Записать конспект в рабочую тетрадь
Углерод. Аллотропия углерода
Теория:
Химический элемент
Углерод — химический элемент № 6. Он расположен в IVА группе Периодической системы.
C6+6)2e)4e
На внешнем слое атома углерода содержатся четыре валентных электрона, и до его завершения не хватает четырёх электронов. Поэтому в соединениях с металлами углероду характерна степень окисления –4, а при взаимодействии с более электроотрицательными неметаллами он проявляет положительные степени окисления: +2 или +4.
В природе углерод встречается как в виде простых веществ, так и в виде соединений. В воздухе содержится углекислый газ. В земной коре распространены карбонаты (например, CaCO3 образует мел, мрамор, известняк). Горючие ископаемые (уголь, торф, нефть, природный газ) состоят из органических соединений, главным элементом которых является углерод.
Углерод относится к жизненно важным элементам, так как входит в состав молекул всех органических веществ.
Простые вещества
Углерод образует несколько аллотропных видоизменений, из которых наиболее известны алмаз и графит.
Алмаз имеет атомную кристаллическую решётку. Каждый атом углерода в алмазе связан четырьмя прочными ковалентными связями с соседними атомами, расположенными в вершинах тетраэдра.
Благодаря такому строению алмаз — самое твёрдое из известных природных веществ. Все четыре валентных электрона каждого атома углерода участвуют в образовании связей, поэтому алмаз не проводит электрический ток. Это бесцветное прозрачное кристаллическое вещество, хорошо преломляющее свет.
|
|
Графит тоже имеет атомную кристаллическую решётку, но устроена она иначе. Решётка графита слоистая. Каждый атом углерода соединён прочными ковалентными связями с тремя соседними атомами. Образуются плоские слои из шестиугольников, которые между собой связаны слабо. Один валентный электрон у атома углерода остаётся свободным.
Графит представляет собой тёмно-серое вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь. В отличие от алмаза графит непрозрачный, проводит электрический ток и оставляет серый след на бумаге. У графита очень высокая температура плавления (3700 °С).
Алмаз и графит взаимопревращаемы. При сильном нагревании без доступа воздуха алмаз чернеет и превращается в графит. Графит можно превратить в алмаз при высокой температуре и большом давлении.
Из мельчайших частиц графита состоят сажа, древесный уголь и кокс. Сажа образуется при неполном сгорании топлива. Древесный уголь получают при нагревании древесины без доступа воздуха, а кокс — переработкой каменного угля.
|
|
Древесный уголь имеет пористое строение и обладает способностью поглощать газы и растворённые вещества. Такое свойство называется адсорбцией.
Химические свойства
Аллотропные модификации углерода в химических реакциях могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства. Окислительные свойства углерода выражены слабее, чем у других неметаллов второго периода (азота, кислорода и фтора).
· Взаимодействие с металлами.
Углерод реагирует с металлами при высокой температуре с образованием карбидов:
4Al0+3C0=tAl+34C−43.
В этой реакции углерод выступает как окислитель.
· Взаимодействие с водородом.
Реакция происходит при сильном нагревании. Образуется метан. Углерод — окислитель.
C0+2H02=tC−4H+14.
· Взаимодействие с кислородом.
Углерод горит в кислороде с образованием углекислого газа и проявляет в этой реакции восстановительные свойства:
C0+O02=tC+4O−22.
· Взаимодействие с оксидами металлов.
Углерод способен восстанавливать металлы из их оксидов:
2Cu+2O+C0=t2Cu0+C+4O2.
Применение простых веществ
Алмаз применяется:
· для обработки твёрдых поверхностей;
· для резки стекла;
· для изготовления буров и свёрл;
|
|
· для изготовления ювелирных украшений.
Графит используется:
· при изготовлении карандашей;
· как твёрдая смазка в подшипниках;
· для изготовления электродов;
· в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах;
· для получения искусственных алмазов.
Сажа:
· входит в состав типографской краски, крема для обуви;
· используется как наполнитель для производства резины.
Уголь используется:
· в противогазах, промышленных и бытовых фильтрах;
· для очистки сахарного сиропа, спирта и т. д.;
· в медицине.
Кокс применяется в металлургической промышленности.
2. Оксиды углерода
Теория:
Оксид углерода(II), или угарный газ
Оксид углерода(II) CO образуется при неполном сгорании топлива. Это бесцветный газ без запаха. Он плохо растворяется в воде (2,3 см³ в 100 см³ при 20 °С). Оксид углерода(II) очень ядовит. При вдыхании его молекулы связываются с гемоглобином крови и препятствуют переносу кислорода.
Оксид углерода(II) относится к несолеобразующим оксидам. При обычных условиях он не реагирует с водой, кислотами и основаниями.
Является сильным восстановителем. Восстановительные свойства проявляет в реакциях с оксидами металлов и кислородом. Оксид углерода(II) отнимает кислород от оксидов металлов. В результате реакции образуются металл и углекислый газ:
|
|
Cu+2O+C+2O=tCu0+C+4O2.
Оксид углерода(II) горит на воздухе голубым пламенем:
2C+2O+O02=t2C+4O−22.
В реакции выделяется большое количество тепла.
Оксид углерода(IV), или углекислый газ
Оксид углерода(IV) CO2 — бесцветный газ без запаха. Он примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха. Малорастворим в воде (при комнатной температуре в 1 объёме воды растворяется 0,88 объёма CO2). При охлаждении и повышенном давлении углекислый газ превращается в твёрдое вещество — «сухой лёд», который способен возгоняться, т. е. из твёрдого состояния переходить сразу в газообразное.
Сухой лёд
Оксид углерода(IV) — типичный кислотный оксид. Он взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. В реакции с водой образуется неустойчивая угольная кислота:
CO2+H2O⇄H2CO3.
В реакциях с основными оксидами и щелочами образуются карбонаты:
CO2+CaO=CaCO3,
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O.
При взаимодействии щёлочи с избытком углекислого газа образуются гидрокарбонаты:
CO2+NaOH=NaHCO3.
В углекислом газе степень окисления углерода максимальная, поэтому он может проявлять окислительные свойства. Так, магний горит в атмосфере углекислого газа:
C+4O2+2Mg0=t2Mg+2O+C0.
Получение:
· в лаборатории углекислый газ получают действием кислот на карбонаты:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑.
· В промышленности для его получения используют обжиг известняка:
CaCO3=tCaO+CO2↑⏐⏐.
В природе углекислый газ образуется при дыхании и сгорании топлива, при гниении и тлении органических веществ, а поглощается растениями в процессе фотосинтеза.
Применение
Угарный газ используется:
· в качестве топлива;
· как восстановитель в производстве чугуна;
· для получения метанола.
Углекислый газ применяется:
· в производстве газированных напитков;
· для тушения пожаров;
· для охлаждения пищевых продуктов («сухой лёд»).
· 3. Угольная кислота и её соли
· Теория:
· Угольная кислота
· Угольная кислота H2CO3 — раствор углекислого газа в воде. Это слабая двухосновная кислота. Она образуется при растворении в воде оксида углерода(IV) и в свободном виде из раствора не выделяется. При попытке выделения кислота легко разлагается на углекислый газ и воду:
·
· H2CO3⇄CO2↑+H2O.
·
· Угольная кислота диссоциирует ступенчато. На первой ступени образуется гидрокарбонат-ион и ион водорода:
·
· H2CO3⇄HCO−3+H+.
·
· Гидрокарбонат-ион частично распадается на карбонат-ион и ещё один ион водорода:
·
· HCO−3⇄CO2−3+H+.
·
· Диссоциация протекает слабо, ионов водорода в растворе содержится немного. Поэтому раствор углекислого газа (угольная кислота) имеет слегка кисловатый вкус и меняет окраску лакмуса на розовую (не красную).
· Соли угольной кислоты
· Как двухосновная угольная кислота образует два ряда солей: средние — карбонаты (K2CO3, CaCO3) и кислые — гидрокарбонаты (NaHCO3, Ca(HCO3)2).
·
· Из карбонатов растворяются в воде соли натрия, калия и аммония. Гидрокарбонаты растворяются лучше.
·
· Обрати внимание!
· Все соли угольной кислоты реагируют с более сильными кислотами.
· В результате выделяется углекислый газ, что позволяет использовать эту реакцию как качественную на карбонаты и гидрокарбонаты:
·
· CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,
·
· NaHCO3+HNO3=NaNO3+H2O+CO2↑.
·
·
· Реакция карбоната с кислотой
·
· Обрати внимание!
· Карбонаты и гидрокарбонаты взаимопревращаемы.
· Карбонаты превращаются в гидрокарбонаты при пропускании через их раствор или взвесь углекислого газа:
·
· CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2.
·
· Обратное превращение происходит при нагревании:
·
· Ca(HCO3)2=tCaCO3⏐↓⏐+H2O+CO2↑⏐⏐.
·
· С присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния связана временная жёсткость воды. Временная — потому что при нагревании растворимые кислые соли разлагаются, и ионы металлов связываются в нерастворимые карбонаты.
· Применение солей угольной кислоты
· Na2CO3 — карбонат натрия, или сода. Применяется в производстве стекла, мыла, бумаги.
·
· NaHCO3 — гидрокарбонат натрия, или питьевая сода. Используется в быту и пищевой промышленности как разрыхлитель теста. Находит применение в медицине.
·
·
·
· K2CO3 — карбонат калия, или поташ. Применяется в производстве жидкого мыла, стекла, в качестве удобрения.
·
· CaCO3 — карбонат кальция. В природе встречается в виде мела, мрамора, известняка. Применяются как строительные и отделочные материалы, а также в производстве негашёной извести, цемента, стекла.
·
·
·
Домашняя работа
Записать конспект в рабочую тетрадь
Прочитать по учебнику §§31-35, ответить письменно по учебнику стр.117 №4,7, стр. 120 – тест, стр. 123 - № 3,4, стр. 128 №2, стр. 129 № 6,7 + тест, а также тест с сайта ЯКЛАСС до 13.04.2020
Ответы на вопросы отправить мне, прикреплённый документ или фото, в «личку» в ВАТСАПЕ или ВКонтакте https://vk.com/id29472842
https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/khimiia-nemetallov-157456/uglerod-i-ego-soedineniia-163475/re-7478abbc-925a-4b9f-9200-85d50708d354/pe?resultId=2177260720
Алмаз и графит
Условие задания:
1 Б.
Выбери характеристику алмаза:
· легко расслаивается
· хорошо преломляет свет
· имеет чесночный запах
Угарный и углекислый газы
Условие задания:
1 Б.
Выбери свойство угарного газа:
· несолеобразующий оксид
· тяжелее воздуха
· жёлтый нерастворимый в воде порошок
Свойства угольной кислоты
Условие задания:
1 Б.
Выбери характеристику угольной кислоты:
· легко разлагается на воду и газообразный оксид
· дымит на воздухе
· твёрдое вещество, хорошо растворяющееся в воде
· твёрдое нерастворимое в воде вещество
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 211; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!