20. Чадний газ

До змісту

20.1 Схарактеризуйте фізичні властивості газу, заповнивши таблицю

Характеристика	Опис
Хімічна формула	$\text{CO}$
Відносна молекулярна маса	$M_r(\text{CO}) = 28$
Колір, запах	без кольору та запаху
Агрегатний стан за звичайних умов	Газ
Температура кипіння	$-195,5 \text{ } ^\circ\text{C}$
Температура плавлення	$-205 \text{ } ^\circ\text{C}$
Розчинність у воді	розчиняється дуже слабко
Густина	$1,25 \text{ г/л}$
Небезпека	Токсичний, вогненебезпечний, у суміші з повітрям вибухонебезпечний

20.2 Дослідіть горіння спиртів: метанолу, етанолу, пентанолу тощо. Чим відрізняється полум’я різних спиртів?

Метанол горить майже невидимим полум’ям, етанол — ледь помітним синім полум’ям, а пентанол — яскраво-жовтим із кіптявою.

Про що це свідчить?

Це вказує на наявність у ньому твердих часточок сажі (вуглецю C), які розжарюються і світяться.

У який спосіб можна довести наявність часточок сажі в полум’ї?

До полум’я слід піднести порцелянову чашу — поява чорної плями (кіптяви) свідчитиме про наявність сажі

20.3 Рівняння згоряння етилового спирту $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ за умови:

а) надлишку кисню

\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\text{O}_2 = 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}

б) нестачі кисню

$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{O}_2 = 2\text{CO} + 3\text{H}_2\text{O}$ .

20.4 Способи одержання чадного газу

Хімічні рівняння	Умови
$2\text{C} + \text{O}_2 = 2\text{CO}$	Нестача кисню під час горіння вугілля
$\text{C} + \text{CO}_2 = 2\text{CO}$	за високої температури
$\text{CH}_4 + \text{H}_2\text{O} = \text{CO} + 3\text{H}_2$	за високої температури

20.5 Хімічні рівняння

Хімічні рівняння	Умови перебігу
$2CO + O_2 = 2CO_2$	За нагрівання, наявність кисню
$Fe_2O_3 + 3CO = 2Fe + 3CO_2$	За нагрівання
$PbO + CO = Pb + CO_{2}$ (відновлює оксиди металів)	За нагрівання

20.6 Порівняйте масову частку Карбону в етанолі та пентанолі. Чи правильним є твердження: чим більша масова частка Карбону в речовині, тим більша й ймовірність утворення кіптяви?

Маса етанолу:

M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}

Частка Карбону:

\omega(\text{C}) = \dfrac{24}{46} \cdot 100\% \approx 52,17\%

Маса пентанолу:

M(\text{C}_5\text{H}_{11}\text{OH}) = 5 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 16 = 88 \text{ г/моль}

Частка Карбону:

\omega(\text{C}) = \dfrac{60}{88} \cdot 100\% \approx 68,18\%

Оскільки $52,17\% < 68,18\%$ , твердження правильне.

20.7 Порівняйте масову частку Карбону в метані $\text{СН}_4$ та бензині $\text{С}_8\text{Н}_{18}$ . Складіть хімічні рівняння повного згоряння метану та бензину. Чи можна стверджувати, що бензин має згоряти кіптявим полум’ям?

Для метану:

M(\text{CH}_4) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}

\omega(\text{C}) = \dfrac{12}{16} \cdot 100\% = 75\%

Для бензину:

M(\text{C}_8\text{H}_{18}) = 12 \cdot 8 + 18 \cdot 1 = 114 \text{ г/моль}

\omega(\text{C}) = \dfrac{96}{114} \cdot 100\% \approx 84,21\%

Рівняння реакцій:

\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 = \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}

2\text{C}_8\text{H}_{18} + 25\text{O}_2 = 16\text{CO}_2 + 18\text{H}_2\text{O}

Відповідь: Так, бензин має більшу схильність до утворення кіптяви, оскільки масова частка Карбону в ньому значно вища (84%), ніж у метані (75%).

20.8 Обчисліть об’єм чадного газу (н.у.), необхідний для відновлення залізної руди масою 1 кг, якщо вона складається з оксиду $\text{Fe}_3\text{O}_4$ .

Дано:

m(\text{Fe}_3\text{O}_4) = 1000 \text{ г}

Знайти:

V(\text{CO}) - ?

Розв’язання:

Молярна маса руди:

M(\text{Fe}_3\text{O}_4) = 56 \cdot 3 + 16 \cdot 4 = 232 \text{ г/моль}

Кількість речовини руди:

n(\text{Fe}_3\text{O}_4) = \dfrac{1000}{232} \approx 4,31 \text{ моль}

Рівняння:

\text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{CO} = 3\text{Fe} + 4\text{CO}_2

За рівнянням

n(\text{CO}) = 4 \cdot n(\text{Fe}_3\text{O}_4) = 4 \cdot 4,31 = 17,24 \text{ моль}

Об’єм газу:

V(\text{CO}) = 17,24 \cdot 22,4 = 386,176 \approx 387 \text{ л}

Відповідь: 387 л.

20.9 Унаслідок згоряння 1 л бензину в середньому утворюється до 200 г чадного газу. Обчисліть частку бензину (у відсотках за масою), яка за таких умов згоряє з утворенням чадного газу. Прийміть, що хімічна формула бензину $\text{С}_8\text{Н}_{18}$ , а його густина дорівнює 750 г/л.

Дано:

V_{\text{бенз}}=1\ \text{л}

$\rho_{\text{бенз}}=750\ \text{г/л}$ $m(CO)=200\ \text{г}$

Знайти:

w - ?

Розв’язання:

Маса 1 л бензину:

m_{\text{заг}}=1\ \text{л}\cdot 750\ \text{г/л}=750\ \text{г}

Рівняння неповного згоряння бензину до CO:

2C_8H_{18}+17O_2=16CO+18H_2O

Із рівняння видно: з 2 моль $C_8H_{18}$ виходить 16 моль $CO$ , тобто співвідношення $1:8$ .

Кількість речовини чадного газу:

n(CO)=\dfrac{200\ \text{г}}{28\ \text{г/моль}}\approx 7{,}143\ \text{моль}

Кількість речовини бензину, що пішла на утворення цього CO:

n(C_8H_{18})=\dfrac{n(CO)}{8}=\dfrac{7{,}143}{8}\approx 0{,}893\ \text{моль}

Маса цього бензину:

m(C_8H_{18})_{\text{реаг}}=0{,}893\ \text{моль}\cdot 114\ \text{г/моль}\approx 101{,}8\ \text{г}

Масова частка бензину, що згоріла неповністю:

w=\dfrac{101{,}8}{750}\cdot 100\%\approx 13{,}6\%

Відповідь: приблизно 13,6%.

20.10 Оцініть правильність тверджень щодо можливості загасити палаючий магній.

✓ Іра сказала: «магній, який палає, не можна гасити водою, оскільки за підвищеної температури магній реагує з водою з утворенням вогненебезпечного газу» (магній реагує з водяною парою, витісняючи водень ( $Mg + H_2O = MgO + H_2$ ), який є вибухонебезпечним газом.)

✓ Микола зауважив: «пісок (силіцій оксид) реагує з магнієм, тож у разі гасіння магнію, який палає, піском теплота, яка виділяється під час реакції, посилює горіння» (Магній є активним відновником і реагує з піском з виділенням великої кількості тепла: $2Mg + SiO_2 = 2MgO + Si + Q$ . Тому звичайний пісок не завжди ефективний для гасіння великих загорянь магнію.)

❌ Сергій гадав: «магній, який палає, не можна гасити вуглекислим газом, оскільки він реагуватиме з магнієм з утворенням ще небезпечнішого чадного газу». Це помилка.

Оцініть матеріал

Коментарі

Залишити відповідь: