Εξίσωση χημικών ιδιοτήτων διοξειδίου του άνθρακα. Βασικές χημικές ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα

Θέμα: Απλές χημικές αντιδράσεις - η δράση αραιωμένων οξέων στα ανθρακικά, λήψη και μελέτη των ιδιοτήτων του διοξειδίου του άνθρακα.

Στόχοι μάθησης: - Να μελετήσουν τη δράση των οξέων στα ανθρακικά και να βγάλουν γενικά συμπεράσματα.

Κατανόηση και εκτέλεση ποιοτικών δοκιμών διοξειδίου του άνθρακα.

Αναμενόμενα αποτελέσματα: Μέσα από ένα χημικό πείραμα, βασισμένο σε παρατηρήσεις, ανάλυση των αποτελεσμάτων του πειράματος, οι μαθητές εξάγουν συμπεράσματα σχετικά με τις μεθόδους λήψης διοξειδίου του άνθρακα, τις ιδιότητές του και την επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα στο ασβεστόνερο. Συγκρίνοντας τις μεθόδους για την παραγωγή υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα με τη δράση αραιών οξέων σε μέταλλα και ανθρακικά,Οι μαθητές εξάγουν συμπεράσματα για τα διάφορα προϊόντα χημικών αντιδράσεων που προκύπτουν από τη δράση αραιωμένων οξέων.

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων:

Ώρα διοργάνωσης: 1) Χαιρετισμός. 2) Ορισμός απουσίας. 3) Έλεγχος της ετοιμότητας των μαθητών και της τάξης για το μάθημα

Συνέντευξη εργασία για το σπίτι: Παρουσίαση του βίντεο με θέμα: "Απλές χημικές αντιδράσεις, υδρογόνο.Πραγματοποίηση αμοιβαίας αξιολόγησης της εργασίας για το σπίτι, η τεχνική «Δύο αστέρια και μια ευχή». Σκοπός: Αμοιβαία αξιολόγηση, επανάληψη του μελετημένου υλικού με θέμα τις απλές χημικές αντιδράσεις. Μέθοδοι και ιδιότητες παραγωγής υδρογόνου.

Χωρίστε την τάξη σε ομάδες. Στρατηγική: ένα προς ένα.

Εκμάθηση νέου υλικού . Οργανώνει εργασία σε ομάδες για τη μελέτη μιας θεωρητικής πηγής με θέμα τις απλές χημικές αντιδράσεις - διοξείδιο του άνθρακα, απόκτηση και μελέτη των ιδιοτήτων του διοξειδίου του άνθρακα. Ο δάσκαλος οργανώνει τον αμοιβαίο έλεγχο των μελετώμενων,FD – τεχνική - Φτιάξτε μια πρόταση στην οποία είναι απαραίτητο να εκφράσετε την απάντηση στην ερώτηση που έθεσε ο δάσκαλος.

- Τι νέο μάθατε για τις ιδιότητες των οξέων;

Τι μάθατε για το διοξείδιο του άνθρακα;

Σκοπός: περίπουΕκτιμήστε την ποιότητα κάθε απάντησης γρήγορα και συνολικά.Να σημειωθεί εάν οι μαθητές εντοπίζουν τις βασικές έννοιες του υλικού που καλύπτει και τη σχέση τους.

1. Ο δάσκαλος οργανώνει επανάληψη κανόνων ασφαλείας κατά την εργασία με οξέα και αλκάλια (ασβεστόνερο) - χημική υπαγόρευση - 4 λεπτά.FO - τεχνική - αυτοέλεγχος σύμφωνα με το μοντέλο - εισαγωγή λέξεων που λείπουν, εργασία με κείμενο. Στόχος είναι να ελεγχθεί το επίπεδο γνώσης των κανόνων για τη διεξαγωγή ενός ασφαλούς πειράματος.

Υπαγόρευση

ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΟΞΕΑ

οξέα προκαλέσει μια χημική ουσία ………………….δέρμακαι άλλα υφάσματα.

Ανάλογα με την ταχύτητα δράσης και τον ρυθμό καταστροφής των ιστών του σώματος, τα οξέα ταξινομούνται με την ακόλουθη σειρά, ξεκινώντας από τα περισσότεραισχυρή: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………

Κατά την αραίωση των οξέων, ………………… ρίξτε ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Δεν επιτρέπεται ένα μπουκάλι οξύ ………………τα χέρια στο στήθος, γιατί πιθανώς ………………………………………………..

Πρώτες βοήθειες. Περιοχή του δέρματος που επηρεάζεται από οξύ ……….πίδακας κρύου ………….. κατά τη διάρκεια …………………. ελάχ. posle ………………… εφαρμόζεται εμποτισμένο νερό στο καμένο μέροςλύση …………. επίδεσμος γάζας ή βάταμάκτρο. Σε 10 λεπτά. επίδεσμος ……….., δέρμα ………….,και λιπαίνεται με γλυκερίνη για μείωση των αισθήσεων πόνουεπιβλητικός.

1. Πραγματοποίηση εργαστηριακού πειράματος: «Λήψη διοξειδίου του άνθρακα και μελέτη των ιδιοτήτων του».

Οι μαθητές πραγματοποιούν ένα πείραμασυμπληρώστε τον πίνακα παρατηρήσεων και συμπερασμάτων,εγγραφή βίντεο με παρατηρήσεις για τοποθέτησηYouTubeγια να δουν οι γονείς τους.

Αντανάκλαση του μαθήματος: δάσκαλοςζητά να εκφράσουν τη στάση τους για τις μορφές του μαθήματος, να εκφράσουν τις επιθυμίες τους για το μάθημα.Οι μαθητές συμπληρώνουν χρωματιστά αυτοκόλλητα - "Φανάρι"

"Κόκκινο" - το θέμα δεν είναι ξεκάθαρο για μένα, απομένουν πολλές ερωτήσεις.

"Κίτρινο" - το θέμα είναι σαφές για μένα, αλλά υπάρχουν ερωτήσεις.

"Πράσινο" - το θέμα είναι ξεκάθαρο για μένα.

Εργασία για το σπίτι : Μελετήστε τον θεωρητικό πόρο. Συγκρίνετε γραπτώς τα αποτελέσματα της δράσης αραιωμένων οξέων σε μέταλλα και ανθρακικά άλατα, συγκρίνετε τα αέρια υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα - ένα μίνι δοκίμιο.Κάντε ένα βίντεο και δημοσιεύστε τοYouTube. Ομάδες για να βαθμολογήσουν τα βίντεο άλλων μαθητώνFO - τεχνική - «Δύο αστέρια και μια ευχή».

Βιβλιογραφικές αναφορές:

Ενεργητικές μέθοδοι διδασκαλίας και μάθησηςwww. CPM. KZ

Διαμορφωτική αξιολόγηση στο δημοτικό σχολείο.Ένας πρακτικός οδηγός για εκπαιδευτικούς / Σύνθ. O. I. Dudkina, A. A. Burkitova, R. Kh. Shakirov. - B .: "Bilim", 2012. - 89 σελ.

Αξιολόγηση των εκπαιδευτικών επιτευγμάτων των μαθητών.Μεθοδολογικός οδηγός / Συντάχθηκε από τον R. Χ. Σακίροφ, Α.Α. Burkitova, Ο.Ι. Ο Ντάντκιν. - B .: "Bilim", 2012. - 80 σελ.

Συνημμένο 1

Θεωρητικός πόρος

Διοξείδιο του άνθρακα

μόριο CO 2

Φυσικές ιδιότητες

Μονοξείδιο του άνθρακα (IV) - διοξείδιο του άνθρακα, άχρωμο και άοσμο αέριο, βαρύτερο από τον αέρα, διαλυτό στο νερό, με ισχυρή ψύξη κρυσταλλώνεται με τη μορφή λευκής μάζας που μοιάζει με χιόνι - «ξηρός πάγος». Σε ατμοσφαιρική πίεση, δεν λιώνει,και εξατμίζεται, παρακάμπτοντας την υγρή κατάσταση συσσωμάτωσης - αυτό το φαινόμενο ονομάζεται εξάχνιση , θερμοκρασία εξάχνωσης -78 °С. Το διοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται κατά την αποσύνθεση και την καύση της οργανικής ύλης. Περιέχεται στον αέρα και σε μεταλλικές πηγές, που απελευθερώνεται κατά την αναπνοή ζώων και φυτών. Ελαφρώς διαλυτό στο νερό (1 όγκος διοξειδίου του άνθρακα σε έναν όγκο νερού στους 15 °C).

Παραλαβή

Το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται από τη δράση ισχυρών οξέων στα ανθρακικά:

ανθρακικό μέταλλο+ οξύ →ένα αλάτι + διοξείδιο του άνθρακα + νερό

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + Η 2 Ο

ανθρακικό άλαςασβέστιο + υδροχλωρικόςοξύ = ανθρακικόςαέριο + νερό

ανθρακικό ασβέστιο + υδροχλωρικό οξύ→ χλωριούχο ασβέστιο + διοξείδιο του άνθρακα + νερό

Να 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 + Η 2 Ο

ανθρακικό άλαςνάτριο + υδροχλωρικόςοξύ = ανθρακικόςαέριο + νερό

ανθρακικό νάτριο + υδροχλωρικό οξύ→ χλωριούχο νάτριο + διοξείδιο του άνθρακα + νερό

Χημικές ιδιότητες

Ποιοτική αντίδραση

Μια ποιοτική αντίδραση για την ανίχνευση διοξειδίου του άνθρακα είναι η θολότητα του ασβεστόνερου:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + Η 2 Ω

ασβεστόνερο + διοξείδιο του άνθρακα = + νερό

Στην αρχή της αντίδρασης, σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα, το οποίο εξαφανίζεται όταν διέρχεται CO για μεγάλο χρονικό διάστημα. 2 μέσω ασβεστόνερου, γιατί Το αδιάλυτο ανθρακικό ασβέστιο μετατρέπεται σε διαλυτό διττανθρακικό:

CaCO 3 + Η 2 O+CO 2 = ΑΠΟ α (HCO 3 ) 2 .

Παράρτημα 2

Εργαστηριακό πείραμα Νο 7

«Παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα και η αναγνώρισή του»

Σκοπός: αποκτήσουν πειραματικά διοξείδιο του άνθρακα και διεξάγουν ένα πείραμα που χαρακτηρίζει τις ιδιότητές του.

Εξοπλισμός και αντιδραστήρια: βάση με δοκιμαστικούς σωλήνες, βάση εργαστηρίου, δοκιμαστικοί σωλήνες, σωλήνας εξαερισμού με ελαστικό πώμα, συσκευή λήψης διοξειδίου του άνθρακα, κιμωλία (ανθρακικό ασβέστιο), ανθρακικός χαλκός ( II ), ανθρακικό νάτριο, διάλυμα οξικού οξέος, ασβεστόνερο.

Πρόοδος:

Προετοιμάστε εκ των προτέρων ένα δοκιμαστικό σωλήνα με 3 ml ασβεστόνερου.

Συναρμολογήστε τη συσκευή για τη λήψη αερίου (όπως φαίνεται στο σχήμα 1). Τοποθετήστε μερικά κομμάτια κιμωλίας στον δοκιμαστικό σωλήνα, ρίξτε μέχρι το 1/3 του όγκου του δοκιμαστικού σωλήνα με οξικό οξύ και κλείστε τον φελλό με ένα σωλήνα εξόδου αερίου, το άκρο του οποίου κατευθύνεται προς τα κάτω. Περιγράψτε πώς παράγεται το διοξείδιο του άνθρακα_______________________?) .

Βυθίστε τον σωλήνα εξαερισμού στον σωλήνα ασβεστόνερου έτσι ώστε το άκρο του σωλήνα εξαερισμού να βρίσκεται κάτω από το επίπεδο του διαλύματος. Περάστε το διοξείδιο του άνθρακα μέχρι να σημειωθεί καθίζηση. Εάν συνεχίσετε να διοχετεύετε περαιτέρω διοξείδιο του άνθρακα, το ίζημα θα εξαφανιστεί. Περιγράψτε τις χημικές ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα.

Με βάση τα αποτελέσματα των πειραμάτων, συμπληρώστε τον πίνακα, βγάλτε ένα συμπέρασμα.

Δείγμα εργασίας

Συναρμολόγησαν μια συσκευή για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, τοποθέτησαν κομμάτια κιμωλίας σε δοκιμαστικό σωλήνα και πρόσθεσαν υδροχλωρικό οξύ. Παρατηρήστε: την απελευθέρωση φυσαλίδων αερίου.

Το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να ληφθεί με τη δράση του οξικού οξέος σε:

κιμωλία (ανθρακικό Συμπέρασμα: Έλαβε διοξείδιο του άνθρακα και μελέτησε τις ιδιότητές του.

διοξείδιο του άνθρακα (διοξείδιο του άνθρακα),ονομάζεται επίσης ανθρακικό οξύ, είναι το πιο σημαντικό συστατικό στη σύνθεση των ανθρακούχων ποτών. Καθορίζει τη γεύση και τη βιολογική σταθερότητα των ποτών, τους προσδίδει αφρώδεις και δροσιστικές ιδιότητες.

Χημικές ιδιότητες.Χημικά, το διοξείδιο του άνθρακα είναι αδρανές. Σχηματισμένο με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας, ως προϊόν της πλήρους οξείδωσης του άνθρακα, είναι πολύ σταθερό. Οι αντιδράσεις μείωσης του διοξειδίου του άνθρακα προχωρούν μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Έτσι, για παράδειγμα, αλληλεπιδρώντας με το κάλιο στους 230 ° C, το διοξείδιο του άνθρακα ανάγεται σε οξαλικό οξύ:

Εισερχόμενος σε χημική αλληλεπίδραση με το νερό, το αέριο, σε ποσότητα όχι μεγαλύτερη από το 1% της περιεκτικότητάς του σε διάλυμα, σχηματίζει ανθρακικό οξύ, που διασπάται σε ιόντα H +, HCO 3 -, CO 2 3-. Σε ένα υδατικό διάλυμα, το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται εύκολα σε χημικές αντιδράσεις, σχηματίζοντας διάφορα ανθρακικά άλατα. Επομένως, ένα υδατικό διάλυμα διοξειδίου του άνθρακα είναι εξαιρετικά επιθετικό προς τα μέταλλα και έχει επίσης καταστροφική επίδραση στο σκυρόδεμα.

φυσικές ιδιότητες.Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται για τον κορεσμό των ποτών, το οποίο υγροποιείται με συμπίεση σε υψηλή πίεση. Ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί επίσης να είναι σε αέρια ή στερεά κατάσταση. Η θερμοκρασία και η πίεση που αντιστοιχούν σε μια δεδομένη κατάσταση συσσωμάτωσης φαίνονται στο διάγραμμα ισορροπίας φάσης (Εικ. 13).

Σε θερμοκρασία μείον 56,6 ° C και πίεση 0,52 MN / m 2 (5,28 kg / cm 2), που αντιστοιχεί στο τριπλό σημείο, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί ταυτόχρονα να είναι σε αέρια, υγρή και στερεή κατάσταση. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις, το διοξείδιο του άνθρακα βρίσκεται σε υγρή και αέρια κατάσταση. σε θερμοκρασία και πίεση κάτω από αυτούς τους δείκτες, το αέριο, παρακάμπτοντας απευθείας την υγρή φάση, περνά στην αέρια κατάσταση (εξαχνώνεται). Πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία των 31,5°C, καμία πίεση δεν μπορεί να συγκρατήσει το διοξείδιο του άνθρακα ως υγρό.

Στην αέρια κατάσταση, το διοξείδιο του άνθρακα είναι άχρωμο, άοσμο και έχει ελαφρώς ξινή γεύση. Σε θερμοκρασία 0 ° C και ατμοσφαιρική πίεση, η πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα είναι 1,9769 kg / l 3. είναι 1.529 φορές βαρύτερο από τον αέρα. Σε 0°C και ατμοσφαιρική πίεση, 1 kg αερίου καταλαμβάνει όγκο 506 λίτρων. Η σχέση μεταξύ του όγκου, της θερμοκρασίας και της πίεσης του διοξειδίου του άνθρακα εκφράζεται με την εξίσωση:

όπου V είναι ο όγκος 1 kg αερίου σε m 3 / kg. T είναι η θερμοκρασία του αερίου σε °K. P - πίεση αερίου σε N / m 2; R είναι η σταθερά του αερίου. Το A είναι μια πρόσθετη τιμή που λαμβάνει υπόψη την απόκλιση από την εξίσωση της κατάστασης ενός ιδανικού αερίου.

Υγροποιημένο διοξείδιο του άνθρακα- ένα άχρωμο, διαφανές, εύκολα μετακινούμενο υγρό, που μοιάζει με αλκοόλ ή αιθέρα στην όψη. Η πυκνότητα ενός υγρού στους 0°C είναι 0,947. Σε θερμοκρασία 20°C, το υγροποιημένο αέριο αποθηκεύεται σε πίεση 6,37 MN/m 2 (65 kg/cm 2) σε χαλύβδινους κυλίνδρους. Με ελεύθερη ροή από το μπαλόνι, το υγρό εξατμίζεται με την απορρόφηση μεγάλης ποσότητας θερμότητας. Όταν η θερμοκρασία πέσει στους μείον 78,5 ° C, μέρος του υγρού παγώνει και μετατρέπεται στον λεγόμενο ξηρό πάγο. Όσον αφορά τη σκληρότητα, ο ξηρός πάγος είναι κοντά στην κιμωλία και έχει ένα θαμπό λευκό χρώμα. Ο ξηρός πάγος εξατμίζεται πιο αργά από τον υγρό και μετατρέπεται άμεσα σε αέρια κατάσταση.

Σε θερμοκρασία μείον 78,9 ° C και πίεση 1 kg / cm 2 (9,8 MN / m 2), η θερμότητα εξάχνωσης του ξηρού πάγου είναι 136,89 kcal / kg (573,57 kJ / kg).

Η αλληλεπίδραση του άνθρακα με το διοξείδιο του άνθρακα προχωρά σύμφωνα με την αντίδραση

Το υπό εξέταση σύστημα αποτελείται από δύο φάσεις, στερεό άνθρακα και αέριο (f = 2). Τρεις αλληλεπιδρώντες ουσίες αλληλοσυνδέονται με μία εξίσωση αντίδρασης, επομένως, ο αριθμός των ανεξάρτητων συστατικών είναι k = 2. Σύμφωνα με τον κανόνα φάσης Gibbs, ο αριθμός των βαθμών ελευθερίας του συστήματος θα είναι ίσος με

C \u003d 2 + 2 - 2 \u003d 2.

Αυτό σημαίνει ότι οι συγκεντρώσεις ισορροπίας CO και CO 2 είναι συναρτήσεις θερμοκρασίας και πίεσης.

Η αντίδραση (2.1) είναι ενδόθερμη. Επομένως, σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, μια αύξηση της θερμοκρασίας μετατοπίζει την ισορροπία της αντίδρασης προς την κατεύθυνση του σχηματισμού πρόσθετης ποσότητας CO.

Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης (2.1), καταναλώνεται 1 mol CO 2, το οποίο υπό κανονικές συνθήκες έχει όγκο 22400 cm 3 και 1 mol στερεού άνθρακα με όγκο 5,5 cm 3. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζονται 2 moles CO, ο όγκος των οποίων υπό κανονικές συνθήκες είναι 44800 cm 3.

Από τα παραπάνω δεδομένα σχετικά με τη μεταβολή του όγκου των αντιδραστηρίων κατά την αντίδραση (2.1), προκύπτει:

1. Ο υπό εξέταση μετασχηματισμός συνοδεύεται από αύξηση του όγκου των ουσιών που αλληλεπιδρούν. Επομένως, σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, μια αύξηση της πίεσης θα προωθήσει την αντίδραση προς την κατεύθυνση του σχηματισμού CO 2 .
2. Η μεταβολή του όγκου της στερεάς φάσης είναι αμελητέα σε σύγκριση με τη μεταβολή του όγκου του αερίου. Επομένως, για ετερογενείς αντιδράσεις που περιλαμβάνουν αέριες ουσίες, μπορεί να υποτεθεί με επαρκή ακρίβεια ότι η αλλαγή στον όγκο των αλληλεπιδρώντων ουσιών καθορίζεται μόνο από τον αριθμό των γραμμομορίων αερίων ουσιών στο δεξί και αριστερό μέρος της εξίσωσης αντίδρασης.

Η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης (2.1) προσδιορίζεται από την έκφραση

Εάν ληφθεί ο γραφίτης ως η τυπική κατάσταση για τον προσδιορισμό της δραστηριότητας του άνθρακα, τότε ένα C = 1

Η αριθμητική τιμή της σταθεράς ισορροπίας της αντίδρασης (2.1) μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση

Τα δεδομένα για την επίδραση της θερμοκρασίας στην τιμή της σταθεράς ισορροπίας της αντίδρασης δίνονται στον Πίνακα 2.1.

Πίνακας 2.1– Τιμές της σταθεράς ισορροπίας της αντίδρασης (2.1) σε διαφορετικές θερμοκρασίες

Από τα δεδομένα που δίνονται φαίνεται ότι σε θερμοκρασία περίπου 1000K (700 o C) η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης είναι κοντά στη μονάδα. Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση (2.1) είναι σχεδόν πλήρως αναστρέψιμη σε μέτριες θερμοκρασίες. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η αντίδραση προχωρά μη αναστρέψιμα προς την κατεύθυνση σχηματισμού CO και σε χαμηλές θερμοκρασίες προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Εάν η αέρια φάση αποτελείται μόνο από CO και CO 2 , εκφράζοντας τις μερικές πιέσεις των ουσιών που αλληλεπιδρούν ως προς τις ογκομετρικές συγκεντρώσεις τους, η εξίσωση (2.4) μπορεί να αναχθεί στη μορφή

Σε βιομηχανικές συνθήκες, το CO και το CO 2 λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του άνθρακα με το οξυγόνο στον αέρα ή της έκρηξης εμπλουτισμένης με οξυγόνο. Ταυτόχρονα, ένα άλλο συστατικό, το άζωτο, εμφανίζεται στο σύστημα. Η εισαγωγή αζώτου στο μείγμα αερίων επηρεάζει την αναλογία των συγκεντρώσεων ισορροπίας του CO και του CO 2 παρόμοια με τη μείωση της πίεσης.

Η εξίσωση (2.6) δείχνει ότι η σύνθεση του μείγματος αερίων ισορροπίας είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Επομένως, η λύση της εξίσωσης (2.6) ερμηνεύεται γραφικά χρησιμοποιώντας μια επιφάνεια σε τρισδιάστατο χώρο στις συντεταγμένες T, Ptot και (% CO). Η αντίληψη μιας τέτοιας εξάρτησης είναι δύσκολη. Είναι πολύ πιο βολικό να το αναπαραστήσουμε ως εξάρτηση της σύνθεσης ενός μίγματος ισορροπίας αερίων από μία από τις μεταβλητές, με τη δεύτερη από τις παραμέτρους του συστήματος να είναι σταθερή. Για παράδειγμα, το Σχήμα 2.1 δείχνει δεδομένα σχετικά με την επίδραση της θερμοκρασίας στη σύνθεση ενός μείγματος αερίων ισορροπίας σε Ptot = 10 5 Pa.

Με μια γνωστή αρχική σύνθεση του μείγματος αερίων, η κατεύθυνση της αντίδρασης (2.1) μπορεί να κριθεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση

Εάν η πίεση στο σύστημα παραμείνει αμετάβλητη, η σχέση (2.7) μπορεί να μειωθεί στη μορφή

Εικόνα 2.1- Εξάρτηση της σύνθεσης ισορροπίας της αέριας φάσης για την αντίδραση C + CO 2 = 2CO από τη θερμοκρασία σε P CO + P CO 2 = 10 5 Pa.

Για ένα μείγμα αερίων του οποίου η σύνθεση αντιστοιχεί στο σημείο a στο σχήμα 2.1, . Εν

και G > 0. Έτσι, τα σημεία πάνω από την καμπύλη ισορροπίας χαρακτηρίζουν συστήματα των οποίων η προσέγγιση στην κατάσταση της θερμοδυναμικής ισορροπίας προχωρά με την αντίδραση

Ομοίως, μπορεί να φανεί ότι τα σημεία κάτω από την καμπύλη ισορροπίας χαρακτηρίζουν συστήματα που προσεγγίζουν την κατάσταση ισορροπίας με την αντίδραση

ΟΡΙΣΜΟΣ

Διοξείδιο του άνθρακα(διοξείδιο του άνθρακα, ανθρακικός ανυδρίτης, διοξείδιο του άνθρακα) - μονοξείδιο του άνθρακα (IV).

Φόρμουλα - CO 2. Μοριακή μάζα - 44 g / mol.

Χημικές ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα ανήκει στην κατηγορία των όξινων οξειδίων, δηλ. όταν αλληλεπιδρά με το νερό, σχηματίζει ένα οξύ που ονομάζεται ανθρακικό οξύ. Το ανθρακικό οξύ είναι χημικά ασταθές και τη στιγμή του σχηματισμού του διασπάται αμέσως σε συστατικά, δηλ. Η αντίδραση της αλληλεπίδρασης του διοξειδίου του άνθρακα με το νερό είναι αναστρέψιμη:

CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O (διάλυμα) ↔ H 2 CO 3 .

Όταν θερμαίνεται, το διοξείδιο του άνθρακα διασπάται σε μονοξείδιο του άνθρακα και οξυγόνο:

2CO 2 \u003d 2CO + O 2.

Όπως συμβαίνει με όλα τα όξινα οξείδια, το διοξείδιο του άνθρακα χαρακτηρίζεται από αντιδράσεις αλληλεπίδρασης με βασικά οξείδια (που σχηματίζονται μόνο από ενεργά μέταλλα) και βάσεις:

CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;

Al 2 O 3 + 3CO 2 \u003d Al 2 (CO 3) 3;

CO 2 + NaOH (αραιό) = NaHC03;

CO 2 + 2NaOH (συμπυκνό) \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.

Το διοξείδιο του άνθρακα δεν υποστηρίζει την καύση, μόνο ενεργά μέταλλα καίγονται σε αυτό:

CO 2 + 2Mg \u003d C + 2MgO (t);

CO 2 + 2Ca \u003d C + 2CaO (t).

Το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται σε αντιδράσεις με απλές ουσίες όπως το υδρογόνο και ο άνθρακας:

CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t, kat \u003d Cu 2 O);

CO 2 + C \u003d 2CO (t).

Όταν το διοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με υπεροξείδια ενεργών μετάλλων, σχηματίζονται ανθρακικά άλατα και απελευθερώνεται οξυγόνο:

2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2.

Μια ποιοτική αντίδραση στο διοξείδιο του άνθρακα είναι η αντίδραση της αλληλεπίδρασής του με το ασβεστόνερο (γάλα), δηλ. με υδροξείδιο του ασβεστίου, στο οποίο σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα - ανθρακικό ασβέστιο:

CO 2 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Φυσικές ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι μια άχρωμη και άοσμη αέρια ουσία. Πιο βαρύ από τον αέρα. Θερμικά σταθερό. Όταν συμπιέζεται και ψύχεται, μετατρέπεται εύκολα σε υγρή και στερεή κατάσταση. Το διοξείδιο του άνθρακα σε στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης ονομάζεται «ξηρός πάγος» και εξαχνώνεται εύκολα σε θερμοκρασία δωματίου. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό και αντιδρά εν μέρει με αυτό. Πυκνότητα - 1,977 g / l.

Λήψη και χρήση διοξειδίου του άνθρακα

Κατανομή βιομηχανικών και εργαστηριακών μεθόδων για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα. Έτσι, στη βιομηχανία λαμβάνεται με ψήσιμο ασβεστόλιθου (1) και στο εργαστήριο - με τη δράση ισχυρών οξέων σε άλατα ανθρακικού οξέος (2):

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (t) (1);

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2).

Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται σε τρόφιμα (ανθρακοποίηση λεμονάδας), χημικά (έλεγχος θερμοκρασίας στην παραγωγή συνθετικών ινών), μεταλλουργική (προστασία του περιβάλλοντος, όπως η κατακρήμνιση καφέ αερίου) και άλλες βιομηχανίες.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Ποιος όγκος διοξειδίου του άνθρακα θα απελευθερωθεί με τη δράση 200 g διαλύματος 10% νιτρικού οξέος σε 90 g ανθρακικού ασβεστίου που περιέχει 8% ακαθαρσίες αδιάλυτες στο οξύ;
Λύση	Οι μοριακές μάζες νιτρικού οξέος και ανθρακικού ασβεστίου, υπολογισμένες με χρήση του πίνακα χημικών στοιχείων του Δ.Ι. Mendeleev - 63 και 100 g/mol, αντίστοιχα. Γράφουμε την εξίσωση για τη διάλυση του ασβεστόλιθου στο νιτρικό οξύ: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl \u003d 100% - ω πρόσμικτο \u003d 100% - 8% \u003d 92% \u003d 0,92. Τότε, η μάζα του καθαρού ανθρακικού ασβεστίου είναι: m(CaCO 3) cl = m ασβεστόλιθος × ω(CaCO 3) cl / 100%; m(CaCO 3) cl \u003d 90 × 92 / 100% \u003d 82,8 g. Η ποσότητα της ουσίας ανθρακικού ασβεστίου είναι: n (CaCO 3) \u003d m (CaCO 3) cl / M (CaCO 3); n (CaCO 3) \u003d 82,8 / 100 \u003d 0,83 mol. Η μάζα του νιτρικού οξέος στο διάλυμα θα είναι ίση με: m(HNO 3) = m(HNO 3) διάλυμα × ω(HNO 3) / 100%; m (HNO 3) \u003d 200 × 10 / 100% \u003d 20 g. Η ποσότητα της ουσίας νιτρικού οξέος ασβεστίου είναι: n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3); n (HNO 3) \u003d 20/63 \u003d 0,32 mol. Συγκρίνοντας τις ποσότητες των ουσιών που έχουν εισέλθει στην αντίδραση, προσδιορίζουμε ότι το νιτρικό οξύ είναι σε έλλειψη, επομένως, κάνουμε περαιτέρω υπολογισμούς για το νιτρικό οξύ. Σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης n (HNO 3): n (CO 2) \u003d 2: 1, επομένως n (CO 2) \u003d 1 / 2 × n (HNO 3) \u003d 0,16 mol. Τότε, ο όγκος του διοξειδίου του άνθρακα θα είναι ίσος με: V(CO 2) = n(CO 2) × V m ; V(CO 2) \u003d 0,16 × 22,4 \u003d 3,58 g.
Απάντηση	Ο όγκος του διοξειδίου του άνθρακα είναι 3,58 g.

Ας φανταστούμε την εξής κατάσταση:

Εργάζεσαι σε ένα εργαστήριο και αποφασίζεις να κάνεις ένα πείραμα. Για να το κάνετε αυτό, ανοίξατε το ντουλάπι με αντιδραστήρια και ξαφνικά είδατε την παρακάτω εικόνα σε ένα από τα ράφια. Δύο βάζα αντιδραστηρίων είχαν ξεκολλήσει τις ετικέτες τους, οι οποίες αφέθηκαν με ασφάλεια κοντά. Ταυτόχρονα, δεν είναι πλέον δυνατό να προσδιοριστεί ακριβώς ποιο βάζο αντιστοιχεί σε ποια ετικέτα και τα εξωτερικά σημάδια των ουσιών με τα οποία θα μπορούσαν να διακριθούν είναι τα ίδια.

Σε αυτή την περίπτωση, το πρόβλημα μπορεί να λυθεί χρησιμοποιώντας το λεγόμενο ποιοτικές αντιδράσεις.

Ποιοτικές αντιδράσειςονομάζονται τέτοιες αντιδράσεις που σας επιτρέπουν να διακρίνετε μια ουσία από την άλλη, καθώς και να μάθετε την ποιοτική σύνθεση άγνωστων ουσιών.

Για παράδειγμα, είναι γνωστό ότι τα κατιόντα ορισμένων μετάλλων, όταν τα άλατά τους προστίθενται στη φλόγα του καυστήρα, το χρωματίζουν σε ένα συγκεκριμένο χρώμα:

Αυτή η μέθοδος μπορεί να λειτουργήσει μόνο εάν οι ουσίες που πρέπει να διακριθούν αλλάξουν το χρώμα της φλόγας με διαφορετικούς τρόπους ή μια από αυτές δεν αλλάξει καθόλου χρώμα.

Αλλά, ας πούμε, όπως θα το είχε η τύχη, οι ουσίες που προσδιορίζετε δεν χρωματίζουν το χρώμα της φλόγας ή τη χρωματίζουν στο ίδιο χρώμα.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, θα είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση των ουσιών που χρησιμοποιούν άλλα αντιδραστήρια.

Σε ποια περίπτωση μπορούμε να διακρίνουμε μια ουσία από την άλλη με τη βοήθεια οποιουδήποτε αντιδραστηρίου;

Υπάρχουν δύο επιλογές:

• Η μία ουσία αντιδρά με το προστιθέμενο αντιδραστήριο, ενώ η άλλη όχι. Ταυτόχρονα, πρέπει να φανεί ξεκάθαρα ότι η αντίδραση μιας από τις πρώτες ουσίες με το προστιθέμενο αντιδραστήριο έχει πραγματικά περάσει, δηλαδή, παρατηρείται κάποιο εξωτερικό σημάδι της - κατακρημνίστηκε ένα ίζημα, απελευθερώθηκε αέριο, έγινε αλλαγή χρώματος , και τα λοιπά.

Για παράδειγμα, είναι αδύνατο να διακρίνουμε το νερό από ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου χρησιμοποιώντας υδροχλωρικό οξύ, παρά το γεγονός ότι τα αλκάλια αντιδρούν τέλεια με τα οξέα:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

Αυτό οφείλεται στην απουσία εξωτερικών ενδείξεων αντίδρασης. Ένα διαφανές άχρωμο διάλυμα υδροχλωρικού οξέος, όταν αναμιγνύεται με ένα άχρωμο διάλυμα υδροξειδίου, σχηματίζει το ίδιο διαφανές διάλυμα:

Αλλά από την άλλη πλευρά, το νερό μπορεί να διακριθεί από ένα υδατικό διάλυμα αλκαλίου, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα χλωριούχου μαγνησίου - σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα σε αυτήν την αντίδραση:

2NaOH + MgCl 2 = Mg(OH) 2 ↓+ 2NaCl

2) Οι ουσίες μπορούν επίσης να διακριθούν μεταξύ τους εάν και οι δύο αντιδρούν με το προστιθέμενο αντιδραστήριο, αλλά το κάνουν με διαφορετικούς τρόπους.

Για παράδειγμα, ένα διάλυμα ανθρακικού νατρίου μπορεί να διακριθεί από ένα διάλυμα νιτρικού αργύρου χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα υδροχλωρικού οξέος.

Το υδροχλωρικό οξύ αντιδρά με το ανθρακικό νάτριο για να απελευθερώσει ένα άχρωμο, άοσμο αέριο - διοξείδιο του άνθρακα (CO 2):

2HCl + Na 2 CO 3 \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2

και με νιτρικό άργυρο για να σχηματιστεί ένα λευκό τυρώδες ίζημα AgCl

HCl + AgNO 3 \u003d HNO 3 + AgCl ↓

Οι παρακάτω πίνακες δείχνουν διαφορετικές επιλογές για την ανίχνευση συγκεκριμένων ιόντων:

Ποιοτικές αντιδράσεις σε κατιόντα

Κατιόν	Αντιδραστήριο	Σημάδι αντίδρασης
Βα 2+	SO 4 2-	Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓
Cu2+		1) Κατακρήμνιση μπλε χρώματος: Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2 ↓ 2) Κατακρήμνιση μαύρου χρώματος: Cu 2+ + S 2- \u003d CuS ↓
Pb 2+	S2-	Κατακρήμνιση μαύρου χρώματος: Pb 2+ + S 2- = PbS↓
Αγ+	Cl-	Καθίζηση ενός λευκού ιζήματος, αδιάλυτο σε HNO 3, αλλά διαλυτό σε αμμωνία NH 3 H 2 O: Ag + + Cl − → AgCl↓
Fe2+	2) Εξακυανοφερρικό κάλιο (III) (κόκκινο άλας αίματος) K 3	1) Καθίζηση ενός λευκού ιζήματος που γίνεται πράσινο στον αέρα: Fe 2+ + 2OH - \u003d Fe (OH) 2 ↓ 2) Κατακρήμνιση ενός μπλε ιζήματος (μπλε του Turnbull): K + + Fe 2+ + 3- = KFe↓
Fe3+	2) Εξακυανοφερρικό κάλιο (II) (κίτρινο άλας αίματος) K 4 3) Ιόν ροδανιδίου SCN −	1) Κατακρήμνιση καφέ χρώματος: Fe 3+ + 3OH - \u003d Fe (OH) 3 ↓ 2) Κατακρήμνιση ενός μπλε ιζήματος (μπλε της Πρωσίας): K + + Fe 3+ + 4- = KFe↓ 3) Εμφάνιση έντονης κόκκινης χρώσης (κόκκινο του αίματος): Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3
Al 3+	Αλκάλια (αμφοτερικές ιδιότητες υδροξειδίου)	Καθίζηση ενός λευκού ιζήματος υδροξειδίου του αργιλίου όταν προστίθεται μικρή ποσότητα αλκαλίου: OH - + Al 3+ \u003d Al (OH) 3 και η διάλυσή του με περαιτέρω προσθήκη: Al(OH) 3 + NaOH = Na
NH4+	OH − , θέρμανση	Εκπομπή αερίου με έντονη οσμή: NH 4 + + OH - \u003d NH 3 + H 2 O Μπλε υγρό χαρτί λακκούβας
Η+ (όξινο περιβάλλον)	Δείκτες: − λυχνία − πορτοκαλί μεθυλίου	Κόκκινη χρώση

Ποιοτικές αντιδράσεις σε ανιόντα

Ανιόν	Κρούση ή αντιδραστήριο	Σημάδι αντίδρασης. Εξίσωση αντίδρασης
SO 4 2-	Βα 2+	Καθίζηση ενός λευκού ιζήματος, αδιάλυτου σε οξέα: Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓
ΟΧΙ 3 -	1) Προσθέστε H 2 SO 4 (συμπ.) και Cu, θερμάνετε 2) Μίγμα H 2 SO 4 + FeSO 4	1) Σχηματισμός μπλε διαλύματος που περιέχει ιόντα Cu 2+, έκλυση καφέ αερίου (NO 2) 2) Η εμφάνιση του χρώματος του νιτροσο-θειικού σιδήρου (II) 2+. Χρώμα βιολετί προς καφέ (αντίδραση καφέ δακτυλίου)
PO 4 3-	Αγ+	Καθίζηση ενός ανοιχτού κίτρινου ιζήματος σε ουδέτερο μέσο: 3Ag + + PO 4 3- = Ag 3 PO 4 ↓
CrO 4 2-	Βα 2+	Καθίζηση ενός κίτρινου ιζήματος, αδιάλυτο σε οξικό οξύ, αλλά διαλυτό σε HCl: Ba 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4 ↓
S2-	Pb 2+	Μαύρη βροχόπτωση: Pb 2+ + S 2- = PbS↓
CO 3 2-		1) Καθίζηση λευκού ιζήματος, διαλυτού σε οξέα: Ca 2+ + CO 3 2- \u003d CaCO 3 ↓ 2) Εκπομπή άχρωμου αερίου («βράζει»), με αποτέλεσμα το ασβεστόνερο να θολώνει: CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O
CO2	Ασβεστόνερο Ca(OH) 2	Καθίζηση ενός λευκού ιζήματος και η διάλυσή του κατά την περαιτέρω διέλευση του CO 2: Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2
SO 3 2-	Η+	Έκλυση αερίου SO 2 με χαρακτηριστική πικάντικη οσμή (SO 2): 2H + + SO 3 2- \u003d H 2 O + SO 2
ΦΑ-	Ca2+	Καθίζηση ενός λευκού ιζήματος: Ca 2+ + 2F - = CaF 2 ↓
Cl-	Αγ+	Καθίζηση ενός λευκού τυρώδους ιζήματος, αδιάλυτο σε HNO 3 αλλά διαλυτό σε NH 3 H 2 O (συμπ.): Ag + + Cl - = AgCl↓ AgCl + 2 (NH 3 H 2 O) =) Δεν βρήκατε απάντηση στην ερώτησή σας; Κοιτάξτε εδώ Ege στα αποτελέσματα της φυσικής Πώς να υποβάλετε αίτηση στις εξετάσεις για απόφοιτους προηγούμενων ετών Ποιες είναι οι πιθανότητες να μπεις στον προϋπολογισμό: κατά αριθμό μορίων, ανά πανεπιστήμιο, ανά ειδικότητα