Номер 1, страница 117 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 32. Химические свойства углерода. Адсорбция. Подумай, ответь, выполни... - номер 1, страница 117.

Условие.

1. При каких процессах образуется древесный уголь? Каково его строение, свойства и применение?

Решение.

Решение 2.

Решение

При каких процессах образуется древесный уголь

Древесный уголь образуется в результате процесса пиролиза, также известного как сухая перегонка древесины. Этот процесс заключается в термическом разложении древесины при высоких температурах (обычно в диапазоне 450–550 °C) без доступа или с очень ограниченным доступом кислорода. В таких условиях сложные органические полимеры, составляющие древесину (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлоза), распадаются. В ходе пиролиза, помимо твердого остатка — древесного угля, — образуются также жидкие продукты (древесная смола, уксусная кислота, метанол) и газообразные ($CO$, $CO_2$, $CH_4$, $H_2$).

Строение древесного угля

Древесный уголь представляет собой твердый пористый продукт. Его основа — это углерод, содержание которого составляет 80–95%. Остальное приходится на водород, кислород и минеральные вещества, образующие золу. Углерод в древесном угле находится в микрокристаллической форме, близкой к структуре графита, но с высокой степенью неупорядоченности. Важнейшая особенность строения угля — его высокоразвитая пористая структура. Он сохраняет анатомическое строение исходной древесины с ее системой капилляров и волокон, что создает огромную удельную площадь поверхности. Именно эта особенность определяет его уникальные сорбционные свойства.

Свойства древесного угля

Свойства древесного угля делятся на физические и химические.

Физические свойства: это легкое, хрупкое вещество черного цвета. Обладает высокой теплотворной способностью (30–35 МДж/кг), горит ровно, долго, почти без пламени и дыма. Является плохим проводником электрического тока.

Химические свойства: наиболее важное свойство — высокая адсорбционная способность, то есть способность поглощать (адсорбировать) своей поверхностью газы, пары и растворенные вещества. При высоких температурах древесный уголь является сильным восстановителем. Это свойство используется, например, в металлургии для получения металлов из их оксидов: $2Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 4Fe + 3CO_2$. При нагревании на воздухе он легко реагирует с кислородом, сгорая до диоксида углерода: $C + O_2 \rightarrow CO_2$.

Применение древесного угля

Благодаря своим свойствам древесный уголь широко применяется в различных сферах.

В качестве топлива: для приготовления пищи (мангалы, грили), отопления (камины).

В промышленности: в металлургии как восстановитель при выплавке чугуна и стали; в химической промышленности для получения активированного угля, сероуглерода, карбида кальция; является компонентом черного пороха.

В сельском хозяйстве и экологии: как улучшитель почвы (биочар), повышающий ее плодородие и влагоемкость; как кормовая добавка для животных; в виде активированного угля для фильтрации и очистки воды и воздуха.

В медицине и пищевой промышленности: активированный уголь используется как энтеросорбент при отравлениях; в пищевой промышленности как пищевой краситель (E153) и для осветления сиропов и масел.

В искусстве: специальные угольные палочки используются художниками для создания рисунков.

Ответ: Древесный уголь образуется при пиролизе (нагревании без доступа воздуха) древесины. По строению это пористый материал, состоящий в основном из углерода, который сохраняет клеточную структуру дерева. Его ключевые свойства — высокая теплотворная способность, большая адсорбционная (поглощающая) поверхность и способность выступать восстановителем при высоких температурах. Применяется как топливо, в металлургии, химической промышленности, для очистки и фильтрации, в сельском хозяйстве, медицине и искусстве.