêàÿ óãîëüíàÿ êèñëîòà Í2ÑO3, êîòîðàÿ ëåãêî ðàçëàãàåòñÿ íà èñõîäíûå êîìïîíåíòû — óãëåêèñëûé ãàç è âîäó:
Áóäó÷è äâóõîñíîâíîé, óãîëüíàÿ êèñëîòà îáðàçóåò äâà ðÿäà ñîëåé: ñðåäíèå — êàðáîíàòû, íàïðèìåð ÑàÑO3, è êèñëûå — ãèäðîêàðáîíàòû, íàïðèìåð Ñà(ÍÑO3)2. Èç êàðáîíàòîâ â âîäå ðàñòâîðèìû òîëüêî ñîëè êàëèÿ, íàòðèÿ è àììîíèÿ. Êèñëûå ñîëè, êàê ïðàâèëî, ðàñòâîðèìû â âîäå. Ïðè èçáûòêå óãëåêèñëîãî ãàçà â ïðèñóòñòâèè âîäû êàðáîíàòû ìîãóò ïðåâðàùàòüñÿ â ãèäðîêàðáîíàòû. Òàê, åñëè ÷åðåç èçâåñòêîâóþ âîäó ïðîïóñêàòü óãëåêèñëûé ãàç, òî îíà ñíà÷àëà ïîìóòíååò èç-çà âûïàâøåãî â îñàäîê íåðàñòâîðèìîãî â âîäå êàðáîíàòà êàëüöèÿ, îäíàêî ïðè äàëüíåéøåì ïðîïóñêàíèè óãëåêèñëîãî ãàçà ïîìóòíåíèå èñ÷åçàåò â ðåçóëüòàòå îáðàçîâàíèÿ ðàñòâîðèìîãî ãèäðîêàðáîíàòà êàëüöèÿ:
Èìåííî íàëè÷èåì ãèäðîêàðáîíàòîâ êàëüöèÿ è ìàãíèÿ â ïðèðîäíîé âîäå è îáúÿñíÿåòñÿ å¸ âðåìåííàÿ æ¸ñòêîñòü. Ïî÷åìó âðåìåííàÿ? Ïîòîìó ÷òî ïðè íàãðåâàíèè ðàñòâîðèìûé ãèäðîêàðáîíàò êàëüöèÿ ñíîâà ïðåâðàùàåòñÿ â íåðàñòâîðèìûé êàðáîíàò:
Ýòà ðåàêöèÿ ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ íàêèïè íà ñòåíêàõ êîòëîâ, òðóá ïàðîâîãî îòîïëåíèÿ è äîìàøíèõ ÷àéíèêîâ.  ïðèðîäå â ðåçóëüòàòå ýòîé ðåàêöèè â ïåùåðàõ ôîðìèðóþòñÿ ñâèñàþùèå âíèç ïðè÷óäëèâûå ñòàëàêòèòû, íàâñòðå÷ó êîòîðûì ñíèçó âûðàñòàþò ñòàëàãìèòû (ðèñ. 156). Äðóãèå ñîëè êàëüöèÿ è ìàãíèÿ, â ÷àñòíîñòè õëîðèäû è ñóëüôàòû, ïðèäàþò âîäå ïîñòîÿííóþ æ¸ñòêîñòü, êîòîðóþ íåâîçìîæíî óñòðàíèòü êèïÿ÷åíèåì. Äëÿ óäàëåíèÿ ñîëåé, âûçûâàþùèõ ïîñòîÿííóþ æ¸ñòêîñòü, ïðèõîäèòñÿ èñïîëüçîâàòü äðóãîé êàðáîíàò — ñîäó Na2CO3, êîòîðàÿ ïåðåâîäèò èîíû Ñà2+ â îñàäîê, íàïðèìåð:
Ñîäó ìîæíî èñïîëüçîâàòü è äëÿ óñòðàíåíèÿ âðåìåííîé æ¸ñòêîñòè âîäû. Êàðáîíàòû è ãèäðîêàðáîíàòû ìîæíî îáíàðóæèòü ñ ïîìîùüþ ðàñòâîðîâ êèñëîò: ïðè äåéñòâèè íà íèõ êèñëîò íàáëþäàåòñÿ õàðàêòåðíîå «âñêèïàíèå» èç-çà âûäåëÿþùèõñÿ ïóçûðüêîâ óãëåêèñëîãî ãàçà (ðèñ. 157):
Ýòà ðåàêöèÿ ÿâëÿåòñÿ êà÷åñòâåííîé íà ñîëè óãîëüíîé êèñëîòû. Î ïðèìåíåíèè âàæíåéøèõ êàðáîíàòîâ Na2CO3, CaCO3, K2CO3, (NH4)2CO3, ãèäðîêàðáîíàòîâ NaHCO3 è NH4HCO3 âû óæå çíàåòå.
1. Îáðàòèòåñü ê ýëåêòðîííîìó ïðèëîæåíèþ. Èçó÷èòå ìàòåðèàë óðîêà è âûïîëíèòå ïðåäëîæåííûå çàäàíèÿ. 2. Íàéäèòå â Èíòåðíåòå ýëåêòðîííûå àäðåñà, êîòîðûå ìîãóò ñëóæèòü äîïîëíèòåëüíûìè èñòî÷íèêàìè, ðàñêðûâàþùèìè ñîäåðæàíèå êëþ÷åâûõ ñëîâ è ñëîâîñî÷åòàíèé ïàðàãðàôà. Ïðåäëîæèòå ó÷èòåëþ ñâîþ ïîìîùü â ïîäãîòîâêå íîâîãî óðîêà — ñäåëàéòå ñîîáùåíèå ïî êëþ÷åâûì ñëîâàì è ñëîâîñî÷åòàíèÿì ñëåäóþùåãî ïàðàãðàôà.
1. Ðàññìîòðèòå ðåàêöèþ âîññòàíîâëåíèÿ îêñèäà æåëåçà (III) îêñèäîì óãëåðîäà (II) êàê îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûé ïðîöåññ. 2. Êàêèå íåñîëåîáðàçóþùèå îêñèäû âàì åù¸ èçâåñòíû, êðîìå îêñèäà óãëåðîäà (II)? Âåðíî ëè ñ õèìè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ äðóãîå ñèíîíèìè÷åñêîå íàçâàíèå èõ — áåçðàçëè÷íûå, èëè èíäèôôåðåíòíûå, îêñèäû? 3. Íàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé, õàðàêòåðèçóþùèå ñâîéñòâà îêñèäà óãëåðîäà (IV). Ðàññìîòðèòå âçàèìîäåéñòâèå îêñèäà óãëåðîäà (IV) ñ ìàãíèåì êàê îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûé ïðîöåññ. 4. Ïî÷åìó ðàñòâîð óãëåêèñëîãî ãàçà îêðàøèâàåò ëàêìóñ â êðàñíûé öâåò? Ïî÷åìó ïðè äëèòåëüíîì õðàíåíèè ýòîãî ðàñòâîðà ëàêìóñ ñíîâà ïðèîáðåòàåò ôèîëåòîâóþ îêðàñêó? 5. Íàïèøèòå ôîðìóëû ñëåäóþùèõ ñîëåé: êàðáîíàòà ìåäè (II), ãèäðîêàðáîíàòà ìåäè (II), ãèäðîêñîêàðáîíàòà ìåäè (II). Ê êàêîé ãðóïïå ñîëåé îòíîñèòñÿ êàæäàÿ ñîëü? Êàê åù¸ íàçûâàþò ïîñëåäíþþ ñîëü? 6. Íàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ìîæíî îñóùåñòâèòü ïðåâðàùåíèÿ:
Ðàññìîòðèòå ïðîöåññû îêèñëåíèÿ-âîññòàíîâëåíèÿ. 7.  1060 ã 2%-ãî ðàñòâîðà êàðáîíàòà íàòðèÿ ðàñòâîðèëè 14,3 ã êðèñòàëëè÷åñêîé ñîäû (Na2CO3 • 10Í2O). Âû÷èñëèòå ìàññîâóþ äîëþ ñîëè â ïîëó÷åííîì ðàñòâîðå. Âû÷èñëèòå îáú¸ì óãëåêèñëîãî ãàçà (í. ó.), êîòîðûé îáðàçóåòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ïîëó÷åííîãî ðàñòâîðà ñ èçáûòêîì ñîëÿíîé êèñëîòû.
|
|
|