Химические свойства угольной кислоты уравнение реакции

Угольная кислота и ее соли

Угольная кислота и её соли. Значение и применение карбонатов. Переход карбонатов в гидрокарбонаты и обратно. Распознавание кар­бонат-иона.

H 2 CO 3

Угольная кислота слабая, существует только в водном растворе: CO 2 + H 2 O « H 2 CO 3

1) Диссоциация – двухосновная кислота, диссоциирует слабо в две ступени, индикатор — лакмус краснеет в водном растворе:

H 2 CO 3 « H + + HCO 3

HCO 3 « H + + CO 3 2-

Характерны все свойства кислот.

Угольная кислота образует соли двух типов:

средние соли — карбонаты (СO 3 2- ) Na 2СO 3, (NH 4) 2CO 3

кислые соли — бикарбонаты, гидрокарбонаты (HCO 3 — ) NaHCO 3 , Ca(HCO 3) 2

Карбонаты в природе

CaCO 3 карбонат кальция (мел, мрамор, известняк)

Na 2CO 3 – сода, кальцинированная сода

K 2CO 3(поташ, в золе растений)

Na 2CO 3 x 10H 2O – кристаллическая сода

Физические свойства карбонатов:

Все карбонаты – твёрдые кристаллические вещества. Большинство из них в воде не растворяются. Гидрокарбонаты растворяются в воде.

Химические свойства солей угольной кислоты:

Общие свойства солей:

1) Вступают в реакции обмена с другими растворимыми солями

Na 2 CO 3 + CaCl 2 = CaCO 3 ↓ + 2NaCl

2) Разложение гидрокарбонатов при нагревании

NaHCO 3 t˚C Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

3) Разложение нерастворимых карбонатов при нагревании

CaCO 3 t˚C CaO+ CO 2

4) Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:

Превращение гидрокарбонатов в карбонаты

Са(HCO 3 ) 2 + Са(OH) 2 = СаCO 3 +H 2 O

Me(HCO 3 ) n t˚C = MeCO 3 ↓+H 2 O+CO 2

Превращение карбонатов в гидрокарбонаты

СаCO 3 +H 2 O+CO 2 = Са(HCO 3 ) 2

Специфические свойства солей угольной кислоты:

Качественная реакция на CO 3 2- карбонат – ион «вскипание» при действии сильной кислоты:

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ­↑

Задания для самостоятельной работы:

1. Осуществите превращения

2) Ca → CaC 2→ Ca(OH) 2→ CaCO 3→ CO 2→ C

4) CaCO 3 → CO 2 → NaHCO 3 → Na 2CO 3

2. Решите задачу

Вычислите объём углекислого газа, который выделится при обжиге карбоната кальция массой 150 г (н.у.)

Химические свойства угольной кислоты уравнение реакции

Урок посвящен изучению свойств и способов получения некоторых неорганических соединений углерода. В нем рассмотрены такие вещества, как оксид углерода (II) (или угарный газ), оксид углерода (IV) (или углекислый газ), угольная кислота, а также карбонаты и гидрокарбонаты.

I. Оксид углерода(II) – СО (угарный газ, окись углерода, монооксид углерода)

Физические свойства:

Бесцветный ядовитый газ без вкуса и запаха, горит голубоватым пламенем, легче воздуха, плохо растворим в воде. Концентрация угарного газа в воздухе 12,5—74 % взрывоопасна.

Строение молекулы:

Формальная степень окисления углерода +2 не отражает строение молекулы СО, в которой помимо двойной связи, обра­зованной обобществлением электронов С и О, имеется дополнительная, образованная по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной пары электронов кислорода (изображена стрелкой):

Получение:

Основным антропогенным источником угарного газа CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Угарный газ образуется при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (подается недостаточное количество кислорода для окисления угарного газа CO в углекислый газ CO2). В естественных условиях, на поверхности Земли, угарный газ CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров.

1) В промышленности (в газогенераторах):

CO2 + C = 2CO – 175 кДж

В газогенераторах иногда через раскалённый уголь продувают водяной пар:

смесь СО + Н2 – называется синтез – газом.

2) В лаборатории — термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H2SO4(конц.):

Химические свойства:

При обычных условиях CO инертен; при нагревании – восстановитель;

CO — несолеобразующий оксид.

1) Взаимодействие с кислородом: 2C +2 O + O2 t ˚ C → 2C +4 O2

2) Взаимодействие с оксидами металлов: CO + MexOy = CO2 + Me

C +2 O + CuO t ˚ C → Сu + C +4 O2

3) Взаимодействие с хлором (на свету)

CO + Cl2 свет → COCl2 (фосген – ядовитый газ)

4)* Взаимодействие с расплавами щелочей (под давлением)

CO + NaOH P → HCOONa (формиат натрия)

Влияние угарного газа на живые организмы:

Угарный газ опасен, потому что он лишает возможности кровь нести кислород к жизненно важным органам, таким как сердце и мозг. Угарный газ объединяется с гемоглобином, который переносит кислород к клеткам организма, в следствии чего тот становится непригодным для транспортировки кислорода. В зависимости от вдыхаемого количества, угарный газ ухудшает координацию, обостряет сердечно-сосудистые заболевания и вызывает усталость, головную боль, слабость, Влияние угарного газа на здоровье человека зависит от его концентрации и времени воздействия на организм. Концентрация угарного газа в воздухе более 0,1% приводит к смерти в течение одного часа, а концентрация более 1,2% в течении трех минут.

Применение оксида углерода:

Главным образом угарный газ применяют, как горючий газ в смеси с азотом, так называемый генераторный или воздушный газ, или же в смеси с водородом водяной газ. В металлургии для восстановления металлов из их руд. Для получения металлов высокой чистоты при разложении карбонилов.

II. Оксид углерода (IV) СO2 – углекислый газ

Учебный видео-фильм: “Углекислый газ”

Физические свойства:

Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде — в 1V H2O растворяется 0,9V CO2 (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t°пл.= -78,5°C (твёрдый CO2 называется «сухой лёд»); не поддерживает горение. При обычной темпера­ту­ре и вы­со­ком дав­ле­нии ди­ок­сид уг­ле­ро­да сжи­жа­ет­ся. При его ис­па­ре­нии по­гло­ща­ет­ся так много теп­ло­ты, что часть ок­си­да уг­ле­ро­да (IV)пре­вра­ща­ет­ся в сне­го­об­раз­ную массу – «сухой лед» (Рис. 1).

Рис. 1. Сухой лед

Бла­го­да­ря тому, что оксид уг­ле­ро­да (IV) не под­дер­жи­ва­ет го­ре­ния, им за­пол­ня­ют ог­не­ту­ши­те­ли.

Строение молекулы:

Углекислый газ имеет следующие электронную и структурную формулы — O=C=O

Все четыре связи ковалентые полярные.

Получение:

1. Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка – в промышленности:

2. Действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты –

Способы собирания: вытеснением воздуха

3. Сгорание углеродсодержащих веществ:

4. При медленном окислении в биохимических процессах (дыхание, гниение, брожение)

Химические свойства:

1) С водой даёт непрочную угольную кислоту:

2)Рреагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты:

3) При повышенной температуре может проявлять окислительные свойства – окисляет металлы: -СO2 + Me = MexOy + C

Качественная реакция на углекислый газ:

Помутнение известковой воды Ca(OH)2 за счёт образования белого осадка – нерастворимой соли CaCO3:

III. Угольная кислота и её соли

Химическая формула — H2CO3

Структурная формула – все связи ковалентные полярные:

Кислота слабая, существует только в водном растворе, очень непрочная, разлагается на углекислый газ и воду:

Химические свойства:

Для угольной кислоты характерны все свойства кислот.

1) Диссоциация – двухосновная кислота, диссоциирует слабо в две ступени, индикатор — лакмус краснеет в водном растворе:

2) с активными металлами

3) с основными оксидами

4) с основаниями

5) Очень непрочная кислота – разлагается

Соли угольной кислоты – карбонаты и гидрокарбонаты

Угольная кислота образует два ряда солей:

В природе встречаются:

CaCO3

Мел Мрамор Известняк

NaHCO3 – питьевая сода

Na2CO3 – сода, кальцинированная сода

Na2CO3 x 10H2O – кристаллическая сода

Физические свойства:

Все карбонаты – твёрдые кристаллические вещества. Большинство из них в воде не растворяются. Гидрокарбонаты растворяются в воде.

Химические свойства солей угольной кислоты:

Общие свойства солей:

1) Вступают в реакции обмена с другими растворимыми солями

2) Разложение гидрокарбонатов при нагревании

3) Разложение нерастворимых карбонатов при нагревании

4) Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:

Специфические свойства:

1) Качественная реакция на CO 3 2- карбонат – ион «вскипание» при действии сильной кислоты:

IV. Задания для закрепления

Задание №1. Закончите уравнения реакций, составьте электронный баланс для каждой из реакций, укажите процессы окисления и восстановления; окислитель и восстановитель:

Задание №2. Вычислите количество энергии, которое необходимо для получения 448 л угарного газа согласно термохимическому уравнению

CO2 + C = 2CO – 175 кДж

Задание №3. Закончите уравнения осуществимых химических реакций:

Угольная кислота и её соли — получение и применение

Угольная кислота появляется в результате разложения углекислого газа в водной среде. Этим веществом искусственно насыщают минеральные воды. Формула угольной кислоты Н2СО3. Поэтому при открытии бутылки с газированной водой, можно увидеть активные пузырьки. Основное получение угольной кислоты происходит в воде.

Уравнение

СО2 (г) + Н2О СО2 • Н2О (раствор) Н2СО3 Н+ + HCO3- 2H+ + CO32-.

Сама по себе угольная кислота представляет слабое непрочное соединение, которое невозможно выделить в свободном состоянии из воды.

Структурная формула

Но стоит отметить тот факт, что во время разложения гидрокарбоната аммония, формируются устойчивые соединения угольной кислоты. Такие крепкие химические связи образуются только в период, когда гидрокарбонат аммония вступает в газовую фазу реакции.

Вещество является интересным объектом для изучения. Его изучают австралийские ученые уже более 6 лет. В безводном состоянии эта кислота напоминает прозрачные кристаллы, которые имеют высокую стойкость к низким температурам, но при нагревании кристаллы угольной кислоты начинают разлагаться.

Данное вещество считается слабым по своей структуре, но в тоже время, угольная кислота является сильнее борной. Весь секрет заключается в количестве атомов водорода. В составе угольной кислоты имеется два атома водорода, поэтому она считается двухосновной, а борная кислота — одноосновная.

Особенности солей угольной кислоты

Эта кислота считается двухосновной, поэтому может создавать соли двух видов:

  • • карбонаты угольной кислоты – средние соли,
  • • гидрокарбонаты – кислые соли.

Карбонатами угольной кислоты могут выступать в соединения: Na2СO3,(NH4)2CO3. Они не способны растворятся в водной среде. Кислые соли этого вещества включают в себя: бикарбонаты NaHCO3 , Ca(HCO3)2. Для получения гидрокарбонатов производят реакцию, в которой основными веществами являются: угольная кислота и натрий.

Соли угольной кислоты помогли человечеству в строительстве, медицине и даже кулинарии. Потому что они встречаются в составе:

  • • мела,
  • • пищевой, кальцинированной и кристаллической соды,
  • • известняковой породы,
  • • мраморного камня,
  • • поташа.

Гидрокарбонаты и карбонаты кислоты могут вступать в реакции с кислотами, во время этих реакции возможно выделение углекислого газа. Также эти вещества могут быть взаимозаменяемыми, они способны разлагаться под воздействием температуры.

Реакции угольной кислоты:

2NaHCO3 → Na2CO3 +H2O +CO2
Na2CO3 + H2O + CO2 →2NaHCO3

Химические свойства

Данная кислота по своей структуре способна входить в реакции со многими веществами.

Свойства угольной кислоты раскрываются в реакциях:

  • • диссоциации,
  • • с металлами,
  • • с основаниями,
  • • с основными оксидами.

Na2O + CO2 → Na2CO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 → NaHCO3

Угольная кислота представляет собой слабый электролит, так как слабая летучая кислота не может выступать в роли мощного электролита в отличие от, например, соляной кислоты. Этот факт можно увидеть в результате добавление лакмуса в раствор угольной кислоты. Изменение цвета будет незначительным. Поэтому можно утверждать, что угольная кислота может поддерживать 1 уровень диссоциации.

Применение

Данное вещество можно увидеть в составе газированных вод. Но соли угольной кислоты широко применяют:

  • • для строительной сферы,
  • • в процессе производства стекла,
  • • в процессе производства моющих и чистящих средств,
  • • производства бумаги,
  • • для некоторых подкормок и удобрений для растений,
  • • в медицине.

Отечественный и мировой рынок предлагает в продаже различные препараты и химические вещества, в состав которых входит угольная кислота:

  • • мочевина или карбамид,
  • • литиевая соль угольной кислоты,
  • • углекислый кальций (мел),
  • • кальцинированная сода (натрий углекислый) и т.д.

Карбамид используют в качестве удобрения для плодовых и декоративных растений. Его средняя цена составляет 30-40 рублей за 1 кг. Фасуют готовую продукцию в полиэтиленовые пакеты и мешки, весом 1, 5,25,50 кг.

Литиевую соль угольной кислоты используют в составе керамических изделий, ситаллов. Этот материал используется для производства камер сгорания для реактивных двигателей, его добавляют в глазури, эмали, грунтовки для различных металлов. Литиевую соль добавляют в грунтовки для обработки алюминия, чугуна и стали.

Это химическое вещество добавляют в процессе стекловарения. Стекла, в состав которых была добавлена литиевая соль, имеют повышенную проницаемость светлового потока. Иногда литиевую соль угольной кислоты используют в процессе производства пиротехники.

Производители

Средняя цена 1 кг такого вещества в России составляет 3900-4000 рублей. Главным заводом-изготовителем этого вещества считается московский завод ООО Компонент-Реактив. Также литиевую соль угольной кислоты производят в компаниях: ООО КурскХимПром, ООО ВитаХим, ООО Русхим, ЗАО Химпэк.

Мел производится для технических и кормовых целей. Средняя цена кормового мела составляет 1800 рублей за 1 тонну. Фасуется в основном по 50 кг, 32 кг. Производители: ООО Меловик, ООО МТ Ресурс, ООО Зооветснаб, ООО Агрохиминвест.

Кальцинированная сода применяется для стирки, удаления пятен и отбеливания. Средняя цена на этот продукт на розничном рынке варьируется в пределах 16-30 рублей за 1 кг. Производители: ООО Новэра, ЗАО ХимРеактив, ООО ХимПлюс, ООО СпецБурТехнологии, ООО СпецКомплект и др.


источники:

http://kardaeva.ru/89-dlya-uchenika/9-klass/219-ugarnyj-gaz-svojstva-fiziologicheskoe-dejstvie-na-organizm-uglekislyj-gaz-ugolnaya-kislota-i-ee-soli

http://promplace.ru/himicheskie-soedineniya-staty/ugolnaya-kislota-2286.htm