Физические и химические свойства углекислого газа. Сообщение на тему углекислый газ (СО2) Химические и биологические свойства углекислого газа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Углекислый газ (двуокись углерода, угольный ангидрид, диоксид углерода) – оксид углерода (IV).

Формула – СО 2 . Молярная масса – 44 г/моль.

Химические свойства углекислого газа

Углекислый газ относится к классу кислотных оксидов, т.е. при взаимодействии с водой он образует кислоту, которая называется угольная. Угольная кислота химически неустойчива и в момент образования сразу же распадается на составляющие, т.е. реакция взаимодействия углекислого газа с водой носит обратимый характер:

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

При нагревании углекислый газ распадается на угарный газ и кислород:

2CO 2 = 2CO + O 2 .

Как и для всех кислотных оксидов, для углекислого газа характерны реакции взаимодействия с основными оксидами (образованными только активными металлами) и основаниями:

CaO + CO 2 = CaCO 3 ;

Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3 ;

CO 2 + NaOH (dilute) = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2NaOH (conc) = Na 2 CO 3 + H 2 O.

Углекислый газ не поддерживает горения, в нем горят только активные металлы:

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

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

Углекислый газ вступает в реакции взаимодействия с простыми веществами, такими как водород и углерод:

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

CO 2 + C = 2CO (t).

При взаимодействии углекислого газа с пероксидами активных металлов образуются карбонаты и выделяется кислород:

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

Качественной реакцией на углекислый газ является реакция его взаимодействия с известковой водой (молоком), т.е. с гидроксидом кальция, в которой образуется осадок белого цвета – карбонат кальция:

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Физические свойства углекислого газа

Углекислый газ – газообразное вещество без цвета и запаха. Тяжелее воздуха. Термически устойчив. При сжатии и охлаждении легко переходит в жидкое и твердое состояния. Углекислый газ в твердом агрегатном состоянии носит название «сухой лед» и легко возгоняется при комнатной температуре. Углекислый газ плохо растворим в воде, частично реагирует с ней. Плотность – 1,977 г/л.

Получение и применение углекислого газа

Выделяют промышленные и лабораторные способы получения углекислого газа. Так, в промышленности его получают обжигом известняка (1), а в лаборатории – действием сильных кислот на соли угольной кислоты (2):

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

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

Углекислый газ используется в пищевой (газирование лимонада), химической (регулировка температур при производстве синтетических волокон), металлургической (защита окружающей среды, например, осаждение бурого газа) и других отраслях промышленности.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Какой объем углекислого газа выделится при действии 200 г 10%-го раствора азотной кислоты на 90 г карбоната кальция, содержащего 8% примесей, нерастворимых в кислоте?
Решение	Молярные массы азотной кислоты и карбоната кальция, рассчитанные с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 63 и 100 г/моль, соответственно. Запишем уравнение растворения известняка в азотной кислоте: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100% — ω admixture = 100% — 8% = 92% = 0,92. Тогда, масса чистого карбоната кальция: m(CaCO 3) cl = m limestone × ω(CaCO 3) cl / 100%; m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100% = 82,8 г. Количество вещества карбоната кальция равно: n(CaCO 3) = m(CaCO 3) cl / M(CaCO 3); n(CaCO 3) = 82,8 / 100 = 0,83 моль. Масса азотной кислоты в растворе будет равна: m(HNO 3) = m(HNO 3) solution × ω(HNO 3) / 100%; m(HNO 3) = 200 × 10 / 100% = 20 г. Количество вещества азотной кислоты кальция равно: n(HNO 3) = m(HNO 3) / M(HNO 3); n(HNO 3) = 20 / 63 = 0,32 моль. Сравнивая количества веществ, вступивших в реакцию, определяем, что азотная кислота находится в недостатке, следовательно дальнейшие расчеты производим по азотной кислоте. Согласно уравнению реакции n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, следовательно n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0,16 моль. Тогда, объем углекислого газа будет равен: V(CO 2) = n(CO 2)×V m ; V(CO 2) = 0,16×22,4 = 3,58 г.
Ответ	Объем углекислого газа — 3,58 г.

Таблица Менделеева уже снится Вам в страшных снах? А уравнения реакций образовали в голове не чистые растворы, а абсолютный хаос? Не стоит раньше времени беспокоиться! Химия - наука непростая и точная, требует внимания для ее понимания, а в учебниках часто пишут непонятными текстами, которые все усложняют. На помощь Вам придут презентации по химии - информативные, структурированные и простые. Вы не просто будете знать все формы, которые может принимать вода, но и сможете увидеть их и точно запомнить. Отныне формулы и уравнения будут для вас понятными, а решения задач не будет создавать проблем. Кроме того, яркой презентацией Вы легко поразите одноклассников и учителя, что позволит Вам получить наивысшие баллы на уроке. Ваши знания по химии будут блестящими, и презентации по химии, которые можно скачать бесплатно на нашем ресурсе, станут ювелирами в огранке Ваших знаний.

Прекрасными компаньонами в изучении естественных дисциплин станут также презентации по биологии: связь этих смежных великих наук трудно проигнорировать.

Диоксид углерода, оксид углерода, углекислота – все эти названия одного вещества, известного нам, как углекислый газ. Так какими же свойствами обладает этот газ, и каковы области его применения?

Углекислый газ и его физические свойства

Углекислый газ состоит из углерода и кислорода. Формула углекислого газа выглядит так – CO₂. В природе он образуется при сжигании или гниении органических веществ. В воздухе и минеральных источниках содержание газа также достаточно велико. кроме того люди и животные также выделяют диоксид углерода при выдыхании.

Рис. 1. Молекула углекислого газа.

Диоксид углерода является абсолютно бесцветным газом, его невозможно увидеть. Также он не имеет и запаха. Однако при его большой концентрации у человека может развиться гиперкапния, то есть удушье. Недостаток углекислого газа также может причинить проблемы со здоровьем. В результате недостатка это газа может развиться обратное состояние к удушью – гипокапния.

Если поместить углекислый газ в условия низкой температуры, то при -72 градусах он кристаллизуется и становится похож на снег. Поэтому углекислый газ в твердом состоянии называют «сухой снег».

Рис. 2. Сухой снег – углекислый газ.

Углекислый газ плотнее воздуха в 1,5 раза. Его плотность составляет 1,98 кг/м³ Химическая связь в молекуле углекислого газа ковалентная полярная. Полярной она является из-за того, что у кислорода больше значение электроотрицательности.

Важным понятием при изучении веществ является молекулярная и молярная масса. Молярная масса углекислого газа равна 44. Это число формируется из суммы относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы. Значения относительных атомных масс берутся из таблицы Д.И. Менделеева и округляются до целых чисел. Соответственно, молярная масса CO₂ = 12+2*16.

Чтобы вычислить массовые доли элементов в углекислом газе необходимо следовать формулерасчета массовых долей каждого химического элемента в веществе.

n – число атомов или молекул.
Ar – относительная атомная масса химического элемента.
Mr – относительная молекулярная масса вещества.
Рассчитаем относительную молекулярную массу углекислого газа.

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 или 27 % Так как в формулу углекислого газа входит два атома кислорода, то n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 или 73 %

Ответ: w(C) = 0,27 или 27 %; w(O) = 0,73 или 73 %

Химические и биологические свойства углекислого газа

Углекислый газ обладает кислотными свойствами, так как является кислотным оксидом, и при растворении в воде образует угольную кислоту:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

Вступает в реакцию со щелочами, в результате чего образуются карбонаты и гидрокарбонаты. Этот газ не подвержен горению. В нем горят только некоторые активные металлы, например, магний.

При нагревании углекислый газ распадается на угарный газ и кислород:

2CO₃=2CO+O₃.

Как и другие кислотные оксиды, данный газ легко вступает в реакцию с другими оксидами:

СaO+Co₃=CaCO₃.

Углекислый газ входит в состав всех органических веществ. Круговорот этого газа в природе осуществляется с помощью продуцентов, консументов и редуцентов. В процессе жизнедеятельности человек вырабатывает примерно 1 кг углекислого газа в сутки. При вдохе мы получаем кислород, однако в этот момент в альвеолах образуется углекислый газ. В этот момент происходит обмен: кислород попадает в кровь, а углекислый газ выходит наружу.

Получение углекислого газа происходит при производстве алкоголя. Также этот газ является побочным продуктом при получении азота, кислорода и аргона. Применение углекислого газа необходимо в пищевой промышленности, где углекислый газ выступает в качестве консерванта, а также углекислый газ в виде жидкости содержится в огнетушителях.

Рис. 3. Огнетушитель.

Что мы узнали?

Углекислый газ – вещество, которое в нормальных условиях не имеет цвета и запаха. помимо своего обычного названия – углекислый газ, его также называют оксидом углерода или диоксидом углерода.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 105.

Химические свойства
По химическим свойствам диоксид углерода относится к
кислотным оксидам. При растворении в воде образует
угольную кислоту. Реагирует с щёлочами с образованием
карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции
электрофильного замещения (например, с фенолом) и
нуклеофильного присоединения (например, с
магнийорганическими соединениями).

Физические свойства
Оксид углерода(IV) - углекислый газ, газ без запаха и цвета,
при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой
снегообразной массы - «сухого льда». При атмосферном
давлении он не плавится, а испаряется, температура сублимации
−78 °С. Углекислый газ образуется при гниении и горении
органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных
источниках, выделяется при дыхании животных и растений.
Растворим в воде (1 объём углекислого газа в одном объёме
воды при 15 °С).

Применение
В пищевой
промышленности
углекислота
используется как
консервант и
разрыхлитель,
обозначается на
упаковке кодом
Е290.Углекислый газ
используется для
газирования лимонада и
газированной воды.

Жидкая углекислота широко применяется в системах
пожаротушения и в огнетушителях.

Углекислота в
баллончиках
применяется в
пневматическом оружии
(в газобаллонной
пневматике) и в качестве
источника энергии для
двигателей в
авиамоделировании.

Твёрдая углекислота - «сухой лёд» - используется в качестве
хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при
ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых
деталей при посадке внатяг) и т. д. Для сжижения углекислого газа и
получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Роль в живых организмах и
влиянияние на них
Углекислый газ получается в результате сжигания или
гниения органических веществ. Оксид углерода
содержится в воздухе и подземных минеральных
источниках. Люди и животные тоже выделяют
углекислый газ при выдыхании воздуха. Растения без
освещения выделяют его, а во время фотосинтеза
интенсивно поглощают. Благодаря процессу
метаболизма клеток всех живых существ оксид
углерода является одним из главных составляющих
окружающей природы.

Этот газ не токсичен, но если он скапливается в большой
концентрации, может начаться удушье (гиперкапния), а при его
недостатке развивается противоположное состояние –
гипокапния. Диоксид углерода пропускает ультрафиолетовые
лучи и отражает инфракрасные. Он является парниковым газом,
который непосредственно влияет на глобальное потепление. Это
происходит из-за того, что уровень его содержания в атмосфере
постоянно растет, что и приводит к парниковому эффекту.

Интересные факты
Английский учёный Джозеф Пристли в 1767
году заинтересовался природой пузырьков,
которые выходят на поверхность при
брожении пива. Над пивным чаном он
поместил чашу с водой, которую затем
попробовал на вкус, и обнаружил, что она
обладает освежающим действием. Пристли
открыл не что иное, как углекислый газ,
который и сегодня используется при
изготовлении газированных напитков. Через
пять лет Пристли опубликовал работу, в
которой описал более совершенный метод
получения углекислого газа путём реакции
серной кислоты с мелом.

Удивительным фактом является то, что не только человек может быть
в состоянии алкогольного опьянения. Ученые обнаружили, что
подобное «пьяное» поведение бывает и у рыб. Только пьянеют они не
от спирта, а от углекислого газа.
Обитатели океана в буквальном смысле теряют голову, если в воде
повышается концентрация СО2.Нарушение координации и
исчезновение чувства опасности – это основные проявления такого
состояния.
Этот странный феномен был обнаружен исследователем
университета Дж. Кука Филиппом Мандейем. Он экспериментировал
с рифовыми рыбами, помещая их в аквариумы, в которых было
повышенное содержание СО2. И подопытные рыбки начинали вести
себя неожиданным образом, например, плыли на запахи хищников.
Йоран Нильссон (коллега исследователя из Осло) предположил, что
углекислый газ при взаимодействии с водой океана повышает ее
кислотность. Поэтому химический баланс рыб нарушается из-за того,
что им нужно поддерживать более высокую концентрацию ионов
внутри клеток. В итоге, создается эффект очень напоминающий
опьянение и они начинают вести себя не адекватно.

Средний дом выделяет в два раза больше углекислого газа, чем средний
автомобиль.

Сухой лед получил свое название изза внешнего сходства со обычным
льдом. Но это не твердая форма
воды, а углекислого газа (СО2),
который не имеет запаха, вкуса и
цвета. Температура сухого льда
составляет -78,5 градусов Цельсия.
Чаще всего его используют для
охлаждения мороженого или в
генераторах тумана на съемочных
площадках. Испаряясь, сухой лед
снова превращается в газ, охлаждает
воздух и приводит к конденсации
паров воды, что и создает
«туманный эффект».

Природное содержание углекислого газа в атмосфере менялось на
протяжении истории между 180 и 300 частями к миллиону
(промилле). Сегодня уровень СО2 колеблется на отметке в 380
промилле, что на 25% большем, чем самый высокий показатель в
естественной среде.
В 1997 году, содержание СО2 в атмосфере увеличилось на 2,87
промилле, данное увеличение было больше, чем в какой-либо
другой год современной истории.
Из недр Земли исходит множество природных испарений, паров
воды, большое количество углекислого газа (СО2) и других газов,
которые, попадая в атмосферу, поглощают солнечную энергию и
излучают её в обратную сторону. Этот тип потепления называется
«естественным парниковым эффектом». «Парниковый эффект»,
вопреки всему прочему, вызывает глобальное изменение климата
из-за повышения концентрации СО2 в атмосфере нашей планеты.

Шведский учёный Сванте Аррениус ещё в 1896 году
понял, что производственная деятельность человека
уже превосходит способность Земли к естественному
поглощению углекислого газа
Сжигание ископаемого топлива в настоящее время
добавляет около шести миллиардов тонн углекислого
газа в атмосферу нашей планеты каждый год. Только
половина газов из этих выбросов перерабатывается
лесами и океанами.
Массовые вырубки лесов являются причиной 20%
мирового потепления в результате загазованности,
запрещая реабсорбцию углекислого газа.

Атмосфера Земли в настоящее время содержит на 40% больше СО2, чем
до промышленной революции.
Население Соединённых Штатов составляет 5% от мирового сообщества,
но американская нация создаёт спрос на 25% коммерческого потребления
энергии в мире и производит 22% промышленных выбросов углекислого
газа, в сравнении с мировыми.
Около 75% ежегодного прироста содержания углекислого газа в
атмосфере характеризуется сжиганием ископаемого топлива.
Более 20% выбросов углекислого газа приходится на долю бензиновых
двигателей автомобилей. Хотя лидерство по порче экологии всё еще
принадлежит электростанциям на ископаемом топливе.
Значительное повышение СО2 в атмосфере конечно может увеличить
температуру, но не настолько как водяной пар, доля которого составляет
более 90% в основных компонентах для создания парникового эффекта.

Презентация Значение углекислого газа в природе и жизни человека

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №11 г. Каменск- Шахтинского Ростовской области исследовательская работа Биологическое значение углекислого газа

№ слайда 3

Описание слайда:

Цель: Выяснить состав, способы получения и применение углекислого газа в природе и жизни человека. Задачи: Изучить литературные источники по данной теме; Исследовать способы получения и определения углекислого газа; Исследовать свойства углекислого газа; Выяснить значение углекислого газа в природе и жизни человека.

№ слайда 4

Описание слайда:

Объект исследования: углекислый газ Гипотеза: углекислый газ имеет огромное значение в природе и жизни человека, поэтому многие считают его самым важным для жизни газом Методы исследования: изучение информационных источников; систематизация; обобщение; поиск; описание; сопоставление; эксперимент; анализ; осмысление Практическая значимость исследования заключается в возможности использования полученных результатов во внеклассной работе и на уроках химии

№ слайда 5

Описание слайда:

Свойства углекислого газа 1. Он без цвета и запаха. 2. Растворим в воде. 3. Не поддерживает горения. 4. Замерзает при температуре -78,50С с образованием «сухого льда». 5. Тяжелее воздуха. 6. Имеет слегка кисловатый вкус. 7. Не токсичен и невзрывоопасен. Но в закрытых помещениях, накапливается у пола, вытесняя кислород, уменьшая его объемную долю. 8. Из твёрдого состояния углекислый газ сразу переходит в газообразное, минуя жидкое (стелящийся газ на шоу) 9. Пропускает ультрафиолетовые лучи и отражает инфракрасные.

№ слайда 6

Описание слайда:

фотосинтез

№ слайда 7

Описание слайда:

Углекислый газ- «парниковый газ»

№ слайда 8

Описание слайда:

Углекислый газ и здоровье человека

№ слайда 9

Описание слайда:

Экспериментальная часть

№ слайда 10

Описание слайда:

Использование свойств углекислого газа

№ слайда 11

Описание слайда:

Углекислый газ в составе накипи и известкового налёта

№ слайда 12

Описание слайда:

Применение «сухого льда»

№ слайда 13

Описание слайда:

Использование углекислого газа в других отраслях народного хозяйства

№ слайда 14

Описание слайда:

Выводы 1. углекислый газ играет очень важную роль в природе и жизни человека. Свойства, которыми обладает углекислый газ, широко применяются человеком в самых различных отраслях. Углекислый газ участвует в жизненно важных процессах, он оказывает влияние на здоровье человека и климат Земли. Без углекислого газа не было бы жизни на нашей планете, ведь именно он является сырьём для самого главного процесса- фотосинтеза. Именно этот газ создаёт необходимый для жизни климат, не даёт развиваться бактериям, борется с огнём и многое другое… Я не могу сказать, какой газ для нас наиболее важный: углекислый газ или кислород. Для сравнения я должен изучить более глубоко кислород. Может быть, это будет тема моего будущего исследования. Но даже сейчас могу сказать, что жизнь без углекислого газа невозможна, хотя его количество должно быть под контролем, чтобы не было «парникового эффекта» и чтобы наш организм не страдал от переизбытка СО2. Моя гипотеза подтвердилась.

№ слайда 15

Описание слайда:

Спасибо за внимание!

Скачать материал

Чтобы добавить отзыв, войдите в Ваш кабинет или зарегистрируйтесь