II. Соединения углерода

IV. Кислородные соединения углерода.

СO –угарный газ, ядовит, содержит тройную связь :С=О: слабо-полярная

• Углекислый газ СO₂ как типичный кислотный оксид взаимодействует с щелочами (например, вызывает помутнение известковой воды), с основными оксидами и водой. Он не горит и не поддерживает горения и потому применяется для тушения пожаров. Однако магний продолжает гореть в углекислом газе с образованием оксида и выделением углерода в виде сажи:

Угольная кислота и её соли

При растворении углекислого газа в воде образуется очень слабая угольная кислота Н₂СО₃.

Угольная кислота – слабая неустойчивая кислота, которую в свободном состоянии из водных растворов выделить нельзя.

Проявляет свойства слабых кислот. Будучи двухосновной, образует два типа солей карбонаты и гидрокарбонаты.

Свойства карбонатов

1. Карбонаты двухвалентных металлов трудно растворимы в воде, но их растворимость повышается в присутствии углекислого газа за счет образования гидрокарбонатов:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂.

2. Карбонаты металлов (кроме щелочных металлов) при нагревании декарбоксилируются с образованием оксида:

CuCO₃ = CuO + CO₂.

карбонаты щелочных металлов не разлагаются.

3. Гидрокарбонаты разлагаются до карбонатов:

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂.

Качественной реакцией на карбонат и гидрокарбонат ионы является их взаимодействие с сильной кислотой, наблюдается образование углекислого газа с характерным вскипанием:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑;

                     Кремний n=14  1s²2s²2p⁶3s²3p²

        Возможные степени окисления:

Si⁰ – 4e → Si⁺⁴

Восстановитель Si⁰ + 4e → Si^-4Окислитель

Нахождение в природе SiO₂ – кремнезем, составная часть песка  Al₂O₃ ∙2 SiO₂ ∙2 H₂ O – каолинит – глина

Получение В лаборатории:SiO₂ + 2 Mg = 2 MgO + Si

В промышленности: SiO₂+2C = Si +

1) Кристаллический кремний –вещество серовато- стального цвета с металлическим блеском, полупроводник, электропроводность при нагревании повышается.

 Химические свойства

1) Si +O₂ = SiO₂ 2) Si + 2Cl₂ = SiCl₄ 3) Si +2S = SiS₂

4) Si + C =SiC 5) Si + Ca = Ca₂ Si 6) Si+ 2H₂ O г = SiO₂ + 2H₂

7) Si +2NaOHконц  + H₂ O = Na₂SiO₃ +2H₂

6. Соединения кремния SiO₂ -  оксид кремния(IV)  речной песок                        

Твердое, тугоплавкое, кристаллическое вещество, не растворяется в воде.

Химические свойства  Общие свойства с другими кислотными оксидами

1) SiO₂ + MeO → MeSiO₃ 2) SiO₂ + MeOH → MeSiO₃ + H₂ O

II. Специфические

1)   SiO₂ не взаимодействует с H₂ O 2) SiO₂ + CaCO₃ = CaSiO₃ + CO₂

Кремниевая кислота

Получение.Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂.

Слабая кислота, нерастворима в воде, выпадает в осадок в виде студенистого вещества.

Химические свойства.

1) При нагревании:H₂SiO₃= SiO₂ + H₂ O

2) Действие на индикаторы не обнаруживает, т.к. нерастворима.

Гидролиз солей

ОКРАСКА ИНДИКАТОРА В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

Название Окраска индикатора в среде.   Кислая  (Н) Нейтральная (Н=ОН) Щелочная (ОН) Лакмус  Красный Фиолетовый Синий Фенолфталеин  Бесцветный Бесцветный Малиновый Метилоранж  Розовый Оранжевый Жёлтый Сильные электролиты: кислоты HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, НClO4, основания – щёлочи LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2,Sr(OH)2,Ca(OH)2).). Слабые : CH3COOH,H2CO3, H2S Средней силы -H3PO4 все нерастворимые в воде основания и NH4OH 1). Гидролиз невозможен. Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой (KBr, NaCl, NaNO3), гидролизу подвергаться не будет, так как в этом случае слабый электролит не образуется.Реакция среды остается нейтральной. 2). Гидролиз по катиону В соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой (FeCl2, NH4Cl, Al2(SO4)3,MgSO4) гидролизу подвергается катион: FeCl2 + HOH <=>Fe(OH)Cl + HCl  Fe2+ + 2Cl- + H+ + OH- <=> FeOH+ + 2Cl- + Н+ В результате гидролиза образуется слабый электролит, ион H+ и другие ионы.                        Раствор приобретает кислую среду. 3).  Гидролиз по аниону Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой (КClO, K2SiO3, Na2CO3,CH3COONa) подвергается гидролизу по аниону, в результате чего образуется слабый электролит, гидроксид-ион ОН- и другие ионы. K2SiO3 + НОH <=>KHSiO3 + KОН  2K+ +SiO32- + Н+ + ОH-<=> НSiO3- + 2K+ + ОН- Раствор приобретает щелочную среду. 4). Совместный гидролиз Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой (СН3СООNН4, (NН4)2СО3,Al2S3), гидролизуется и по катиону, и по аниону. В результате образуются малодиссоциирующие основание и кислота. Реакция среды этих растворов может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной:  Al2S3 + 6H2O =>2Al(OH)3↓+ 3H2S↑ Гидролиз - процесс обратимый.  Гидролиз протекает необратимо, если в результате реакции образуется нерастворимое основание и (или) летучая кислота Ход рассуждений Пример 1. Определяем силу электролита – основания и кислоты, которыми образована рассматриваемая соль.   Гидролиз всегда протекает по слабому электролиту, сильный электролит находится в растворе в виде ионов, которые не связываются водой.   Na2CO3 – карбонат натрия, соль образованная сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (H2CO3)   2 Записываем диссоциацию соли в водном растворе, определяем ион слабого электролита, входящий в состав соли:   2Na+ + CO32- + H+OH- ↔ Это гидролиз по аниону От слабого электролита в соли присутствует анион CO32- , он будет связываться молекулами воды в слабый электролит – происходит гидролиз по аниону.   3. Записываем полное ионное уравнение гидролиза – ион слабого электролита связывается молекулами воды 2Na+ + CO32- + H+OH- ↔ (HCO3)- + 2Na+ + OH-  В продуктах реакции присутствуют ионы ОН-, следовательно, среда щелочная 4. Записываем молекулярное гидролиза Na2CO3 + HOH ↔ NaHCO3 + NaOH   ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ №1. Запишите уравнения гидролиза солей и определите среду водных растворов и тип гидролиза:Na2SiO3 , AlCl3, K2S,Сульфита калия, хлорида натрия, бромида железа (III),  Бромид алюминия - AlBr3,  Хлорид лития – LiCl, Фосфат натрия - Na3PO4,  Сульфат калия - K2SO4,  Хлорид цинка - ZnCl2, Сульфит натрия - Na2SO3,  Cульфат аммония - (NH4)2SO4,  Бромид бария - BaBr2 . Скорость химической реакций Химические реакции протекают с разными скоростями. Окисление меди - очень медленная реакция. А взрыв смеси кислорода с водородом происходит практически мгновенно. Скорость реакции сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению новых в продуктах реакции. Скорость - это изменение концентрации реагирующих веществ единицу времени.   Классификация реакций: 1. Гомогенные реакции (однородные) –  газ/газ, жидкость/жидкость  – реакции идут во всём объёме. 2NO + 2SO2  2SO3 + N2 2. Гетерогенные (неоднородные) системы  – твёрдое/жидкость, газ/твёрдое, жидкость/газ – реакции идут на поверхности раздела фаз. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2; Зависимость скорости реакций от различных факторов 1.влияние концентрации реагирующих веществ Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. При повышении концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ, скорость химической реакции возрастает Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма. 2.температура С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно, химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант - Гоффа : при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. 3.катализатор Катализаторы - это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождаются в конце реакции. Ингибитор - вещество, замедляющее скорость реакции.(при коррозии) 4.площадь соприкосновения реагирующих веществ. Для гетерогенных Для увеличения площади соприкосновения реагирующих веществ, их измельчают. Наибольшей степени измельчения достигают путем растворения веществ. Быстрее всего вещества реагируют в растворах. 5.природа реагирующих веществ Например, металлы магний и железо реагируют с соляной кислотой одинаковой концентрации с различной скоростью. Это связано с разной химической активностью металлов.

6.зависит от давления – для газовых реакций, при увеличении давления повышается концентрация газов.

7. от степени измельчения – для твердых веществ, т.к. при измельчении увеличивается площадь соприкосновения.

Пример1.Для уве­ли­че­ния ско­ро­сти хи­ми­че­ской ре­ак­ции   не­об­хо­ди­мо

 

1) уве­ли­чить тем­пе­ра­ту­ру

2) до­ба­вить иодо­во­до­род

3) умень­шить дав­ле­ние

4) уве­ли­чить объем ре­ак­ци­он­но­го со­су­да

Ответ: Уве­ли­че­ние тем­пе­ра­ту­ры уве­ли­чи­ва­ет ско­рость хи­ми­че­ской ре­ак­ции.

Пример 2.Для уве­ли­че­ния ско­ро­сти хи­ми­че­ской ре­ак­ции

не­об­хо­ди­мо

  1) уве­ли­чить кон­цен­тра­цию ионов же­ле­за

2) раз­мель­чить же­ле­зо

3) умень­шить тем­пе­ра­ту­ру

4) умень­шить кон­цен­тра­цию кис­ло­ты

Ско­рость хи­ми­че­ской ре­ак­ции уве­ли­чи­ва­ет­ся при уве­ли­че­нии тем­пе­ра­ту­ры, уве­ли­че­нии кон­цен­тра­ции ис­ход­ных ве­ществ (для га­зо­об­раз­ных и рас­тво­рен­ных ре­а­ген­тов), уве­ли­че­нии пло­ща­ди со­при­кос­но­ве­ния ре­а­ген­тов (для ре­а­ген­тов, ко­то­рые на­хо­дят­ся в раз­ных фазах, на­при­мер, жид­кие и твер­дые; твер­дые и га­зо­об­раз­ные).

Ответ:Если раз­мель­чить же­ле­зо, то уве­ли­чит­ся пло­щадь со­при­кос­но­ве­ния ре­а­ген­тов, по­это­му ско­рость ре­ак­ции воз­рас­тет.

Пример 3.Для уве­ли­че­ния ско­ро­сти ре­ак­ции гид­ро­ли­за этил­аце­та­та не­об­хо­ди­мо

 

1) до­ба­вить ук­сус­ную кис­ло­ту

2) до­ба­вить эта­нол

3) на­греть рас­твор

4) уве­ли­чить дав­ле­ние

Ответ:Для уве­ли­че­ния ско­ро­сти ре­ак­ции можно

- уве­ли­чить тем­пе­ра­ту­ру,

- уве­ли­чить кон­цен­тра­цию ис­ход­ных ве­ществ,

- уве­ли­чить пло­щадь со­при­кос­но­ве­ния ве­ществ (для ге­те­ро­ген­ных ре­ак­ций),

- уве­ли­чить дав­ле­ние (для ре­ак­ций с га­зо­об­раз­ны­ми ре­а­ген­та­ми),

- до­ба­вить ка­та­ли­за­тор.

 этил­аце­тат + вода = эти­ло­вый спирт и ук­сус­ная кис­ло­та.

  

ответ : на­греть рас­твор