Pagkuha ng carbon dioxide sa equation ng reaksyon ng laboratoryo. Carbon dioxide. Produksyon at paggawa ng mga pang-industriyang gas

Carbon dioxide

Isang mahalagang bahagi ng kapaligiran, ang pangunahing hilaw na materyal para sa proseso ng photosynthesis ng mga berdeng halaman, isang basurang produkto ng mga nabubuhay na organismo.

Ayon sa systematic international nomenclature (IUPAC), ang isang substance na may formula na CO2 ay pinangalanang carbon monoxide (IV). Trivial (karaniwang mga pangalan) - carbon dioxide o carbon dioxide, carbonic anhydride (salt-forming oxide na may acidic properties).

Formula ng carbon dioxide

Ang molekula ng carbon dioxide ay binubuo ng dalawang atomo ng oxygen at isang atom ng carbon. Ang pormula ng istruktura ay O=C=O. Ang valency ng carbon ay 4. Ang estado ng oksihenasyon ay (+4). Ang uri ng bono ay polar covalent.

Pagkuha ng carbon dioxide

Mga likas na mapagkukunan ng carbon dioxide

Ang carbon dioxide ay nabuo sa panahon ng mabagal na oksihenasyon sa mga proseso ng paghinga, pagbuburo, at pagkabulok ng mga organikong sangkap. Ito ay pinakawalan sa panahon ng agnas ng mga natural na carbonate, pagkasunog ng gasolina, pagbuo ng mga flue gas. Nakapaloob sa hangin, mga bukal ng mineral.

Ang katawan ng tao ay naglalabas ng 1 kg ng CO 2 bawat araw. Ang hangin ay naglalaman ng 0.03% carbon dioxide.

Mga pamamaraan sa laboratoryo para sa pagkuha

Sa laboratoryo, ang gas ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-react ng hydrochloric acid na may chalk, marble, at soda. Kinokolekta ang gas sa pamamagitan ng pag-aalis ng hangin.

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2,

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2.

Pang-industriya na pamamaraan ng pagkuha

Limestone roasting: CaCO 3 → CaO + CO 2.
Bilang isang by-product ng air separation sa produksyon ng oxygen, nitrogen, argon.

Mga katangian ng carbon dioxide

Mga Katangiang Pisikal

Ang sangkap ay hindi nakakalason, hindi nasusunog.

Ang isang sangkap sa isang solidong estado ng pagsasama-sama ay tinatawag na "dry ice".

Ang isang mataas na konsentrasyon ng carbon dioxide ay maaaring matukoy nang organoleptically - sa bibig, lumilitaw ang isang maasim na lasa sa dila. Ang tumaas na nilalaman ay mapanganib para sa katawan - ito ay nagiging sanhi ng inis.

Mga katangian ng kemikal

Kwalitatibong tugon: kapag ang carbon dioxide ay tumutugon sa lime milk (calcium hydroxide), nabuo ang calcium carbonate - isang puting precipitate.

CO 2 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + H 2 O.

CO 2 bilang isang acid oxide, tumutugon sa tubig sa pagbuo ng carbonic acid. Ang acid na ito ay isang hindi matatag na tambalan, na madaling nabubulok sa carbon dioxide at tubig. Ang uri ng reaksyon ay isang tambalang reaksyon, nababaligtad.

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Kapag pinainit, ito ay nabubulok sa carbon monoxide (II) at tubig: 2CO2 = 2CO + O2.

Nakikipag-ugnayan sa mga pangunahing oksido, na may pagbuo ng mga asin:

CaO + CO 2 \u003d CaCO 3; Al 2 O 3 + 3CO 2 \u003d Al 2 (CO 3) 3.

Uri ng reaksyon- reaksyon ng koneksyon.

Nakikipag-ugnayan sa alkalis, na may pagbuo ng acidic at medium na mga asing-gamot:

CO 2 + NaOH = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.

Ang average na asin ay nabuo na may labis na alkali. Ang isang acid salt ay nabuo kapag ang ratio ng mga halaga ng sangkap ng oxide at alkali ay 1: 1.

Tumutugon sa temperatura na may mga aktibong metal:

CO 2 + 2Mg \u003d C + 2MgO

Ang carbon dioxide ay pangunahing nagpapakita ng pagbabawas ng mga katangian, ngunit kapag nakikipag-ugnayan sa mga aktibong metal, ito ay isang oxidizing agent.

Pumapasok sa mga reaksyon sa pakikipag-ugnayan sa mga simpleng sangkap:

CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (kondisyon ng reaksyon - mataas na temperatura, katalista Cu 2 O).

Paglalapat ng carbon dioxide

AT Industriya ng Pagkain:

ginagamit sa paggawa ng mineral na tubig at carbonated na inumin;
bilang food additive (E290), pinatataas ang shelf life ng mga produkto;
bilang isang baking powder ay nagbibigay ng liwanag at ningning sa confectionery;
bilang isang nagpapalamig;
upang alisin ang caffeine mula sa kape.

Sa aeromodelling, ginagamit ito bilang pinagmumulan ng kapangyarihan para sa mga makina; ginagamit sa pneumatic weapons; bilang gas station para sa carbon dioxide fire extinguisher. Ginagamit ito bilang proteksiyon na daluyan sa hinang.

Ginagamit din ang carbon dioxide sa gamot - ginagamit ito para sa cryoablation ng mga neoplasma, nagsisilbi itong stimulator ng malalim na paghinga.

Sa industriya ng kemikal, ginagamit ang gas sa synthesis mga kemikal na sangkap, ang paggawa ng mga asing-gamot ng carbonic acid, ang mga proseso ng pagpapatayo at paglilinis ng mga polimer, mga hibla ng pinagmulan ng halaman at hayop. Ginagamit sa paglilinis Wastewater, pinatataas ang conductivity ng ultrapure na tubig.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

Gawain 1

Hanapin ang mass fraction ng carbon sa carbon dioxide.

Solusyon

M (CO 2) \u003d 12 + 2x16 \u003d 44 g / mol.
Ar(C) = 12 g/mol.
W(C) = 12/44 = 0.27 o 27%

Sagot: ang mass fraction ng carbon sa carbon dioxide ay 27%.

Gawain 2

Kalkulahin ang dami ng carbon dioxide na inilabas sa panahon ng interaksyon ng hydrochloric acid na may marmol na tumitimbang ng 100 g.

Solusyon

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2

1 mol - 1 mol
100 g/mol - 22.4 l/mol
100 g - 22.4 l

x (CO 2) \u003d 300x22.4 / 100 \u003d 67.2 (l).

Sagot: Ang dami ng carbon dioxide ay 67.2 litro.

Ang carbon dioxide, na may mga unibersal na katangian, ay ginagamit sa industriya, medisina, at agrikultura. Ngayon, ang CO2 ay isang pataba sa agrikultura, isang medikal na instrumento, isang temperatura regulator at isang mapagkukunan ng bagong enerhiya.

Ang paggawa ng carbon dioxide sa industriya ay magkakaibang pamamaraan. Ito ay matatagpuan sa mga basura ng tambutso na inilabas sa atmospera ng mga thermal power plant at power plant, ito ay nakuha sa panahon ng pagbuburo ng alkohol at nagsisilbing isang produkto ng reaksyon na may natural na carbonates.

Malawak ang industriya ng paggawa ng carbon dioxide. Ang gas ay maaaring masipsip sa maraming paraan mula sa isang pinagmulan. Sa lahat ng mga kaso, ito ay isang hakbang-hakbang na proseso ng paglilinis mula sa mga impurities (upang makamit ang mga kinakailangan ng GOST) at pagkamit ng nais na pagkakapare-pareho, estado ng pagsasama-sama.

Produksyon ng gas na carbon dioxide

Ang gaseous CO2 ay nakuha mula sa pang-industriya (petrolyo) fumes sa pamamagitan ng adsorption ng monoethanolamine (commercially beneficial) at potassium carbonate (bihirang). Ang prinsipyo ng pagkolekta ng mga particle ng carbon ay pareho para sa parehong mga sangkap. Ang mga ito ay ipinadala sa pamamagitan ng pipeline sa basura at kinokolekta ang carbon dioxide. Pagkatapos ng koleksyon, ang mga gas na puspos ng carbon dioxide ay ipinadala para sa paglilinis.

Sa mga espesyal na lalagyan, ang reaksyon ay nagaganap sa mataas na temperatura o mababang presyon. Sa proseso, ang purong carbon dioxide at mga produkto ng agnas (ammonia at iba pa) ay inilabas.

Halaman ng Carbon Dioxide

Sa eskematiko, ang proseso ay ganito:

Ang usok ng tambutso ay hinaluan ng mga adsorbents (gaseous potassium carbonate o monoethanolamine);
Ang mga gas na naipon ang carbon dioxide sa kanilang mga sarili ay pumapasok sa isang espesyal na may hawak ng gas para sa paglilinis;
Sa isang reaksyon na may mataas na temperatura o mababang presyon, ang carbon dioxide ay nahihiwalay sa adsorbent.

Industriya ng kemikal:

Nakikilahok sa synthesis ng mga artipisyal na kemikal;
Kinokontrol ang temperatura sa mga reaksyon;
Neutralizes alkalis;
Nililinis ang mga tisyu ng mga hayop at halaman;
Maaaring gawing methane.

Metalurhiya:

Pagtitiwalag ng usok ng tambutso;
Kinokontrol ang direksyon ng daloy ng tubig sa panahon ng pag-alis ng mga minahan;
Ang ilang mga laser ay gumagamit ng CO2 bilang isang mapagkukunan ng enerhiya (neon).

Paggawa ng papel:

Kinokontrol ang pH sa pulp o pulp ng kahoy;
Pinapalakas ang mga makina ng produksyon sa kapangyarihan.

Ang dry ice ay gumaganap ng isang espesyal na papel sa pang-industriya at kaugnay na mga industriya. Ito ay inilapat bilang:

Pinagmumulan ng paglamig sa mga freezer sa panahon ng transportasyon;
Paglamig sa panahon ng solidification ng mga haluang metal;
Paglilinis ng dry ice ng kagamitan (cryoblasting).

Isda na nagyelo sa tuyong yelo.

Aplikasyon sa iba pang larangan ng aktibidad

Gumagamit din ang tao ng carbon dioxide sa ibang mga lugar ng aktibidad at sa pang-araw-araw na buhay. Ang pagkakaroon ng dioxide ay nagiging sanhi ng malawak na pamamahagi nito, at ang mga katangian nito ay hinihiling kahit sa mga ordinaryong tao.

Saan pa ginagamit ang carbon dioxide?

Kapag hinang. Pinoprotektahan ang metal mula sa pag-init at oksihenasyon sa pamamagitan ng pag-agos sa paligid ng isang electric arc.
Sa agrikultura. Ang carbon dioxide na sinamahan ng sikat ng araw ay ang perpektong paraan upang patabain ang anumang pananim. Ang pag-spray ng gas sa isang greenhouse o greenhouse ay nagpapataas ng ani ng 2-3 beses;
Sa gamot, ito ay ginagamit upang lumikha ng isang kapaligiran na malapit sa tunay sa panahon ng mga artipisyal na operasyon sa mga organo. Ginagamit ito bilang stimulant upang maibalik ang paghinga ng pasyente at kapag pinapasok siya sa anesthesia;
Pharmaceutics. Lumilikha ng perpektong kapaligiran para sa synthesis ng kimika at mababang temperatura na transportasyon ng tubig;
Mga aparato at kagamitan. Pinapalamig ang mga kagamitan at mga yunit nang walang pinipili sa mga module, nagsisilbing isang nakasasakit na elemento ng paglilinis;
Proteksyon kapaligiran. Kinokontrol ang rate ng hydrogen sa mga drains;
Industriya ng pagkain. Ginamit bilang pang-imbak at baking powder. Ito ay idinagdag sa mga inumin, ginagawa silang carbonated;
Upang lumikha ng presyon sa mga armas ng pneumatic.

Ang paggamit ng carbon dioxide ay lalo na in demand sa fire extinguishing system. Ito ay pinupuno sa carbon dioxide na mga pamatay ng apoy ng gas at, kapag nag-apoy, pinapayagan kang ihiwalay ang apoy mula sa pinagmulan ng oxygen. Ang pagkasunog ay hindi maaaring magpatuloy sa mahabang panahon nang walang suplay ng hangin, at ang gasification na may carbon dioxide ay hindi papayagan na tumagos sa apoy.

Nakuha sa maliit na dami mula sa alcoholic fermentation, ginagamit ito bilang isang paraan sa mga carbonate na inumin. Pinapanatili din nito ang harina, pinatuyong prutas, mani na walang mga insekto nang hindi naaapektuhan ang kalidad at bilis ng pagkasira nito.

Ang carbon dioxide ay isang first-class na kapaligiran para sa paglaki ng mga bulaklak, pagpapakain ng mga gulay at mga halaman sa ilalim ng tubig. Pinapabilis nito ang photosynthesis at pinapabuti ang mga metabolic process sa mga selula ng halaman. Ang pangunahing bagay ay mayroon itong abot-kayang presyo kahit para sa mga ordinaryong tao.

Ang carbon dioxide ay maaari ding gamitin sa cryodestruction, bilang isang pagyeyelo. Sinusunog nito ang ibabaw ng warts at moles na may lamig, na nagiging sanhi ng pagkalaglag nito, ngunit hindi nag-iiwan ng mga peklat mula sa scalpel at mga tahi.

Konklusyon

Ang carbon dioxide ay isang simple at laganap na sangkap sa buong planeta, na gumaganap ng praktikal na tungkulin sa mga pangunahing industriya. Hindi magagawa ng industriya, medisina, industriya ng pagkain at maging ang simpleng buhay ng tao kung wala ito.

Kamakailan lamang, ginamit ang CO2 bilang batayan para sa paggawa ng pinagmumulan ng gasolina (methanol). Ang pamamaraan ay nakakakuha ng katanyagan bilang isang renewable geothermal na mapagkukunan ng enerhiya na maaaring magpapataas ng produksyon ng kuryente at.

Sa industriya, ang mga pangunahing pamamaraan para sa produksyon ng carbon dioxide CO2 ay ang produksyon nito bilang isang by-product ng reaksyon ng pag-convert ng methane CH4 sa hydrogen H2, combustion (oxidation) ng hydrocarbons, ang reaksyon ng decomposition ng limestone CaCO3 sa lime CaO at tubig H20.

CO2 bilang isang by-product ng steam reforming ng CH4 at iba pang hydrocarbons sa hydrogen H2

Ang hydrogen H2 ay kinakailangan ng industriya, pangunahin para sa paggamit nito sa paggawa ng ammonia NH3 (proseso ng Haber, catalytic reaksyon hydrogen at nitrogen); ammonia ay kailangan para sa produksyon ng mga mineral fertilizers at nitric acid. Maaaring gumawa ng hydrogen iba't ibang paraan, kabilang ang electrolysis ng tubig, na minamahal ng mga ecologist - gayunpaman, sa kasamaang-palad, sa kasalukuyan, ang lahat ng mga pamamaraan ng produksyon ng hydrogen, maliban sa hydrocarbon reforming, ay ganap na hindi makatwiran sa ekonomiya sa laki ng malakihang produksyon - maliban kung mayroong labis na "libre " kuryente sa produksyon. Samakatuwid, ang pangunahing paraan ng paggawa ng hydrogen, kung saan inilalabas din ang carbon dioxide, ay ang reporma ng singaw ng methane: sa temperatura na humigit-kumulang 700 ... 1100 ° C at isang presyon ng 3 ... 25 bar, sa pagkakaroon ng isang catalyst, ang singaw H2O ay tumutugon sa methane CH4 na may pagpapakawala ng synthesis gas (ang proseso ay endothermic, iyon ay, sumasama ito sa pagsipsip ng init):
CH4 + H2O (+ init) → CO + 3H2

Ang propane ay maaaring ma-reform ng singaw sa parehong paraan:
C3H8 + 3H2O (+ init) → 2CO + 7H2

Pati na rin ang ethanol (ethyl alcohol):
C2H5OH + H2O (+ init) → 2CO + 4H2

Kahit na ang gasolina ay maaaring reporma sa singaw. Ang gasolina ay naglalaman ng higit sa 100 iba't ibang mga kemikal na compound, ang mga steam reforming reactions ng isooctane at toluene ay ipinapakita sa ibaba:
C8H18 + 8H2O (+ init) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ init) → 7CO + 11H2

Kaya, sa proseso ng steam reforming ng isa o ibang hydrocarbon fuel, hydrogen at carbon monoxide CO (carbon monoxide) ay nakuha. Sa susunod na yugto ng proseso ng produksyon ng hydrogen, ang carbon monoxide sa pagkakaroon ng isang katalista ay sumasailalim sa reaksyon ng paglipat ng isang oxygen atom O mula sa tubig patungo sa gas = CO ay na-oxidized sa CO2, at ang hydrogen H2 ay inilabas sa libreng anyo. Ang reaksyon ay exothermic, naglalabas ito ng mga 40.4 kJ / mol ng init:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ init)

Sa mga industriyal na kapaligiran, ang carbon dioxide CO2 na inilabas sa panahon ng steam reforming ng mga hydrocarbon ay madaling ihiwalay at kolektahin. Gayunpaman, ang CO2 sa kasong ito ay isang hindi kanais-nais na by-product, malaya itong inilalabas sa atmospera, kahit na ngayon ang umiiral na paraan ng pag-alis ng CO2, ay hindi kanais-nais mula sa isang kapaligiran na pananaw, at ang ilang mga negosyo ay nagsasagawa ng mas "advanced" na mga pamamaraan. , gaya ng, halimbawa, pagbomba ng CO2 sa bumababang mga patlang ng langis ng debit o pagbomba nito sa karagatan.

Pagkuha ng CO2 mula sa kumpletong pagkasunog ng mga hydrocarbon fuel

Kapag ang mga hydrocarbon tulad ng methane, propane, gasolina, kerosene, diesel fuel, atbp. ay sinunog, iyon ay, na-oxidized na may sapat na dami ng oxygen, carbon dioxide at, kadalasan, nabubuo ang tubig. Halimbawa, ang reaksyon ng pagkasunog ng methane CH4 ay ganito:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

CO2 bilang isang by-product ng H2 production sa pamamagitan ng bahagyang oksihenasyon ng gasolina

Humigit-kumulang 95% ng industriyang ginawang hydrogen sa mundo ay ginawa ng inilarawan sa itaas na steam reforming ng hydrocarbon fuels, pangunahin ang methane CH4 na nasa natural gas. Bilang karagdagan sa steam reforming, ang hydrogen ay maaaring makuha mula sa hydrocarbon fuel na may medyo mataas na kahusayan sa pamamagitan ng bahagyang paraan ng oksihenasyon, kapag ang methane at iba pang mga hydrocarbon ay tumutugon sa isang halaga ng oxygen na hindi sapat para sa kumpletong pagkasunog ng gasolina (tandaan na sa proseso ng kumpletong pagkasunog ng gasolina, maikling inilarawan sa itaas, ang carbon dioxide ay nakuha CO2 gas at H20 tubig). Kapag mas mababa sa stoichiometric na dami ng oxygen ang ibinibigay, ang mga produkto ng reaksyon ay higit sa lahat ay hydrogen H2 at carbon monoxide, na kilala rin bilang carbon monoxide CO; sa maliit na dami, ang carbon dioxide CO2 at ilang iba pang mga sangkap ay nakukuha. Dahil, sa pagsasagawa, ang prosesong ito ay karaniwang isinasagawa hindi sa purified oxygen, ngunit sa hangin, mayroong nitrogen sa pumapasok at labasan ng proseso, na hindi nakikilahok sa reaksyon.

Ang bahagyang oksihenasyon ay isang exothermic na proseso, iyon ay, ang init ay inilabas bilang resulta ng reaksyon. Ang bahagyang oksihenasyon ay karaniwang mas mabilis kaysa sa steam reforming at nangangailangan ng mas maliit na reactor. Gaya ng nakikita sa mga reaksyon sa ibaba, sa simula ang bahagyang oksihenasyon ay gumagawa ng mas kaunting hydrogen kada yunit ng gasolina kaysa sa steam reforming.

Reaksyon ng bahagyang oksihenasyon ng methane CH4:
CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ init)

Propane C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ init)

Ethyl alcohol C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ init)

Bahagyang oksihenasyon ng gasolina gamit ang halimbawa ng isooctane at toluene, mula sa higit sa isang daang kemikal na compound na nasa gasolina:
C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ init)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ init)

Upang i-convert ang CO sa carbon dioxide at makabuo ng karagdagang hydrogen, ginagamit ang water → gas oxygen shift na reaksyon na nabanggit na sa paglalarawan ng proseso ng steam reforming:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ maliit na halaga ng init)

CO2 sa pagbuburo ng asukal

Sa paggawa ng mga inuming nakalalasing at mga produktong panaderya mula sa yeast dough, ang proseso ng pagbuburo ng mga asukal - glucose, fructose, sucrose, atbp., ay ginagamit, na may pagbuo ng ethyl alcohol C2H5OH at carbon dioxide CO2. Halimbawa, ang glucose fermentation reaction C6H12O6 ay:
C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

At ang pagbuburo ng fructose C12H22O11 ay ganito:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2

Wittemann CO2 kagamitan sa produksyon

Sa paggawa ng mga inuming nakalalasing, ang nagresultang alkohol ay isang kanais-nais at, maaaring sabihin ng isa, isang kinakailangang produkto ng reaksyon ng pagbuburo. Minsan ay inilalabas ang carbon dioxide sa atmospera, at kung minsan ay iniiwan sa inumin upang carbonate ito. Sa pagluluto ng tinapay, ang kabaligtaran ay totoo: CO2 ay kinakailangan upang lumikha ng mga bula na nagiging sanhi ng pagtaas ng masa, at ang ethyl alcohol ay halos ganap na sumingaw sa panahon ng pagluluto.

Maraming mga negosyo, pangunahin ang mga distillery, kung saan ang CO 2 ay isang ganap na hindi kinakailangang by-product, ang nag-set up ng koleksyon at pagbebenta nito. Ang gas mula sa mga tangke ng fermentation ay pinapakain sa pamamagitan ng mga bitag ng alkohol sa planta ng carbon dioxide, kung saan ang CO2 ay dinadalisay, nilulusaw at nibote. Sa katunayan, ang mga distillery ang pangunahing tagapagtustos ng carbon dioxide sa maraming rehiyon - at para sa marami sa kanila, ang pagbebenta ng carbon dioxide ay hindi nangangahulugang ang huling pinagmumulan ng kita.

Mayroong isang buong industriya ng produksyon ng mga kagamitan para sa paglabas ng purong carbon dioxide sa mga serbeserya at distilleries (Huppmann / GEA Brewery, Wittemann, atbp.), Pati na rin ang direktang produksyon nito mula sa mga hydrocarbon fuels. Ang mga supplier ng gas tulad ng Air Products at Air Liquide ay nag-i-install din ng CO 2 recovery at purification stations, liquefaction at cylindering.

CO2 sa quicklime production na CaO mula sa CaCO3

Ang proseso ng produksyon para sa malawakang ginagamit na quicklime CaO ay mayroon ding carbon dioxide bilang isang reaksyon sa pamamagitan ng produkto. Ang decomposition reaction ng limestone CaCO3 ay endothermic, nangangailangan ng temperatura ng pagkakasunud-sunod ng +850°C at ganito ang hitsura:
CaCO3 → CaO + CO2

Kung ang limestone (o iba pang metal carbonate) ay tumutugon sa acid, ang carbon dioxide H2CO3 ay ilalabas bilang isa sa mga produkto ng reaksyon. Halimbawa, ang hydrochloric acid HCl ay tumutugon sa limestone (calcium carbonate) CaCO3 tulad ng sumusunod:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3

Ang carbonic acid ay napaka hindi matatag, at sa ilalim ng mga kondisyon ng atmospera ay mabilis na nabubulok sa CO2 at tubig H2O.

Mga layunin:

Palawakin ang iyong pang-unawa sa kasaysayan ng pagtuklas, mga katangian at praktikal na paggamit ng carbon dioxide.
Ipakilala sa mga mag-aaral ang mga pamamaraan sa laboratoryo pagkuha ng carbon dioxide.
Ipagpatuloy ang pagbuo ng mga kasanayang pang-eksperimento ng mga mag-aaral.

Mga pamamaraan na ginamit:"totoo at maling mga pahayag", "zigzag-1", mga cluster.

Kagamitan sa laboratoryo: laboratory stand, apparatus para sa pagkuha ng mga gas, 50 ml beaker, piraso ng marmol, hydrochloric acid (1:2), lime water, Mohr's clamp.

I. Call stage

Sa yugto ng hamon, ang pamamaraan na "totoo at maling mga pahayag" ay ginagamit.

Mga pahayag

II. Yugto ng pag-unawa

1. Organisasyon ng mga aktibidad sa mga nagtatrabaho na grupo, ang mga kalahok na tumatanggap ng mga teksto sa limang pangunahing paksa ng "zigzag":

Kasaysayan ng pagtuklas ng carbon dioxide
carbon dioxide sa kalikasan
Pagkuha ng carbon dioxide
Mga katangian ng carbon dioxide
Mga praktikal na aplikasyon ng carbon dioxide

May paunang kakilala sa teksto, pangunahing pagbasa.

2. Magtrabaho sa mga grupong eksperto.

Pinag-iisa ng mga ekspertong grupo ang mga "espesyalista" sa mga partikular na isyu. Ang kanilang gawain ay maingat na basahin ang teksto, i-highlight ang mga pangunahing parirala at bagong konsepto, o gumamit ng mga kumpol at iba't ibang mga scheme upang graphical na ilarawan ang nilalaman ng teksto (ang gawain ay isinasagawa nang paisa-isa).

3. Pagpili ng materyal, pagbubuo at pagdaragdag nito (pangkat na gawain)

4. Paghahanda para sa pagsasalin ng teksto sa mga grupong nagtatrabaho

1st group ang mga eksperto ay gumuhit ng isang buod ng sanggunian "Kasaysayan ng pagkatuklas ng carbon dioxide"
2nd group ang mga eksperto ay gumuhit ng isang diagram ng pamamahagi ng carbon dioxide sa kalikasan
ika-3 pangkat ang mga eksperto ay gumuhit ng isang pamamaraan para sa pagkuha ng carbon dioxide at isang pagguhit ng isang pag-install para sa paggawa nito
ika-4 na pangkat ang mga eksperto ay gumagawa ng klasipikasyon ng mga katangian ng carbon dioxide
ika-5 pangkat ang mga eksperto ay gumuhit ng isang pamamaraan para sa praktikal na paggamit ng carbon dioxide

5. Paghahanda para sa pagtatanghal (poster)

III. Yugto ng pagninilay

Bumalik sa mga nagtatrabaho na grupo

Mag-broadcast sa isang pangkat ng mga paksa 1–5 nang magkakasunod. Pagkolekta ng halaman para sa produksyon ng carbon dioxide. Pagkuha ng carbon dioxide at pag-aaral ng mga katangian nito.
Pagtalakay sa mga resulta ng eksperimento.
Pagtatanghal ng mga indibidwal na paksa.
Bumalik sa "totoo at maling mga pahayag". Sinusuri ang iyong mga paunang pagpapalagay. Paglalagay ng mga bagong icon.

Maaaring ganito ang hitsura:

Mga pahayag
1. Ang carbon dioxide ay isang ligaw na gas.
2. Ang mga dagat at karagatan ay naglalaman ng 60 beses na mas maraming carbon dioxide kaysa sa atmospera ng daigdig.
3. Ang mga likas na pinagmumulan ng carbon dioxide ay tinatawag na mofetes.
4. Sa paligid ng Naples mayroong isang "Dog Cave", kung saan ang mga aso ay hindi maaaring.
5. Sa mga laboratoryo, ang carbon dioxide ay nagagawa sa pamamagitan ng pagkilos ng sulfuric acid sa mga piraso ng marmol.
6. Ang carbon dioxide ay isang walang kulay at walang amoy na gas, mas magaan kaysa hangin, at lubhang natutunaw sa tubig.
7. Ang solid carbon dioxide ay tinatawag na "dry ice".
8. Ang lime water ay isang solusyon ng calcium hydroxide sa tubig.

Mga teksto sa limang pangunahing paksa ng "zigzag"

1. Kasaysayan ng pagkatuklas ng carbon dioxide

Ang carbon dioxide ang una sa lahat ng iba pang mga gas na tutol sa hangin sa ilalim ng pangalang "wild gas" ng alchemist noong ika-16 na siglo. Vant Helmont.

Ang pagtuklas ng CO 2 ay minarkahan ang simula ng isang bagong sangay ng kimika - pneumatochemistry (gas chemistry).

Ang Scottish chemist na si Joseph Black (1728 - 1799) noong 1754 ay itinatag na ang lime mineral na marmol (calcium carbonate) ay nabubulok sa paglabas ng gas kapag pinainit at bumubuo ng quicklime (calcium oxide):

CaCO 3 CaO + CO 2
calcium carbonate calcium oxide carbon dioxide

Ang tumatakas na gas ay maaaring muling isama sa calcium oxide at muling makakuha ng calcium carbonate:

CaO + CO 2 CaCO 3
calcium oxide carbon dioxide calcium carbonate

Ang gas na ito ay kapareho ng "wild gas" na natuklasan ni Van Helmont, ngunit binigyan ito ng Black ng bagong pangalan - "bound air" - dahil ang gas na ito ay maaaring itali at muling mabuo sa isang solidong substansiya, at mayroon din itong kakayahang maakit ng lime water (calcium hydroxide) at maging sanhi ng paglabo nito:

carbon dioxide calcium hydroxide calcium carbonate tubig

Pagkalipas ng ilang taon, natuklasan ni Cavendish ang dalawa pang katangiang pisikal na katangian ng carbon dioxide - ang mataas na density nito at makabuluhang solubility sa tubig.

2. Carbon dioxide sa kalikasan

Ang nilalaman ng carbon dioxide sa atmospera ay medyo mababa, 0.04–0.03% lamang (sa dami). Ang CO 2 na puro sa atmospera ay may masa na 2200 bilyong tonelada.
60 beses na mas maraming carbon dioxide ang matatagpuan sa dissolved form sa mga dagat at karagatan.
Sa bawat taon, humigit-kumulang 1/50 ng kabuuang CO 2 na nakapaloob dito ay inalis mula sa atmospera sa pamamagitan ng vegetative cover ng globo sa proseso ng photosynthesis, na nagiging mga organikong sangkap.
Ang bulk ng carbon dioxide sa kalikasan ay nabuo bilang isang resulta ng iba't ibang mga proseso ng agnas ng mga organikong sangkap. Ang carbon dioxide ay inilabas sa panahon ng paghinga ng mga halaman, hayop, microorganism. Ang dami ng carbon dioxide na ibinubuga ng iba't ibang industriya ay patuloy na tumataas. Ang carbon dioxide ay nakapaloob sa komposisyon ng mga gas ng bulkan, inilabas din ito mula sa lupa sa mga lugar ng bulkan. Sa loob ng ilang siglo ito ay nagpapatakbo bilang permanenteng CO 2 generator sa "Dog Cave" malapit sa lungsod ng Naples sa Italya. Ito ay sikat sa katotohanan na ang mga aso ay hindi maaaring makasama, at ang isang tao ay maaaring manatili doon sa isang normal na estado. Ang katotohanan ay sa kuweba na ito ang carbon dioxide ay inilabas mula sa lupa, at dahil ito ay 1.5 beses na mas mabigat kaysa sa hangin, ito ay matatagpuan sa ibaba, humigit-kumulang sa taas ng isang aso (0.5 m). Sa ganitong hangin, kung saan ang carbon dioxide ay 14%, ang mga aso (at iba pang mga hayop, siyempre) ay hindi makahinga, ngunit ang isang nakatayong may sapat na gulang ay hindi nakakaramdam ng labis na carbon dioxide sa kuwebang ito. Ang parehong mga kuweba ay umiiral sa Yellowstone National Park (USA).
Ang mga likas na pinagmumulan ng carbon dioxide ay tinatawag na mofetes. Ang Mofety ay katangian ng huling, huling yugto ng pagpapahina ng mga bulkan, kung saan, sa partikular, matatagpuan ang sikat na bulkan ng Elbrus. Samakatuwid, maraming labasan ng mga hot spring na puspos ng carbon dioxide na bumabagsak sa snow at yelo.
Sa labas ng globo, natagpuan ang carbon monoxide (IV) sa mga atmospheres ng Mars at Venus, na mga planetang “terrestrial-type”.

3. Pagkuha ng carbon dioxide

Sa industriya, ang carbon dioxide ay pangunahing nakukuha bilang isang by-product ng alcoholic fermentation limestone roasting, atbp.
AT mga laboratoryo ng kemikal maaaring gumamit ng mga handa na silindro na may likidong carbon dioxide, o kumuha ng CO 2 sa Kipp apparatus o isang aparato para sa paggawa ng mga gas sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrochloric acid sa mga piraso ng marmol:

CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O
calcium carbonate hydrochloric acid calcium chloride carbon dioxide tubig

Imposibleng gumamit ng sulfuric acid sa halip na hydrochloric acid, dahil sa halip na nalulusaw sa tubig na calcium chloride, ang dyipsum ay makukuha - calcium sulfate (CaSO 4) - isang asin na bahagyang natutunaw sa tubig. Ang pagiging idineposito sa mga piraso ng marmol, ang gypsum ay ginagawang napakahirap para sa mga acid ang pag-access sa mga ito at sa gayon ay lubos na nagpapabagal sa kurso ng reaksyon.
Upang makakuha ng carbon dioxide:

I-fasten ang device para sa pagkuha ng mga gas sa binti ng laboratory tripod
Alisin ang funnel stopper mula sa test tube
Maglagay ng 2-3 piraso ng marmol na may sukat na ? mga gisantes
Ipasok muli ang funnel stopper sa tubo. bukas na clamp
Ibuhos ang hydrochloric acid (1:2) sa funnel (maingat!) upang bahagyang matakpan ng acid ang marmol
Punan ang beaker ng carbon monoxide (IV) at isara ang clamp.

4. Mga katangian ng carbon dioxide

Ang CO 2 ay isang walang kulay na gas, walang amoy, 1.5 beses na mas mabigat kaysa sa hangin, halos hindi nahahalo dito (ayon kay D.I. Mendeleev, ito ay "lumubog" sa hangin), na maaaring patunayan ng sumusunod na eksperimento: sa ibabaw ng isang baso, kung saan ang isang nasusunog kandila ay naayos, ibagsak ang isang baso na puno ng carbon dioxide. Napatay agad ang kandila.
Ang carbon monoxide (IV) ay may acidic na katangian at kapag ang gas na ito ay natunaw sa tubig, ang carbonic acid ay nabuo. Kapag ang CO 2 ay dumaan sa tubig na may tinted na litmus, maaaring maobserbahan ang pagbabago sa kulay ng indicator mula sa purple hanggang pula.
Ang mahusay na solubility ng carbon dioxide sa tubig ay ginagawang imposibleng kolektahin ito sa pamamagitan ng paraan ng "pag-alis ng tubig".
Ang isang husay na reaksyon sa nilalaman ng carbon dioxide sa hangin ay ang pagpasa ng gas sa pamamagitan ng isang dilute na solusyon ng calcium hydroxide (tubig na dayap). Ang carbon dioxide ay nagiging sanhi ng pagbuo ng hindi matutunaw na calcium carbonate sa solusyon na ito, bilang isang resulta kung saan ang solusyon ay nagiging maulap:

CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O
carbon dioxide calcium hydroxide calcium carbonate tubig

Kapag ang labis na CO2 ay idinagdag, ang maulap na solusyon ay nagiging malinaw muli dahil sa pagbabago ng hindi matutunaw na karbonat sa natutunaw na calcium hydrogen carbonate:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca (HCO 3) 2
calcium carbonate tubig carbon dioxide calcium bikarbonate

5. Praktikal na paggamit ng carbon dioxide

Ang pinindot na solid carbon dioxide ay tinatawag na "dry ice".
Ang solid CO 2 ay mas katulad ng siksik na siksik na snow, na kahawig ng chalk sa tigas. Ang temperatura ng "dry ice" ay -78 o C. Ang dry ice, hindi tulad ng water ice, ay siksik. Lumulubog siya sa tubig, pinalamig ito nang husto. Ang nasusunog na gasolina ay maaaring mabilis na mapatay sa pamamagitan ng paghahagis ng ilang piraso ng tuyong yelo sa apoy.
Ang pangunahing paggamit ng dry ice ay ang pag-iimbak at transportasyon ng mga produktong pagkain: isda, karne, ice cream, atbp. Ang halaga ng dry ice ay hindi lamang sa epekto ng paglamig nito, kundi pati na rin sa katotohanan na ang mga produkto sa carbon dioxide ay hindi nahuhulma o mabulok.
Ang dry ice ay ginagamit sa mga laboratoryo upang subukan ang mga bahagi, device, mekanismo na magsisilbi sa mababang temperatura. Ang dry ice ay ginagamit upang subukan ang frost resistance ng mga goma na gulong.
Ang carbon dioxide ay ginagamit sa carbonate na prutas at mineral na tubig, at sa medisina - para sa mga paliguan ng carbon dioxide.
Ang likidong carbon dioxide ay ginagamit sa mga pamatay ng apoy ng carbon dioxide, mga sistema ng pamatay ng apoy ng sasakyang panghimpapawid at barko, at mga makinang pangsunog ng carbon dioxide. Ito ay lalong epektibo sa mga kaso kung saan ang tubig ay hindi angkop, halimbawa, kapag pinapatay ang mga nasusunog na likido o sa pagkakaroon ng mga de-koryenteng mga kable o natatanging kagamitan sa silid na maaaring masira ng tubig.
Sa maraming mga kaso, ang CO 2 ay hindi ginagamit sa tapos na anyo, ngunit nakuha sa proseso ng paggamit, halimbawa, mga baking powder na naglalaman ng pinaghalong sodium bikarbonate na may acid potassium tartrate. Kapag ang mga naturang pulbos ay inihalo sa kuwarta, ang mga asing-gamot ay natutunaw at isang reaksyon ang nangyayari sa paglabas ng CO 2 . Bilang isang resulta, ang kuwarta ay tumataas, na pinupuno ng mga bula ng carbon dioxide, at ang produktong inihurnong mula dito ay lumalabas na malambot at malasa.

Panitikan

Baguhin // International journal tungkol sa pag-unlad ng pag-iisip sa pamamagitan ng pagbabasa at pagsulat. - 2000. - Blg. 1, 2.
Makabagong mag-aaral sa larangan ng impormasyon at komunikasyon: Tulong sa pagtuturo. - St. Petersburg: PETROC, 2000.
Zagashev I.O., Zair-Bek S.I. Kritikal na pag-iisip: teknolohiya sa pag-unlad. - St. Petersburg: Publishing house "Alliance" Delta ", 2003.

carbon dioxide carbon dioxide

Ang carbon dioxide (carbon dioxide, carbon dioxide) ay sumasakop sa pinakamahalagang lugar sa mga teknikal na gas; malawak itong ginagamit sa halos lahat ng mga industriya at agro-industrial complex. Binubuo ng CO 2 ang 10% ng buong merkado ng gas na pang-industriya, na inilalagay ang produktong ito sa isang par sa mga pangunahing produkto ng air separation.

Mga direksyon para sa paggamit ng carbon dioxide sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama magkakaibang - industriya ng pagkain, mga welding gas at mixtures, paglaban sa sunog, atbp. Ang solid phase nito, dry ice, ay ginagamit din nang higit pa, mula sa pagyeyelo, dry briquettes hanggang sa paglilinis sa ibabaw (blasting).

Resibo

Mula sa labas, ang carbon dioxide ay hindi maaaring makuha dahil sa ang katunayan na ito ay halos hindi nakapaloob sa atmospera. Nakukuha ito ng mga hayop at tao kapag ang pagkain ay ganap na nasira, dahil ang mga protina, taba, carbohydrates, na binuo sa batayan ng carbon, kapag sinusunog na may oxygen sa mga tisyu, ay bumubuo ng carbon dioxide (CO 2).

Sa industriya, ang carbon dioxide ay nakuha mula sa mga gas ng hurno, mula sa mga produkto ng agnas ng natural na carbonates (limestone, dolomite). Para sa mga layunin ng pagkain, ang gas na ginawa sa panahon ng pagbuburo ng alkohol ay ginagamit. Ang carbon dioxide ay ginawa din sa mga halaman na naghihiwalay ng hangin bilang isang by-product ng pagkuha ng purong oxygen, nitrogen at argon. Sa mga kondisyon ng laboratoryo, ang maliit na halaga ng CO 2 ay nakukuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng carbonates at bicarbonates na may mga acid, halimbawa, marble, chalk o soda na may hydrochloric acid. Ang mga side source ng produksyon ng CO 2 ay mga produkto ng pagkasunog; pagbuburo; paggawa ng likidong ammonia; mga repormador; produksyon ng ethanol; likas na pinagmumulan.

Kapag gumagawa ng carbon dioxide sa isang pang-industriya na sukat, tatlong pangunahing grupo ng mga hilaw na materyales ang ginagamit.

Pangkat 1- mga mapagkukunan ng mga hilaw na materyales kung saan ang purong CO 2 ay maaaring gawin nang walang espesyal na kagamitan upang madagdagan ang konsentrasyon nito:

kemikal at langis na mga gas mga industriya ng kemikal na may nilalamang 98-99% CO 2 ;
alcoholic fermentation gases sa mga breweries, distilleries at hydrolysis plants na may 98-99% CO 2 ;
mga gas mula sa mga likas na pinagkukunan na may 92-99% CO 2 .

Pangkat 2- mga mapagkukunan ng mga hilaw na materyales, ang paggamit nito ay nagsisiguro sa paggawa ng purong CO 2:

mga gas ng mga bihirang industriya ng kemikal na naglalaman ng 80-95% CO 2 .

Pangkat 3- mga mapagkukunan ng mga hilaw na materyales, ang paggamit nito ay ginagawang posible upang makagawa ng purong CO 2 lamang sa tulong ng mga espesyal na kagamitan:

mga pinaghalong gas na pangunahing binubuo ng nitrogen at carbon dioxide (mga produkto ng pagkasunog ng mga carbonaceous substance na naglalaman ng 8-20% CO 2 ;
mga basurang gas mula sa mga halaman ng dayap at semento na may 30-40% CO 2 ;
nangungunang mga gas ng mga blast furnace na may 21-23% CO 2 ;
pangunahing binubuo ng methane at carbon dioxide at naglalaman ng makabuluhang impurities ng iba pang mga gas (biogas at landfill gas mula sa bioreactors na may 30-45% CO 2 ;
kaugnay na mga gas sa panahon ng produksyon natural na gas at langis na naglalaman ng 20-40% CO 2 .

Aplikasyon

Ayon sa ilang mga pagtatantya, ang pagkonsumo ng CO2 sa merkado ng mundo ay lumampas sa 20 milyong metriko tonelada bawat taon. Ang ganitong mataas na antas ng pagkonsumo ay naiimpluwensyahan ng mga kinakailangan ng industriya ng pagkain at mga oilfield, mga teknolohiya ng carbonation ng inumin at iba pang mga pang-industriya na pangangailangan, halimbawa, ang pagbaba sa halaga ng Ph ng mga water treatment plant, mga problema sa metalurhiya (kabilang ang paggamit ng welding gas) , atbp.

Ang pagkonsumo ng carbon dioxide ay patuloy na lumalaki, dahil ang saklaw ng aplikasyon nito ay lumalawak, na sumasaklaw sa mga gawain mula sa pang-industriya na paggamit hanggang sa paggawa ng pagkain - pag-iingat ng mga produkto, sa mechanical engineering mula sa produksyon ng hinang at ang paghahanda ng mga proteksiyon na pinaghalong hinang sa paglilinis ng mga ibabaw ng mga bahagi na may mga butil ng "dry ice", sa agrikultura para sa mga top dressing na halaman, sa industriya ng gas at langis sa panahon ng paglaban sa sunog.

Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ng CO 2:

sa mechanical engineering at construction (para sa welding, atbp.);
para sa malamig na landing ng mga bahagi ng makina;
sa pinong proseso ng paggiling;
para sa electric welding, batay sa prinsipyo ng pagprotekta sa tinunaw na metal mula sa mga nakakapinsalang epekto ng hangin sa atmospera;
sa metalurhiya;
carbon dioxide pamumulaklak molds;
sa paggawa ng aluminyo at iba pang madaling na-oxidized na mga metal;
sa agrikultura upang lumikha ng artipisyal na ulan;
sa ekolohiya, pinapalitan nito ang mga makapangyarihang mineral na asido upang i-neutralize ang alkaline waste water;
sa paggawa ng mga kagamitan sa paglaban sa sunog;
ginagamit sa mga pamatay ng apoy ng carbon dioxide bilang isang ahente ng pamatay ng apoy, na epektibong huminto sa proseso ng pagkasunog;
sa pabango sa paggawa ng mga pabango;
sa industriya ng pagmimina;
sa paraan ng walang apoy na pagsabog ng mga bato;
sa industriya ng pagkain;
ginamit bilang isang pang-imbak at ipinahiwatig sa packaging na may code E290;
bilang isang baking powder;
para sa paggawa ng mga carbonated na inumin;

Ang carbonation ng mga inumin ay maaaring mangyari sa isa sa dalawang paraan:

Sa paggawa ng mga sikat na matamis at mineral na tubig, ginagamit ang isang mekanikal na paraan ng carbonation, na kinabibilangan ng saturation ng isang likido na may carbon dioxide. Nangangailangan ito ng mga espesyal na kagamitan (siphons, acratophores, saturators) at cylinders na may compressed carbon dioxide.
Gamit ang kemikal na paraan ng carbonation, ang carbon dioxide ay nakuha sa panahon ng proseso ng pagbuburo. Kaya, ang champagne wine, beer, bread kvass ay nakuha. Ang carbon dioxide sa tubig ng soda ay nakuha bilang isang resulta ng reaksyon ng soda na may acid, na sinamahan ng mabilis na paglabas ng carbon dioxide.

CO 2 bilang welding gas

Mula noong 1960, ang hinang ng mga alloyed at carbon steel sa isang carbon dioxide (CO 2) na kapaligiran na nakakatugon sa mga kinakailangan ng GOST 8050 ay naging laganap. kamakailang mga panahon Ang mga welding gas mixtures ng argon at helium ay lalong ginagamit sa mga teknolohiya ng welding ng mga machine-building enterprise, habang marami sa pinakasikat na gas mixtures ay may kasamang maliit na halaga ng mga aktibong gas (CO 2 o O 2) na kinakailangan upang patatagin ang welding arc. Gayunpaman, kapag hinang ang carbon at low-alloy steels ng mga pangunahing klase ng istruktura sa mga negosyo ng Russia, ang CO 2 ay nananatiling pangunahing shielding gas, na ipinaliwanag ng pisikal na katangian ang shielding gas na ito at ang pagkakaroon nito.