Номер 11, страница 176 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

11. Сравните физические и химические свойства оксидов углерода.

Углерод образует два основных оксида: оксид углерода(II) ($CO$ — угарный газ) и оксид углерода(IV) ($CO_2$ — углекислый газ). Их свойства существенно различаются.

Физические свойства

Сравнение физических свойств $CO$ и $CO_2$:

• Агрегатное состояние (н.у.): Оба вещества при нормальных условиях являются газами.
• Цвет, запах, вкус: $CO$ — газ без цвета, запаха и вкуса. $CO_2$ — газ без цвета, но в больших концентрациях имеет слабый кисловатый запах и вкус.
• Плотность относительно воздуха: $CO$ немного легче воздуха (молярная масса $M(CO) = 28$ г/моль), в то время как $CO_2$ примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха (молярная масса $M(CO_2) = 44$ г/моль).
• Растворимость в воде: $CO$ очень плохо растворим в воде. $CO_2$ растворяется в воде значительно лучше (около 1,7 л газа в 1 л воды при 0°C), при этом частично реагирует с ней.
• Температуры фазовых переходов: $CO$ переходит в жидкое состояние при температуре –191,5°C. $CO_2$ при атмосферном давлении не существует в жидком состоянии и сублимирует, то есть переходит из твердого состояния ("сухой лед") сразу в газообразное при температуре –78,5°C.
• Физиологическое действие: $CO$ — чрезвычайно токсичный газ. Он необратимо связывается с гемоглобином крови, блокируя его способность переносить кислород, что приводит к удушью на клеточном уровне. $CO_2$ не ядовит, является естественным продуктом обмена веществ и регулятором дыхания. Однако в очень высоких концентрациях (более 5–7%) он опасен для жизни, так как вытесняет кислород и вызывает ацидоз (закисление крови).

Ответ: Основные физические различия между $CO$ и $CO_2$ заключаются в их плотности ($CO_2$ тяжелее воздуха), растворимости в воде ($CO_2$ растворяется лучше), поведении при охлаждении ($CO_2$ сублимирует, а не кипит при атмосферном давлении) и, что наиболее важно, в физиологическом действии ($CO$ — сильный яд, $CO_2$ — в обычных концентрациях нет).

Химические свойства

Химические свойства $CO$ и $CO_2$ кардинально различны:

• Тип оксида: $CO$ является несолеобразующим (безразличным) оксидом. Он не реагирует с водой, кислотами и, в обычных условиях, со щелочами. $CO_2$ — это типичный кислотный оксид. Он реагирует с водой с образованием слабой и нестойкой угольной кислоты ($H_2CO_3$), а также со щелочами и основными оксидами с образованием солей — карбонатов и гидрокарбонатов.

  Пример реакции для $CO_2$: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

• Окислительно-восстановительные свойства: $CO$ — сильный восстановитель, так как углерод в нем имеет промежуточную степень окисления +2 и легко окисляется до высшей степени окисления +4. Это свойство широко используется в металлургии для восстановления металлов из руд.

  Пример реакции для $CO$: $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$

  $CO_2$, напротив, проявляет свойства окислителя, так как углерод в нем находится в высшей степени окисления +4. Он может окислить только очень сильные восстановители, например, активные металлы при высокой температуре.

  Пример реакции для $CO_2$: $CO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} C + 2MgO$

• Горение: $CO$ горюч, сгорает в кислороде или на воздухе характерным синим пламенем, выделяя большое количество тепла: $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$. $CO_2$ не горит и не поддерживает горение, поэтому его используют в огнетушителях.

Ответ: Главные химические различия заключаются в их кислотно-основных свойствах ($CO$ — несолеобразующий оксид, а $CO_2$ — кислотный) и окислительно-восстановительной активности ($CO$ — сильный восстановитель, а $CO_2$ — слабый окислитель). Кроме того, $CO$ является горючим веществом, в отличие от $CO_2$.