Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на предмете углерода и его соединений (APP8)

Посмотреть архив целиком

Приложение 8

Тему “Углерод, подгруппа углерода.” можно завершить зачетным уроком по составлению обобщающей схемы, которая пригодится для сдачи экзамена по химии и приведет в систему знания учащихся, дополняя в старших классах.

Углерод C, IV группа, главная подгруппа

Значит углерод может обладать и окислительными и восстановительными свойствами.

В природе: органические вещества, CO2; CaCO3 – мрамор, мел; MgCO3 – магнезит; FeCO3 – железный шпат.

Физические свойства: 4 аллотропные модификации.

алмаз

графит

карбин

линейный ацетиленовый углерод

sp3-гибридизация, тетраэдрические s-связи, прочные ковалентные, поэтому очень тверд

sp2-гибридизация, слоистая структура, большое расстояние и непрочные связи между слоями, поэтому мягкий

sp-гибридизация, линейный полимер, твердое вещество

разновидность сажи

Новая форма линейного углерода

В дополнение к известным формам структуры углерода – палкам, тубам и сферам – группой химиков во главе с Ричардом Дж. Лэгоу из Техасского университета (США) открыта новая аллотропная форма этого элемента – линейный ацетиленовый углерод. Он является разновидностью сажи и представляет собой тончайшие нити в виде паутины янтарного цвета. По этой причине его назвали “волосы ангела”.

Каждая нить новой аллотропной формы углерода содержит от 300 до 500 углеродных атомов, связанных друг с другом чередующимися одинарными и тройными связями. Исследователям удалось осуществить синтез новой формы с помощью лазера путем взрывообразного испарения графитового стержня в заполненном аргоном стеклянном реакторе. Образовавшиеся на стенках реактора нити могут быть легко собраны.

Полученные углеродные нити весьма реакционно способны и проводят электрический ток. Химики полагают, что многие из этих нитей закручены в спирали, которые могут превращаться в фуллерены или сажу. Свойства новой аллотропной формы углерода позволяют надеяться на ее применение в микроэлектронике, синтезе алмазов, а также в качестве топлива для реактивных двигателей и топливных элементов.

Сокр. перев. с англ.

Г.Т. Хачатуровой

(Science News, 1995,

v.147, ¹ 5, p.77)



Получение углерода

Сухая перегонка

древесины каменного угля

древесный уголь кокс

активированный уголь

Самый чистый углерод – сажа

CH4 ® C + 2H2

Химические свойства

- малоактивен, на холоде – только с F2 ® CF4

Восстановитель ¬ Слабо выражены ® Окислительные

1) O2 + C ® CO2 ниже 500°C ü

ý загорается

CO2 + C ® CO выше 900°Cþ


2) H2O + C ® CO + H2 выше 1200°C

2H2O + C ® CO2 + CO2 + H2 выше 1000°С

3) CuO + C ® Cu + CO при ­ t

Cu+2 +2e® Cu0 – окислитель, восстанавливается

C0 -2e® C+2 – восстановитель, окисляется

4) HNO3 + 3C ® 3 CO2 + 4 NO + 2 H2O

с H2SO4 разбавленная

Cu+2 +2e® Cu0 – окислитель, восстанавливается

C0 -2e® C+2 – восстановитель, окисляется

C

1) Ca + 2C ® Ca úúú карбид кальция

C

C + Si ® CSi карборунд

другой способ:

CaO + C ® CaC2 + CO

2) 2H2 + C ® C-4H+4

Рассмотрим с точки зрения ox-red:

4H0 -4e® 4H+ – восстановитель, окисляется

C0 +4e® C-4 – окислитель, восстанавливается

Углерод может быть и окислителем и восстановителем.


4+

2+

n-

Оксид углерода (IV)

CO2

Без цвета и запаха, растворим в воде; -76°C – сухой лед; Получение: в промышленности обжиг известняка

CaCO3 ® CaO + CO2­

в лаборатории – вытеснение сильной кислотой CaCO3 + 2HCl ® CaCl2+

+ CO2­ + H2O

Окислительные свойства выражены слабо: только при высоких температурах, с металлами, сродство к кислороду, которых больше, чем у C (Mg, K)

2Mg + CO2 ® 2MgO + C

Кислотный оксид при растворении в воде, образуется небольшое количество угольной кислоты

1. 2NaOH + CO2 ®

® Na2CO3 + H2O;

Na2CO3 + H2O + CO2 ®

® 2NaHCO3

Этим способом могут быть получены соли угольной кислоты. Другой способ:

2. Обменная реакция

BaCl2 + Na2CO3 ®

® BaCO3¯ + 2NaCl

Соли: 1) карбонаты, растворимы в воде – только щелочных и NH+4 сильный гидролиз.

При нагревании Ca(HCO3)2 ® CaCO3 +

+ CO2­ + H2O

CaCO3 ® CO2 + CaO

Карбонаты щелочных металлов плавятся без разложения.

Качественная реакция

вскипание” – сильная кислота

CaCO3 + 2HCl ® CaCl2+

+ CO2­ + H2O

CO2 вызывает помутнение известковой и баритовой воды Ca(OH)2 +

+ CO2 ® CaCO3 + H2O

Растворение, ведущее к разрушению старых известковых гор.

CaCO3 + H2O + CO2 ® ® Ca(HCO3)2

Оксид углерода (II)

CO (угарный газ)

Бесцветный газ, без запаха, ядовит, т.к. соединяется с гемоглобином крови. Плохо растворим в воде. Получение: горение при недостатке O2

2C + O2 ® 2CO­

2CH4 + 3O2 ® 2CO­ +

+ 4H2O

В лаборатории: действие концентрирован. H2SO4

HCOOH ® CO­ + H2O

Щавелевая кислота H2C2O4 ® CO­ + CO2­+

+ H2O

Восстановитель Fe2O3 +

+ 3CO ® 2Fe + 3CO2­

O2 + 2CO ® 2CO2­

Несолеобразующий, но при t = 200°C, 20 атм

NaOH + CO ®

O

® HC

O – Na

Органические соединения CH4 карбиды – получаются при непосредственном взаимодейст­вии с металлами.

2 группы.

I. Карбиды металлического характера. Переходные Me + C. Электронная проводимость, металлический блеск.

II. Ионные карбиды более электроположительные, бесцветные, прозрачные, не проводят электрический ток.

1) Al4C3 + 12H2O ®

® 4Al(OH)3 + 3CH4­

c Be2C – та же реакция

2) CaC2 + 2H2O ®

® Ca(OH)2 + C2H2­

Na2C2; K2C2; SrC2; BaC2; Cu2C2

При гидролизе – ацетилен и ненасыщенные углеводороды из Mg2C2; Fe3C, лантанидов.



Случайные файлы

Файл
91226.rtf
16420.rtf
11309-1.rtf
81201.rtf
111596.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.