Уравнение получения углекислого газа при разложении извести

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e2689fedb260c29 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Урок по химии «Практическая работа «Получение углекислого газа и изучение его свойств» 9 класс

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА (ДОМАШНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ)

«ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СВОЙСТВ»

Цель работы: получить углекислый газ действием уксусной и лимонной кислот на пищевую соду,

научиться доказывать его наличие с помощью горящей лучинки и растворов, содержащих катионы кальция и магния,

доказать наличие кислотных свойств у углекислого газа в ходе реакции с аммиаком,

рассмотреть применение этих реакций в быту и на производстве, протекание их в природных экосистемах.

Оборудование и реактивы: кружка или стакан, чайная ложка, столовый уксус, пищевая сода, тарелка, вода, лимонная кислота, пищевые разрыхлители, поваренная соль «Экстра», морская соль, нашатырный спирт, пластиковая трубочка для соков.

Подготовьте заранее оборудование и реактивы, необходимые для проведения домашнего эксперимента в соответствии с приведенным выше списком. Проведите домашний эксперимент «Получение углекислого газа и изучение его свойств» в соответствии с инструкцией и зафиксируйте его на видео. Отчет о работе представьте в виде видео домашнего эксперимента и прикрепите его к сообщению ученика в модуле «Домашнее задание» онлайн-школы «Инфоурок». Ответьте на вопросы заданий.

Углекислый газ или СО₂ обладает большим количеством качеств и изменчивостью свойств в зависимости от условий его использования: бесцветен, не горюч, слегка кисловатого запаха и вкуса, в газообразном состоянии хорошо растворяется в воде (0,88 объёма в 1 объёме воды), частично взаимодействует с ней с образованием угольной кислоты, при охлаждении и атмосферном давлении переходит сразу в твёрдое состояние, минуя жидкую фазу, температура возгонки составляет — 78,5 °С. Используется во многих отраслях промышленности и в быту: для карбонизации напитков, подкормки растений, охлаждении и заморозки продуктов, как консервант в составе газовой смеси для вакуумирования продуктов питания, противопожарной защите объектов, разрыхлителя в пищевой промышленности, в медицине для улучшения кровообращения и регенерации тканей.

Основными источниками поступления СО₂ (двуокиси углерода) в атмосферу являются сжигание нефти, угля, газа, производство цемента, вырубка лесов, строительство и земледелие. Двуокись углерода в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому он скапливается в приземном слое и нижних слоях атмосферы. Углекислый газ наряду с водяным паром и метаном является парниковым газом, который практически беспрепятственно пропускает энергию в видимой части спектра, но поглощает ее в инфракрасном диапазоне. В результате СО₂ играет для Земли ту же роль, что и пленка на теплицах. С другой стороны углекислый газ является источником углерода для процесса фотосинтеза. Повышение содержания СО₂ до 1,5% вызывает прямо пропорциональное возрастание интенсивности фотосинтеза у зерновых культур. В случаях, когда интенсивность фотосинтеза начинает превосходить интенсивность дыхания, снижается продуктивность растений. Многие современные тепличные хозяйства применяют один из перспективных способов подкормки растений — отходящие газы котельных, которые предварительно очищают от содержащихся в них вредных примесей. В отечественном тепличном овощеводстве регулирование концентрации углекислоты осуществляется с помощью автоматических систем.

Повышение содержания концентрации углекислого газа в воздухе помещений проявляется ощущением духоты: недолговременное вдыхание людьми СО₂ двуокиси углерода в концентрациях от 0,1% (1000 ррm) до 0,5% (5000 ррm) вызывает неблагоприятные изменения дыхания, кровообращения, угнетение электрической активности головного мозга. Это связано с тем, что при повышении концентрации углекислого газа в воздухе, увеличивается его парциальное давление в альвеолах и повышается растворимость СО₂ в крови, при этом образуется слабая угольная кислота, кровь закисляется. Растворение СО₂ может быть представлено в виде химической реакции:

Данное явление носит название «ацидоз». Посмотрите видеоряд «Гигиеническая оценка качества воздуха в школьном здании по содержанию двуокиси углерода» https://youtu.be/vW2W8jILPk8

В то же время в медицине СО₂ используют для приготовления углекислых ванн. При воздействии углекислого газа на кожу его проникновение во внутренние среды организма незначительно и оказывает местное действие на сосуды и ткани кожи. Под воздействием углекислоты активизируется кровообращение в тканях, ускоряется диссоциация оксигемоглобина и отдача кислорода в кровь, увеличивается поглощение кислорода из вдыхаемого воздуха, уменьшаются процессы воспаления.

ЗАДАЧА 1. Получение углекислого газа и доказательство его наличия

Внимательно наблюдайте за видеоопытом «Получение углекислого газа и изучение его свойств»

А) Получение углекислого газа. Возьмите одну третью часть стакана или кружки уксуса, добавьте в него чайную ложку соды. Что наблюдаете? Попробуйте добавить соду в уксус в другом количестве. Попробуйте провести такой же эксперимент с теплым уксусом. Докажите наличие углекислого газа с помощью горящей лучинки.

Б) Ответьте на вопросы. 1) Какое количество соды дает наибольшее количество пены?

2) Какой уксус, теплый или холодный, дает больше пены при взаимодействии с пищевой содой?

3) В пенных огнетушителях пена образуется при взаимодействии серной кислоты с раствором бикарбоната натрия (соды NaHCO₃) и состоит из мелких пузырьков воды, наполненных углекислым газом . Струя пены сбивает пламя, а сама пена, покрывая горящую поверхность, охлаждает ее и изолирует от кислорода воздуха . Составьте уравнение реакции соды с серной кислотой.

4) Пенные огнетушители (как и вода) не пригодны для тушения электроаппаратуры, поскольку водяная пена обладает электропроводностью и портит оборудование. Поэтому для тушения горящего электрооборудования, двигателей внутреннего сгорания, горящих легких металлов и газов , выделяющихся под давлением из трубопроводов и газохранилищ, при тушении пожаров в хранилищах ценных материалов, в архивах, библиотеках используют углекислотные огнетушители , поскольку углекислый газ не электропроводен и не портит предметов. Твердый бикарбонат натрия NаНСО₃ выбрасывают под давлением из специальных установок. Образующиеся при нагревании NаНСО₃ углекислый газ и водяной пар изолируют пламя от воздуха. Составьте уравнение реакции получения углекислого газа прокаливанием бикарбоната натрия.

5) Двуокись углерода применяют для производства минеральных вод и газирования безалкогольных напитков . Для этой цели в торговлю поступает сжиженная двуокись углерода в стальных бомбах . Углекислый газ на производстве получают разложением мела серной кислотой. Выделяющийся газ подвергается очистке пропусканием через сосуды, наполняемые водой и растворами соды. Составьте уравнение реакции получения углекислого газа разложением мела серной кислотой.

ЗАДАЧА 2. Осаждение малорастворимых карбонатов кальция и магния из природных вод углекислым газом

Внимательно наблюдайте за видеоопытом «Пропускание углекислого газа через воду и через раствор гидроксида кальция» https://youtu.be/ZDWODmh2yNQ

А) Осаждение малорастворимых карбонатов кальция и магния из природных вод углекислым газом. Возьмите два стакана и наполните их на одну третью часть водой, в один из стаканов добавьте чайную ложку с горкой морской соли. С помощью трубочки пропустите выдыхаемый воздух, содержащий углекислый газ, через воду и раствор морской соли. Что наблюдаете?

Б) Ответьте на вопросы. 1 ) В природных экосистемах углекислота играет ведущую роль. Растворение наиболее распространенных карбонатных пород в присутствии углекислого газа приводит к образованию месторождений углекислых минеральных вод и коры выветривания (рыхлых продуктов выветривания горных пород, образующихся под почвой). Химизм этого процесса описывается следующими реакциями:

Процессом противоположным растворению карбонатов является осаждение нерастворимых карбонатов. Составьте уравнения реакций осаждения карбонатов углекислым газом из растворов хлорида кальция, хлорида магния, сульфата кальция, сульфата магния.

2) Горные породы и минералы на поверхности земли под действием температуры, а затем влаги и углекислого газа выветриваются, т.е. медленно разрушаются. Выразите процесс выветривания полевого шпата К₂О • Аl₂О₃ • 6SiО₂ с помощью уравнения реакции, если известно, что основным продуктом является минерал каолинит Аl₂О₃ • 2SiО₂ • 2Н₂О главная составная часть белой глины, а также песок и соль, образующие залежи.

ЗАДАЧА 3. Кислотно-основные смеси в быту.

Пищевой разрыхлитель представляет собой смесь соды (основание), кислоты (дигидропирофосфат натрия) и кукурузного крахмала (наполнителя, препятствующего слеживанию разрыхлителя). Самостоятельно получите кислотно-основную смесь, смешав порошок лимонной кислоты с пищевой содой в соотношении 3 : 5 по массе. Протестируйте различные марки пищевых разрыхлителей. Для этого насыпьте горкой на тарелку по чайной ложке различных пищевых разрыхлителей, в том числе и самостоятельно приготовленного. Полейте порошки водой. Какой из пищевых разрыхлителей работает лучше? Почему самостоятельно приготовленный разрыхлитель шипит сильнее?

Б) Ответьте на вопросы. 1 ) Наибольшее распространение среди разрыхлителей получил дигидрофосфат натрия, в композиции с гидрокарбонатом натрия. Минусом его применения является послевкусие, образующееся в результате активности фермента, расщепляющего данный разрыхлитель. Дигидрофосфат натрия в разрыхлителе выполняет роль кислоты, так как содержит положительно заряженный ион водорода Н + , который вступает в реакцию с отрицательно заряженным бикарбонатным ионом соды (НСО₃ — ) с образованием угольной кислоты. Угольная кислота медленно распадается на воду и углекислый газ, придающий выпечке рыхлость и пористость. Составьте уравнение реакции дигидрофосфата натрия с пищевой содой.

2) Другой химический разрыхлитель — карбонат аммония — применяется для выпечки тонких пирогов и печенья, сильно прогревающихся при выпекании. Эта пищевая добавка придает изделиям рыхлость и пористость из-за образования при 60°С аммиака и углекислого газа. По сравнению с пищевой содой придает изделиям более пористую структуру за счет лучшей газообразующей способности. Составьте уравнение реакции разложения карбоната аммония при нагревании.

3) Одним из наиболее распространенных разрыхлителей является гидрокарбонат натрия. К достоинствам пищевой соды можно отнести низкую стоимость, отсутствие токсичного воздействия на организм человека, отсутствие привкуса в конечном продукте, простоту использования. Однако гидрокарбонат натрия имеет и недостатки. Неполное разложение при термической обработке обуславливает присутствие в мучном изделии карбоната натрия, образующего щелочную реакцию среды. Данная соль окрашивает готовое изделие в желтый цвет, разрушает витамины группы В. Выделение углекислого газа при нагревании пищевой соды оказывает разрушающее действие на песочное тесто. Составьте уравнение реакции разложения гидрокарбоната натрия при нагревании.

ЗАДАЧА 4. Нейтрализация гидроксид-ионов углекислотой

В 60-х годах XIX века был предложен новый аммиачный способ получения соды. Сущность получения соды по этому способу заключается в последовательной обработке раствора поваренной соли аммиаком и двуокисью углерода, в результате чего образуется выпадающая в осадок двууглекислая сода NаНСО₃, наименее растворимая в растворе образовавшихся солей. Добавьте в раствор аммиака (нашатырный спирт) соль «Экстра» до образования концентрированного раствора. С помощью трубочки пропустите выдыхаемый воздух, содержащий углекислый газ через аммонизированный рассол. При карбонизации образуется суспензия кристаллов бикарбоната натрия в растворе хлорида аммония.

Б) Ответьте на вопросы. 1) Составьте основные реакции аммиачно-содового процесса:

— нейтрализация гидроксид-ионов углекислотой с образованием гидрокарбонат-ионов

Способы получения co2 уравнения реакций

Получение CO2

В промышленности, основными способами производства двуокиси углерода CO2 являются ее получение как побочного продукта реакции конвертации метана CH4 в водород H2, реакций сжигания (окисления) углеводородов, реакции разложения известняка CaCO3 на известь CaO и воду H20.

CO2 как побочный продукт парового реформинга CH4 и других углеводородов в водород H2

Водород H2 требуется промышленности, прежде всего, для его использования в процессе производства аммиака NH3 (процесс Хабера, каталитическая реакция водорода и азота); аммиак же нужен для производства минеральных удобрений и азотной кислоты. Водород можно производить разными способами, в том числе и любимым экологами электролизом воды — однако, к сожалению, на данное время все способы производства водорода, кроме реформинга углеводородов, являются в масштабах крупных производств абсолютно экономически неоправданными — если только на производстве нет избытка «бесплатной» электроэнергии. Поэтому, основным способом производства водорода, в процессе которого выделяется и углекислый газ, является паровой реформинг метана: при температуре порядка 700. 1100°C и давлении 3. 25 бар, в присутствии катализатора, водяной пар H2O реагирует с метаном CH4 с выделением синтез-газа (процесс эндотермический, то есть идет с поглощением тепла):
CH4 + H2O (+ тепло) → CO + 3H2

Аналогичным образом паровому реформингу можно подвергать пропан:
С3H8 + 3H2O (+ тепло) → 2CO + 7H2

А также этанол (этиловый спирт):
C2H5OH + H2O (+ тепло) → 2CO + 4H2

Паровому реформингу можно подвергать даже бензин. В бензине содержится более 100 разных химических соединений, ниже показаны реакции парового реформинга изооктана и толуола:
C8H18 + 8H2O (+ тепло) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ тепло) → 7CO + 11H2

Итак, в процессе парового реформинга того или иного углеводородного топлива получен водород и монооксид углерода CO (угарный газ). На следующем этапе процесса производства водорода, угарный газ в присутствии катализатора подвергается реакции перемещения атома кислорода O из воды в газ = CO окисляется в CO2, а водород H2 выделяется в свободной форме. Реакция экзотермическая, при ней выделяется порядка 40,4 кДж/моль тепла:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ тепло)

В условиях промышлененых предприятий, выделяющийся при паровом реформинге углеводородов диоксид углерода CO2 легко изолировать и собрать. Однако, CO2 в этом случае является нежелательным побочным продуктом, простой свободный выпуск его в атмосферу, хотя и является сейчас превалирующим путем избавления от CO2, нежелателен с экологической точки зрения, и некоторыми предприятиями практикуются более «продвинутые» методы, такие как, например, закачивание CO2 в нефтяные месторождения со снижающимся дебетом или закачивание его в океан.

Получение CO2 при полном сжигании углеводородного топлива

При сжигании, то есть окислении достаточным количеством кислорода углеводородов, таких как метан, пропан, бензин, керосин, дизельное топливо и др., образуются углекислый газ и, обычно, вода. Например, реакция сгорания метана CH4 выглядит так:
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

CO2 как побочный продукт получения H2 методом частичного окисления топлива

Порядка 95% промышленно производимого в мире водорода производится вышеописанным способом парового реформинга углеводородного топлива, прежде всего метана CH4, содержащегося в природном газе. Кроме парового реформинга, из углеводородного топлива с довольно высокой эффективностью можно получать водород и способом частичного окисления, когда метан и другие углеводороды реагируют с недостаточным для полного сжигания топлива количеством кислорода (напомним, что в процессе полного сжигания топлива, кратко описанным чуть выше, получается углекислый газ CO2 и вода H20). При подаче же меньшего, чем стехиометрическое, количества кислорода, продуктами реакции преимущественно являются водород H2 и монооксид углерода, он же угарный газ CO; в небольших количествах получаются и углексилый газ CO2, и некоторые другие вещества. Так как обычно, на практике, этот процесс проводят не с очищенным кислородом, а с воздухом, то как на входе, так и на выходе процесса имеется азот, который в реакции не участвует.

Частичное окисление является экзотермическим процессом, то есть в результате реакции выделяется тепло. Частичное окисление, как правило, протекает значительно быстрее, чем паровой реформинг, и требует меньшего по объему реактора. Как видно на примере приведенных ниже реакций, изначально частичное окисление производит меньше водорода на единицу топлива, чем получается в процессе парового реформинга.

Реакция частичного окисления метана CH4:
CH₄ + ½O₂ → CO + H₂ (+ тепло)

Частичное окисление бензина на примере изооктана и толуола, из более чем ста химических соединений, присутствующих в бензине:
C₈H₁₈ + 4O₂ → 8CO + 9H₂ (+ тепло)
C₇H₁₈ + 3½O₂ → 7CO + 4H₂ (+ тепло)

Для конвертации CO в углекислый газ и получения дополнительного водорода используется уже упомянутая в описании процесса парового реформинга реакция сдвига кислорода вода→газ:
CO + H₂O → CO₂ + H₂ (+ небольшое количество тепла)

CO2 при ферментации сахара

В производстве алкогольных напитков и хлебобулочных изделий из дрожжевого теста, используется процесс ферментации сахаров — глюкозы, фруктозы, сахарозы и др., с образованием этилового спирта C2H5OH и диоксида углерода CO2. Например, реакция ферментации глюкозы C6H12O6 такова:
C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

А ферментации фруктозы C12H22O11 — выглядит вот так:
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 4C₂H₅OH + 4CO₂

Оборудование для производства CO2 пр-ва компании Wittemann

В производстве алкогольных напитков, получаемый алкоголь является желательным и даже, можно сказать, необходимым продуктом реакции брожения. Углекислый газ же иногда выпускается в атмосферу, а иногда оставляется в напитке для его газирования. В выпечке хлеба все происходит наоборот: CO2 нужен для образования пузырьков, вызывающих поднятие теста, а этиловый спирт почти полностью испаряется при выпечке.

Многие предприятия, прежде всего спиртозаводы, для которых CO₂ является совсем уж ненужным побочным продуктом, наладили его сбор и продажу. Газ из бродильных чанов через спиртовые ловушки подается в углекислотный цех, где CO2 очищают, сжижают и разливают в баллоны. Собственно, именно спиртовые заводы являются во многих регионах основными поставщиками углекислоты — и для многих из них, продажа углекислоты является отнюдь не последним источником доходов.

Существует целая отрасль производства оборудования для выделения чистого углекислого газа на пивоваренных и спиртовых заводах (Huppmann/GEA Brewery, Wittemann и др.), а также его прямого производства из углеводородного топлива. Поставщики газов, такие как Air Products и Air Liquide, также осуществляют установку станций по выделению CO₂ и его последующей очистке, сжижению у заправке в баллоны.

CO2 при производстве негашеной извести CaO из CaCO3

Процесс производства широко используемой негашеной извести CaO также имеет в качестве побочного продукта реакции двуокись углерода. Реакция разложения известняка CaCO3 эндотермическая, нуждается в температуре порядка +850°C и выглядит так:
CaCO3 → CaO + CO2

Если же известняк (или другой карбонат металла) вступает в реакцию с кислотой, то в качестве одного из продуктов реакции выделяется углекисота H2CO3. Например, соляная кислота HCl реагирует с известняком (карбонатом кальция) CaCO3 следующим образом:
2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂CO₃

Угольная кислота является очень нестойкой, и при атмосферных условиях быстро разлагается на CO2 и воду H2O.

Способы получения углекислого газа

Углекислый газ не является редким и получают его как побочный продукт, что положительно сказывается на его стоимости. Поэтому он является самым дешевым газом, применяемым для защиты, метала сварного шва в процессе сварки. Кратко о способах производства углекислоты говорилось в статье о свойствах углекислого газа и теперь настало время рассмотреть их более подробно.

Содержание

В промышленном масштабе углекислый газ получают следующими способами:

1. из известняка, в котором содержится до 40% СО₂, кокса или антрацита до 18% CO₂ путем их обжига в специальных печах;
2. на установках, работающих по сернокислому методу за счет реакций взаимодействия серной кислоты с эмульсией мела;
3. из газов, образующихся при брожении спирта, пива, расщепления жиров;
4. из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит 12-20% СО₂;
5. из отходящих газов химических производств, в первую очередь синтетического аммиака и метанола. Отходящие газы содержат примерно 90% СО₂.

На данный момент наиболее распространенным способом производства углекислоты является – получение из газов при брожении.

Получение углекислого газа из газов при брожении

Отходящий газ при брожении представляет собой почти чистый углекислый газ и является дешевым побочным продуктом производства.

На гидролизных заводах при брожении дрожжей с опилками выделяются газы, содержащие 99% CO₂.

1 — бродильный чан; 2 — газгольдер; 3 — промывочная башня; 4 — предварительный компрессор; 5 — трубчатый холодильник; 6 — маслоотделитель; 7 — башня; 8 — башня; 9 — двухступенчатый компрессор; 10 — холодильник; 11 — маслоотделитель; 12 — цистерна.

Схема получения углекислого газа на гидролизных заводах

Газ из бродильного чана 1 подается насосами, а при наличии достаточного давления поступает самостоятельно в газгольдер 2, где происходит отделение от него твердых частиц. Затем газ поступает в промывочную башню 3, заполненную коксом или керамическими кольцами, где он омывается встречным потоком воды и окончательно освобождается от твердых частиц и растворимых в воде примесей. После промывки газ поступает в предварительный компрессор 4, где он сжимается до давления 400-550 кПа.

Так как при сжатии температура углекислого газа повышается до 90-100°С, то после компрессора газ поступает в трубчатый холодильник 5, где охлаждается до 15°С. Затем углекислота направляется в маслоотделитель 6, где отделяется масло, попавшее в газ при сжатии. После этого углекислый газ подвергается очистке водными растворами окислителей (KMnO₄, K₂Cr₂P₇, гипохромитом) в башне 7, а затем осушке активированным углем или силикагелем в башне 8.

После очистки и осушки углекислота поступает в двухступенчатый компрессор 9. На ступени I происходит сжатие его до 1-1,2 МПа. Затем углекислый газ поступает в холодильник 10, где охлаждается со 100 до 15°C, проходит маслоотделитель 11 и поступает на II ступень компрессора, где сжимается до 6-7 МПа, превращается в жидкую двуокись углерода и собирается в цистерну 12, из которой производится заправка стандартных баллонов или других емкостей (танков).

Принципиально процесс производства углекислого газа другими методами ничем не отличается от вышеуказанного: сначала газ очищается, потом производят осушку, а на последнем этапе охлаждение и сжатие для превращения в жидкость, поскольку в данном виде его удобно хранить и транспортировать.

Acetyl

Это пилотный ролик из серии об органических реакциях.

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.