Как из углекислого газа получить угольную кислоту уравнение реакции (4 видео)

Угольная кислота. Получение угольной кислоты.

Содержание

Получение угольной кислоты.
Угольная кислота. Свойства, получение, применение и цена угольной кислоты
Получение и свойства угольной кислоты
📸 Видео

Видео:Опыты углекислый газ СО2, угольная кислота и карбонатыСкачать

Получение угольной кислоты.

При растворении углекислого газа образуется угольная кислота, причем в растворе присутствует равновесие:

В природе не встречается, очень неустойчива и легко распадается.

Угольная кислота двухосновная и образует 2 типа солей: кислые (гидрокарбонаты) и средние (карбонаты).

Качественная реакция на присутствие H₂CO₃: воздействие сильных кислот на соли H₂CO₃, в результате чего улетучивается СО₂:

При пропускании углекислого газа через известковую воду выпадает белый осадок:

Только карбонаты щелочных металлов и аммония, а также гидрокарбонаты, растворимы в воде.

Если через выпавший осадок пропустить углекислый газ, то из нерастворимого карбоната образуется растворимый гидрокарбонат:

Гидрокарбонаты при температуре разлагаются на СО₃ 2- , Н₂О и газ:

Карбонаты (кроме щелочных металлов) при темпеатуре распадаются:

Основное значение из всех солей имеет сода, из которой получают различные кристаллогидраты: Na₂CO₃·10H₂O (наиболее устойчив, называется кристаллической содой), Na₂CO₃·7H₂O, Na₂CO₃·H₂O.

Видео:Химия 9 класс (Урок№19 - Угольная кислота.)Скачать

Угольная кислота. Свойства, получение, применение и цена угольной кислоты

Ее сложно увидеть. Угольная кислота известна науке в форме раствора. В воде размешен углекислый газ . Последнее вещество – это диоксид углерода с формулой CO₂. Химическая запись воды, как известно, — H₂O.

Вместе получается угольная кислота. Формула вещества записывается как H₂CO₃. Однако, выделить кислоту в виде порошка, как многие, не получается. Максимум – льдинки. Почему? Давайте разбираться.

Свойства угольной кислоты

Раствор угольной кислоты легко составляется и столь же просто распадается на изначальные компоненты. Особенно активно углекислый газ выделяется при нагреве. При пониженных температурах диссоциация угольной кислоты замедляется.

Вещество превращается в прозрачные кристаллы . Но, температуры, делающие кислоту стабильной, нетипичны для обычных условий. Поэтому, героиню статьи считают слабой, не способной сохранить собственную структуру и с трудом взаимодействующей с другими веществами.

Так, с растворами щелочей, металлами и их оксидами угольная кислота реагирует минимум в 2-е ступени. Сильная угольная кислота лишь в связке с еще более слабыми кислотами . Их героиня статьи вытесняет из растворов солей . «Капитулировать» приходится, к примеру, метакремниевой кислоте .

Химические свойства угольной кислоты являются робким выражением свойств двухосновных кислот . Героиня статьи относится к ним, поскольку содержит в структуре 2 атома водорода . Если точнее, в молекуле угольного соединения есть 2-е группы COOH.

Это, в частности, заставляет героиню статьи проявлять электролитические свойства. Проводить ток позволяет частичное распадение кислоты на ионы. У твердых электролитов они движутся внутри кристаллических решеток. Угольная кислота выделяет ионы только в растворах.

Как и прочие двухосновные вещества, угольная кислота в реакции вступает, дающие два ряда солей . Это бикарбонаты и простые карбонаты. Последние нерастворимы в воде и известны людям под видом мрамора , мела , известняка . Все три камня основаны на карбонате кальция с формулой CaCO₃.

Угольная кислота и ее соли бесцветны. Помните, что мел, известняк и мрамор, зачастую, белые ? В растворе героиня кислоты тоже белеса, находится, в основном, в свободном виде.

Так именуют отдельное существование молекул воды и распределенного в ней углекислого газа. Но, встречаются в растворах и карбонатные ионы CO 32- и бикарбонатные частицы HCO₃. Все вместе представляет долю кислоты в воде.

Система отличается кинетическим равновесием, то есть, неизменной концентрацией составляющих. Если допускается избыточное содержание диоксида углерода, вода становится агрессивной. Такой раствор расщепляет металлы , бетоны, различные конструкции и камни .

В обычных условиях доля угольной кислоты в воде мала, как и в воздухе, почве. В земле вещества, к примеру, от 0,0002 до 0,0005 частей. Ученые считают, что так было не всегда.

Ища причины гигантских размеров древних растений, исследователи пришли к выводу, что в прошлые эпохи и в почве, и в атмосфере, героини статьи было в несколько раз больше.

Растения способны усваивать вещество и пользуются его влиянием на растворимость в земле минеральных веществ, необходимых травам, кустам и деревьям для питания.

Проводились опыты выращивания растений в атмосферах с разным содержанием угольной кислоты. Рекорды показали экземпляры, находящие в воздухе с содержанием H₂CO₃ от 5-ти до 10-ти процентов.

Получение угольной кислоты

Важно не столько получение угольной кислоты, сколько ее соединений. Одно из них, к примеру, сода . Она является солью угольного соединения. Сода – кристаллическое вещество.

Но, как засечь образование чистой кислоты , раз она бесцветна? Отличить раствор от простой воды поможет лакмусовая бумажка . Она фиолетовая . В нейтральной среде цвет не меняется. Кислота окрасит лакмус в красный .

Раз героиня статьи получается добавлением в воду диоксида углерода, для начала нужно получить его. Поможет соляная кислота . Она сильная, с легкостью растворяет многие камни, в том числе и мрамор. Реакция ведет к выделению углекислого газа. С водой он смешается самостоятельно.

Получение углекислой кислоты , кстати, налажено в человеческом организме. Героиня статьи входит в буферные системы крови . Они контролируют постоянный pH организма.

Если извне поступают продукты с явной кислотностью или щелочной средой, буферные агенты удерживают нужный pH, пока «гости» переработаются и выведутся с потом, калом, мочой.

Лишние ионы блокируются и нейтрализуются. Это делают белковый, бикарбонатный, фосфатный и гемоглобиновый буферы. Каждый из них состоит из слабой кислоты , одной из ее солей и сильного основания.

В промышленности углекислоту получают 5-ю путями. Первый – извлечение вещества, как сопутствующего углеводородам при их откачке из скважин. При сжигании нефти , угля , кокса, кислоту тоже получают. Получается углекислота и при производстве аммиака . Героиня статьи становится побочным продуктом реакции.

Побочным продуктом углекислота является, так же, при брожении. Так что, соединением запасаются, к примеру, во время изготовления вина. Еще один источник углекислоты – выпуск гашеной извести.

Правда, от нее «отлетают» еще и азот, прочие примеси. Они же затрудняют получение реагента при сжигании углеводородов и на аммиачных заводах . Так что, эффективными способами промышленного получения героини статьи считаются лишь три из перечисленных.

Применение угольной кислоты

В чистом виде угольная кислота нужна не только организму человека растениям, но и на производствах. В процессе сварки, к примеру, героиня статьи служит защитной средой, подобно аргону.

Правда, углекислое соединение приходится раскислять. Для этого используют марганец и кремний . Иначе, нагрев при сварке провоцирует выделение из диоксида углерода активного кислорода.

Он провоцирует коррозию металлов. Именно из-за необходимости обработки угольной кислоты в качестве защитной среды чаще выбирают газ аргон. В пищевой промышленности углекислота – антиокислитель. Его добавляют в чаи , сыры, кофе . Примесь консервирует их, способствуя продолжительному хранению.

Пожарные бригады знают героиню статьи, как средство борьбы с огнем . Кислотой заполняют емкости, из которых соединение поступает к соплам. Для этого используют распределительные трубопроводы. Сопла находятся в защищаемых помещениях.

Выходя «на свободу» кислота превращается в пар, поглощая тепло окружающей среды, заполняя площади. В открытых помещениях системы углекислого пожаротушения не используют, лишь в трюмах, кладовых, насосных, отсеках электростанций. Принцип действия сводится к снижению уровня кислорода до 8%. Горение при таком показатели прекращается.

Раз угольная кислота нужна организму, ее используют медики, фармацевты. Вещество применяется в производстве аспирина, добавляется при некоторых видах анестезии, к примеру, в кислородные маски .

К угнетению дыхательного центра прибегают, в основном, при отравлениях летучими ядами и асфиксии новорожденных. Асфиксия – удушение. У младенцев вызывается, обычно, рвотными массами и первородным калом. Углекислота способствует сокращению легочных тканей, восстановлению их функции.

Применяют медики и углекислый снег. Это те самые кристаллы кислоты , которые получают при низких температурах. Так что, врачам удается увидеть героиню статьи в кристаллическом виде.

Удается это, так же, больным волчанкой, бородавками, лепрозными узлами. Соприкасаясь с кислотным льдом, пораженные участки кожи разрушаются. Грубо говоря, угольная кислота вырезает лишнее, подобно лазеру.

В жидком виде углекислота тоже может выступать хладагентом, используется в морозильном оборудовании. Еще одно поле применения – умягчение воды. Ее, правда, улучшает не чистая кислота, а одна из ее солей – атронная известь.

Цена угольной кислоты

Структурная формула угольной кислоты вмещается промышленниками в баллоны и цистерны. Прежде чем поместить героиню статьи в них, ее охлаждают. Это помогает сгустить вещество.

Предложений купить его единицы. Чаще, реализуют углекислые соединения. За димитилкарбонат, к примеру, просят около 1 500 рублей за килограмм. Вещество растворяет эфиры целлюлозы, а посему, применяется в органическом синтезе.

За натриевую соль, а попросту соду, приходится выкладывать 80-200 рублей за килограмм. Ценники разнятся в зависимости от производителей и добавок к продукту. Так, бывает, к примеру, кальцированная сода.

Если смотреть в глобальных масштабах, угольная кислота бесценна. Именно она является источником углерода для живых материй, причем, единственным. Углерод есть и в нефти, вулканических выбросах.

Элемент составляет ряд минералов, к примеру, графит и алмаз . Но, там элемент непотребен для животных . Они, как и растения, развиваются за счет угольной кислоты.

Есть даже мнение, что атланты – не чудо-люди или пришельцы из космоса, а всего лишь достойные «дети» атмосферы, насыщенной соединением воды и углекислого газа. Но, это теория в стиле «РенТВ». Сосредоточимся на научных фактах.

Роль угольной кислоты в жизни человека , животных, растений, ученые осознали и изучили около 3-ех столетий назад. С тех пор соединение и стали именовать бесценным. Наибольший вклад в изучение углекислоты внес Ян Ингенхоуз.

Голландский химик жил на рубеже 18-го и 19-го веков. Свои исследования Ян сосредоточил на гелиотропизме растений. Так именуют стремление зелени к солнцу , поворот стебля и бутонов в его сторону. Заодно, Ингенхоуз изучил газы, выделяемые растениями. Отсюда, собственно, и «понеслась» тема со значением в жизни трав и жизни вообще углекислоты.

Видео:Получение угольной кислотыСкачать

Получение и свойства угольной кислоты

Задача 946.
Какие равновесия устанавливаются в водном растворе СО₂? Как влияет повышение температуры раствора на смещение этих равновесий? Можно ли приготовить 1 н. раствор угольной кислоты?
Решение:
СО₂ – кислотный оксид. Однако его кислотообразующие свойства выражены слабо.

Равновенсие сильно смещено влево, Только одна молекула СО₂ из шестисот превращается в угольную кислоту. Основная же масса растворённого в воде СО₂ остаётся в молекулярном состоянии. Угольная кислота – очень слабая кислота. В водном растворе она диссоциирует главным образом на ионы Н + и НСО₃ – и лишь в ничтожных количествах образуются ионы СО₃ 2- :

Угольная кислота может существовать только в водном растворе, поэтому приготовить её 1 н раствор просто практически невозможно. При нагревании раствора СО₂ улетучивается, равновесие образования Н₂СО₃ смещается влево и, в конце концов, в растворе СО₂ остаётся чистая вода.

Схема равновесия раствора СО₂:

Задача 947.
Можно ли получить нейтральный раствор, прибавив к раствору угольной кислоты строго эквивалентное количество щелочи? Ответ мотивировать.
Решение:
При взаимодействии угольной кислоты и едкого натра в строго эквивалентных количествах протекает реакция:

При этом образуется гидрокарбонат натрия, который будет гидролизоваться по аниону:

В растворе будет находиться избыток ионов ОН – , которые будут придавать раствору слабощелочную среду, рН > 7.

Задача 948.
Почему при получении диоксида углерода из мрамора на последний действуют соляной кислотой, а не серной? Какой объем СО₂ (условия нормальные) можно получить из 1 кг мрамора, содержащего 96% (масс.) СаСО₃?
Решение:
а) При действии на карбонаты растворами кислот выделяется углекислый газ, например, при действии на карбонат кальция соляной или серной кислот:

Эти реакции можно использовать для получения в лабораторных условиях СО₂. Обычно на мрамор действуют раствором соляной кислоты, а не серной, так как в первом случае образуется хорошо растворимая соль CaCl₂, а во втором случае – малорастворимая СаSO₄, пассивирующая действие кислоты на мрамор.

б) Расчет объёма углекислого газа при действии соляной кислоты на 1 кг мрамора: