Anglies oksidai

Pastaraisiais metais pedagogikos moksle pirmenybė teikiama į asmenybę orientuotam mokymuisi. Individualių asmenybės bruožų formavimasis vyksta veiklos procese: mokytis, žaisti, dirbti. Todėl svarbus mokymosi veiksnys yra mokymosi proceso organizavimas, mokytojo ir mokinių bei mokinių tarpusavio santykių pobūdis. Remdamasis šiomis idėjomis, stengiuosi ugdymo procesą kurti ypatingai. Tuo pačiu metu kiekvienas studentas pasirenka savo medžiagos studijų tempą, turi galimybę dirbti jam prieinamu lygiu, sėkmės situacijoje. Pamokoje galima įvaldyti ir tobulinti ne tik dalykinius, bet ir tokius bendruosius ugdymosi įgūdžius kaip ugdymo tikslo išsikėlimas, priemonių ir būdų jam pasiekti pasirinkimas, pasiekimų stebėjimas, klaidų taisymas. Studentai mokosi dirbti su literatūra, daryti užrašus, diagramas, brėžinius, dirbti grupėje, poromis, individualiai, konstruktyviai keistis nuomonėmis, logiškai samprotauti, daryti išvadas.

Tokias pamokas vesti nelengva, bet jei pavyksta, jauti pasitenkinimą. Siūlau vienos iš savo pamokų scenarijų. Jame dalyvavo kolegos, administracija ir psichologė.

Pamokos tipas. Naujos medžiagos mokymasis.

Tikslai. Remdamiesi motyvacija ir atnaujindami pagrindines mokinių žinias bei įgūdžius, apsvarstykite anglies dvideginio ir anglies dioksido struktūrą, fizines ir chemines savybes, gamybą ir naudojimą.

Straipsnis parengtas remiant svetainę www.Artifex.Ru. Jei nuspręsite praplėsti savo žinias šiuolaikinio meno srityje, geriausias sprendimas būtų apsilankyti svetainėje www.Artifex.Ru. ARTIFEX kūrybinis almanachas leis susipažinti su šiuolaikinio meno kūriniais neišėjus iš namų. Išsamesnę informaciją galite rasti svetainėje www.Artifex.Ru. Pradėti plėsti akiratį ir grožio jausmą niekada nevėlu.

Įranga ir reagentai.„Programinės apklausos“ kortelės, plakatų schema, prietaisai dujoms gaminti, stiklinės, mėgintuvėliai, gesintuvas, degtukai; kalkių vanduo, natrio oksidas, kreida, druskos rūgštis, indikatoriniai tirpalai, H 2 SO 4 (konc.), HCOOH, Fe 2 O 3.

Plakato schema
„Anglies monoksido (anglies monoksido (II)) CO molekulės struktūra“

PAMOKOS EIGA

Biure studentams skirti stalai išdėstyti ratu. Mokytojas ir mokiniai turi galimybę laisvai pereiti prie laboratorinių stalų (1, 2, 3).

Pamokos metu vaikai pagal pageidavimą susėda prie mokymosi stalų (4, 5, 6, 7, ...) (laisvos 4 žmonių grupės). Mokytojas. Išmintinga kinų patarlė (gražiai parašyta ant lentos):

skaito
„Girdžiu - pamirštu,
Matau – prisimenu

Aš suprantu.

Ar sutinkate su kinų išminčių išvadomis?

Kokios rusų patarlės atspindi kinų išmintį?

Vaikai pateikia pavyzdžių. Mokytojas.

Iš tiesų, tik kuriant galima gauti vertingą produktą: naujų medžiagų, prietaisų, mašinų, taip pat nematerialių vertybių – išvadų, apibendrinimų, išvadų.

Šiandien kviečiu dalyvauti dviejų medžiagų savybių tyrime. Yra žinoma, kad atlikdamas automobilio techninę apžiūrą vairuotojas pateikia pažymą apie automobilio išmetamųjų dujų būklę. Kokia dujų koncentracija nurodyta sertifikate? (O t v e t. SO.) Studentas. Šios dujos yra nuodingos. Patekęs į kraują, jis sukelia organizmo apsinuodijimą („deginimas“, iš čia ir oksido pavadinimas – anglies monoksidas). Automobilių išmetamosiose dujose jo randama gyvybei pavojingais kiekiais. (skaitomas reportažas iš laikraščio apie vairuotoją, kuris užmigo garaže veikiant varikliui ir mirė mirtimi).

Pamokos metu vaikai pagal pageidavimą susėda prie mokymosi stalų (4, 5, 6, 7, ...) (laisvos 4 žmonių grupės). Priešnuodis apsinuodijimui anglies monoksidu yra kvėpavimas grynu oru ir grynu deguonimi.

Kitas anglies monoksidas yra anglies dioksidas.

Ant jūsų stalų yra „Programed Survey“ kortelė. Susipažinkite su jos turiniu ir ant tuščio popieriaus lapo pažymėkite skaičius tų užduočių, kurių atsakymus žinote pagal savo gyvenimo patirtį. Priešais užduoties teiginio skaičių parašykite anglies monoksido formulę, su kuria susijęs šis teiginys.

1. Studentų konsultantai (2 žmonės) surenka atsakymų lapus ir pagal atsakymų rezultatus sudaro naujas grupes tolesniam darbui.

2. Programuojamas tyrimas „Anglies oksidai“

3. Šio oksido molekulė susideda iš vieno anglies atomo ir vieno deguonies atomo.

4. Ryšys tarp atomų molekulėje yra polinis kovalentinis.

5. Dujos, kurios praktiškai netirpsta vandenyje.

6. Šio oksido molekulėje yra vienas anglies atomas ir du deguonies atomai.

7. Jis neturi nei kvapo, nei spalvos. Vandenyje tirpios dujos. Neskystina net -190 °C (

8. t

9. kip = –191,5 °C).

10. Nenuodingas.

11. Nesudaro druskos.

12. Degios

13. Sąveika su vandeniu.

14. Sąveikauja su baziniais oksidais.

15. Reaguoja su metalų oksidais, redukuodami iš jų laisvuosius metalus.

16. Gaunamas reaguojant rūgštims su anglies rūgšties druskomis.

17. aš.

18. Sąveikauja su šarmais.

19. Anglies šaltinis, kurį augalai sugeria šiltnamiuose ir šiltnamiuose, padidina derlių.

20. Naudojamas vandens ir gėrimų gazavimui.

Pamokos metu vaikai pagal pageidavimą susėda prie mokymosi stalų (4, 5, 6, 7, ...) (laisvos 4 žmonių grupės). Dar kartą peržiūrėkite kortelės turinį. Sugrupuokite informaciją į 4 blokus:

struktūra,

fizines savybes,

cheminės savybės,

gavimo.

Mokytojas kiekvienai mokinių grupei suteikia galimybę pasisakyti ir apibendrina pristatymus.

Tada skirtingų grupių mokiniai pasirenka savo darbo planą – oksidų tyrimo tvarką. Šiuo tikslu jie sunumeruoja informacijos blokus ir pagrindžia savo pasirinkimą. Mokymosi tvarka gali būti tokia, kaip parašyta aukščiau, arba su bet kokiu kitu pažymėtų keturių blokų deriniu.

Mokytojas atkreipia mokinių dėmesį į pagrindinius temos punktus. Kadangi anglies oksidai yra dujinės medžiagos, su jais reikia elgtis atsargiai (saugos instrukcijos).

1. Mokytojas tvirtina kiekvienos grupės planą ir paskiria konsultantus (iš anksto paruoštus mokinius).

2. Demonstraciniai eksperimentai

3. Anglies dioksido išpylimas iš stiklo į stiklą.

Žvakių gesinimas stiklinėje, nes kaupiasi CO 2.

4. Į stiklinę vandens įdėkite kelis mažus sauso ledo gabalėlius. Vanduo užvirs ir iš jo išsilies tiršti balti dūmai.

CO 2 dujos suskystinamos jau kambario temperatūroje, esant 6 MPa slėgiui. Skystoje būsenoje jis laikomas ir gabenamas plieniniuose cilindruose. Jei atidarysite tokio baliono vožtuvą, skystas CO 2 pradės išgaruoti, dėl to stiprus aušinimas ir dalis dujų virsta į sniegą panašia mase - „sausu ledu“, kuris spaudžiamas ir naudojamas saugoti. ledų. Cheminio putplasčio gesintuvo (CFO) demonstravimas ir jo veikimo principo paaiškinimas naudojant modelį - mėgintuvėlį su kamščiu ir dujų išleidimo vamzdelį. Informacija apie

struktūra prie stalo Nr. 1 (1 ir 2 instrukcijų kortelės, CO ir CO 2 molekulių struktūra). Informacija apie fizines savybes– prie stalo Nr. 2 (darbas su vadovėliu –

Gabrielyan O.S. Chemija-9. M.: Bustard, 2002, p. 134–135). Duomenys

Keturiuose jums duotuose mėgintuvėliuose yra kristalinių medžiagų: natrio sulfato, cinko chlorido, kalio karbonato, natrio silikato.

Nustatykite, kokia medžiaga yra kiekviename mėgintuvėlyje. Parašykite reakcijų lygtis molekuline, jonine ir sutrumpintai jonine forma.

Namų darbai

Mokytojas siūlo pasiimti „Programuotos apklausos“ kortelę namo ir ruošiantis kitai pamokai pagalvoti apie informacijos gavimo būdus. (Iš kur žinojote, kad jūsų tiriamos dujos skystėja, reaguoja su rūgštimi, yra nuodingos ir pan.?)

Savarankiškas studentų darbas

Vaikų grupės praktinius darbus atlieka skirtingu greičiu. Todėl greičiau atliekantiems darbą siūlomi žaidimai.

Penktasis ratas Keturios medžiagos turi kažką bendro, tačiau penktoji medžiaga išsiskiria iš serijos, yra nereikalinga.

1. Anglis, deimantas, grafitas, karbidas, karabinas. (Karbidas.)

2. Antracitas, durpės, koksas, aliejus, stiklas. (Stiklas.)

3. Kalkakmenis, kreida, marmuras, malachitas, kalcitas. (Malachitas.)

4. Kristalinė soda, marmuras, kalis, šarmas, malachitas. (Kaustinė.)

5. Fosgenas, fosfinas, vandenilio cianido rūgštis, kalio cianidas, anglies disulfidas. (Fosfinas.)

7. Kalkių pienas, pūkai, gesintos kalkės, kalkakmenis, kalkių vanduo. (Kalkakmenis.)

8. Li 2 CO 3; (NH4)2CO3; CaCO 3;

K 2 CO 3, Na 2 CO 3. (CaCO3.)

Sinonimai

Parašykite chemines medžiagų formules arba jų pavadinimus. 1. Halogenas -...

(Chloras arba bromas.)

2. Magnezitas – ... (MgCO 3.) 3. Karbamidas –... ( Karbamidas

H2NC(O)NH2.)

4. Kalis - ... (K 2 CO 3.)

5. Sausas ledas – ... (CO 2.) 6. Vandenilio oksidas –... ()

Vanduo. 7. Amoniakas -... ()

10% vandeninis amoniako tirpalas. 8. Azoto rūgšties druskos –... ( Nitratai

– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.) 9. Gamtinės dujos – ... ( Metanas

CH 4.)

Antonimai

Parašykite cheminius terminus, kurių prasmė yra priešinga pasiūlytiesiems. 1. Oksidatorius –... ()

Reduktorius. 2. Elektronų donoras –… ()

Elektronų akceptorius. 3. Rūgštinės savybės – ... ()

Pagrindinės savybės. 4. Disociacija –… ()

asociacija. 5. Adsorbcija – ... ()

Desorbcija. 6. Anodas –... ()

Katodas. 7. Anijonas –… ()

Katijonas. 8. Metalas –… ()

Nemetaliniai. 9. Pradinės medžiagos –... ()

Reakcijos produktai.

Ieškokite modelių

Sukurkite ženklą, jungiantį nurodytas medžiagas ir reiškinius. 1. Deimantas, karabinas, grafitas – ... ()

Allotropinės anglies modifikacijos. 2. Stiklas, cementas, plyta - ... ()

Statybinės medžiagos. 3. Kvėpavimas, puvimas, ugnikalnio išsiveržimas - ... ()

Procesai, kuriuos lydi anglies dioksido išsiskyrimas. 4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ()

IV grupės elementų junginiai. 5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ()

Anglies deguonies junginiai.

Fizinės savybės.

Anglies monoksidas yra bespalvės ir bekvapės dujos, kurios šiek tiek tirpsta vandenyje.

t pl. 205 °C,

t kip. 191 °C

kritinė temperatūra =140°C

kritinis slėgis = 35 atm.

CO tirpumas vandenyje yra apie 1:40 tūrio.

Cheminės savybės.

Normaliomis sąlygomis CO yra inertiškas; kaitinant - reduktorius; druskos nesudarantis oksidas.

1) su deguonimi

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) su metalo oksidais

C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2

3) su chloru (šviesoje)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (fosgenas)

4) reaguoja su šarmų lydalais (esant slėgiui)

CO + NaOH = HCOONa (natrio skruzdžių rūgštis (natrio formiatas))

5) su pereinamaisiais metalais sudaro karbonilus

Ni + 4CO =t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Iš cheminės pusės anglies monoksidas daugiausia pasižymi polinkiu į adityvines reakcijas ir redukuojančiomis savybėmis. Tačiau abi šios tendencijos dažniausiai pasireiškia tik esant aukštai temperatūrai. Tokiomis sąlygomis CO jungiasi su deguonimi, chloru, siera, kai kuriais metalais ir tt Tuo pačiu metu anglies monoksidas, kaitinant, redukuoja daugelį oksidų į metalus, o tai labai svarbu metalurgijai. Kartu su kaitinimu CO cheminio aktyvumo padidėjimą dažnai sukelia jo ištirpimas. Taigi, tirpale jis gali redukuoti Au, Pt ir kai kurių kitų elementų druskas į laisvus metalus jau esant įprastoms temperatūroms.

Esant aukštesnei temperatūrai ir aukštam slėgiui, CO sąveikauja su vandeniu ir šarminiais šarmais: pirmuoju atveju susidaro HCOOH, o antruoju – natrio skruzdžių rūgštis. Pastaroji reakcija vyksta 120 °C temperatūroje, 5 atm slėgyje ir naudojama techniškai.

Paladžio chlorido redukavimas tirpale yra lengvas pagal bendrą schemą:

PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd

yra dažniausiai naudojama anglies monoksido atradimo dujų mišinyje reakcija. Netgi labai nedideli CO kiekiai lengvai aptinkami dėl nežymios tirpalo spalvos, nes išsiskiria smulkiai susmulkintas paladis. Kiekybinis CO nustatymas pagrįstas reakcija:

5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.

CO oksidacija tirpale dažnai vyksta pastebimu greičiu tik esant katalizatoriui. Renkantis pastarąjį pagrindinį vaidmenį atlieka oksiduojančios medžiagos pobūdis. Taigi KMnO 4 greičiausiai oksiduoja CO esant smulkiai susmulkintam sidabrui, K 2 Cr 2 O 7 - esant gyvsidabrio druskoms, KClO 3 - esant OsO 4. Apskritai savo redukuojančiomis savybėmis CO yra panašus į molekulinį vandenilį, o jo aktyvumas normaliomis sąlygomis yra didesnis nei pastarojo. Įdomu tai, kad yra bakterijų, kurios oksiduodamos CO gauna gyvybei reikalingą energiją.

Lyginamąjį CO ir H2, kaip redukuojančių agentų, aktyvumą galima įvertinti ištyrus grįžtamąją reakciją:

H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,

kurios pusiausvyros būsena aukštoje temperatūroje nusistovi gana greitai (ypač esant Fe 2 O 3). 830 °C temperatūroje pusiausvyros mišinyje yra vienodai CO ir H 2 kiekiai, t.y., abiejų dujų giminingumas deguoniui yra vienodas. Žemesnėje nei 830 °C temperatūroje stipresnis reduktorius yra CO, aukščiau – H2.

Vieno iš aukščiau aptartų reakcijos produktų surišimas pagal masės veikimo dėsnį pakeičia jo pusiausvyrą. Todėl, leidžiant anglies monoksido ir vandens garų mišinį per kalcio oksidą, vandenilį galima gauti pagal schemą:

H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.

Ši reakcija vyksta jau 500 °C temperatūroje.

Ore CO užsidega maždaug 700 °C temperatūroje ir sudega mėlyna liepsna iki CO 2:

2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ.

Didelis šilumos išsiskyrimas, lydimas šią reakciją, daro anglies monoksidą vertingu dujiniu kuru. Tačiau jis plačiausiai naudojamas kaip pradinis įvairių organinių medžiagų sintezės produktas.

Storių anglies sluoksnių deginimas krosnyse vyksta trimis etapais:

1) C + O2 = CO2; 2) CO 2 + C = 2 CO; 3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

Jei vamzdis uždaromas per anksti, krosnyje susidaro deguonies trūkumas, dėl kurio CO gali pasklisti po visą šildomą patalpą ir apsinuodyti (dūmai). Pažymėtina, kad „anglies monoksido“ kvapą sukelia ne CO, o kai kurių organinių medžiagų priemaišos.

CO liepsnos temperatūra gali siekti iki 2100 °C. CO degimo reakcija įdomi tuo, kad kaitinama iki 700-1000 °C, ji pastebimu greičiu vyksta tik esant vandens garų ar kitų vandenilio turinčių dujų (NH 3, H 2 S ir kt.) pėdsakams. Taip yra dėl nagrinėjamos reakcijos grandininio pobūdžio, kuris vyksta per tarpinį OH radikalų susidarymą pagal šias schemas:

H + O 2 = HO + O, tada O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H ir kt.

Esant labai aukštai temperatūrai, CO degimo reakcija tampa pastebimai grįžtama. CO 2 kiekis pusiausvyros mišinyje (esant 1 atm slėgiui) aukštesnėje nei 4000 °C temperatūroje gali būti tik nežymiai mažas. Pati CO molekulė yra tokia termiškai stabili, kad nesuyra net 6000 °C temperatūroje. Tarpžvaigždinėje terpėje buvo aptiktos CO molekulės. Kai CO veikia metalą K 80 °C temperatūroje, susidaro bespalvis kristalinis, labai sprogus junginys, kurio sudėtis yra K 6 C 6 O 6. Pašalinus kalį, ši medžiaga lengvai virsta anglies monoksidu C 6 O 6 („trichinonu“), kurį galima laikyti CO polimerizacijos produktu. Jo struktūra atitinka šešių narių ciklą, sudarytą iš anglies atomų, kurių kiekvienas yra sujungtas dviguba jungtimi su deguonies atomais.

CO sąveika su siera pagal reakciją:

CO + S = COS + 29 kJ

Greitai eina tik esant aukštai temperatūrai. Susidaręs anglies tioksidas (O=C=S) yra bespalvės ir bekvapės dujos (mp -139, bp -50 °C). Anglies (II) monoksidas gali tiesiogiai jungtis su tam tikrais metalais. Dėl to susidaro metalų karbonilai, kurie turėtų būti laikomi sudėtingais junginiais.

Anglies (II) monoksidas taip pat sudaro sudėtingus junginius su kai kuriomis druskomis. Kai kurie iš jų (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO ir kt.) yra stabilūs tik tirpale. Pastarosios medžiagos susidarymas siejamas su anglies monoksido (II) absorbcija CuCl tirpalu stipriame HCl. Panašūs junginiai, matyt, susidaro CuCl amoniako tirpale, kuris dažnai naudojamas CO absorbavimui analizuojant dujas.

Kvitas.

Anglies monoksidas susidaro, kai anglis dega be deguonies. Dažniausiai jis gaunamas dėl anglies dioksido sąveikos su karštomis anglimis:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Ši reakcija yra grįžtama, jos pusiausvyra žemiau 400 °C beveik visiškai pasislenka į kairę, o virš 1000 °C – į dešinę (7 pav.). Tačiau pastebimu greičiu jis nustatomas tik esant aukštai temperatūrai. Todėl normaliomis sąlygomis CO yra gana stabilus.

Ryžiai. 7. Pusiausvyra CO 2 + C = 2 CO.

CO susidarymas iš elementų vyksta pagal lygtį:

2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.

Nedidelį CO kiekį patogu gauti skaidant skruzdžių rūgštį: HCOOH = H 2 O + CO

Ši reakcija įvyksta lengvai, kai HCOOH reaguoja su karšta stipria sieros rūgštimi. Praktiškai šis paruošimas atliekamas arba konc. sieros rūgštį į skystą HCOOH (kaitinant) arba pastarojo garus perleidžiant per fosforo hemipentaoksidą. HCOOH sąveika su chlorosulfono rūgštimi pagal schemą:

HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO

Jis jau veikia esant normaliai temperatūrai.

Patogus CO laboratorinės gamybos būdas gali būti kaitinimas su konc. sieros rūgštis, oksalo rūgštis arba kalio geležies sulfidas. Pirmuoju atveju reakcija vyksta pagal šią schemą: H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.

Kartu su CO išsiskiria ir anglies dioksidas, kurį galima sulaikyti leidžiant dujų mišinį per bario hidroksido tirpalą. Antruoju atveju vienintelis dujinis produktas yra anglies monoksidas:

K 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O = 2 K 2 SO 4 + FeSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.

Didelius CO kiekius galima gauti nevisiškai sudeginus anglį specialiose krosnyse – dujų generatoriuose. Įprastose („oro“) generatoriaus dujose vidutiniškai (tūrio %) yra: CO-25, N2-70, CO 2 -4 ir smulkių kitų dujų priemaišų. Degdamas iš m3 pagamina 3300-4200 kJ. Įprastą orą pakeitus deguonimi, žymiai padidėja CO kiekis (ir padidėja dujų šilumingumas).

Dar daugiau CO yra vandens dujose, kurios (idealiu atveju) susideda iš vienodo tūrio CO ir H 2 mišinio ir degdamos išskiria 11 700 kJ/m 3. Šios dujos gaunamos pučiant vandens garus per karštų anglių sluoksnį, o maždaug 1000 °C temperatūroje sąveika vyksta pagal lygtį:

H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2.

Vandens dujų susidarymo reakcija vyksta sugeriant šilumą, anglys pamažu atvėsta, o norint palaikyti jas karštoje būsenoje, reikia kaitalioti vandens garų praėjimą su oro (arba deguonies) patekimu į dujas. generatorius. Šiuo atžvilgiu vandens dujose yra maždaug CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 ir N 2 -6%. Jis plačiai naudojamas įvairių organinių junginių sintezei.

Dažnai gaunamos mišrios dujos. Jo gavimo procesas susiveda į tai, kad vienu metu per karštų anglių sluoksnį pučiamas oras ir vandens garai, t.y. abiejų aukščiau aprašytų metodų derinys – Todėl mišrių dujų sudėtis yra tarpinė tarp generatoriaus ir vandens. Vidutiniškai jame yra: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 ir N 2 -50%. Kubinis metras jo degdamas pagamina apie 5400 kJ.

Anglies (II) monoksidas – CO

(anglies monoksido, anglies monoksido, anglies monoksido)

Fizinės savybės: bespalvės, nuodingos dujos, beskonės ir bekvapės, dega melsva liepsna, lengvesnės už orą, blogai tirpios vandenyje. Anglies monoksido koncentracija ore yra 12,5-74% sprogi.

Molekulių struktūra:

Formali anglies +2 oksidacijos būsena neatspindi CO molekulės struktūros, kurioje be dvigubos jungties, susidarančios dalijantis elektronams C ir O, yra dar viena, kurią sudaro donoro-akceptoriaus mechanizmas. vienai deguonies elektronų porai (pavaizduota rodykle):

Šiuo atžvilgiu CO molekulė yra labai stipri ir gali patekti į oksidacijos-redukcijos reakcijas tik esant aukštai temperatūrai. Normaliomis sąlygomis CO nereaguoja su vandeniu, šarmais ar rūgštimis.

Kvitas:

Pagrindinis antropogeninis anglies monoksido CO šaltinis šiuo metu yra vidaus degimo variklių išmetamosios dujos. Anglies monoksidas susidaro deginant degalus vidaus degimo varikliuose esant nepakankamai temperatūrai arba blogai sureguliavus oro tiekimo sistemą (nepaduodama pakankamai deguonies anglies monoksidui CO oksiduoti į anglies dioksidą CO2). Natūraliomis sąlygomis Žemės paviršiuje anglies monoksidas CO susidaro nevisiškai anaerobiškai skaidant organinius junginius ir degant biomasei, daugiausia miškų ir stepių gaisrų metu.

1) Pramonėje (dujų generatoriuose):

Vaizdo įrašas – eksperimentas „Anglies monoksido generavimas“

C + O 2 = CO 2 + 402 kJ

CO 2 + C = 2CO – 175 kJ

Dujų generatoriuose vandens garai kartais pučiami per karštą anglį:

C + H 2 O = CO + H 2 – Q,

CO + H 2 mišinys vadinamas sintezės dujomis .

2) Laboratorijoje- terminis skruzdžių arba oksalo rūgšties skilimas, esant H 2 SO 4 (konc.):

HCOOH t˚C, H2SO4 → H2O+CO

H2C2O4 t˚C, H2SO4 → CO + CO 2 + H 2 O

Cheminės savybės:

Normaliomis sąlygomis CO yra inertiškas; kai šildomas - reduktorius;

CO – druskos nesudarantis oksidas .

1) su deguonimi

2 C +2 O + O 2 t ˚ C → 2 C +4 O 2

2) su metalo oksidais CO + Aš x O y = CO 2 + Aš

C +2 O + CuO t ˚ C → Сu + C +4 O 2

3) su chloru (šviesoje)

CO + Cl 2 šviesa → COCl 2 (fosgenas – nuodingos dujos)

4)* reaguoja su šarmų lydalais (esant slėgiui)

CO + NaOHP → HCOONa (natrio formiatas)

Anglies monoksido poveikis gyviems organizmams:

Anglies monoksidas yra pavojingas, nes neleidžia kraujui pernešti deguonies į gyvybiškai svarbius organus, tokius kaip širdis ir smegenys. Anglies monoksidas jungiasi su hemoglobinu, kuris perneša deguonį į organizmo ląsteles, todėl organizmas netinkamas transportuoti deguonį. Priklausomai nuo įkvepiamo kiekio, anglies monoksidas pablogina koordinaciją, sunkina širdies ir kraujagyslių ligas, sukelia nuovargį, galvos skausmą, silpnumą. Anglies monoksido poveikis žmogaus sveikatai priklauso nuo jo koncentracijos ir poveikio organizmui. Didesnė nei 0,1 % anglies monoksido koncentracija ore sukelia mirtį per valandą, o didesnė nei 1,2 % – per tris minutes.

Anglies monoksido panaudojimas :

Anglies monoksidas daugiausia naudojamas kaip degios dujos, sumaišytos su azotu, vadinamosios generatoriaus arba oro dujos, arba vandens dujos, sumaišytos su vandeniliu. Metalurgijoje metalams išgauti iš jų rūdų. Gauti didelio grynumo metalus skaidant karbonilus.

TEISIMAS

Nr. 1. Užpildykite reakcijos lygtis, sudarykite kiekvienos reakcijos elektronines svarstykles, nurodykite oksidacijos ir redukcijos procesus; oksidatorius ir reduktorius:

CO2+C=

C+H2O=

C O + O 2 =

Nr. 2. Pagal termocheminę lygtį apskaičiuokite energijos kiekį, reikalingą 448 litrams anglies monoksido pagaminti

ANGLIES OKSIDAS (ANGLES MONOKSIDAS). Anglies (II) oksidas (anglies monoksidas) CO, druskos nesudarantis anglies monoksidas. Tai reiškia, kad nėra rūgšties, atitinkančios šį oksidą. Anglies monoksidas (II) yra bespalvės ir bekvapės dujos, kurios suskystėja esant –191,5 °C atmosferos slėgiui, o –205 °C temperatūroje kietėja CO molekulė savo struktūra panaši į N2 molekulę: abiejose yra vienodas kiekis elektronai (tokios molekulės vadinamos izoelektroninėmis) , juose esantys atomai yra sujungti trigubu ryšiu (dvi ryšiai CO molekulėje susidaro dėl anglies ir deguonies atomų 2p elektronų, o trečiasis susidaro donoro-akceptoriaus mechanizmu dalyvaujant vienai deguonies elektronų porai ir laisvai 2p anglies orbitalei). Dėl to CO ir N2 fizikinės savybės (lydymosi ir virimo temperatūra, tirpumas vandenyje ir kt.) yra labai panašios.

Anglies oksidas (II) susidaro degant anglies turintiems junginiams, kuriems nepakanka deguonies, taip pat kai karšta anglis liečiasi su visiško degimo produktu - anglies dioksidu: C + CO2 → 2CO. Laboratorijoje CO gaunamas dehidratuojant skruzdžių rūgštį, kai kaitinama koncentruota sieros rūgštis veikiant skystą skruzdžių rūgštį arba leidžiant skruzdžių rūgšties garus per P2O5: HCOOH → CO + H2O. CO gaunamas skaidant oksalo rūgštį: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. CO galima lengvai atskirti nuo kitų dujų, leidžiant jį per šarminį tirpalą.
Normaliomis sąlygomis CO, kaip ir azotas, yra chemiškai gana inertiškas. Tik esant aukštesnei temperatūrai, atsiranda CO polinkis oksiduotis, prisijungti ir redukuoti. Taigi, esant aukštesnei temperatūrai, jis reaguoja su šarmais: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Šios reakcijos naudojamos CO pašalinti iš pramoninių dujų.

Anglies monoksidas (II) yra kaloringas kuras: degimą lydi didelis šilumos kiekis (283 kJ 1 moliui CO). CO mišiniai su oru sprogsta, kai jo kiekis svyruoja nuo 12 iki 74 %; Laimei, praktikoje tokie mišiniai yra labai reti. Pramonėje, norint gauti CO, atliekamas kietojo kuro dujinimas. Pavyzdžiui, pučiant vandens garus per anglies sluoksnį, įkaitintą iki 1000oC, susidaro vandens dujos: C + H2O → CO + H2, kurios turi labai aukštą kaloringumą. Tačiau deginimas toli gražu nėra pats pelningiausias vandens dujų naudojimas. Iš jo, pavyzdžiui, galima gauti (esant įvairiems katalizatoriams esant slėgiui) kietų, skystų ir dujinių angliavandenilių mišinį – vertingą žaliavą chemijos pramonei (Fišerio-Tropšo reakcija). Iš to paties mišinio, praturtinant jį vandeniliu ir naudojant reikiamus katalizatorius, galima gauti alkoholius, aldehidus ir rūgštis. Ypač svarbi metanolio sintezė: CO + 2H2 → CH3OH - svarbiausia organinės sintezės žaliava, todėl ši reakcija pramoniniu būdu vykdoma dideliu mastu.

Reakcijos, kurių metu CO yra reduktorius, gali būti parodytos geležies redukavimo iš rūdos aukštakrosnės proceso metu pavyzdžiu: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Metalurgijos procesuose didelę reikšmę turi metalų oksidų redukcija anglies(II) oksidu.

CO molekulėms būdingos prisijungimo reakcijos prie pereinamųjų metalų ir jų junginių, susidarant kompleksiniams junginiams – karbonilams. Pavyzdžiui, skysti arba kieti metalų karbonilai Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 ir kt. Tai labai toksiškos medžiagos, kurios kaitinamos suyra. vėl į metalą ir CO. Tokiu būdu galite gauti didelio grynumo metalų miltelius. Kartais ant dujinės viryklės degiklio matomos metalinės dėmės, tai yra geležies karbonilo susidarymo ir skilimo pasekmė. Šiuo metu yra susintetinta tūkstančiai įvairių metalų karbonilų, kuriuose, be CO, yra neorganinių ir organinių ligandų, pavyzdžiui, PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

CO taip pat būdinga junginio reakcija su chloru, kuri vyksta šviesoje jau kambario temperatūroje, susidarant išskirtinai toksiškam fosgenui: CO + Cl2 → COCl2. Ši reakcija yra grandininė, joje veikia radikalus mechanizmas, dalyvaujant chloro atomams ir laisviesiems radikalams COCl. Nepaisant toksiškumo, fosgenas plačiai naudojamas daugelio organinių junginių sintezei.

Anglies monoksidas (II) yra stiprus nuodas, nes sudaro stiprius kompleksus su metalo turinčiomis biologiškai aktyviomis molekulėmis; tai sutrikdo audinių kvėpavimą. Ypač nukenčia centrinės nervų sistemos ląstelės. CO prisijungimas prie hemoglobino Fe (II) atomų neleidžia susidaryti oksihemoglobinui, kuris perneša deguonį iš plaučių į audinius. Net kai ore yra 0,1% CO, šios dujos išstumia pusę deguonies iš oksihemoglobino. Esant CO, mirtis nuo asfiksijos gali įvykti net esant dideliam deguonies kiekiui. Todėl CO vadinamas anglies monoksidu. „Nelaimės ištiktam“ žmogui pirmiausia pažeidžiamos smegenys ir nervų sistema. Išsigelbėjimui pirmiausia reikia švaraus oro, kuriame nėra CO (arba dar geriau – gryno deguonies), o su hemoglobinu susijungusį CO pamažu pakeičia O2 molekulės ir uždusimas išnyksta. Didžiausia leistina vidutinė paros CO koncentracija atmosferos ore – 3 mg/m3 (apie 3,10–5%), darbo zonos ore – 20 mg/m3.

Paprastai CO kiekis atmosferoje neviršija 10–5%. Šios dujos patenka į orą kaip vulkaninių ir pelkių dujų dalis su planktono ir kitų mikroorganizmų išskyromis. Taigi kasmet iš paviršinių vandenyno sluoksnių į atmosferą išleidžiama 220 milijonų tonų CO. CO koncentracija anglies kasyklose yra didelė. Miškų gaisrų metu susidaro daug anglies monoksido. Lydant kiekvieną milijoną tonų plieno, susidaro 300–400 tonų CO. Iš viso technogeninis CO išmetimas į orą siekia 600 milijonų tonų per metus, iš kurių daugiau nei pusė yra iš variklinių transporto priemonių. Jei karbiuratorius nesureguliuotas, išmetamosiose dujose gali būti iki 12% CO! Todėl dauguma šalių įvedė griežtus CO kiekio automobilių išmetamosiose dujose standartus.

CO susidarymas visada atsiranda degant anglies turintiems junginiams, įskaitant medieną, kai nepakankamai patenka deguonis, taip pat kai karšta anglis liečiasi su anglies dioksidu: C + CO2 → 2CO. Tokie procesai vyksta ir kaimo krosnyse. Todėl per anksti uždarius krosnelės kaminą, siekiant taupyti šilumą, dažnai apsinuodijama anglies monoksidu. Nereikėtų galvoti, kad krosnių nekūrenantys miestiečiai yra apdrausti nuo apsinuodijimo CO; Pavyzdžiui, jiems nesunku apsinuodyti prastai vėdinamame garaže, kuriame stovi automobilis su veikiančiu varikliu. CO taip pat randama gamtinių dujų degimo produktuose virtuvėje. Daugelį aviacijos nelaimingų atsitikimų praeityje lėmė variklio susidėvėjimas arba netinkami nustatymai, dėl kurių CO pateko į kabiną ir apnuodija įgulą. Pavojų didina tai, kad CO negalima aptikti pagal kvapą; šiuo atžvilgiu anglies monoksidas yra pavojingesnis nei chloras!

Anglies monoksidas (II) praktiškai nėra sorbuojamas aktyviosios anglies, todėl įprasta dujokaukė nuo šių dujų neapsaugo; Norint jį sugerti, reikalinga papildoma hopkalito kasetė, kurioje yra katalizatorius, kuris atmosferos deguonies pagalba „sudegina“ CO į CO2. Vis daugiau lengvųjų automobilių dabar aprūpinami papildomo degimo katalizatoriais, nepaisant didelių šių platinos metalų katalizatorių kainos.

Anglies monoksido (anglies monoksido CO) fizinės savybės esant normaliam atmosferos slėgiui įvertinamos priklausomai nuo temperatūros, kai yra neigiamos ir teigiamos vertės.

Lentelėse Pateikiamos šios fizikinės CO savybės: anglies monoksido tankis ρ , savitoji šiluminė talpa esant pastoviam slėgiui C p, šilumos laidumo koeficientai λ ir dinaminis klampumas μ .

Pirmoje lentelėje parodytas anglies monoksido CO tankis ir savitoji šiluminė talpa temperatūros diapazone nuo -73 iki 2727°C.

Antroje lentelėje pateikiamos tokių anglies monoksido fizikinių savybių kaip šilumos laidumas ir dinaminis klampumas temperatūros diapazone nuo minus 200 iki 1000°C.

Anglies monoksido tankis, kaip ir , labai priklauso nuo temperatūros – kaitinant anglies monoksidą CO, jo tankis mažėja. Pavyzdžiui, kambario temperatūroje anglies monoksido tankis yra 1,129 kg/m3, tačiau kaitinant iki 1000°C temperatūros šių dujų tankis sumažėja 4,2 karto – iki 0,268 kg/m 3 reikšmės.

Normaliomis sąlygomis (temperatūra 0°C) anglies monoksido tankis yra 1,25 kg/m 3. Jei lygintume jo tankį su kitomis įprastomis dujomis, tai anglies monoksido tankis oro atžvilgiu yra ne toks svarbus – anglies monoksidas yra lengvesnis už orą. Jis taip pat yra lengvesnis už argoną, bet sunkesnis už azotą, vandenilį, helią ir kitas lengvas dujas.

Anglies monoksido savitoji šiluma normaliomis sąlygomis yra 1040 J/(kg deg). Kylant šių dujų temperatūrai, didėja jų savitoji šiluminė talpa. Pavyzdžiui, 2727°C temperatūroje jo vertė yra 1329 J/(kg deg).

Anglies monoksido šilumos laidumas normaliomis sąlygomis yra 0,02326 W/(m deg). Jis didėja didėjant temperatūrai ir prie 1000°C tampa lygus 0,0806 W/(m deg). Reikėtų pažymėti, kad anglies monoksido šilumos laidumas yra šiek tiek mažesnis už šią vertę y.

Dinaminis anglies monoksido klampumas kambario temperatūroje yra 0,0246·10 -7 Pa·s. Kaitinant anglies monoksidą, padidėja jo klampumas. Tokio tipo dinaminės klampos priklausomybė nuo temperatūros stebima . Reikėtų pažymėti, kad anglies monoksidas yra klampesnis nei vandens garai ir anglies dioksidas CO 2, tačiau jo klampumas yra mažesnis, palyginti su azoto oksidu NO ir oru.