Kaip pramonėje gaminamas CO2? „Anglies dioksido gamyba ir jo savybės“. Pamoka yra praktinis darbas. CO2 kaip CH4 ir kitų angliavandenilių garų riformingo į vandenilį H2 šalutinis produktas

Anglies dioksidas Anglies dioksidas

Tarp techninių dujų svarbiausią vietą užima anglies dioksidas (anglies dioksidas, anglies dioksidas), plačiai naudojamas beveik visuose pramonės sektoriuose ir agropramoniniame komplekse. CO 2 sudaro 10 % visos techninių dujų rinkos, todėl šis produktas prilygsta pagrindiniams oro atskyrimo produktams.

Naudojimo instrukcijos anglies dioksidasįvairios agregacijos būsenos yra įvairios - maisto pramonė, suvirinimo dujos ir mišiniai, gaisro gesinimas ir kt. Jo kietoji fazė – sausas ledas – vis dažniau naudojamas – nuo ​​užšaldymo, sausų briketų iki paviršiaus valymo (pūtimo pūtimu).

Kvitas

Anglies dioksido negalima gauti iš išorės dėl to, kad atmosferoje beveik nėra anglies dioksido. Gyvūnai ir žmonės jį gauna visiškai skaidydami maistą, nes baltymai, riebalai ir angliavandeniai, sudaryti anglies pagrindu, degdami audiniuose deguonies pagalba sudaro anglies dioksidą (CO 2).

Pramonėje anglies dioksidas gaunamas iš krosnių dujų, iš natūralių karbonatų (kalkakmens, dolomito) skilimo produktų. Alkoholinės fermentacijos metu susidarančios dujos naudojamos maistui. Anglies dioksidas taip pat gaminamas oro atskyrimo gamyklose kaip šalutinis produktas grynas deguonis, azotas ir argonas. Laboratorinėmis sąlygomis nedideli CO 2 kiekiai gaunami karbonatams ir bikarbonatams reaguojant su rūgštimis, pavyzdžiui, marmuru, kreida ar soda su druskos rūgštimi. Šalutiniai CO 2 gamybos šaltiniai yra degimo produktai; fermentacija; skysto amoniako gamyba; reformavimo vienetai; etanolio gamyba; natūralių šaltinių.

Gaminant anglies dioksidą pramoniniu mastu, naudojamos trys pagrindinės žaliavų grupės.

1 grupė- žaliavų šaltiniai, iš kurių galima pagaminti gryną CO 2 be specialios įrangos jo koncentracijai padidinti:

• chemijos ir naftos chemijos pramonės dujos, kuriose yra 98–99 % CO 2;
• alkoholinės fermentacijos dujos alaus daryklose, alkoholio ir hidrolizės gamyklose su 98-99% CO 2;
• dujos iš natūralių šaltinių su 92-99% CO 2.

2 grupė- žaliavų šaltiniai, kurių naudojimas užtikrina gryno CO 2 gamybą:

• rečiau paplitusios chemijos pramonės dujos, kuriose yra 80–95 % CO 2.

3 grupė- žaliavų šaltiniai, kurių naudojimas leidžia gaminti gryną CO 2 tik naudojant specialią įrangą:

• dujų mišiniai, daugiausia susidedantys iš azoto ir anglies dioksido (anglies turinčių medžiagų, turinčių 8–20 % CO 2, degimo produktai;
• kalkių ir cemento gamyklų išmetamosios dujos su 30-40% CO 2;
• aukštakrosnių viršutinės dujos su 21-23% CO 2;
• daugiausia sudarytas iš metano ir anglies dioksido ir turintis daug kitų dujų priemaišų (biodujos ir sąvartynų dujos iš bioreaktorių, kuriuose CO 2 yra 30–45 %;
• susijusios dujos gaminant gamtines dujas ir naftą, turinčią 20–40 % CO 2.

Taikymas

Kai kuriais skaičiavimais, CO2 suvartojimas pasaulinėje rinkoje viršija 20 mln. metrinių tonų per metus. Taigi aukštas lygis vartojimui įtakos turi reikalavimai Maisto pramone ir naftos telkinių įmonės, gėrimų karbonizavimo technologijos ir kiti pramoniniai poreikiai, pavyzdžiui, vandens valymo įrenginių Ph vertės mažinimas, metalurgijos problemos (įskaitant suvirinimo dujų naudojimą) ir kt.

Anglies dioksido suvartojimas nuolat auga, nes plečiasi jo taikymo sritis, apimanti užduotis nuo pramoninės paskirties iki maisto gamybos – maisto konservavimo, mechanikos inžinerijos nuo suvirinimo gamybos ir apsauginių suvirinimo mišinių ruošimo iki dalių paviršių valymo sausu ledu. granulės, in Žemdirbystė augalams šerti, dujų ir naftos pramonėje gaisrams gesinti.

Pagrindiniai CO 2 naudojimo būdai:

• mechanikos inžinerijoje ir statyboje (virinimui ir kt.);
• mašinų dalių šaltam nusileidimui;
• smulkaus galandimo procesuose;
• elektriniam suvirinimui, remiantis išlydyto metalo apsaugos nuo principo žalingas poveikis atmosferos oras;
• metalurgijoje;
• anglies dioksido dujų pūtimas per formas;
• aliuminio ir kitų lengvai oksiduojamų metalų gamyboje;
• žemės ūkyje sukurti dirbtinį lietų;
• ekologijoje pakeičia stiprų mineralinės rūgštysšarminėms nuotekoms neutralizuoti;
• gaminant gaisro gesinimo priemones;
• naudojamas anglies dioksido gesintuvuose kaip gesinimo medžiaga, efektyviai stabdanti degimo procesą;
• parfumerijoje kvepalų gamyboje;
• kasybos pramonėje;
• naudojant beliepsnio uolienų sprogdinimo metodą;
• maisto pramonėje;
• naudojamas kaip konservantas ir nurodytas ant pakuotės kodu E290;
• kaip tešlos kildinimo priemonė;
• gazuotų gėrimų gamybai;

Gėrimų gazavimas gali vykti vienu iš dviejų būdų:

1. Gaminant populiarius saldumynus ir mineraliniai vandenys naudotas mechaninis metodas karbonizacija, kurios metu skystis prisotinamas anglies dioksidu. Tam reikia specialios įrangos (sifonų, akratoforų, prisotintuvų) ir balionų su suslėgtu anglies dioksidu.
2. At chemiškai rūgimo proceso metu susidaro karbonizacija. Taip gaminamas šampano vynas, alus, duonos gira. Anglies dioksidas sodos vandenyje gaunamas reaguojant sodai su rūgštimi, kartu greitai išsiskiriant anglies dioksidui.

CO 2 kaip suvirinimo dujos

Nuo 1960 m. plačiai paplito legiruotojo ir anglinio plieno suvirinimas anglies dioksido (CO 2) aplinkoje, atitinkančioje GOST 8050 reikalavimus. Pastaruoju metu Mašinų gamybos įmonių suvirinimo technologijose vis plačiau naudojami suvirinimo dujų mišiniai iš argono ir helio, o daugelis populiariausių dujų mišinių apima nedidelį kiekį aktyviųjų dujų (CO 2 arba O 2), reikalingų stabilizuoti suvirinimo lankas. Tačiau suvirinant Rusijos įmonėse pagrindinių konstrukcinių klasių anglinį ir mažai legiruotą plieną, pagrindinės apsauginės dujos ir toliau yra anglies dioksidas CO 2, kaip paaiškinta. fizines savybesšių apsauginių dujų ir jų prieinamumo.

Pramonėje pagrindiniai anglies dioksido CO2 gamybos būdai yra jo gamyba kaip šalutinis produktas, metano CH4 pavertimo vandeniliu H2, angliavandenilių degimo reakcijos (oksidacijos), kalkakmenio CaCO3 skilimo į kalkes CaO ir vandenį reakcija. H20.

CO2 kaip CH4 ir kitų angliavandenilių garų riformingo į vandenilį H2 šalutinis produktas

Vandenilio H2 reikia pramonei, visų pirma jį naudojant amoniako NH3 gamybos procese (Haber procesas, katalizinė vandenilio ir azoto reakcija); Amoniakas reikalingas mineralinių trąšų ir azoto rūgšties gamybai. Galima gaminti vandenilį Skirtingi keliai, įskaitant ekologų pamėgtą vandens elektrolizę – tačiau, deja, šiuo metu visi vandenilio gamybos būdai, išskyrus angliavandenilių reformavimą, yra absoliučiai ekonomiškai nepateisinami didelio masto gamybos mastu – nebent būtų perteklinis. nemokama“ elektros energija gamybos vietoje. Todėl pagrindinis vandenilio gamybos būdas, kurio metu išsiskiria ir anglies dioksidas, yra metano riformingas garais: apie 700...1100°C temperatūroje ir 3...25 barų slėgyje, dalyvaujant katalizatorius, vandens garai H2O reaguoja su metanu CH4, išskirdami sintezės dujas (procesas yra endoterminis, tai yra, jis vyksta sugeriant šilumą):
CH4 + H2O (+ šiluma) → CO + 3H2

Propanas gali būti reformuojamas garais panašiu būdu:
С3H8 + 3H2O (+ šiluma) → 2CO + 7H2

Taip pat etanolis (etilo alkoholis):
C2H5OH + H2O (+ šiluma) → 2CO + 4H2

Net benziną galima reformuoti garais. Benzino sudėtyje yra daugiau nei 100 skirtingų cheminiai junginiai, izooktano ir tolueno garų riformingo reakcijos parodytos žemiau:
C8H18 + 8H2O (+ šiluma) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ šiluma) → 7CO + 11H2

Taigi, vieno ar kito angliavandenilio kuro, vandenilio ir anglies monoksido CO ( smalkės). Kitame vandenilio gamybos proceso etape anglies monoksidas, dalyvaujant katalizatoriui, vyksta deguonies atomo O perkėlimo iš vandens į dujas reakciją = CO oksiduojasi iki CO2, o vandenilis H2 išsiskiria laisvu pavidalu. Reakcija yra egzoterminė, išskiriant apie 40,4 kJ/mol šilumos:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ šiluma)

Pramoninėje aplinkoje anglies dioksidas CO2, išsiskiriantis angliavandenilių riformingo garais metu, gali būti lengvai izoliuojamas ir surinktas. Tačiau CO2 šiuo atveju yra nepageidaujamas šalutinis produktas, tiesiog laisvai jį išleidžiantis į atmosferą, nors dabar vyraujantis CO2 šalinimo būdas yra nepageidautinas aplinkosaugos požiūriu, o kai kurios įmonės taiko „pažangesnius“ metodus. , pavyzdžiui, siurbiant CO2 į nykstančius naftos telkinius arba įpurškiant į vandenyną.

CO2 gamyba visiškai sudeginus angliavandenilių kurą

Deginant, tai yra, oksiduojant su pakankamu deguonies kiekiu, susidaro angliavandeniliai, tokie kaip metanas, propanas, benzinas, žibalas, dyzelinis kuras ir kt., Anglies dioksidas ir paprastai vanduo. Pavyzdžiui, CH4 metano degimo reakcija atrodo taip:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

CO2 kaip H2 gamybos šalutinis produktas dalinai oksiduojant kurą

Apie 95% pasaulyje pramoniniu būdu pagaminamo vandenilio gaunama taikant aukščiau aprašytą angliavandenilių kuro, pirmiausia CH4 metano, esančio gamtinėse dujose, riformingo garais metodą. Be garo riformingo, vandenilis gali būti gaunamas iš angliavandenilių kuro gana dideliu efektyvumu dalinės oksidacijos būdu, kai metanas ir kiti angliavandeniliai reaguoja su deguonies kiekiu, kurio nepakanka pilnam kurui sudeginti (atminkite, kad visiško kuro degimo procese deginant kurą, trumpai aprašyta aukščiau, gaunamas anglies dioksidas CO2 dujos ir H20 vanduo). Kai tiekiamas mažesnis nei stechiometrinis deguonies kiekis, reakcijos produktai daugiausia yra vandenilis H2 ir anglies monoksidas, taip pat žinomas kaip anglies monoksidas CO; anglies dioksido CO2 ir kai kurių kitų medžiagų susidaro nedideli kiekiai. Kadangi paprastai praktikoje šis procesas vyksta ne su išvalytu deguonimi, o su oru, tai tiek proceso įvestyje, tiek išėjime yra azoto, kuris nedalyvauja reakcijoje.

Dalinė oksidacija yra egzoterminis procesas, ty reakcija gamina šilumą. Dalinė oksidacija paprastai vyksta daug greičiau nei riformingas garais ir reikalauja mažesnio reaktoriaus tūrio. Kaip matyti iš toliau pateiktų reakcijų, dalinės oksidacijos metu iš pradžių susidaro mažiau vandenilio vienam kuro vienetui, nei susidaro garų riformingo proceso metu.

Metano CH4 dalinės oksidacijos reakcija:
CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ šiluma)

Propanas C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ šiluma)

Etilo alkoholis C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ šiluma)

Dalinis benzino oksidavimas, naudojant izooktaną ir tolueną, iš daugiau nei šimto benzine esančių cheminių junginių:
C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ šiluma)
C7H18 + 3½O2 → 7CO + 4H2 (+ šiluma)

Norint paversti CO į anglies dioksidą ir gaminti papildomai vandenilį, naudojama deguonies poslinkio reakcija vanduo → dujos, jau minėta garo riformingo proceso aprašyme:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ mažas šilumos kiekis)

CO2 iš cukraus fermentacijos

Gaminant alkoholinius gėrimus ir duonos gaminiai iš mielinė tešla, naudojamas cukrų – gliukozės, fruktozės, sacharozės ir kt. – fermentacijos procesas, susidarant etilo alkoholiui C2H5OH ir anglies dioksidui CO2. Pavyzdžiui, gliukozės C6H12O6 fermentacijos reakcija yra:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

O fruktozės C12H22O11 fermentacija atrodo taip:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2

„Wittemann“ pagaminta įranga CO2 gamybai

Alkoholinių gėrimų gamyboje susidaręs alkoholis yra pageidaujamas ir netgi, galima sakyti, būtinas fermentacijos reakcijos produktas. Anglies dioksidas kartais išleidžiamas į atmosferą, o kartais paliekamas gėrime, kad jį gazuotų. Kepant duoną atsitinka priešingai: CO2 reikalingas burbulams, dėl kurių tešla pakils, susidaryti, o etilo alkoholis kepant beveik visiškai išgaruoja.

Daugelis įmonių, visų pirma distiliavimo gamyklos, kurioms CO 2 yra visiškai nereikalingas šalutinis produktas, yra sukūrusios jo surinkimą ir pardavimą. Dujos iš fermentacijos rezervuarų per alkoholio gaudykles tiekiamos į anglies dvideginio cechą, kur CO2 išvalomas, suskystinamas ir išpilstomas į butelius. Tiesą sakant, distiliavimo gamyklos yra pagrindiniai anglies dvideginio tiekėjai daugelyje regionų – daugeliui jų pardavimas anglies dioksidu jokiu būdu nėra paskutinis pajamų šaltinis.

Egzistuoja ištisa pramonė gaminant įrangą, skirtą gryno anglies dioksido atskyrimui alaus daryklose ir alkoholio gamyklose (Huppmann/GEA Brewery, Wittemann ir kt.), taip pat jos tiesioginę gamybą iš angliavandenilių kuro. Dujų tiekėjai, tokie kaip „Air Products“ ir „Air Liquide“, taip pat įrengia stoteles CO2 atskirti, o tada jį išvalo ir suskystina prieš pildami į balionus.

CO2 gaminant negesintas kalkes CaO iš CaCO3

Plačiai naudojamų negesintų kalkių CaO gamybos procese taip pat yra anglies dioksidas kaip šalutinis reakcijos produktas. Kalkakmenio CaCO3 skilimo reakcija yra endoterminė, reikalauja apie +850°C temperatūros ir atrodo taip:
CaCO3 → CaO + CO2

Jei kalkakmenis (ar kitas metalo karbonatas) reaguoja su rūgštimi, anglies dioksidas H2CO3 išsiskiria kaip vienas iš reakcijos produktų. Pavyzdžiui, vandenilio chlorido rūgštis HCl reaguoja su kalkakmeniu (kalcio karbonatu) CaCO3 taip:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3

Anglies rūgštis yra labai nestabili, atmosferos sąlygomis greitai skyla į CO2 ir vandenį H2O.

(IV), anglies dioksidas arba anglies dioksidas. Jis taip pat vadinamas anglies anhidridu. Tai visiškai bespalvės, bekvapės rūgštaus skonio dujos. Anglies dioksidas yra sunkesnis už orą ir blogai tirpsta vandenyje. Esant žemesnei nei -78 laipsnių temperatūrai, jis kristalizuojasi ir tampa panašus į sniegą.

Ši medžiaga iš dujinės būsenos pereina į kietą, nes esant atmosferos slėgiui ji negali egzistuoti skystoje būsenoje. Anglies dioksido tankis in normaliomis sąlygomis yra 1,97 kg/m3 – 1,5 karto didesnis Anglies dioksidas kieto pavidalo vadinamas „sausuoju ledu“. Į skystą būseną, kurioje galima laikyti ilgas laikas, jis persijungia, kai padidėja slėgis. Pažvelkime į šią medžiagą ir jos cheminę struktūrą atidžiau.

Anglies dioksidas, kurio formulė yra CO2, susideda iš anglies ir deguonies ir gaunamas degimo arba skilimo metu organinės medžiagos. Anglies monoksidas randamas ore ir po žeme mineralinių šaltinių. Iškvėpdami žmonės ir gyvūnai taip pat išskiria anglies dvideginį. Augalai be šviesos jį išskiria ir intensyviai įsisavina fotosintezės metu. Dėl visų gyvų būtybių ląstelių medžiagų apykaitos proceso anglies monoksidas yra vienas pagrindinių supančios gamtos komponentų.

Šios dujos nėra toksiškos, tačiau susikaupus didelėms koncentracijoms, gali prasidėti uždusimas (hiperkapnija), o esant jo trūkumui išsivysto priešinga būklė – hipokapnija. Anglies dioksidas perduoda ir atspindi infraraudonuosius spindulius. Tai tiesiogiai veikia visuotinį atšilimą. Taip yra dėl to, kad jo kiekis atmosferoje nuolat didėja, o tai sukelia šiltnamio efektą.

Anglies dioksidas gaminamas pramoniniu būdu iš dūmų ar krosnių dujų arba skaidant dolomito ir kalkakmenio karbonatus. Šių dujų mišinys kruopščiai nuplaunamas specialiu tirpalu, susidedančiu iš kalio karbonato. Tada jis virsta bikarbonatu ir kaitinant suyra, todėl išsiskiria anglies dioksidas. Anglies dioksidas (H2CO3) susidaro iš anglies dioksido, ištirpusio vandenyje, bet šiuolaikinėmis sąlygomis kiti tai gauna, daugiau progresyvūs metodai. Išvalius anglies dioksidą, jis suspaudžiamas, atšaldomas ir pumpuojamas į cilindrus.

Pramonėje ši medžiaga plačiai ir visuotinai naudojama. Maisto gamintojai jį naudoja kaip raugiklį (pavyzdžiui, tešlai gaminti) arba kaip konservantą (E290). Anglies dioksido pagalba gaminami įvairūs tonizuojantys gėrimai ir gazuoti gėrimai, kuriuos taip mėgsta ne tik vaikai, bet ir suaugusieji. Gamyboje naudojamas anglies dioksidas kepimo soda, alus, cukrus, putojantys vynai.

Anglies dioksidas taip pat naudojamas efektyvių gesintuvų gamyboje. Anglies dioksido pagalba sukuriama aktyvi terpė, kuri yra būtina aukštos temperatūros Suvirinimo lanke anglies dioksidas skyla į deguonį ir anglies monoksidą. Deguonis sąveikauja su skystu metalu ir jį oksiduoja. Skardinėse esantis anglies dioksidas naudojamas pneumatiniuose ginkluose ir pistoletuose.

Lėktuvų modeliuotojai šią medžiagą naudoja kaip kurą savo modeliams. Naudodami anglies dioksidą galite žymiai padidinti šiltnamyje auginamų augalų derlių. Jis taip pat plačiai naudojamas pramonėje, kurioje maisto produktai išsaugomi daug geriau. Jis naudojamas kaip šaltnešis šaldytuvuose, šaldikliai, elektros generatoriai ir kitos šiluminės elektrinės.

Pramoniniu mastu anglies dioksidą galima gauti šiais būdais:

1. iš kalkakmenio, kuriame yra iki 40% CO 2, kokso ar antracito iki 18% CO 2, kūrenant juos specialiose krosnyse;
2. įrenginiuose, kuriuose naudojamas sieros rūgšties metodas dėl sieros rūgšties sąveikos su kreidos emulsija reakcijų;
3. iš dujų, susidarančių fermentuojant alkoholį, alų, skaidant riebalus;
4. iš pramoninių katilų, kūrenančių anglį, gamtines dujas ir kitą kurą, išmetamųjų dujų. Dūmų dujose yra 12-20 % CO 2;
5. iš chemijos gamybos išmetamųjų dujų, pirmiausia sintetinio amoniako ir metanolio. Išmetamosiose dujose yra apie 90 % CO 2 .

Įjungta Šis momentas Labiausiai paplitęs būdas gauti anglies dioksidą yra iš dujų fermentacijos metu. Šiais atvejais išmetamosios dujos yra beveik grynas anglies dioksidas ir yra pigus šalutinis gamybos produktas.

Hidrolizės įrenginiuose, rauginant mieles pjuvenomis, išsiskiria dujos, kuriose yra 99% CO 2.

1 - fermentacijos bakas; 2 - dujų bakas; 3 - plovimo bokštas; 4 - išankstinis kompresorius; 5 - vamzdinis šaldytuvas; 6 - alyvos separatorius; 7 - bokštas; 8 - bokštas; 9 - dviejų pakopų kompresorius; 10 - šaldytuvas; 11 - alyvos separatorius; 12 - bakas.

Anglies dioksido gamybos hidrolizės įrenginiuose schema

Dujos iš fermentacijos rezervuaro 1 tiekiamos siurbliais, o esant pakankamam slėgiui, jos pačios patenka į dujų baką 2, kur nuo jų atskiriamos kietosios dalelės. Tada dujos patenka į plovimo bokštą 3, užpildytą kokso ar keramikos žiedais, kur jas nuplauna priešpriešinis vandens srautas ir galiausiai pašalinamos iš kietųjų dalelių ir vandenyje tirpių priemaišų. Po plovimo dujos patenka į prieškompresorių 4, kur suspaudžiamos iki 400-550 kPa slėgio.

Kadangi suspaudimo metu anglies dioksido temperatūra pakyla iki 90-100°C, tai po kompresoriaus dujos patenka į vamzdinį šaldytuvą 5, kur atšaldoma iki 15°C. Tada anglies dioksidas siunčiamas į alyvos separatorių 6, kur suspaudimo metu į dujas patekusi alyva yra atskiriama. Po to anglies dioksidas išvalomas vandeniniai tirpalai oksidatoriai (KMnO 4, K 2 Cr 2 P 7, hipochromitas) 7 bokšte ir po to džiovinimas aktyvuota anglis arba silikagelis bokšte 8.

Po valymo ir džiovinimo anglies dioksidas patenka į dviejų pakopų kompresorių 9. I etape jis suspaudžiamas iki 1-1,2 MPa. Tada anglies dioksidas patenka į šaldytuvą 10, kur atšaldomas nuo 100 iki 15°C, praeina per alyvos separatorių 11 ir patenka į antrą kompresoriaus pakopą, kur suspaudžiamas iki 6-7 MPa, paverčiamas skystu anglies dioksidu ir surenkamas bakas 12, iš kurio pildomas standartinis balionas arba kiti konteineriai (cisternos).

APIBRĖŽIMAS

Anglies dioksidas(anglies dioksidas, anglies anhidridas, anglies dioksidas) – anglies monoksidas (IV).

Formulė – CO2. Molinė masė – 44 g/mol.

Anglies dioksido cheminės savybės

Anglies dioksidas priklauso rūgščių oksidų klasei, t.y. Sąveikaujant su vandeniu, susidaro rūgštis, vadinama anglies rūgštimi. Anglies rūgštis yra chemiškai nestabili ir susidarymo momentu iš karto skyla į savo komponentus, t.y. Reakcija tarp anglies dioksido ir vandens yra grįžtama:

CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 ×H 2 O (tirpalas) ↔ H 2 CO 3 .

Kaitinamas anglies dioksidas skyla į anglies monoksidą ir deguonį:

2CO 2 = 2CO + O 2.

Kaip ir visiems rūgštiniams oksidams, anglies dioksidui būdingos sąveikos reakcijos su baziniais oksidais (sudaro tik aktyvūs metalai) ir bazėmis:

CaO + CO 2 = CaCO 3;

Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3;

CO 2 + NaOH (atskiestas) = ​​NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH (konc.) = Na 2 CO 3 + H 2 O.

Anglies dioksidas nepalaiko degimo, jame dega tik aktyvūs metalai:

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO (t);

CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t).

Anglies dioksidas reaguoja su paprastomis medžiagomis, tokiomis kaip vandenilis ir anglis:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O (t, kat = Cu2O);

CO 2 + C = 2CO (t).

Kai anglies dioksidas reaguoja su aktyvių metalų peroksidais, susidaro karbonatai ir išsiskiria deguonis:

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

Kokybinė reakcija į anglies dioksidą – tai jo sąveikos su kalkių vandeniu (pienu) reakcija, t.y. su kalcio hidroksidu, kuriame susidaro nuosėdos baltas- kalcio karbonatas:

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Anglies dioksido fizinės savybės

Anglies dioksidas yra dujinė medžiaga be spalvos ir kvapo. Sunkesnis už orą. Termiškai stabilus. Suspaustas ir atvėsęs lengvai virsta skysčiu ir kietojo. Anglies dioksidas kietoje būsenoje vadinamas „sausuoju ledu“ ir lengvai sublimuoja kambario temperatūroje. Anglies dioksidas blogai tirpsta vandenyje ir dalinai su juo reaguoja. Tankis – 1,977 g/l.

Anglies dioksido gamyba ir naudojimas

Yra pramoniniai ir laboratoriniai anglies dioksido gamybos metodai. Taigi pramonėje jis gaunamas deginant kalkakmenį (1), o laboratorijoje veikiant stiprioms rūgštims anglies rūgšties druskas (2):

CaCO 3 = CaO + CO 2 (t) (1);

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

Anglies dioksidas naudojamas maistui (limonado karbonizavimas), cheminiam (temperatūros kontrolė gaminant sintetinius pluoštus), metalurgijoje (apsauga) aplinką, pavyzdžiui, rudųjų dujų krituliai) ir kitose pramonės šakose.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas	Koks anglies dioksido tūris išsiskirs veikiant 200 g 10% azoto rūgšties tirpalo 90 g kalcio karbonato, kuriame yra 8% rūgštyje netirpių priemaišų?
Sprendimas	Azoto rūgšties ir kalcio karbonato molinės masės, apskaičiuotos pagal lentelę cheminiai elementai DI. Mendelejevas – atitinkamai 63 ir 100 g/mol. Parašykime kalkakmenio ištirpimo azoto rūgštyje lygtį: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100% - ω priemaiša = 100% - 8% = 92% = 0,92. Tada gryno kalcio karbonato masė yra: m(CaCO 3) cl = m kalkakmenio × ω(CaCO 3) cl / 100 %; m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100% = 82,8 g. Kalcio karbonato medžiagos kiekis yra lygus: n(CaCO3) = m(CaCO3)cl / M(CaCO3); n(CaCO3) = 82,8 / 100 = 0,83 mol. Azoto rūgšties masė tirpale bus lygi: m(HNO 3) = m(HNO 3) tirpalas × ω(HNO 3) / 100 %; m(HNO 3) = 200 × 10 / 100% = 20 g. Kalcio azoto rūgšties kiekis yra lygus: n(HNO3) = m(HNO3)/M(HNO3); n(HNO3) = 20/63 = 0,32 mol. Palyginus reagavusių medžiagų kiekius, nustatome, kad azoto rūgšties trūksta, todėl tolesni skaičiavimai atliekami naudojant azoto rūgštį. Pagal reakcijos lygtį n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, todėl n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0,16 mol. Tada anglies dioksido tūris bus lygus: V(CO 2) = n(CO 2) × V m; V(CO 2) = 0,16 × 22,4 = 3,58 g.
Atsakymas	Anglies dioksido tūris yra 3,58 g.