Номер 2, страница 120 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 33. Оксид углерода(II) - угарный газ. Подумай, ответь, выполни... - номер 2, страница 120.

Условие.

2. Как получают оксид углерода(II) в лаборатории и в промышленности? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение.

Решение 2.

Оксид углерода(II), также известный как угарный газ ($CO$), является важным веществом как в лабораторной практике, так и в промышленности. Способы его получения в этих двух сферах существенно различаются из-за разницы в требуемых объемах, чистоте продукта и экономической целесообразности.

Получение оксида углерода(II) в лаборатории

В лабораторных условиях оксид углерода(II) обычно получают разложением некоторых органических кислот или их солей при нагревании в присутствии водоотнимающих веществ, чаще всего концентрированной серной кислоты. Основные методы:

1. Разложение муравьиной кислоты ($HCOOH$) при нагревании с концентрированной серной кислотой. Серная кислота действует как дегидратирующий агент, отнимая молекулу воды от молекулы муравьиной кислоты. Этот метод удобен тем, что в результате образуется чистый угарный газ.

Уравнение реакции: $$ HCOOH \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.), t} CO \uparrow + H_2O $$

2. Разложение щавелевой кислоты ($H_2C_2O_4$) при нагревании с концентрированной серной кислотой. В этом случае образуется смесь оксида углерода(II) и оксида углерода(IV). Для получения чистого $CO$ газовую смесь необходимо пропустить через раствор щелочи (например, $NaOH$ или $Ca(OH)_2$) для поглощения углекислого газа ($CO_2$).

Уравнение реакции: $$ H_2C_2O_4 \xrightarrow{H_2SO_4 (конц.), t} CO \uparrow + CO_2 \uparrow + H_2O $$

Ответ: В лаборатории оксид углерода(II) получают термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты, которая выступает в роли водоотнимающего средства. Уравнения реакций: $HCOOH \xrightarrow{H_2SO_4, t} CO \uparrow + H_2O$ (получение чистого $CO$); $H_2C_2O_4 \xrightarrow{H_2SO_4, t} CO \uparrow + CO_2 \uparrow + H_2O$ (получение смеси $CO$ и $CO_2$).

Получение оксида углерода(II) в промышленности

В промышленности оксид углерода(II) производят в огромных количествах, так как он является важным сырьем для многих химических синтезов и используется в металлургии. Основные промышленные методы основаны на взаимодействии углерода (в виде кокса) или углеводородов с окислителями при высоких температурах.

1. Паровая конверсия угля (газификация угля). Через слой раскаленного кокса или угля при температуре около $1000^{\circ}C$ пропускают водяной пар. Образующаяся смесь $CO$ и $H_2$ называется водяным или синтез-газом и используется для синтеза метанола, аммиака и других продуктов.

Уравнение реакции: $$ C + H_2O (пар) \xrightarrow{\sim 1000^{\circ}C} CO + H_2 $$

2. Пропускание углекислого газа над раскаленным коксом. Эта реакция также протекает при высоких температурах (выше $800^{\circ}C$) и является ключевой, например, в доменном процессе при выплавке чугуна.

Уравнение реакции (равновесие Будуара): $$ C + CO_2 \rightleftharpoons 2CO $$

3. Неполное сгорание (конверсия) природного газа (метана). Этот процесс также ведет к получению синтез-газа.

Уравнение реакции: $$ 2CH_4 + O_2 \xrightarrow{t, катализатор} 2CO + 4H_2 $$

Ответ: В промышленности оксид углерода(II) в составе синтез-газа получают взаимодействием раскаленного угля с водяным паром ($C + H_2O \rightarrow CO + H_2$), с углекислым газом ($C + CO_2 \rightarrow 2CO$) или путем неполного окисления метана ($2CH_4 + O_2 \rightarrow 2CO + 4H_2$).