ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
Вуглекислий газ або діоксид вуглецю чи карбон (ІV) оксид СО2 – кристалічна речовина без кольору. Він в півтора рази тяжчий за повітря, тому його можна переливати з посудини в посудину. Під тиском у 69 атмосфер за кімнатної температури він зріджується.
Вуглекислий газ є ангідридом карбонатної (вугільної) кислоти і має всі властивості кислотного оксиду.
В лабораторних умовах вуглекислий газ добувають взаємодією кальцій карбонату та хлоридної кислоти:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O.
При розчиненні вуглекислого газу у воді утворюється карбонатна кислота:
CO2 + H2O ⇄ H2СО3.
Карбонатна кислота дуже слабка і нестійка. Вона може існувати лише в розведених розчинах. При нагріванні вона частково розкладається, а при кип’ятінні розкладається повністю. Карбонатна кислота – двохосновна і при взаємодії з лугами утворює кислі та середні солі, які називають відповідно гідрокарбонатами та карбонатами:
H2CO3 + NaOH = NaHCO3 + H2O,
H2CO3 +2NaOH = Na2CO3 + 2H2O.
З середніх солей карбонатної кислоти – карбонатів – у воді розчинні лише карбонати лужних металів та амонію, а кислі солі – гідрокарбонати – багатьох металів добре розчинні у воді. Якщо через водну суспензію, що містить карбонат кальцію, пропускати вуглекислий газ, то осад перейде в розчин, оскільки утвориться кисла сіль:
|
|
СaCO3 + H2O + CO2 ⇄ Сa(HCO3)2.
Якщо ж розчин, що містить кальцій гідрокарбонат, прокип’ятити, то випадає осад карбонату кальцію, тобто реакція відбувається в зворотньому напрямі.
При нагріванні натрій гідрокарбонату утворюється натрію карбонат або кальцинована сода, а сам процес носить назву кальцинування:
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O.
Велике промислове значення натрій карбонату або соди, оскільки його використовують в скляній, целюлозно-паперовій, нафтовій, миловарній, текстильній та інших галузях промисловості. Натрій карбонат служить сировиною для добування їдкого натру NaOH. Кисла сіль натрій гідрокарбонат застосовується в харчовій промисловості та в медицині під назвою питної соди.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ
1. Як добувають вуглекислий газ в лабораторії та в промисловості? Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій.
2. Розкажіть про застосування вуглекислого газу, виходячи з його властивостей.
3. Порівняйте властивості оксидів карбону. Поясніть причини відмінності.
4. Розкажіть про фізіологічну дію чадного газу. На чому вона ґрунтується?
5. Які з зазначених речовин можна використати для осушення вуглекислого газу: фосфор (У) оксид, вапняна вода, баритова вода, розчин сульфатної кислоти, розчин натрій гідроксиду. Для речовин, які неможливо використати, напишіть відповідні рівняння реакцій.
|
|
6. Карбонати лужних металів, а також амонію та талію розчинні у воді і їх розчини мають лужну реакцію. Поясніть причину.
7. Напишіть рівняння реакцій за схемою:
а) барій карбонат → барій хлорид → барій нітрат → барій сульфат,
б) вуглець → карбон (ІІ) оксид → карбон (ІУ) оксид → кальцій карбонат ↔ кальцій гідрокарбонат.
ЛІТЕРАТУРА
Сухан В.В., Табенська Т.В. та ін. Хімія: Посібник для вступників до вузів. Київ: Либідь, 1996 рік – стор. 265 - 268.
ВИКОНАННЯ РОБОТИ
ДОСЛІД 1. ДОБУВАННЯ КАРБОН (ІV) ОКСИДУ ТА КАРБОНАТНОЇ КИСЛОТИ.
В пробірку з газовідвідною трубкою покладіть шматочки мармуру, до яких долийте хлоридної кислоти. Спостерігайте виділення газу.
Напишіть рівняння реакції в молекулярній, йонно-молекулярній та йонній формі.
Пропускайте вуглекислий газ над зволоженим синім лакмусовим папірцем. Які хімічні явища відбуваються в процесі розчинення карбон (ІУ) оксиду у воді? Як змінився колір лакмусу? Чому?
Напишіть рівняння відповідної реакції.
Розпишіть постадійні та сумарне рівняння дисоціації карбонатної кислоти.
ВИСНОВОК: У висновку зазначте, як у лабораторії можна одержати карбон (ІV) оксид, виявити вуглекислий газ та добути карбонатну кислоту.
ДОСЛІД 2. ВЛАСТИВОСТІ КАРБОН (ІV) ОКСИДУ.
а) Одержаний газ пропустіть через розчин вапняної води. Спостерігайте утворення осаду у вигляді помутніння.
Напишіть рівняння реакції в молекулярній, йонно-молекулярній та йонній формі.
б) Продовжуйте пропускати вуглекислий газ через вапняну воду. Спостерігайте зникнення осаду. Напишіть рівняння реакції в молекулярній, йонно-молекулярній та йонній формі.
ВИСНОВОК: Зазначте, які властивості проявляє карбон(ІV) оксид у реакції з вапняною водою.
ДОСЛІД 3. ТЕРМІЧНИЙ РОЗКЛАД ГІДРОКАРБОНАТІВ.
В пробірку з газовідвідною трубкою покладіть 1-2 г кристалічного натрій гідрокарбонату. Вміст пробірки нагрійте. Одержаний газ пропустіть через вапняну воду. Які зміни вапняної води спостерігаєте? Напишіть рівняння відповідної реакції.
ВИСНОВОК: Зазначте, як взаємоперетворюються карбонати та гідрокарбонати.
ДОСЛІД 4. ЯКІСНА РЕАКЦІЯ НА КАРБОНАТ-ЙОН.
В дві пробірки налийте по 1 мл розчинів а) натрій карбонату, б) натрій гідрокарбонату. До кожної пробірки додайте по декілька крапель хлоридної кислоти. Спостерігайте бурхливе виділення газу. Напишіть рівняння реакції в молекулярній, йонно-молекулярній та йонній формі.
ВИСНОВОК: Зазначте, що є якісним реактивом на карбонат-йон та які ознаки супроводжують ці реакції.