Оксид углерода(II) и оксид углерода(IV)
Два оксида одного элемента с совершенно разным поведением: несолеобразующий и кислотный.
4. Оксид углерода (II) — Угарный газ
Угарный газ (CO) — несолеобразующий оксид и сильный яд!
Его коварство в том, что он без цвета, вкуса и запаха. В молекуле CO присутствует тройная связь (одна из которых образована по донорно-акцепторному механизму). Он не взаимодействует с водой и щелочами при нормальных условиях, но может проявлять свойства превосходного восстановителя.
Получение и свойства
| Процесс | Уравнение реакции |
|---|---|
| Получение в лаборатории Дегидратация кислот |
Муравьиную или щавелевую кислоту обезвоживают концентрированной серной кислотой:
HCOOH H₂SO₄(к)→ CO↑ + H₂OH₂C₂O₄ H₂SO₄(к)→ CO↑ + CO₂↑ + H₂O  |
| Взаимодействие с кислородом и галогенами |
Угарный газ великолепно горит голубым пламенем (в отличие от углекислого газа, который не горит):
2CO + O₂ t°→ 2CO₂На свету окисляется хлором до ядовитого фосгена:
CO + Cl₂ hν→ COCl₂ (фосген)
 |
| С водородом (Синтез-газ) |
Каталитическое гидрирование дает ценный метанол:
CO + 2H₂ t°, p, кат.→ CH₃OH
 |
| Восстановление металлов Из оксидов |
3CO + Fe₂O₃ t°→ 2Fe + 3CO₂↑ CO + CuO t°→ Cu + CO₂↑  |
| Взаимодействие со щелочами Исключение из правил! |
При нагревании под давлением он реагирует с щелочью, образуя соль органической кислоты, хотя является несолеобразующим:
CO + NaOH t°, p→ HCOONa (формиат натрия)
 |
Вопрос 1: Угарный газ (ОВР)
Проверка$CO$ — несолеобразующий оксид и отличный восстановитель. Допишите уравнения:
- $CO + O_2 \xrightarrow{t^\circ} \dots$
- $CO + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} \dots$ (синтез фосгена)
- $Fe_3O_4 + CO \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$
Ответ:
- $2CO + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CO_2$ (голубое пламя)
- $CO + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} COCl_2$
- $Fe_3O_4 + 4CO \xrightarrow{t^\circ} 3Fe + 4CO_2$
5. Оксид углерода (IV) — Углекислый газ
Углекислый газ (CO₂) — типичный кислотный оксид. Тяжелее воздуха, не поддерживает горение. Молекула линейная и неполярная (диполи связей O=C=O компенсируют друг друга). Твердый CO₂ называют «сухим льдом», он сублимируется, минуя жидкую фазу.
Свойства и получение
| Свойства | Уравнения реакций |
|---|---|
| Получение Из карбонатов |
В аппарате Киппа из мела воздействием соляной кислоты:
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑Термическое разложение известняка (в промышленности):
CaCO₃ t°→ CaO + CO₂↑
 |
| Кислотные свойства |
Обратимо, в мизерной степени растворяется в воде (газировка):
CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃Реагирует с щелочами. При пропуске CO₂ через гидроксид, сначала образуется средняя соль, а избыток CO₂ уводит её в кислую:
CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂OK₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2KHCO₃  |
| Качественная реакция! Известковая вода |
При пропускании газа через прозрачную известковую воду (гидроксид кальция) выпадает мутный осадок. Дальнейшее пропускание растворяет его:
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O (помутнение)CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ (растворение осадка)  |
| Окислительные свойства |
Углекислый газ можно восстановить, например, углем:
CO₂ + C t°→ 2COАктивные металлы (магний) способны продолжать гореть даже в атмосфере углекислого газа, отрывая от него кислород. (Поэтому магний нельзя тушить углекислотным огнетушителем):
2Mg + CO₂ t°→ 2MgO + CРеагирует с пероксидами, регенерируя кислород (применяется в системах очистки воздуха космических кораблей):
2CO₂ + 2Na₂O₂ → 2Na₂CO₃ + O₂↑
 |
Вопрос 1: Углекислый газ и угольная кислота
ПроверкаКакая качественная реакция используется для обнаружения $CO_2$? Напишите уравнение.
Ответ: Помутнение известковой воды (раствора гидроксида кальция).
Реакция: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$. При дальнейшем пропускании осадок растворится: $CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2$.