สมการคุณสมบัติทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์ คุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของคาร์บอนไดออกไซด์

หัวข้อ: ปฏิกิริยาเคมีอย่างง่าย - ผลของกรดเจือจางต่อคาร์บอเนตการได้รับและศึกษาคุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์

วัตถุประสงค์การเรียนรู้: - ศึกษาผลกระทบของกรดต่อคาร์บอเนตและสรุปผลทั่วไป

ทำความเข้าใจและดำเนินการทดสอบคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีคุณภาพ

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง: จากการทดลองทางเคมี โดยอาศัยการสังเกตและการวิเคราะห์ผลการทดลอง นักเรียนจะได้ข้อสรุปเกี่ยวกับวิธีการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คุณสมบัติของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และผลกระทบของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่อน้ำมะนาว โดยการเปรียบเทียบวิธีการผลิตไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยการกระทำของกรดเจือจางบนโลหะและคาร์บอเนตนักเรียนได้ข้อสรุปเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ต่างๆ ของปฏิกิริยาเคมีที่ได้จากการกระทำของกรดเจือจาง

ระหว่างเรียน:

เวลาจัดงาน: 1) คำทักทาย 2) การพิจารณาผู้ที่ขาดงาน 3) การตรวจสอบความพร้อมของนักเรียนและห้องเรียนในบทเรียน

สำรวจ การบ้าน: การนำเสนอวิดีโอในหัวข้อ: “ปฏิกิริยาเคมีอย่างง่าย ไฮโดรเจน"ประเมินการบ้านร่วมกัน เทคนิค “สองดาวหนึ่งความปรารถนา” วัตถุประสงค์: การประเมินโดยเพื่อน การทำซ้ำเนื้อหาที่ศึกษาในหัวข้อปฏิกิริยาเคมีอย่างง่าย วิธีและคุณสมบัติการผลิตไฮโดรเจน

การแบ่งชั้นเรียนออกเป็นกลุ่ม กลยุทธ์: โดยการนับ

การเรียนรู้เนื้อหาใหม่ . จัดกิจกรรมเป็นกลุ่มเพื่อศึกษาทรัพยากรทางทฤษฎีในหัวข้อปฏิกิริยาเคมีอย่างง่าย คาร์บอนไดออกไซด์ การผลิตและการศึกษาคุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์ ครูจัดระเบียบการควบคุมร่วมกันของสิ่งที่ได้เรียนรู้ฟอ – เทคนิค - เขียนหนึ่งประโยคซึ่งจำเป็นต้องแสดงคำตอบสำหรับคำถามที่ครูตั้งไว้

- คุณได้เรียนรู้อะไรใหม่เกี่ยวกับคุณสมบัติของกรด?

คุณได้เรียนรู้อะไรเกี่ยวกับคาร์บอนไดออกไซด์?

วัตถุประสงค์: oชื่นชมคุณภาพของคำตอบแต่ละข้ออย่างรวดเร็วและโดยรวมสังเกตว่านักเรียนระบุแนวคิดหลักของเนื้อหาที่ครอบคลุมและความสัมพันธ์ของพวกเขาหรือไม่

1. ครูจัดกฎความปลอดภัยซ้ำเมื่อทำงานกับกรดและด่าง (น้ำมะนาว) - การเขียนตามคำบอกทางเคมี - 4 นาทีฟอ – เทคนิค – การควบคุมตนเองตามแบบ – ใส่คำที่หายไป, ทำงานกับข้อความ เป้าหมายคือเพื่อทดสอบระดับความรู้เกี่ยวกับกฎเกณฑ์สำหรับการดำเนินการทดสอบที่ปลอดภัย

การเขียนตามคำบอก

ความปลอดภัยในการทำงาน ด้วยกรด

กรด ทำให้เกิดสารเคมี ………………….ผิวและผ้าอื่นๆ

ตามความเร็วของการออกฤทธิ์และอัตราการทำลายเนื้อเยื่อของร่างกายกรดจะเรียงตามลำดับต่อไปนี้โดยเริ่มจากมากที่สุดแข็งแกร่ง: ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……… …………………………………………………………………………………………………………………………… ……… …………………………………………

เมื่อเจือจางกรด ……… จะถูกเทลงในแท่ง ……… โดยมีวงแหวนยางนิรภัยอยู่ด้านล่าง

ไม่อนุญาตให้นำกรดหนึ่งขวด………………มือไปที่หน้าอกเพราะว่า บางที ………………… และ …………..

ปฐมพยาบาล. บริเวณผิวหนังที่โดนกรด…….เครื่องบินเจ็ทเย็น ………….. เพื่อ …………………. นาที ตำแหน่งเลอ ………… นำน้ำแช่บริเวณที่ถูกไฟไหม้วิธีแก้ปัญหา………. ผ้าพันแผลผ้ากอซหรือสำลีผ้าอนามัยแบบสอดใหม่ ในอีก 10 นาที ผ้าพันแผล…….., ผิวหนัง………….,และหล่อลื่นด้วยกลีเซอรีนเพื่อลดอาการปวดเชนิยา

1. ทำการทดลองในห้องปฏิบัติการ: “การได้รับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และศึกษาคุณสมบัติของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์”

นักเรียนทำการทดลองกรอกตารางข้อสังเกตและข้อสรุปบันทึกวิดีโอข้อสังเกตเพื่อจัดวางในยูทูบเพื่อให้พ่อแม่ของพวกเขาได้เห็นพวกเขา

การสะท้อนบทเรียน: ครูขอให้แสดงทัศนคติต่อรูปแบบการสอนบทเรียนเพื่อแสดงความปรารถนาในบทเรียนนักเรียนกรอกสติ๊กเกอร์สี - “สัญญาณไฟจราจร”

“สีแดง” – หัวข้อนี้ไม่ชัดเจนสำหรับฉัน มีคำถามมากมายยังคงอยู่

“สีเหลือง” – หัวข้อนี้ชัดเจนสำหรับฉัน แต่ฉันยังคงมีคำถามอยู่

“สีเขียว” เป็นหัวข้อที่ฉันเข้าใจ

การบ้าน : ศึกษาทรัพยากรทางทฤษฎี เปรียบเทียบในการเขียนผลลัพธ์ของการกระทำของกรดเจือจางบนโลหะและคาร์บอเนต เปรียบเทียบก๊าซไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ - เรียงความขนาดเล็กสร้างวิดีโอและโพสต์ลงบนยูทูบ. กลุ่มจะประเมินวิดีโอของนักเรียนคนอื่นๆFO – เทคโนโลยี – "สองดาวและหนึ่งความปรารถนา"

อ้างอิง:

วิธีการเรียนการสอนแบบกระตือรือร้นWWW. CPM. เคซี

การประเมินรายทางในโรงเรียนประถมศึกษาคู่มือปฏิบัติสำหรับครู / คอมพ์ O. I. Dudkina, A. A. Burkitova, R. Kh. Shakirov – บี: “บิลิม”, 2012. – 89 น.

การประเมินผลสัมฤทธิ์ทางการศึกษาของนักเรียนคู่มือระเบียบวิธี/เรียบเรียงโดย R. ค. ชาคิรอฟ, เอ.เอ. บูร์กิโตวา, O.I. ดุดคินา. – บ.: “บิลิม”, 2555. – 80 น.

ภาคผนวก 1

ทรัพยากรทางทฤษฎี

คาร์บอนไดออกไซด์

โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ 2

คุณสมบัติทางกายภาพ

คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) – คาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น หนักกว่าอากาศ ละลายได้ในน้ำ และเมื่อเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วจะตกผลึกในรูปของมวลคล้ายหิมะสีขาว - "น้ำแข็งแห้ง" มันไม่ละลายที่ความดันบรรยากาศและระเหยออกไปโดยผ่านสถานะของเหลวของการรวมตัว - เรียกว่าปรากฏการณ์นี้ การระเหิด , อุณหภูมิระเหิด -78 °C. คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นเมื่ออินทรียวัตถุเน่าเปื่อยและไหม้ ที่มีอยู่ในอากาศและน้ำพุแร่ที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจของสัตว์และพืช ละลายได้เล็กน้อยในน้ำ (คาร์บอนไดออกไซด์ 1 ปริมาตรในน้ำ 1 ปริมาตรที่อุณหภูมิ 15 ° C)

ใบเสร็จ

คาร์บอนไดออกไซด์เกิดจากการกระทำของกรดแก่บนคาร์บอเนต:

โลหะคาร์บอเนต+ กรด →เกลือ + คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ

แคลเซียมคาร์บอเนต 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 +ฮ 2 โอ

คาร์บอเนตแคลเซียม + เกลือกรด = คาร์บอนิกแก๊ส + น้ำ

แคลเซียมคาร์บอเนต + กรดไฮโดรคลอริก→ แคลเซียมคลอไรด์ + คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ

นา 2 บจก 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 +ฮ 2 โอ

คาร์บอเนตโซเดียม + เกลือกรด = คาร์บอนิกแก๊ส + น้ำ

โซเดียมคาร์บอเนต + กรดไฮโดรคลอริก→ โซเดียมคลอไรด์ + คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ

คุณสมบัติทางเคมี

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพในการตรวจจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คือความขุ่นของน้ำมะนาว:

แคลิฟอร์เนีย(OH) 2 + CO 2 = แคลเซียมคาร์บอเนต 3 ↓ +ฮ 2 โอ

น้ำมะนาว + คาร์บอนไดออกไซด์ = + น้ำ

ที่จุดเริ่มต้นของปฏิกิริยา จะเกิดตะกอนสีขาวขึ้น ซึ่งจะหายไปเมื่อมี CO ผ่านไปเป็นเวลานาน 2 โดยผ่านน้ำมะนาวเพราะว่า แคลเซียมคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำจะกลายเป็นไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้:

แคลเซียมคาร์บอเนต 3 +ฮ 2 โอ+โค 2 = กับ ก(HCO 3 ) 2 .

ภาคผนวก 2

การทดลองในห้องปฏิบัติการหมายเลข 7

“การผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการยอมรับ”

เป้าหมายของงาน: รับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทดลองและทำการทดลองเพื่อระบุคุณสมบัติของมัน

อุปกรณ์และรีเอเจนต์: ชั้นวางพร้อมหลอดทดลอง ชั้นวางห้องปฏิบัติการ หลอดทดลอง ท่อจ่ายแก๊สพร้อมจุกยาง อุปกรณ์ผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ ชอล์ก (แคลเซียมคาร์บอเนต) คอปเปอร์คาร์บอเนต ( ครั้งที่สอง ), โซเดียมคาร์บอเนต, สารละลายกรดอะซิติก, น้ำมะนาว

ความคืบหน้า:

เตรียมหลอดทดลองพร้อมน้ำมะนาว 3 มล. ไว้ล่วงหน้า

ประกอบอุปกรณ์ผลิตก๊าซ (ดังแสดงในรูปที่ 1) วางชอล์กหลายๆ ชิ้นลงในหลอดทดลอง เติมกรดอะซิติกลงในปริมาตร 1/3 ของปริมาตรของหลอดทดลอง แล้วปิดด้วยจุกที่มีท่อจ่ายแก๊ส โดยปลายจะชี้ลงด้านล่าง ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับวิธีการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (_______________________?) .

จุ่มท่อจ่ายแก๊สลงในหลอดทดลองด้วยน้ำปูนขาว โดยให้ปลายท่อจ่ายแก๊สอยู่ต่ำกว่าระดับสารละลาย ผ่านก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จนเกิดตะกอน หากปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่อไป ตะกอนก็จะหายไป สรุปเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

จากผลการทดลองให้กรอกตารางและสรุปผล

ตัวอย่างงาน

เราประกอบอุปกรณ์สำหรับผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ วางชอล์กลงในหลอดทดลอง และเติมกรดไฮโดรคลอริก ฉันสังเกตเห็น: การปล่อยฟองก๊าซ

คาร์บอนไดออกไซด์สามารถเกิดขึ้นได้จากการกระทำของกรดอะซิติกบน:

ชอล์ก (คาร์บอเนต บทสรุป: เราได้รับคาร์บอนไดออกไซด์และศึกษาคุณสมบัติของมัน

คาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์)เรียกอีกอย่างว่าคาร์บอนไดออกไซด์เป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในเครื่องดื่มอัดลม โดยจะกำหนดรสชาติและความเสถียรทางชีวภาพของเครื่องดื่ม ทำให้เครื่องดื่มมีคุณสมบัติเป็นประกายและสดชื่น

คุณสมบัติทางเคมี.ในทางเคมี คาร์บอนไดออกไซด์มีความเฉื่อย เกิดจากการปล่อยความร้อนจำนวนมาก จึงมีความเสถียรมากเนื่องจากเป็นผลจากการเกิดออกซิเดชันของคาร์บอนโดยสมบูรณ์ ปฏิกิริยาการลดคาร์บอนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมที่อุณหภูมิ 230° C คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกรีดิวซ์เป็นกรดออกซาลิก:

เมื่อทำปฏิกิริยาทางเคมีกับน้ำก๊าซในปริมาณไม่เกิน 1% ของเนื้อหาในสารละลายจะก่อให้เกิดกรดคาร์บอนิกซึ่งแยกตัวออกเป็น H +, HCO 3 -, CO 2 3- ไอออน ในสารละลายที่เป็นน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์จะเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีได้ง่าย เกิดเป็นเกลือคาร์บอนไดออกไซด์ต่างๆ ดังนั้นสารละลายคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นน้ำจึงมีฤทธิ์รุนแรงต่อโลหะและยังส่งผลเสียต่อคอนกรีตด้วย

คุณสมบัติทางกายภาพสำหรับเครื่องดื่มคาร์บอเนต จะใช้คาร์บอนไดออกไซด์ และทำให้มีสถานะเป็นของเหลวโดยการบีบอัดที่แรงดันสูง คาร์บอนไดออกไซด์อาจอยู่ในสถานะก๊าซหรือของแข็งก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน อุณหภูมิและความดันที่สอดคล้องกับสถานะการรวมตัวนี้จะแสดงอยู่ในแผนภาพสมดุลเฟส (รูปที่ 13)

ที่อุณหภูมิลบ 56.6 ° C และความดัน 0.52 Mn/m 2 (5.28 กก./ซม. 2) ซึ่งสอดคล้องกับจุดสามจุด คาร์บอนไดออกไซด์สามารถอยู่ในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็งได้พร้อมกัน ที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้น คาร์บอนไดออกไซด์จะอยู่ในสถานะของเหลวและก๊าซ ที่อุณหภูมิและความดันต่ำกว่าค่าเหล่านี้ ก๊าซซึ่งผ่านสถานะของเหลวโดยตรงจะผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ (ระเหิด) ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤติที่ 31.5° C ไม่มีแรงดันเท่าใดที่สามารถกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของเหลวได้

ในสถานะก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และมีรสเปรี้ยวเล็กน้อย ที่อุณหภูมิ 0° C และความดันบรรยากาศ ความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์คือ 1.9769 กิโลกรัม/เอฟ 3 ; หนักกว่าอากาศ 1.529 เท่า ที่อุณหภูมิ 0°C และความดันบรรยากาศ ก๊าซ 1 กิโลกรัมมีปริมาตร 506 ลิตร ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตร อุณหภูมิ และความดันของคาร์บอนไดออกไซด์แสดงได้ด้วยสมการ:

โดยที่ V คือปริมาตรของก๊าซ 1 กิโลกรัมในหน่วย m 3 /กก. T - อุณหภูมิของก๊าซใน° K; P - แรงดันแก๊สใน N/m 2; R - ค่าคงที่ของแก๊ส A คือค่าเพิ่มเติมที่คำนึงถึงความเบี่ยงเบนจากสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ

คาร์บอนไดออกไซด์เหลว- ของเหลวไม่มีสี โปร่งใส เคลื่อนที่ได้ง่าย มีลักษณะคล้ายแอลกอฮอล์หรืออีเทอร์ ความหนาแน่นของของเหลวที่อุณหภูมิ 0°C คือ 0.947 ที่อุณหภูมิ 20°C ก๊าซเหลวจะถูกเก็บไว้ภายใต้ความดัน 6.37 Mn/m2 (65 กก./ซม.2) ในถังเหล็ก เมื่อของเหลวไหลออกจากกระบอกสูบอย่างอิสระ จะระเหยและดูดซับความร้อนจำนวนมาก เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงลบ 78.5° C ของเหลวบางส่วนจะแข็งตัวและกลายเป็นน้ำแข็งแห้ง น้ำแข็งแห้งมีความแข็งใกล้เคียงกับชอล์กและมีสีขาวด้าน น้ำแข็งแห้งระเหยช้ากว่าของเหลว และเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซทันที

ที่อุณหภูมิลบ 78.9 ° C และความดัน 1 กก./ซม. 2 (9.8 MN/m 2) ความร้อนของการระเหิดของน้ำแข็งแห้งคือ 136.89 kcal/kg (573.57 kJ/kg)

ปฏิกิริยาของคาร์บอนกับคาร์บอนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นตามปฏิกิริยา

ระบบที่อยู่ระหว่างการพิจารณาประกอบด้วยสองเฟส - คาร์บอนแข็งและก๊าซ (f = 2) สารที่มีปฏิกิริยาสามชนิดเชื่อมโยงถึงกันด้วยสมการปฏิกิริยาเดียว ดังนั้น จำนวนองค์ประกอบอิสระ k = 2 ตามกฎเฟสของกิ๊บส์ จำนวนระดับความเป็นอิสระของระบบจะเท่ากับ

ค = 2 + 2 – 2 = 2

ซึ่งหมายความว่าความเข้มข้นสมดุลของ CO และ CO 2 เป็นหน้าที่ของอุณหภูมิและความดัน

ปฏิกิริยา (2.1) เป็นแบบดูดความร้อน ดังนั้น ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยาไปในทิศทางของการก่อตัวของ CO2 เพิ่มเติม

เมื่อเกิดปฏิกิริยา (2.1) จะใช้ CO 2 1 โมลซึ่งภายใต้สภาวะปกติจะมีปริมาตร 22400 ซม. 3 และคาร์บอนแข็ง 1 โมลที่มีปริมาตร 5.5 ซม. 3 จากผลของปฏิกิริยาจะเกิด CO 2 โมลซึ่งมีปริมาตรภายใต้สภาวะปกติคือ 44800 cm 3

จากข้อมูลข้างต้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของรีเอเจนต์ระหว่างปฏิกิริยา (2.1) จะเป็นดังนี้:

1. การเปลี่ยนแปลงที่อยู่ระหว่างการพิจารณาจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณของสารที่มีปฏิสัมพันธ์ ดังนั้นตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ การเพิ่มความดันจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาต่อการก่อตัวของ CO 2
2. การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของเฟสของแข็งนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของก๊าซ ดังนั้น สำหรับปฏิกิริยาที่ต่างกันที่เกี่ยวข้องกับสารที่เป็นก๊าซ เราสามารถสรุปได้ด้วยความแม่นยำเพียงพอว่าการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของสารที่มีปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยจำนวนโมลของสารที่เป็นก๊าซทางด้านขวาและด้านซ้ายของสมการปฏิกิริยาเท่านั้น

ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา (2.1) ถูกกำหนดจากการแสดงออก

หากเราใช้กราไฟท์เป็นสถานะมาตรฐานในการพิจารณากิจกรรมของคาร์บอน ดังนั้น C = 1

ค่าตัวเลขของค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา (2.1) สามารถหาได้จากสมการ

ข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่อค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาแสดงไว้ในตารางที่ 2.1

ตารางที่ 2.1– ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา (2.1) ที่อุณหภูมิต่างกัน

จากข้อมูลที่ให้มา เห็นได้ชัดว่าที่อุณหภูมิประมาณ 1,000K (700 o C) ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาจะใกล้เคียงกับความสามัคคี ซึ่งหมายความว่าในบริเวณที่มีอุณหภูมิปานกลาง ปฏิกิริยา (2.1) แทบจะย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ ที่อุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาจะเกิดเป็น CO อย่างถาวร และที่อุณหภูมิต่ำไปในทิศทางตรงกันข้าม

หากเฟสของก๊าซประกอบด้วย CO และ CO 2 เท่านั้น โดยการแสดงความดันบางส่วนของสารที่ทำปฏิกิริยากันในแง่ของความเข้มข้นของปริมาตร สมการ (2.4) สามารถลดลงเป็นรูปแบบได้

ในสภาวะทางอุตสาหกรรม CO และ CO 2 ได้มาจากปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนกับออกซิเจนในอากาศหรือการระเบิดที่เสริมออกซิเจน ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบอื่นปรากฏในระบบ - ไนโตรเจน การนำไนโตรเจนเข้าไปในส่วนผสมของก๊าซส่งผลต่ออัตราส่วนของความเข้มข้นสมดุลของ CO และ CO 2 ในลักษณะเดียวกันกับความดันที่ลดลง

จากสมการ (2.6) เห็นได้ชัดว่าองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซสมดุลขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน ดังนั้น การแก้สมการ (2.6) จะถูกแปลเป็นกราฟิกโดยใช้พื้นผิวในพื้นที่สามมิติในพิกัด T, Ptot และ (%CO) การรับรู้ถึงการพึ่งพาอาศัยกันนั้นเป็นเรื่องยาก สะดวกกว่ามากในการพรรณนามันในรูปแบบของการพึ่งพาองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซสมดุลในตัวแปรตัวใดตัวหนึ่งโดยพารามิเตอร์ตัวที่สองของระบบจะคงที่ ตัวอย่างเช่น รูปที่ 2.1 แสดงข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่อองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซสมดุลที่ Ptot = 10 5 Pa

เมื่อทราบองค์ประกอบเริ่มต้นของส่วนผสมของก๊าซ เราสามารถตัดสินทิศทางของปฏิกิริยา (2.1) โดยใช้สมการได้

หากความดันในระบบยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ความสัมพันธ์ (2.7) สามารถลดลงเป็นรูปแบบได้

รูปที่ 2.1– การขึ้นอยู่กับองค์ประกอบสมดุลของเฟสก๊าซสำหรับปฏิกิริยา C + CO 2 = 2CO ที่อุณหภูมิที่ P CO + P CO 2 = 10 5 Pa

สำหรับส่วนผสมของก๊าซที่มีองค์ประกอบตรงกับจุด ในรูปที่ 2.1 . โดยที่

และ G > 0 ดังนั้น จุดที่อยู่เหนือเส้นโค้งสมดุลจะแสดงลักษณะของระบบที่เข้าใกล้สภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ที่ดำเนินไปผ่านปฏิกิริยา

ในทำนองเดียวกัน มันสามารถแสดงให้เห็นว่าจุดใต้เส้นโค้งสมดุลแสดงลักษณะของระบบที่เข้าใกล้สภาวะสมดุลโดยปฏิกิริยา

คำนิยาม

คาร์บอนไดออกไซด์(คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอนิกแอนไฮไดรด์, ​​คาร์บอนไดออกไซด์) – คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV)

สูตร – คาร์บอนไดออกไซด์ 2. มวลกราม – 44 กรัม/โมล

คุณสมบัติทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในกลุ่มของออกไซด์ที่เป็นกรดเช่น เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะเกิดกรดที่เรียกว่ากรดคาร์บอนิก กรดคาร์บอนิกมีความไม่เสถียรทางเคมี และในขณะที่ก่อตัว กรดคาร์บอนิกจะแตกตัวเป็นส่วนประกอบต่างๆ ทันที เช่น ปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำสามารถย้อนกลับได้:

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

เมื่อถูกความร้อน คาร์บอนไดออกไซด์จะแตกตัวเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และออกซิเจน:

2CO 2 = 2CO + O 2

เช่นเดียวกับออกไซด์ที่เป็นกรดทั้งหมด คาร์บอนไดออกไซด์มีลักษณะเฉพาะโดยปฏิกิริยาระหว่างปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐาน (เกิดจากโลหะที่ใช้งานอยู่เท่านั้น) และเบส:

CaO + CO 2 = CaCO 3;

อัล 2 O 3 + 3CO 2 = อัล 2 (CO 3) 3;

CO 2 + NaOH (เจือจาง) = NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH (conc) = นา 2 CO 3 + H 2 O

คาร์บอนไดออกไซด์ไม่สนับสนุนการเผาไหม้เฉพาะโลหะที่ใช้งานอยู่เท่านั้นที่เผาไหม้อยู่ในนั้น:

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO (t);

CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t)

คาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับสารธรรมดา เช่น ไฮโดรเจนและคาร์บอน:

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

CO 2 + C = 2CO (t)

เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับเปอร์ออกไซด์ของโลหะที่ใช้งานอยู่ จะเกิดคาร์บอเนตและปล่อยออกซิเจนออกมา:

2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อคาร์บอนไดออกไซด์คือปฏิกิริยาของปฏิกิริยากับน้ำมะนาว (นม) เช่น ด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ซึ่งเกิดตะกอนสีขาว - แคลเซียมคาร์บอเนต:

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

คุณสมบัติทางกายภาพของคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารก๊าซที่ไม่มีสีหรือกลิ่น หนักกว่าอากาศ. มีความเสถียรทางความร้อน เมื่อถูกบีบอัดและทำให้เย็นลง ก็จะเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลวและของแข็งได้อย่างง่ายดาย คาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะรวมของแข็งเรียกว่า "น้ำแข็งแห้ง" และระเหยได้ง่ายที่อุณหภูมิห้อง คาร์บอนไดออกไซด์ละลายได้ไม่ดีในน้ำและทำปฏิกิริยากับมันได้บางส่วน ความหนาแน่น – 1.977 กรัม/ลิตร

การผลิตและการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

มีวิธีการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทางอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการ ดังนั้นในอุตสาหกรรมจะได้มาจากการเผาหินปูน (1) และในห้องปฏิบัติการโดยการกระทำของกรดแก่กับเกลือของกรดคาร์บอนิก (2):

CaCO 3 = CaO + CO 2 (t) (1);

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2)

คาร์บอนไดออกไซด์ถูกใช้ในอาหาร (น้ำมะนาวคาร์บอเนต) สารเคมี (การควบคุมอุณหภูมิในการผลิตเส้นใยสังเคราะห์) โลหะวิทยา (การปกป้องสิ่งแวดล้อม เช่น การตกตะกอนของก๊าซสีน้ำตาล) และอุตสาหกรรมอื่นๆ

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	ปริมาตรคาร์บอนไดออกไซด์ที่จะถูกปล่อยออกมาโดยการกระทำของสารละลายกรดไนตริก 10% 200 กรัมต่อแคลเซียมคาร์บอเนต 90 กรัมที่มีสารเจือปน 8% ที่ไม่ละลายในกรด
สารละลาย	มวลโมลาร์ของกรดไนตริกและแคลเซียมคาร์บอเนต คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. Mendeleev - 63 และ 100 กรัม/โมล ตามลำดับ ให้เราเขียนสมการการละลายของหินปูนในกรดไนตริก: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O ω(CaCO 3) cl = 100% - ω สารผสม = 100% - 8% = 92% = 0.92 จากนั้นมวลของแคลเซียมคาร์บอเนตบริสุทธิ์คือ: ม.(CaCO 3) cl = ม. หินปูน × ω(CaCO 3) cl / 100%; ม.(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100% = 82.8 ก. ปริมาณของสารแคลเซียมคาร์บอเนตเท่ากับ: n(CaCO 3) = ม.(CaCO 3) cl / M(CaCO 3); n(CaCO 3) = 82.8 / 100 = 0.83 โมล มวลของกรดไนตริกในสารละลายจะเท่ากับ: ม.(HNO 3) = ม.(HNO 3) สารละลาย × ω(HNO 3) / 100%; ม.(HNO 3) = 200 × 10 / 100% = 20 ก. ปริมาณแคลเซียมไนตริกกรดเท่ากับ: n(HNO 3) = ม.(HNO 3) / M(HNO 3); n(HNO 3) = 20 / 63 = 0.32 โมล จากการเปรียบเทียบปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยา เราพบว่ากรดไนตริกมีไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงทำการคำนวณเพิ่มเติมโดยใช้กรดไนตริก ตามสมการปฏิกิริยา n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1 ดังนั้น n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0.16 โมล จากนั้นปริมาตรคาร์บอนไดออกไซด์จะเท่ากับ: V(CO 2) = n(CO 2)×V ม.; V(CO 2) = 0.16 × 22.4 = 3.58 ก.
คำตอบ	ปริมาตรคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากับ 3.58 กรัม

ลองจินตนาการถึงสถานการณ์นี้:

คุณกำลังทำงานอยู่ในห้องปฏิบัติการและได้ตัดสินใจที่จะทำการทดลอง ในการทำเช่นนี้ คุณเปิดตู้ที่มีรีเอเจนต์และทันใดนั้นก็เห็นภาพต่อไปนี้บนชั้นวางใดชั้นวางหนึ่ง ขวดรีเอเจนต์สองขวดถูกลอกฉลากออกและยังคงวางอยู่ใกล้ๆ ได้อย่างปลอดภัย ในเวลาเดียวกัน ไม่สามารถระบุได้อย่างแน่ชัดอีกต่อไปว่าขวดใดตรงกับฉลากใด และสัญญาณภายนอกของสารที่สามารถแยกแยะได้นั้นเหมือนกัน

ในกรณีนี้ปัญหาสามารถแก้ไขได้โดยใช้สิ่งที่เรียกว่า ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ.

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพเหล่านี้เป็นปฏิกิริยาที่ทำให้สามารถแยกแยะสารหนึ่งจากอีกสารหนึ่งได้ รวมทั้งค้นหาองค์ประกอบเชิงคุณภาพของสารที่ไม่รู้จักด้วย

ตัวอย่างเช่นเป็นที่ทราบกันดีว่าแคตไอออนของโลหะบางชนิดเมื่อเติมเกลือของพวกมันลงในเปลวไฟของเตาให้แต่งสีให้เป็นสีที่ต้องการ:

วิธีการนี้จะได้ผลก็ต่อเมื่อสารที่ถูกแยกแยะเปลี่ยนสีของเปลวไฟแตกต่างออกไป หรือหนึ่งในนั้นไม่เปลี่ยนสีเลย

แต่สมมุติว่าโชคดีที่สารที่ถูกกำหนดไม่ได้ทำให้เปลวไฟเป็นสีหรือทำให้เป็นสีเดียวกัน

ในกรณีเหล่านี้ จำเป็นต้องแยกแยะสารโดยใช้รีเอเจนต์อื่น

ในกรณีใดที่เราสามารถแยกแยะสารหนึ่งจากสารอื่นโดยใช้รีเอเจนต์ใดๆ ก็ได้?

มีสองตัวเลือก:

• สารตัวหนึ่งทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ที่เติมเข้าไป แต่สารตัวที่สองไม่ทำปฏิกิริยา ในกรณีนี้จะต้องมองเห็นได้อย่างชัดเจนว่าปฏิกิริยาของสารเริ่มต้นตัวใดตัวหนึ่งกับรีเอเจนต์ที่เพิ่มเข้าไปนั้นเกิดขึ้นจริงนั่นคือสังเกตสัญญาณภายนอกบางอย่างของมัน - เกิดการตกตะกอน, ก๊าซถูกปล่อยออกมา, การเปลี่ยนสีเกิดขึ้น ฯลฯ

ตัวอย่างเช่นเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกน้ำออกจากสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยใช้กรดไฮโดรคลอริกแม้ว่าอัลคาไลจะทำปฏิกิริยากับกรดได้ดีก็ตาม:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

นี่เป็นเพราะไม่มีสัญญาณภายนอกของปฏิกิริยา สารละลายกรดไฮโดรคลอริกใสไม่มีสีเมื่อผสมกับสารละลายไฮดรอกไซด์ไม่มีสีทำให้เกิดสารละลายใสเหมือนกัน:

แต่ในทางกลับกัน คุณสามารถแยกน้ำออกจากสารละลายอัลคาไลที่เป็นน้ำได้ เช่น การใช้สารละลายแมกนีเซียมคลอไรด์ - ในปฏิกิริยานี้จะเกิดตะกอนสีขาว:

2NaOH + MgCl 2 = Mg(OH) 2 ↓+ 2NaCl

2) สารสามารถแยกแยะออกจากกันได้หากทั้งสองทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ที่เติมเข้าไป แต่ทำในลักษณะที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถแยกแยะสารละลายโซเดียมคาร์บอเนตจากสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตได้โดยใช้สารละลายกรดไฮโดรคลอริก

กรดไฮโดรคลอริกทำปฏิกิริยากับโซเดียมคาร์บอเนตเพื่อปล่อยก๊าซไม่มีสีไม่มีกลิ่น - คาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2):

2HCl + นา 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2

และด้วยซิลเวอร์ไนเตรตเพื่อสร้างตะกอน AgCl สีขาวนวล

HCl + AgNO 3 = HNO 3 + AgCl↓

ตารางด้านล่างนำเสนอตัวเลือกต่างๆ สำหรับการตรวจจับไอออนเฉพาะ:

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อแคตไอออน

ไอออนบวก	รีเอเจนต์	สัญญาณของปฏิกิริยา
บา 2+	ดังนั้น 4 2-	บา 2+ + SO 4 2- = บา SO 4 ↓
คิว 2+		1) การตกตะกอนของสีน้ำเงิน: ลูกบาศ์ก 2+ + 2OH − = ลูกบาศ์ก(OH) 2 ↓ 2) ตะกอนสีดำ: ลูกบาศ์ก 2+ + S 2- = CuS↓
ปบี 2+	เอส 2-	ตะกอนสีดำ: Pb 2+ + S 2- = PbS↓
เอจี+	ซีแอล -	การตกตะกอนของตะกอนสีขาว ไม่ละลายใน HNO 3 แต่ละลายได้ในแอมโมเนีย NH 3 ·H 2 O: Ag + + Cl − → AgCl↓
เฟ 2+	2) โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (III) (เกลือเม็ดเลือดแดง) K 3	1) การตกตะกอนของตะกอนสีขาวที่เปลี่ยนเป็นสีเขียวในอากาศ: เฟ 2+ + 2OH − = เฟ(OH) 2 ↓ 2) การตกตะกอนของตะกอนสีน้ำเงิน (Turnboole blue): K + + เฟ 2+ + 3- = KFe↓
เฟ 3+	2) โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (II) (เกลือในเลือดสีเหลือง) K 4 3) โรดาไนด์ไอออน SCN -	1) ตะกอนสีน้ำตาล: เฟ 3+ + 3OH − = เฟ(OH) 3 ↓ 2) การตกตะกอนของตะกอนสีน้ำเงิน (สีน้ำเงินปรัสเซียน): K + + เฟ 3+ + 4- = KFe↓ 3) ลักษณะของสีแดงเข้ม (แดงเลือด): เฟ 3+ + 3SCN - = เฟ(SCN) 3
อัล 3+	อัลคาไล (คุณสมบัติแอมโฟเทอริกของไฮดรอกไซด์)	การตกตะกอนของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ตกตะกอนสีขาวเมื่อเติมอัลคาไลจำนวนเล็กน้อย: OH − + อัล 3+ = อัล(OH) 3 และก็ละลายไปเมื่อเทต่อไป: อัล(OH) 3 + NaOH = นา
NH4+	โอ้ - , เครื่องทำความร้อน	การปล่อยก๊าซที่มีกลิ่นฉุน: NH 4 + + OH - = NH 3 + H 2 O กระดาษลิตมัสเปียกเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน
เอช+ (สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด)	ตัวชี้วัด: - สารสีน้ำเงิน - เมทิลออเรนจ์	การย้อมสีแดง

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อแอนไอออน

ประจุลบ	ผลกระทบหรือรีเอเจนต์	สัญญาณของปฏิกิริยา สมการปฏิกิริยา
ดังนั้น 4 2-	บา 2+	การตกตะกอนของตะกอนสีขาวที่ไม่ละลายในกรด: บา 2+ + SO 4 2- = บา SO 4 ↓
หมายเลข 3 -	1) เติม H 2 SO 4 (เข้มข้น) และ Cu ตั้งไฟให้ร้อน 2) ส่วนผสมของ H 2 SO 4 + FeSO 4	1) การก่อตัวของสารละลายสีน้ำเงินที่มีไอออน Cu 2+ ปล่อยก๊าซสีน้ำตาล (NO 2) 2) การปรากฏตัวของสีของไนโตรโซ - ไอรอน (II) ซัลเฟต 2+ ช่วงสีตั้งแต่สีม่วงไปจนถึงสีน้ำตาล (ปฏิกิริยาวงแหวนสีน้ำตาล)
ป.4 3-	เอจี+	การตกตะกอนของตะกอนสีเหลืองอ่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง: 3Ag + + PO 4 3- = Ag 3 PO 4 ↓
โคร 4 2-	บา 2+	การก่อตัวของตะกอนสีเหลือง ไม่ละลายในกรดอะซิติก แต่ละลายได้ใน HCl: บา 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4 ↓
เอส 2-	ปบี 2+	ตะกอนสีดำ: Pb 2+ + S 2- = PbS↓
คาร์บอนไดออกไซด์ 3 2-		1) การตกตะกอนของตะกอนสีขาวที่ละลายได้ในกรด: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 ↓ 2) การปล่อยก๊าซไม่มีสี ("เดือด") ทำให้เกิดความขุ่นของน้ำมะนาว: CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O
คาร์บอนไดออกไซด์	น้ำมะนาว Ca(OH) 2	การตกตะกอนของตะกอนสีขาวและการละลายเมื่อมี CO 2 ผ่านไป: Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2
ดังนั้น 3 2-	เอช+	การปล่อยก๊าซ SO 2 ที่มีกลิ่นฉุนเฉพาะตัว (SO 2): 2H + + SO 3 2- = H 2 O + SO 2
ฉ -	Ca2+	ตกตะกอนสีขาว: Ca 2+ + 2F - = CaF 2 ↓
ซีแอล -	เอจี+	การตกตะกอนของตะกอนชีสสีขาว ไม่ละลายใน HNO 3 แต่ละลายได้ใน NH 3 ·H 2 O (เข้มข้น): Ag + + Cl − = AgCl↓ AgCl + 2(NH 3 ·H 2 O) = ) ไม่พบคำตอบสำหรับคำถามของคุณ? ดูที่นี่ แผนการสอนเพศของคำนาม (ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3) ในหัวข้อ การสร้างแบบจำลองโดยรวมขององค์ประกอบพล็อตตกแต่ง "ฤดูหนาวมาแล้ว" ในกลุ่มเตรียมการ บทเรียนความบันเทิงในหัวข้อ "Meeting spring