Формула углекислого газа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Углекислый газ (диоксид углерода, двуокись углерода, оксид углерода (IV), угольный ангидрид, сухой лед) — бесцветный газ, без запаха, со слегка кисловатым вкусом. Формируется при соединении двух элементов: углерода и кислорода.

Химическая, структурная и электронная формулы углекислого газа

Химическая формула: СО₂.

Структурная формула: O = C = O

Электронная формула:

Химическая, структурная и электронная формулы углекислого газа

Молярная масса: 44,01 г/моль.

Физические свойства углекислого газа

При стандартных условиях – газ без цвета и запаха, с кисловатым вкусом. При атмосферном давлении не существует в жидком состоянии, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде «сухого льда» – белой снегообразной массы. Температура сублимации равна –78 °С. При нормальных условиях в одном объеме воды растворяется 0,9 объемов углекислого газа.

Химические свойства углекислого газа

Является кислотным оксидом.

При растворении в воде образует угольную кислоту:
$CO_{2} + H_{2}O \leftrightarrow H_{2}CO_{3}$
Взаимодействует с основными оксидами и основаниями, образуя карбонаты и гидрокарбонаты (соли угольной кислоты):
$Na_{2}O + CO_{2} \to Na_{2}CO_{3}$

$2KOH + CO_{2} \to K_{2}CO_{3} + H_{2}O$

$KOH + CO_{2}$ _{(избыток)} $\to KHCO_{3}$
Не поддерживает горение, но при нагревании может окислять активные металлы:
$CO_{2} + 2Mg \to 2MgO + C$

Качественная реакция – помутнение известковой воды (Ca(OH)₂) за счет образования белого осадка карбоната кальция:

$Ca(OH)_{2} + CO_{2} \to CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O$

Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений.

В промышленности углекислый газ получают термическим разложением карбонатов:

В лаборатории – действием сильных кислот на карбонаты или гидрокарбонаты:

$CaCO_{3}+ 2HCl \to CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow$

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Рассчитать объем углекислого газа (н.у) который можно получить при сжигании 12 тонн угля, если выход продукта составляет 90% от теоретически возможного.

Решение

Запишем уравнение реакции горения:

$C + O_{2} = CO_{2}$

Рассчитаем количество вещества углерода по формуле:

$n(C)=\frac{m(C)}{M(C)}=\frac{12000000}{12}=1 000 000$ моль

По уравнению реакции

$n(C) = n(CO_{2}) = 1 000 000$ моль

1 моль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4л.

Рассчитаем теоретический объем углекислого газа:

$V$ _теор. $(CO_{2}) = 1000000 \cdot 22,4 = 22 400 000$ л $= 22400$ м $^{3}$

Рассчитаем практический объем углекислого газа:

$V$ _практ. $(CO_{2}) = 22400 \cdot 0,9 = 20160$ м $^{3}$

Ответ

Объем полученного углекислого газа равен 20160 м $^{3}$

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитать объем 20% раствора соляной кислоты (плотность =1,1 г/мл), который необходим для получения 5,6 литров углекислого газа из образца известняка, который содержит 5% примесей.

Решение

Запишем уравнение реакции:

$CaCO_{3}+ 2HCl \to CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow$

В процессе реакции образуется угольная кислота (H₂CO₃), которая сразу разлагается на воду (H₂O) и углекислый газ (CO₂).

Рассчитаем количество вещества углекислого газа по формуле:

$n=\frac{V}{V_m}$