Szén -oxidok (II) és (IV)

Integrált lecke kémiából és biológiából

Feladatok: tanulmányozza és rendszerezze a (II) és (IV) szén -oxidokkal kapcsolatos ismereteket; feltárja a kapcsolatot az élő és élettelen természet; a szén -oxidok emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásával kapcsolatos ismeretek megerősítése; hogy megerősítse a laboratóriumi berendezésekkel való munka készségeit.

Felszerelés: HCl-oldat, lakmusz, Ca (OH) 2, CaCO 3, üvegrúd, házi asztalok, hordozható tábla, golyós-botos modell.

AZ Osztályok alatt

Biológia tanár közli az óra témáját és céljait.

Kémia tanár. A kovalens kötés tana alapján állíts össze egy elektronikus és szerkezeti képlet szén -oxidok (II) és (IV).

A (II) szén -monoxid kémiai képlete a CO, a szénatom normál állapotban van.

A párosítatlan elektronok párosítása miatt két kovalens poláris kötés jön létre, a harmadik kovalens kötést pedig a donor-akceptor mechanizmus. A donor oxigénatom, mert szabad elektronpárt biztosít; az akceptor egy szénatom, hiszen ingyenes pályát biztosít.

Az iparban a (II) szén -monoxidot úgy állítják elő, hogy a CO 2 -t magas hőmérsékleten forró szén felett vezetik át. Szén oxigénhiányos égése során is keletkezik. ( A tanuló írja fel a reakcióegyenletet a táblára)

A laboratóriumban a CO -t tömény H 2 SO 4 hangyasavra gyakorolt ​​hatásával nyerik. ( A tanár felírja a reakcióegyenletet.)

Biológia tanár. Tehát megismerkedett a szén -monoxid (II) előállításával. És akkor fizikai tulajdonságok szén -monoxidot (II) tartalmaz?

Diák. azt színtelen gáz, mérgező, szagtalan, a levegőnél könnyebb, vízben rosszul oldódik, forráspontja –191,5 ° C, –205 ° C -on keményedik.

Kémia tanár. Szén -monoxid veszélyes mennyiségben emberi élet az autók kipufogógázai tartalmazzák. Ezért a garázsokat jól szellőztetni kell, különösen a motor beindításakor.

Biológia tanár. Milyen hatása van a szén -monoxidnak az emberi szervezetre?

Diák. A szén -monoxid rendkívül mérgező az emberekre - ez annak köszönhető, hogy karboxihemoglobint képez. A karboxihemoglobin nagyon erős vegyület. Kialakulása következtében a vér hemoglobinja nem lép kölcsönhatásba az oxigénnel, és súlyos mérgezés esetén az ember meghalhat az oxigén éhezésében.

Biológia tanár. Milyen elsősegélyt kell nyújtani egy személynek szén -monoxid -mérgezés esetén?

Diákok. Mentőt kell hívni, az áldozatot ki kell vinni az utcára, mesterséges lélegeztetést kell végezni, a helyiséget jól szellőztetni kell.

Kémia tanár.Írja fel a szén-monoxid (IV) kémiai képletét, és a golyó-bot modell segítségével építse fel szerkezetét.

A szénatom gerjesztett állapotban van. Mind a négy kovalens poláris kapcsolatok a párosítatlan elektronok párosodása miatt keletkezett. Lineáris szerkezete miatt azonban molekulája általában nem poláris.
Az iparban a szén -dioxidot a mész előállítása során a kalcium -karbonát lebomlásából nyerik.
(A tanuló felírja a reakcióegyenletet.)

A laboratóriumban a szén -dioxidot savak krétával vagy márvánnyal való kölcsönhatásából nyerik.
(A diákok laboratóriumi kísérletet végeznek.)

Biológia tanár. Ennek eredményeként milyen folyamatok alakulnak ki szén-dioxid a szervezetben?

Diák. Szén -dioxid képződik a szervezetben a sejtet alkotó szerves anyagok oxidációs reakciói eredményeként.

(A diákok laboratóriumi kísérletet végeznek.)

A mésziszap zavarossá vált, mert kalcium -karbonát képződik. A légzési folyamat mellett az erjedés és a bomlás következtében CO2 is felszabadul.

Biológia tanár. A fizikai aktivitás befolyásolja a légzési folyamatot?

Diák. Túlzott fizikai (izom) terhelés esetén az izmok gyorsabban használják fel az oxigént, mint amennyit a vér képes leadni, majd erjesztéssel szintetizálják a munkájukhoz szükséges ATP -t. Az izmokban C 3 H 6 O 3 tejsav képződik, amely a véráramba kerül. A nagy mennyiségű tejsav felhalmozódása káros a szervezetre. Nagy fizikai megterhelés után egy ideig nehezen lélegzünk - fizetjük az "oxigéntartozást".

Kémia tanár. Fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor nagy mennyiségű szén -monoxid (IV) kerül a légkörbe. Otthon földgázt használunk üzemanyagként, és ez majdnem 90% metán (CH 4). Javaslom, hogy egyikük menjen a táblához, írjon reakcióegyenletet, és elemezze az oxidáció-redukció szempontjából.

Biológia tanár. Miért nem lehet gáztűzhelyet használni a szoba fűtésére?

Diák. Metán - összetevő földgáz. Amikor ég, a levegő szén -dioxid -tartalma nő, és az oxigén csökken. ( Munka a "Tartalom CO 2 levegőben".)
Ha a levegő 0,3% szén -dioxidot tartalmaz, az ember gyors légzést tapasztal; 10% - eszméletvesztés, 20% - azonnali bénulás és gyors halál. A gyermeknek különösen szüksége van a tiszta levegőre, mert a növekvő szervezet szövetei oxigénfogyasztása nagyobb, mint egy felnőtté. Ezért rendszeresen szellőztetni kell a helyiséget. Ha a vérben túl sok a CO 2, a légzőközpont ingerlékenysége fokozódik, és a légzés gyakoribbá és mélyebbé válik.

Biológia tanár. Tekintsük a szén -monoxid (IV) szerepét a növények életében.

Diák. A növényekben a szerves anyagok képződése CO 2 -ból és H 2 O -ból történik a fényben, a szerves anyagok mellett oxigén képződik.

A fotoszintézis szabályozza a légkör szén -dioxid -tartalmát, ami megakadályozza a bolygó emelkedését. A növények évente 300 milliárd tonna szén -dioxidot szívnak fel a légkörből. A fotoszintézis során évente 200 milliárd tonna oxigén kerül a légkörbe. Az ózon oxigénből képződik zivatar idején.

Kémia tanár. Fontolgat Kémiai tulajdonságok szén -monoxid (IV).

Biológia tanár. Mit számít szénsav az emberi testben a légzés során? ( Filmszalag töredék.)
A vérben lévő enzimek szén -dioxidot szénsavvá alakítják, amely hidrogén- és hidrogén -karbonát -ionokká disszociál. Ha a vér többlet H + -ionokat tartalmaz, azaz ha a vér savassága megnő, akkor a H + -ionok egy része bikarbonát -ionokkal egyesülve szénsavat képez, és ezáltal megszabadítja a vért a felesleges H + -ionoktól. Ha túl kevés H + -ion van a vérben, akkor a szénsav disszociál és a H + -ionok koncentrációja a vérben nő. 37 ° C -on a vér pH -ja 7,36.
A szervezetben a szén -dioxidot a vér kémiai vegyületek - nátrium- és kálium -hidrogén -karbonátok - formájában szállítja.

Az anyag rögzítése

Teszt

A javasolt gázcsere -folyamatok közül a tüdőben és a szövetekben azok közül, akik végrehajtják az első opciót, ki kell választaniuk a helyes válaszok rejtjeleit a bal oldalon, a másodikat pedig a jobb oldalon.

(1) O 2 átvitele a tüdőből a vérbe. (13)
(2) O 2 átvitele a vérből a szövetbe. (tizennégy)
(3) A CO 2 átvitele a szövetekből a vérbe. (15)
(4) A CO 2 átvitele a vérből a tüdőbe. (16)
(5) O 2 felvétele vörösvértestek által. (17)
(6) O 2 felszabadulása az eritrocitákból. (tizennyolc)
(7) Az artériás vér átalakítása vénás vérré. (19)
(8) A vénás vér átalakítása artériává. (húsz)
(9) Szünet kémiai kötés O 2 hemoglobinnal. (21)
(10) Az O 2 kémiai kötése a hemoglobinhoz. (22)
(11) Kapillárisok a szövetekben. (23)
(12) Tüdőkapillárisok. (24)

Első opciós kérdések

1. Gázcsere folyamatai a szövetekben.
2. Fizikai folyamatok a gázcsere során.

Második lehetőség kérdése

1. Gázcsere folyamatok a tüdőben.
2. Kémiai folyamatok gázcsere során

Feladat

Határozza meg 50 g kalcium -karbonát bomlása során felszabaduló szén -monoxid (IV) térfogatát.

(IV) (CO 2, szén -dioxid, szén -dioxid) színtelen, szagtalan és íztelen gáz, amely nehezebb a levegőnél és vízben oldódik.

Normál körülmények között a szilárd szén -dioxid azonnal gáz halmazállapotba kerül, megkerülve a folyékony állapotot.

Nál nél egy nagy szám a szén -monoxidos emberek fulladozni kezdenek. A 3% -ot meghaladó koncentráció gyors légzéshez vezet, 10% feletti pedig eszméletvesztés és halál.

A szén -monoxid kémiai tulajdonságai.

Szén-monoxid - ez szénsav -anhidrid H 2 CO 3.

Ha szén -monoxidot vezetnek át kalcium -hidroxidon (mészvíz), fehér csapadék figyelhető meg:

Ca(Ó) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 Ó,

Ha a szén -dioxidot feleslegben veszik fel, akkor bikarbonátok képződnek, amelyek vízben oldódnak:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2,

Amelyek hevítés után szétesnek:

2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Szén -monoxid alkalmazása.

Szén -dioxidot használ fel különböző területeken ipar. A vegyiparban hűtőközegként használják.

Az élelmiszeriparban E290 tartósítószerként használják. Bár "feltételesen biztonságosnak" minősítették, valójában nem az. Az orvosok bebizonyították, hogy az E290 gyakori fogyasztása mérgező mérgező vegyület felhalmozódásához vezet. Ezért gondosan olvassa el a termékek címkéit.

A szén két rendkívül stabil oxidot (CO és CO 2), három lényegesen kevésbé stabil oxidot (C 3 O 2, C 5 O 2 és C 12 O 9) képez, számos instabil vagy rosszul vizsgált oxidot (C 2 O, C 2) O 3 és mások) és nem sztöchiometrikus grafit-oxid. A felsorolt ​​oxidok között különleges szerepet játssz CO és CO 2.

MEGHATÁROZÁS

Szén-monoxid normál körülmények között gyúlékony gáz, színtelen és szagtalan.

Elég mérgező, mivel képes komplexet képezni a hemoglobinnal, amely körülbelül 300-szor stabilabb, mint az oxigén-hemoglobin komplex.

MEGHATÁROZÁS

Szén-dioxid normál körülmények között színtelen gáz, körülbelül 1,5 -szer nehezebb a levegőnél, így folyadékként önthető egyik edényből a másikba.

1 liter CO 2 tömege normál körülmények között 1,98 g A szén -dioxid vízben való oldhatósága kicsi: 1 térfogat víz 20 o C -on 0,88 térfogat szén -dioxidot old fel, 0 o C -on pedig 1,7 térfogatot.

A szén közvetlen oxidációja oxigén- vagy levegőhiány mellett CO -képződéshez vezet, elegendő mennyiségű szén -dioxid képződik. Ezen oxidok néhány tulajdonságát a táblázat tartalmazza. 1.

1. táblázat A szén -oxidok fizikai tulajdonságai.

Szén -monoxid beszerzése

A tiszta CO a laboratóriumban nyerhető a hangyasav (HCOOH) dehidratálásával tömény kénsavval ~ 140 ° C -on:

HCOOH = CO + H 2 O.

Kis mennyiségben a szén -dioxid könnyen előállítható savak karbonátokra gyakorolt ​​hatásával:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.

V ipari mérleg A CO 2-t főként az ammónia szintézisének melléktermékeként nyerik:

CH4 + 2H 2 = CO 2 + 4 H 2;

CO + H 2 O = CO 2 + H 2.

Nagy mennyiségű szén -dioxidot nyernek a mészkő kalcinálásával:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

A szén -monoxid kémiai tulajdonságai

A szén -monoxid reaktív a magas hőmérséklet... Erőteljes restaurátorként nyilvánul meg. Reagál oxigénnel, klórral, kénnel, ammóniával, lúgokkal, fémekkel.

CO + NaOH = Na (HCOO) (t = 120-130 ° C, p);

CO + H2 = CH4 + H20 (t = 150-200 ° C, kat. Ni);

CO + 2H2 = CH30H (t = 250-300 o C, kat. CuO / Cr203);

2CO + O 2 = 2CO 2 (kat. MnO 2 / CuO);

CO + Cl2 = CCl20 (t = 125-150 ° C, kat. C);

4CO + Ni = (t = 50-100 ° C);

5CO + Fe = (t = 100-200 ° C, p).

Szén -dioxid mutatkozik savas tulajdonságok: reagál lúgokkal, ammónia -hidráttal. Felépül aktív fémek, hidrogén, szén.

Hígított CO 2 + NaOH = NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH konc = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba (OH) 2 = BaCO 3 + H 2O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 = Ba (HCO 3) 2;

CO 2 + NH 3 × H 2 = NH 4 HCO 3;

CO 2 + 4H 2 = CH4 + 2H 2O (t = 200 ° C, kat. Cu20);

CO 2 + C = 2CO (t> 1000 o C);

CO 2 + 2 Mg = C + 2 MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);

2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.

Szén -monoxid alkalmazása

A szén -monoxidot széles körben használják tüzelőanyagként termelőgáz vagy vízgáz formájában, és képződik számos fém elválasztása oxidjaiktól szénnel történő redukcióval. A generátorgázt a levegő forró szénen való átvezetésével nyerik. Körülbelül 25% CO -t, 4% CO2 -t és 70% N 2 -t tartalmaz, nyomokban H 2 -t és CH 4 62 -t.

A szén -dioxid használatát leggyakrabban fizikai tulajdonságai okozzák. Hűtőanyagként, szénsavas italoknál, könnyű (habosított) műanyagok gyártásánál, valamint gázként inert légkör kialakítására használják.

Példák a problémamegoldásra

1. példa

2. példa

Gyakorlat	Határozza meg, hogy a szén -monoxid (IV) CO 2 mennyivel nehezebb a levegőnél.
Megoldás	Egy adott gáz tömegének és egy másik, azonos térfogatú, azonos hőmérsékletű és azonos nyomású gáz tömegének arányát az első gáz relatív sűrűségének nevezzük. Ez az érték azt mutatja, hogy az első gáz hányszor nehezebb vagy könnyebb, mint a második gáz. A levegő relatív molekulatömegét 29 -nek kell tekinteni (figyelembe véve a levegőben lévő nitrogén-, oxigén- és egyéb gáztartalmat). Meg kell jegyezni, hogy a "levegő relatív molekulatömegének" fogalmát hagyományosan használják, mivel a levegő gázok keveréke. D levegő (CO 2) = M r (CO 2) / M r (levegő); D levegő (CO 2) = 44/29 = 1,517. M r (CO 2) = A r (C) + 2 × A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.
Válasz	A szén -monoxid (IV) CO 2 1,517 -szer nehezebb, mint a levegő.

A szén -dioxid, más néven 4, számos anyaggal reagálva a legkülönfélébb összetételű és kémiai tulajdonságú vegyületeket képezi. Nem poláris molekulákból áll, nagyon gyenge intermolekuláris kötésekés csak akkor található meg, ha a hőmérséklet magasabb, mint 31 Celsius fok. A szén -dioxid az kémiai vegyület egy szénatomból és két oxigénatomból áll.

Szén -monoxid 4: képlet és alapvető információk

A szén -dioxid alacsony koncentrációban van jelen a Föld légkörében, és üvegházhatású gázként működik. Övé kémiai formula CO 2. Magas hőmérsékleten kizárólag ben létezhet gáz halmazállapotú... Szilárd állapotában szárazjégnek nevezik.

A szén -dioxid a szén -dioxid -körforgás alapvető eleme. Számos természetes forrásból származik, beleértve a vulkáni gáztalanítást, a szerves anyagok égetését és az élő aerob szervezetek légzését. Az antropogén szén -dioxid -források főként a különböző fosszilis tüzelőanyagok elégetésével járnak, amelyek villamos energiát és szállítást eredményeznek.

Különféle mikroorganizmusok is előállítják fermentációból és sejtlégzés... A növények a szén -dioxidot oxigénné alakítják a fotoszintézisnek nevezett folyamat során, mind a szén, mind az oxigén felhasználásával szénhidrátokat képezve. Ezenkívül a növények oxigént is kibocsátanak a légkörbe, amelyet aztán heterotróf szervezetek használnak a légzéshez.

Szén -dioxid (CO2) a szervezetben

A szén -monoxid 4 különböző anyagokkal reagál, és az anyagcsere során keletkező gáz halmazállapotú hulladék. Ennek több mint 90% -a bikarbonát (HCO 3) formájában létezik a vérben. A többi vagy oldott CO 2, vagy szénsav (H2CO 3). Az olyan szervek, mint a máj és a vesék felelősek ezeknek a vegyületeknek a vérben történő kiegyensúlyozásáért. A bikarbonát az Kémiai anyag amely pufferként működik. Tartja a vér pH -ját a megfelelő szinten, elkerülve a savasság növekedését.

A szén -dioxid szerkezete és tulajdonságai

A szén -dioxid (CO 2) egy kémiai vegyület, amely szobahőmérsékleten és azon felüli gáz. Egy szénatomból és két oxigénatomból áll. Az emberek és az állatok kilégzéskor szén -dioxidot bocsátanak ki. Ezenkívül mindig akkor keletkezik, amikor valami szerves anyagot elégetnek. A növények szén -dioxidot használnak élelmiszer előállításához. Ezt a folyamatot fotoszintézisnek nevezik.

A szén -dioxid tulajdonságait Joseph Black skót tudós már az 1750 -es években tanulmányozta. rögzítésére képes hőenergiaés hatással vannak bolygónk éghajlatára és időjárására. Ő az oka globális felmelegedésés a Föld felszínének hőmérsékletének emelkedése.

Biológiai szerep

A szén -monoxid 4 különböző anyagokkal reagál, és a végtermék az olyan szervezetekben, amelyek energiát nyernek a cukrok, zsírok és aminosavak lebontásából. Ez a folyamat ismert minden növényre, állatra, sok gombára és néhány baktériumra jellemző. Magasabb állatoknál a szén -dioxid a vérben a test szöveteiből a tüdőbe jut, ahol kilégzik. A növények a légkörből nyerik a fotoszintézishez.

Szárazjég

Száraz jég vagy szilárd szén -dioxid szilárd állapot CO 2 gáz, amelynek hőmérséklete -78,5 ° C. Természetes formájában ez az anyag nem fordul elő a természetben, hanem az ember állítja elő. Színtelen, és szénsavas italok készítésére, hűtőelemként használható fagylalttartályokban és kozmetológiában, például szemölcsök fagyasztására. A szárazjég gőze fulladást okoz, és halálos is lehet. A szárazjég használatakor körültekintően és szakszerűen kell eljárni.

Normál nyomás alatt nem fog folyadékká olvadni, hanem közvetlenül folyik szilárd anyag gázba. Ezt nevezik szublimációnak. Közvetlenül szilárdról gázra változik minden szélsőséget meghaladó hőmérsékleten alacsony hőmérséklet... A szárazjég szublimál normál léghőmérsékleten. Ez szén -dioxidot termel, amely szagtalan és színtelen. A szén -dioxid 5,1 atm feletti nyomáson cseppfolyósítható. A szárazjégből kilépő gáz annyira hideg, hogy levegővel keverve a levegőben lévő vízgőzt sűrű fehér füstre hasonlító ködre hűti.

Előkészítés, kémiai tulajdonságok és reakciók

Az iparban a 4 -es szén -monoxidot kétféle módon állítják elő:

1. Üzemanyag elégetésével (C + O 2 = CO 2).
2. A mészkő termikus bomlásával (CaCO 3 = CaO + CO 2).

A kapott 4 szén -monoxid térfogatot megtisztítják, cseppfolyósítják és speciális palackokba szivattyúzzák.

Mivel a szén -monoxid 4 savas, a következő anyagokkal reagál:

• Víz. Az oldódás során szénsav (H 2 CO 3) keletkezik.
• Lúgos oldatok. A 4 -es szén -monoxid (CO 2 képlet) lúgokkal reagál. Ebben az esetben átlagos és savas sók(NaHCO 3).
• Ezek a reakciók karbonátsókat (CaCO 3 és Na 2 CO 3) képeznek.
• Szén. Amikor a 4 -es szén -monoxid forró szénnel reagál, 2 -es szén -monoxid (szén -monoxid) keletkezik, ami mérgezést okozhat. (CO 2 + C = 2CO).
• Magnézium. A szén -dioxid általában nem támogatja az égést, csak nagyon magas hőmérsékleten tud reagálni egyes fémekkel. Például a meggyújtott magnézium CO 2 -ban ég tovább egy redoxreakció során (2Mg + CO 2 = 2MgO + C).

A 4 -es szén -monoxid minőségi reakciója akkor nyilvánul meg, ha mészkővízen (Ca (OH) 2 vagy baritvízen (Ba (OH) 2) keresztülhalad. Felhősödés és csapadék figyelhető meg, mivel az oldhatatlan karbonátok oldható bikarbonáttá alakulnak (szénsav savas sói).

Szén -dioxid akkor is keletkezik, ha minden széntartalmú tüzelőanyagot, például metánt (földgáz), kőolajpárlatot (benzin, dízel, kerozin, propán), szenet vagy fát elégetnek. A legtöbb esetben víz is felszabadul.

A szén -dioxid (szén -dioxid) egy szénatomból és két összetartott oxigénatomból áll kovalens kötések(vagy elektronhasadás). A tiszta szén nagyon ritka. A természetben csak ásványi anyagok, grafit és gyémánt formájában található meg. Ennek ellenére ez az élet építőköve, amely hidrogénnel és oxigénnel kombinálva képezi az alapvető vegyületeket, amelyek mindent alkotnak a bolygón.

A szénhidrogének, például a szén, az olaj és a földgáz hidrogénből és szénből álló vegyületek. Ez az elem megtalálható a kalcitban (CaCo 3), az ásványokban az üledékes és metamorf kőzetekben, a mészkőben és a márványban. Ez az az elem, amely mindent tartalmaz szerves anyag- a fosszilis tüzelőanyagoktól a DNS -ig.