Номер 2, страница 114 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

2. Охарактеризуйте получение и свойства оксида углерода(II). Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.

Оксид углерода(II), или угарный газ, $CO$ — это несолеобразующий оксид углерода, в котором углерод находится в степени окисления +2.

Получение оксида углерода(II)

Оксид углерода(II) можно получить как в промышленных, так и в лабораторных условиях.

Промышленные способы:

• Неполное сгорание угля или кокса в условиях недостатка кислорода. Это основной способ получения $CO$ в больших масштабах.

  $2C + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CO$

• Пропускание углекислого газа через раскаленный уголь. Эта реакция является обратимой и протекает при высоких температурах (выше 800 °C).

  $CO_2 + C \rightleftharpoons 2CO$

• Паровая конверсия метана (основного компонента природного газа). В результате реакции образуется так называемый синтез-газ — смесь угарного газа и водорода.

  $CH_4 + H_2O \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} CO + 3H_2$

Лабораторные способы:

• Термическое разложение муравьиной кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты, которая действует как водоотнимающее средство.

  $HCOOH \xrightarrow{H_2SO_4 (\text{конц.}), t^\circ} CO \uparrow + H_2O$

• Термическое разложение щавелевой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты. При этом образуется смесь оксидов углерода(II) и (IV).

  $H_2C_2O_4 \xrightarrow{H_2SO_4 (\text{конц.}), t^\circ} CO \uparrow + CO_2 \uparrow + H_2O$

Ответ: В промышленности оксид углерода(II) получают при неполном сгорании углерода ($2C + O_2 \to 2CO$) или при взаимодействии диоксида углерода с раскаленным углем ($CO_2 + C \to 2CO$). В лаборатории его получают разложением муравьиной кислоты под действием концентрированной серной кислоты ($HCOOH \xrightarrow{H_2SO_4} CO + H_2O$).

Свойства оксида углерода(II)

Физические свойства:

Оксид углерода(II) — это бесцветный газ без вкуса и запаха, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Очень токсичен, так как необратимо связывается с гемоглобином крови, нарушая процесс переноса кислорода.

Химические свойства:

$CO$ является несолеобразующим оксидом, то есть не реагирует с водой, кислотами и щелочами при обычных условиях. Основные химические свойства $CO$ связаны с его высокой восстановительной способностью.

• Восстановительные свойства:

  1. Горение в кислороде. Реакция протекает с выделением большого количества тепла, пламя имеет характерный синий цвет.

     $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$

  2. Восстановление металлов из их оксидов. Это свойство широко используется в металлургии для выплавки металлов, например, железа из железной руды.

     $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_2$

     $CuO + CO \xrightarrow{t^\circ} Cu + CO_2$

  3. Взаимодействие с галогенами. Например, с хлором на свету или в присутствии катализатора образуется фосген – боевое отравляющее вещество.

     $CO + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} COCl_2$

• Реакции присоединения:

  1. Взаимодействие со щелочами при повышенной температуре и давлении. В этой реакции $CO$ ведет себя подобно ангидриду муравьиной кислоты, образуя её соли — формиаты.

     $CO + NaOH \xrightarrow{120-150^\circ C, p} HCOONa$

  2. Взаимодействие с переходными металлами с образованием карбонилов металлов, где $CO$ выступает в роли лиганда.

     $Ni + 4CO \xrightarrow{40-60^\circ C} Ni(CO)_4$

Ответ: Оксид углерода(II) — бесцветный, ядовитый газ. Является несолеобразующим оксидом и сильным восстановителем: горит в кислороде ($2CO + O_2 \to 2CO_2$) и восстанавливает металлы из оксидов ($CuO + CO \to Cu + CO_2$). Также может вступать в реакции присоединения, например, со щелочами ($CO + NaOH \to HCOONa$) и переходными металлами ($Ni + 4CO \to Ni(CO)_4$).