Карбонатная кислота – Карбонатная кислота. Карбонаты и гідрогенкарбонати. Качественная реакция на карбонат-ион — НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ (продолжение) — ВСЕ УРОКИ ХИМИИ — 10 класс — конспекты уроков — уроки химии — План урока — Конспект урока — Планы уроков — разработки уроков по химии

РАЗДЕЛ 2 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ IVA ГРУППЫ

§ 48. Карбонатная кислота и ее соли

Осознание содержания этого пункта позволяет:

называть соли карбонатной кислоты по химической и тривиальной номенклатурам;

характеризовать физические и химические свойства, способы добывания, применение карбонатной кислоты и ее солей;

составлять уравнения соответствующих химических реакций.

Карбонатная кислота Н2СО3 соответствует кислотному карбон(ИV) оксида СО2. Принадлежит к двохосновних оксигеносодержащих кислот. Модель молекулы изображена на рис. 80.

— Составьте графическую и электронную формулы карбонатной кислоты.

Чем обусловлена ее двухосновність?

Вследствие незначительной полярности связей О—Н карбонатная кислота является слабым электролитом. Диссоциирует ступенчато:

Карбонатная кислота неустойчива, существует только в водном растворе. В случае попытки выделить ее из раствора, а также при нагревании и длительном хранении разлагается на воду и карбон(ИV) оксид, поэтому есть леткою:

Как оксигеновмісну карбонатную кислоту получают растворением карбон(ИV) оксида в воде:

Такая же реакция происходит во время изготовления газированной воды и образование минеральной воды в природных условиях.

Соли карбонатной кислоты. Как двохосновна карбонатная кислота образует два ряда солей — средние (карбонаты) и кислые (гідрогенкарбонати). Для некоторых солей этой кислоты применяют тривиальные названия:

Ма2СО3 — натрий карбонат, сода, стиральная сода, кальцинированная сода;

К2СО3 — калий карбонат, поташ;

МаНСО3 — натрий гідрогенкарбонат, питьевая сода;

Na2COg • 10Н20 — кристаллогидрат натрий карбоната, кристаллическая сода;

СаСО3 — кальций карбонат, кальцит, известняк, мел, мрамор.

Физические свойства. Все карбонаты — твердые вещества с ионной кристаллической решеткой, большинство, за исключением карбонатов щелочных элементов и аммония, — нерастворимые в воде. Большинство гидрогенкарбонатов, наоборот, хорошо растворяются в воде, малорастворим только натрий гідрогенкарбонат.

Рис. 80. Модель молекулы карбонатной кислоты

Химические свойства солей карбонатной кислоты обусловлены, с одной стороны, принадлежностью их к классу солей, с другой — связанные с особенностями карбонатной кислоты, а именно ее слабостью, неустойчивостью, леткістю, двохосновністю. Рассмотрим важнейшие из них.

Взаимодействие с кислотами. Под действием более сильных, чем карбонатная, кислот на карбонаты выделяется углекислый газ:

Сокращены йонни уравнения этих реакций имеют вид:

Из них видно, что ионы Водорода н обязуются карбонат-ионами так же, как при взаимодействии кислот с основаниями, поэтому для нейтрализации кислот можно использовать карбонаты. Это свойство карбонатов находит применение в сельском хозяйстве для снижения кислотности и улучшения структуры почв в них вносят размолотый известняк. Происходит реакция:

Этот процесс называется известкованием почв.

Реакцию солей карбонатной кислоты с сильными кислотами используют для их выявления.

Разложение при нагревании. В результате нагревании все карбонаты, кроме карбонатов щелочных элементов, разлагаются с выделением углекислого газа:

Гідрогенкарбонати щелочных элементов при нагревании превращаются в карбонаты:

Другие — на оксиды:

Взаимопревращения карбонатов и гидрогенкарбонатов. Если через водный раствор карбоната Натрия или Кальция пропустить углекислый газ, то карбонаты превращаются в гідрогенкарбонати:

Na2CO3 + CO2 + h3O = 2NaHCO3; СаСО3 + CO2 + h3O = Са(НС03)2 Нагреванием полученных растворов можно снова получить карбонаты.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ОПЫТЫ

КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА КАРБОНАТ — И ГІДРОГЕНКАРБОНАТ-ИОНЫ

В одну пробирку насыпьте немного (покрыть только дно) мела, в другую налейте 2 мл раствора питьевой соды. В каждую добавьте по 1 мл соляной кислоты, сразу закройте пробками с газоотводящими трубками, которые опустите в пробирки со свежеприготовленной известковой водой. Наблюдайте образование в обеих пробирках с известковой водой белого кристаллического осадка кальций карбоната.

Продолжайте пропускать углекислый газ через раствор с осадком одной из пробирок. Наблюдайте растворение осадка кальций карбоната в результате преобразования его на кальций гідрогенкарбонат. Прокипятите этот раствор и наблюдайте образование осадка вновь кальций карбоната.

Сделайте вывод о том, какая реакция является качественной на карбонаты и гідрогенкарбонати и признаку она сопровождается; при каких условиях происходит взаимопревращения карбонатов и гідрогенкарбона — тов. Составьте уравнения соответствующих реакций в последовательности их протекания в молекулярной и ионных формах.

Гидролиз карбонатов. Карбонаты щелочных элементов как соли слабой двухосновной кислоты в водном растворе гидролизуют с образованием щелочной среды:

Карбонаты трехвалентных металлических элементов, например алюминий карбонат, феррум(III) карбонат и хром(III) карбонат, подвергаются полному гидролизу, в результате которого образуются соответствующие основы и углекислый газ. Поэтому при сливе, в частности, растворов алюминий хлорида и натрий карбоната образуются не продукты реакции обмена, а продукты полного гидролиза соли:

Именно поэтому в таблице растворимости в ячейках этих солей стоят черточки, которые указывают на невозможность их существования в водном растворе.

Добывания. Некоторые карбонаты в большом количестве существуют в природе в составе горных пород и минералов (см. рис. 68).

Другие карбонаты добывают в промышленности и в лаборатории, пользуясь известными вам свойствами солей карбонатной кислоты и углекислого газа.

— Составьте четыре уравнения реакций добывания средних и кислых солей карбонатной кислоты.

Применение важнейших карбонатов и гидрогенкарбонатов приведены в табл. 16.

Т а б л и ц а 16

Применение солей карбонатной кислот

Коротко о главном

Карбонатная кислота является слабой, неустойчивой двохосновною кислотой, которая существует только в растворе. Образует два ряда солей — карбонаты и гідрогенкарбонати. Добывают растворением углекислого газа в воде. Используется в газированных напитках.

Соли карбонатной кислоты — кристаллические вещества с ионной решеткой. Средние соли щелочных элементов и аммония хорошо растворимы в воде, остальные — мало или практически нерастворимы, кислые соли лучше растворимы, чем средние. Выявляют характерные для солей свойства: взаимодействуют с кислотами с выделением углекислого газа, разлагаются при нагревании (кроме карбонатов щелочных элементов). Карбонаты и гідрогенкарбонати при определенных условиях взаємоперетворюються. Добывают при помощи углекислого газа и природных карбонатов. Имеют широкое применение в производстве строительных материалов, стекла, моющих средств, бумаги, в сельском хозяйстве для известкования почв, а также в медицине, быту.

Для любознательных. В природной воде содержатся гідрогенкарбонати Кальция и Магния. Если такая вода просачивается сквозь своды пещеры и капает вниз, растворенные гідрогенкарбонати постепенно превращаются в карбонаты. С течением времени появляются минеральные образования в виде сосулек, трубочек и тому подобное — сталактиты. В то же время на дне пещеры аналогично образуются сталагмиты — конусообразные столбики, наплывы и прочее. Сталактиты и сталагмиты могут соединяться в колонны высотой до 30 м (рис. 81).

schooled.ru

Оксиды карбона. Карбонатная кислота — ПОДГРУППА УГЛЕРОДА — НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 11. ПОДГРУППА КАРБОНА

§ 11.3. Оксиды карбона. Карбонатная кислота

Известно два оксиды углерода СО и СО₂.

Оксид углерода(II). Оксид углерода(II) СО образуется в процессе сгорания угля при недостатке кислорода. В промышленности его добывают пропусканием углекислого газа над раскаленным углем при высокой температуре:

СО₂ + С = 2СO.

В лабораторных условиях оксид углерода(II) получают действием концентрированной серной кислоты на муравьиную (форміатну) кислоту при нагревании (сульфатная кислота отнимает воду):

НСOOН=Н

Оксид углерода(II) — бесцветный газ без запаха, очень ядовитый. Допустимое содержание СО в производственных помещениях составляет 0,03 мг в 1 л воздуха. В количествах, опасных для жизни, он содержится в выхлопных газах авто мобиля. Поэтому гараже должны хорошо проветриваться, особенно во время пуска двигателей.

При высоких температурах оксид углерода(II) — сильный восстановитель. Он восстанавливает много металлов из их оксидов. Например:

CO + СuО = Сu + СО₂.

Это свойство оксида углерода(II) используется при выплавки металлов из руд.

На воздухе оксид углерода(II) горит синим пламенем с выделением большого количества теплоты:

+2 +4

2СO+ О₂ = 2СO₂, ∆H ° 298 = -572 кДж.

Поэтому он вместе с другими газами входит в состав некоторых видов газуватого топлива — генераторного и водяного газов.

В оксиде углерода(II) валентность углерода равна трем, а степень окисления +2. Пояснения приведены в § 3.10.

Оксид карбона(ИV). Оксид карбона(ИV) СО₂ (или углекислый газ) образуется в природе во время горения и гниения органических веществ. Содержится в воздухе (объемная доля 0,03 %), а также во многих минеральных источниках (нарзан, боржоми и др.). Выделяется при дыхании животных и растений.

В лабораторных условиях СО₂ получают действием соляной кислоты на мрамор:

СаСО₃ + 2Н⁺ = Са⁺² + Н₂O + СО²↑.

В промышленности оксид карбона(ИV) получают прокаливанием известняка:

СаСО₃ = СаО + СО₂↑.

Структурную формулу молекулы СО₂ можно изобразить так: О=С=0. Она имеет линейную форму. Связь углерода с оксигеном полярный, однако благодаря симметричному расположению связей сама молекула СО₂ неполярна (см. рис. 3.13, а).

Оксид карбона(ИV) — бесцветная газувата вещество. Он в 1,5 раза тяжелее воздуха, поэтому его можно переливать из одного сосуда в другую. Не поддерживает горения и дыхания. Зажженная заноза в нем гаснет, а люди и животные за большой концентрации оксида углерода(ИV) задыхаются. Часто в опасных количествах он накапливается в шахтах, колодцах и погребах.

СO₂ сжижается при комнатной температуре под давлением 6 МПа. В жидком состоянии хранится и транспортируется в стальных баллонах. При открывании вентиля баллона жидкий оксид карбона (IV) испаряется, вследствие чего происходит сильное охлаждение и часть газа превращается в снігоподібну массу. Твердый оксид карбона(ИV) называют сухим льдом. Оксид карбона(ИV) проявляет свойства кислотного оксида: взаимодействует с водой и растворами щелочей. При комнатной температуре в 1 объеме воды растворяется примерно 1 объем СO₂. При этом образуется карбонатная кислота. Реакция обратима: СО₂ + Н₂О Н₂СО₃.

Равновесие сильно смещено в сторону исходных веществ, то есть очень мало растворенного СО₂ превращается в кислоту. При взаимодействии с растворами щелочей образуются соли:

СО₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + Н₂О.

СО₂ при высоких температурах проявляет свойства окисника: взаимодействует с углем и активными металлами. Например:

СО₂ + С = 2СO;

СО₂ + 2Мg = 2МgВ + С.

Подожженная лента магния горит в атмосфере углекислого газа.

Оксид карбона(ИV) применяется при производстве соды, сахара, для газирования воды и напитков, в жидком состоянии — в огнетушителях. Сухой лед используется для хранения продуктов, которые быстро портятся.

Карбонатная кислота. Карбонатная (угольная) кислота существует только в растворе. При нагревании она разлагается на оксид карбона(ИV) и воду. В молекуле карбонатной кислоты атомы водорода связаны с атомами кислорода:

Как двохосновна, она диссоциирует ступенчато. Сначала

Н₂СО₃⇆ Н⁺ + НСО₃

и дальше очень мало

НСО₃ = Н⁺ + C^2-₃

Карбонатная кислота относится к слабым электролитам.

na-uroke.in.ua

Разработки уроков, презентации, планирование, конспекты занятий

2) Взаимодействие карбон(IV) оксида с основными оксидами:

3) Взаимодействие карбон(IV) оксида с основами:

4) Взаимодействие карбон(IІ) оксида с кислородом идет с выделением большого количества энергии:

Карбон(IV) оксид с кислородом не взаимодействует

Химические свойства силе-этой(IV) оксида

1) Взаимодействие силиций(IV) оксида с осно? в-ими оксидами (сплавление):

2) Взаимодействие силиций(IV) оксида с основами (сплавление):

3) Силиций оксид — инертное вещество, но он растворяется в плавиковой кислоте, поэтому ее нельзя сохранять в сосудах из стекла, в состав которого входит :

Применение карбон и силиций оксидів.

Углекислый газ Применяют в производстве соды, сахара, для газирования воды, тушение пожаров (в огнетушителях), «сухой лед» (твердый ) используется для сохранности продуктов, которые быстро портятся

Силиций(IV) оксид Широко применяют в строительстве (песок), для получения стекла, керамики, фарфора, фаянса, кирпича, цемента, абразивов. В виде кварца — в радиотехнике, акустоелектроніці, оптическом приборостроении, разновидности кварца — в ювелирном деле

Карбонатная кислота

Карбонатная кислота — слабая двоосновна кислота, образовывает два ряда солей: средние(Карбонаты)и кислые(Гидрокарбонаты).

Физические свойства карбонатной кислоты. Хорошо растворяется в воде, взаимодействуя с ней. В чистом виде карбонатная кислота не выделена и существует в растворах в виде йонів.

Получение раствора карбонат-ної кислоты. Взаимодействие углекислого газа с водой:

Химические свойства карбонат-ної кислоты

1) В водных растворах устанавливается равновесие:

2) Карбонатная кислота легко раскладывается на карбон(IV) оксид и воду. Это оборотный процесс:

3) Карбонатная кислота обнаруживает все химические свойства, типу для кислот. При взаимодействии с основами образовываются средние соли — карбонаты:

,

при излишке кислоты — кислые соли (гидрокарбонаты):

.

Карбонаты и гидрокарбонаты

Карбонаты — белые кристаллические вещества. Гидрокарбонаты Растворяются в воде лучше, ніжкарбонати.

Распространение карбонатов и гид-ро-карбонатов у природе Кальций карбонат входит в состав ракушек моллюсков, костей и зубов позвоночных животных, яичной скорлупы, жемчуга. Это основная составная часть мела, мрамора, известняка

Кальций гидрокарбонат І магний гидрокарбонат Входят в состав грунтовых вод, обеспечивая их твердость

Получение карбонатов

1) Пропускание углекислого газа через водный раствор луга:

2) Нерастворимые карбонаты (мел, мрамор, известняк) добывают как полезные ископаемые

Химические свойства солей карбонатной кислоты

1) При взаимодействии карбонатов с кислотами происходит образование карбонатной кислоты, которая сразу раскладывается на воду и углекислый газ:

2) Так же реагируют и гидрокарбонаты:

3) Возможный переход от карбонатов до гидрокарбонатов при излишке кислоты (или воды и углекислого газа):

4) Возможный также переход от гидрокарбонатов до карбонатов:

при добавлении основы:

разложение при нагревании:

при добавлении растворимого карбо-нату:

Качественная реакция на карбонаты — добавление более сильной, чем карбонатная, кислоты. При этом происходит выделение углекислого газа:

Выделенный углекислый газ можно определить, пропуская его через известковую воду. Вода становится мутной за счет образования нерастворимого кальций карбоната:

Применение карбонатов

Кальцинированная сода І кристаллическая сода используются в производстве стекла, мыла, моющих средств, красителей. Они применяются в целлюлозно-бумажной, текстильной, нефтяной и других галузяхпромисловості.

Питьевая сода применяется при выпекании хлеба, в пищевой промышленности, медицине, быту и как наполнитель вуглекислотнихвогнегасників.

Силикатная кислота

Силикатная кислота — слабая плохо растворимая двохосновна кислота

Получение силикатной кислоты. Силикатную кислоту, как и любой другой нерастворимый гідроксид, можно получить из ее растворимых солей, например из натрий силиката, действуя более сильной кислотой:

.

Ее нельзя получить взаимодействием силиций(IV) оксида — песку — и воды

Химические свойства силикатной кислоты

1) Взаимодействие с основами:

2) Разложение при нагревании:

Силикаты

Силикаты — соли силикатной кислоты — обнаруживают химические свойства, типу для солей. В воде нерастворимые, исключение составляют натрий силикат и калий силикат . Их называют еще розчиннимсклом.

Применение силикатов. Раствор-Им стеклом пропитывают ткани, чтобы предотвратить их загорание. Натрий силикат и калий силикат входят в состав огнеупорных замазок и применяются для приготовления силикатного клея (раствора этих силикатов в воде).

Из естественных материалов, которые содержат кремний, получают стекло, керамику, фарфор, фаянс, цемент

???

www.testsoch.com

Карбонатная кислота. Карбонаты и гідрогенкарбонати. Качественная реакция на карбонат-ион — НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ (продолжение) — ВСЕ УРОКИ ХИМИИ — 10 класс — конспекты уроков — уроки химии — План урока — Конспект урока — Планы уроков — разработки уроков по химии