Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 2 НЕМЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ


ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ IVA ГРУПИ


§ 45. Хімічні властивості вуглецю


Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу: характеризувати хімічні властивості вуглецю;

складати рівняння, схеми електронного балансу відповідних хімічних реакцій.

Хімічна активність різних алотропних видозмін Карбону неоднакова. Алмаз і графіт можуть реагувати лише з чистим киснем за дуже високої температури. Вугілля, сажа не є окремою алотропною видозміною Карбону (чому?). За стандартної температури вони також хімічно інертні, але при сильному нагріванні їх хімічна активність різко зростає, і вони взаємодіють з багатьма речовинами.

Усі реакції за участю вуглецю є окисно-відновними і, як зазначено у § 44, Карбон у них може виявляти відновну (найхарактерніша властивість) або окиснювальну властивості.

Як відновник вуглець взаємодіє з киснем, вуглекислим газом, оксидами металічних елементів, водою.

Реакції вуглецю з киснем і вуглекислим газом. Вуглець горить на повітрі, перетворюючись на вуглекислий газ. Нагрівання потрібне лише на початку реакції, далі вона супроводжується виділенням великої кількості теплоти без утворення полум’я — вуглець тліє:

  (1)

За високих температур (понад 1000 °С) поряд з цією відбувається інша реакція — взаємодія вуглецю та вуглекислого газу з утворенням карбон(ІІ) оксиду та поглинанням енергії:

  (2)

Саме такі реакції (поряд з іншими) відбуваються під час спалювання коксу, вугілля за високої температури, а також під час добування в промисловості чадного газу. За нестачі кисню вуглець частково згоряє до карбон(ІІ) оксиду СО:

   (3)

- Поясніть, чому Карбон у реакціях 1, 2, 3 віддає різну кількість електронів і утворює різні продукти реакції.

Ось чому вихлопні гази автомобільних двигунів, відхідні гази печей (в умовах слабкої тяги), тютюновий дим містять чадний газ, який забруднює повітря. Тому дуже небезпечно заводити автомобіль у гаражі за зачиненими дверима або закривати заслінку в печі, коли вугілля чи дрова вже не горять, а лише жевріють. За таких умов можна отруїтися чадним газом.

Реакції вуглецю з оксидами металічних елементів використовуються в металургії для добування заліза, міді, цинку, свинцю та інших металів:

- Складіть схеми електронного балансу. Визначте окисник і відновник. Реакція вуглецю з водяною парою відбувається за 1000 °С з утворенням суміші чадного газу і водню, яка називається водяним газом:

Ця реакція лежить в основі процесу перетворення вугілля на газувату горючу суміш, який називається газифікацією твердого палива. Водяний газ використовують як паливо та як сировину для синтезу хімічних продуктів (амоніаку, спиртів) і добування водню.

Отже, Карбон вуглецю як відновник у реакціях може віддавати чотири або два електрони залежно від активності окисника та умов, за яких відбувається реакція.

Як окисник вуглець взаємодіє з воднем, деякими металами і неметалами.

Реакція вуглецю з воднем перебігає повільно навіть при нагріванні, але прискорюється за участю каталізатора — нікелю або платини:

Ця реакція лежить в основі добування біогазу, тобто синтетичного газу з рослинної сировини.

Реакції вуглецю з металами відбуваються при нагріванні з утворенням карбідів:

- Складіть схеми електронного балансу. Визначте окисник і відновник.



Мал. 76. Карборунд (а), шліфувальне кільце з карборунду (б)


Реакції вуглецю з неметалами, серед яких важливою є реакція з силіцієм, що відбувається за температури 2000 °C з утворенням силіцій карбіду SiC (карборунду):

C + Si = SiC Карборунд за твердістю наближається до алмазу. Внаслідок високої твердості та термостійкості (плавиться при 2830 °C) він використовується як абразивний і вогнетривкий матеріал (мал. 76).

      Коротко про головне

Вуглець є малоактивною речовиною, взаємодіє з простими та складними речовинами лише за високих температур. Усі реакції за його участю є окисно-відновними. Як відновник взаємодіє з киснем, вуглекислим газом, оксидами металічних елементів, водяною парою, перетворюючись на вуглекислий або чадний газ. Окиснювальні властивості вуглець виявляє в реакціях з воднем, металами, силіцієм.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити