dioxid de carbon dioxid de carbon
Dioxidul de carbon (dioxid de carbon, dioxid de carbon) ocupă locul cel mai important printre gazele industriale; este utilizat pe scară largă în aproape toate industriile și complexul agroindustrial. CO 2 reprezintă 10% din întreaga piață a gazelor industriale, ceea ce plasează acest produs la egalitate cu principalele produse de separare a aerului.
Instructiuni de utilizare dioxid de carbonîn diverse stări de agregare sunt diverse - industria alimentară, gaze și amestecuri de sudare, stingerea incendiilor etc. Faza sa solidă, gheața carbonică, este de asemenea utilizată din ce în ce mai mult, de la congelare, brichete uscate până la curățarea suprafețelor (sablare).
Chitanță
Din exterior, dioxidul de carbon nu poate fi obținut din cauza faptului că aproape că nu este conținut în atmosferă. Animalele și oamenii îl primesc atunci când alimentele sunt complet descompuse, deoarece proteinele, grăsimile, carbohidrații, construiti pe bază de carbon, atunci când sunt arse cu oxigen în țesuturi, formează dioxid de carbon (CO 2 ).
În industrie, dioxidul de carbon se obține din gazele cuptorului, din produșii de descompunere ai carbonaților naturali (calcar, dolomit). În scopuri alimentare se utilizează gazul produs în timpul fermentației alcoolice. Dioxidul de carbon este, de asemenea, produs în instalațiile de separare a aerului ca produs secundar al oxigen pur, azot și argon. În condiții de laborator, se obțin cantități mici de CO 2 prin interacțiunea carbonaților și bicarbonaților cu acizi, de exemplu, marmură, cretă sau sodă cu acid clorhidric. Sursele secundare de producere a CO 2 sunt produsele de ardere; fermentaţie; producerea de amoniac lichid; reformatori; producția de etanol; sursele naturale.
La producerea dioxidului de carbon la scară industrială, sunt utilizate trei grupe principale de materii prime.
Grupa 1- surse de materii prime din care se poate produce CO 2 pur fără echipamente speciale pentru creșterea concentrației acestuia:
- gaze ale industriei chimice și petrochimice care conțin 98-99% CO 2 ;
- gaze de fermentație alcoolică în fabrici de bere, distilerii și instalații de hidroliză cu 98-99% CO 2 ;
- gaze din sursele naturale cu 92-99% CO 2 .
Grupa 2- surse de materii prime, a căror utilizare asigură producerea de CO 2 pur:
- gaze ale industriilor chimice rare care conțin 80-95% CO 2 .
Grupa 3- surse de materii prime, a căror utilizare face posibilă producerea de CO 2 pur numai cu ajutorul unor echipamente speciale:
- amestecuri gazoase constând în principal din azot și dioxid de carbon (produși de ardere ai substanțelor carbonice care conțin 8-20% CO 2 ;
- gaze reziduale din fabricile de var și ciment cu 30-40% CO 2 ;
- gazele de vârf ale furnalelor cu 21-23% CO 2 ;
- constând în principal din metan și dioxid de carbon și care conțin impurități semnificative ale altor gaze (biogaz și gaz de depozit de la bioreactoare cu 30-45% CO 2 ;
- gaze asociate în producția de gaze naturale și petrol cu un conținut de 20-40% CO 2 .
Aplicație
Potrivit unor estimări, consumul de CO2 pe piața mondială depășește 20 de milioane de tone metrice pe an. Asa de nivel inalt consumul se formează sub influenţa cerinţelor Industria alimentarăși zăcămintele petroliere, tehnologiile de carbonatare a băuturilor și alte nevoi industriale, cum ar fi reducerea valorii Ph a stațiilor de tratare a apei, problemele de metalurgie (inclusiv utilizarea gazului de sudare) etc.
Consumul de dioxid de carbon este în continuă creștere, pe măsură ce domeniul de aplicare al acestuia se extinde, care acoperă sarcini de la uz industrial până la producția de alimente - conservarea produselor, în inginerie mecanică de la producția de sudare și prepararea amestecurilor de protecție pentru sudură până la curățarea suprafețelor părți cu granule de „gheață carbonică”, în agricultură pentru nutriția plantelor, în industria gazelor și petrolului pentru stingerea incendiilor.
Principalele domenii de aplicare ale CO 2:
- în inginerie mecanică și construcții (pentru sudare etc.);
- pentru aterizarea la rece a pieselor mașinii;
- în procesele de măcinare fină;
- pentru sudarea electrică bazată pe principiul protejării metalului topit de efecte nocive aerul atmosferic;
- în metalurgie;
- matrite de suflare cu dioxid de carbon;
- în producția de aluminiu și alte metale ușor oxidabile;
- în agricultură pentru a crea ploaie artificială;
- în ecologie înlocuiește puternic acizi minerali pentru neutralizarea apelor reziduale alcaline;
- la fabricarea echipamentelor de stingere a incendiilor;
- utilizat în stingătoarele cu dioxid de carbon ca agent de stingere a incendiilor, oprește eficient procesul de ardere;
- în parfumerie la fabricarea parfumurilor;
- în industria minieră;
- cu metoda exploziei fără flacără a rocilor;
- în industria alimentară;
- folosit ca conservant si este indicat pe ambalaj cu codul E290;
- ca praf de copt;
- pentru producerea de băuturi carbogazoase;
Carbonarea băuturilor poate avea loc în două moduri:
- În producția de dulce popular și ape minerale folosit cale mecanică carbonatarea, care presupune saturarea unui lichid cu dioxid de carbon. Acest lucru necesită echipamente speciale (sifoane, acratofore, saturatoare) și cilindri cu dioxid de carbon comprimat.
- La cale chimică dioxidul de carbon de carbonatare se obţine în procesul de fermentaţie. În acest fel obții șampanie, bere, kvas de pâine. Dioxidul de carbon din apele sodice se obține ca urmare a reacției sodei cu acidul, însoțită de o eliberare rapidă de dioxid de carbon.
CO 2 ca gaz de sudare
Din 1960, sudarea oțelurilor aliate și carbon într-un mediu cu dioxid de carbon (CO 2) care îndeplinește cerințele GOST 8050 a devenit larg răspândită. În ultima vreme Amestecurile de gaze de sudare de argon și heliu sunt din ce în ce mai utilizate în tehnologiile de sudare ale întreprinderilor de construcții de mașini, în timp ce multe dintre cele mai populare amestecuri de gaze includ o cantitate mică de gaze active (CO 2 sau O 2) necesare pentru stabilizarea arcului de sudare. Cu toate acestea, la sudarea oțelurilor carbon și slab aliate din principalele clase structurale la întreprinderile rusești, CO 2 rămâne principalul gaz de protecție, ceea ce se explică prin proprietăți fizice acest gaz de protecție și disponibilitatea acestuia.
În industrie, principalele metode de producere a dioxidului de carbon CO2 sunt producerea acestuia ca produs secundar al reacției de transformare a metanului CH4 în hidrogen H2, arderea (oxidarea) hidrocarburilor, reacția de descompunere a calcarului CaCO3 în var CaO și apa H20.
CO2 ca produs secundar al reformării cu abur a CH4 și a altor hidrocarburi în hidrogen H2
Hidrogenul H2 este solicitat de industrie în primul rând pentru utilizarea sa în producerea de amoniac NH3 (procesul Haber, reacția catalitică a hidrogenului și azotului); amoniacul este necesar pentru producerea de îngrășăminte minerale și acid azotic. Se poate produce hidrogen căi diferite, inclusiv electroliza apei, care este îndrăgită de ecologisti - cu toate acestea, din păcate, în prezent, toate metodele de producere a hidrogenului, cu excepția reformării hidrocarburilor, sunt absolut nejustificate din punct de vedere economic la scara producției la scară largă - cu excepția cazului în care există un exces de „gratuit”. „electricitate în producție. Prin urmare, principala metodă de producere a hidrogenului, în timpul căreia se eliberează și dioxid de carbon, este reformarea cu abur metan: la o temperatură de aproximativ 700 ... 1100 ° C și o presiune de 3 ... 25 bar, în prezența unui catalizator, aburul H2O reacționează cu metanul CH4 cu eliberarea gazului de sinteză (procesul este endotermic, adică merge odată cu absorbția căldurii):
CH4 + H2O (+ căldură) → CO + 3H2
Propanul poate fi reformat cu abur în același mod:
C3H8 + 3H2O (+ căldură) → 2CO + 7H2
Precum și etanol (alcool etilic):
C2H5OH + H2O (+ căldură) → 2CO + 4H2
Chiar și benzina poate fi reformată cu abur. Benzina conține peste 100 de diferite compuși chimici, reacțiile de reformare cu abur ale izooctanului și toluenului sunt prezentate mai jos:
C8H18 + 8H2O (+ căldură) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ căldură) → 7CO + 11H2
Deci, în procesul de reformare cu abur a unuia sau altuia combustibil cu hidrocarburi, hidrogen și monoxid de carbon CO ( monoxid de carbon). În următoarea etapă a procesului de producere a hidrogenului, monoxidul de carbon în prezența unui catalizator suferă reacția de mutare a unui atom de oxigen O din apă în gaz = CO este oxidat la CO2, iar hidrogenul H2 este eliberat în formă liberă. Reacția este exotermă, eliberează aproximativ 40,4 kJ/mol de căldură:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ căldură)
În mediile industriale, dioxidul de carbon CO2 eliberat în timpul reformării cu abur a hidrocarburilor este ușor de izolat și colectat. Cu toate acestea, CO2 în acest caz este un produs secundar nedorit, pur și simplu eliberându-l liber în atmosferă, deși acum modalitatea predominantă de a scăpa de CO2, este nedorită din punct de vedere al mediului, iar unele întreprinderi practică metode mai „avansate” , cum ar fi injectarea de CO2 în câmpurile petroliere debite în declin sau pomparea acestuia în ocean.
Obținerea CO2 din arderea completă a combustibililor cu hidrocarburi
Când se ard hidrocarburi precum metanul, propanul, benzina, kerosenul, motorina etc., adică se oxidează cu o cantitate suficientă de oxigen, se formează dioxid de carbon și, de obicei, apă. De exemplu, reacția de ardere a metanului CH4 arată astfel:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
CO2 ca produs secundar al producției de H2 prin oxidarea parțială a combustibilului
Aproximativ 95% din hidrogenul produs industrial în lume este produs prin reformarea cu abur descrisă mai sus a combustibililor cu hidrocarburi, în principal metanul CH4 conținut în gazele naturale. Pe lângă reformarea cu abur, hidrogenul poate fi obținut din combustibilul cu hidrocarburi cu o eficiență destul de mare prin metoda de oxidare parțială, atunci când metanul și alte hidrocarburi reacţionează cu o cantitate de oxigen insuficientă pentru arderea completă a combustibilului (amintim că în procesul de completare a combustibilului). arderea combustibilului, descris pe scurt mai sus, se obține dioxid de carbon CO2 gaz și H20 apă). Când este furnizată o cantitate mai mică decât stoechiometrică de oxigen, produșii de reacție sunt predominant hidrogen H2 și monoxid de carbon, cunoscut și sub numele de monoxid de carbon CO; în cantități mici, se obține dioxid de carbon CO2 și alte substanțe. Deoarece, în practică, acest proces se desfășoară de obicei nu cu oxigen purificat, ci cu aer, există azot la intrarea și la ieșirea procesului, care nu participă la reacție.
Oxidarea parțială este un proces exotermic, adică căldură este eliberată ca rezultat al reacției. Oxidarea parțială este în general mult mai rapidă decât reformarea cu abur și necesită un reactor mai mic. După cum se vede în reacțiile de mai jos, oxidarea inițială parțială produce mai puțin hidrogen per unitate de combustibil decât o face reformarea cu abur.
Reacția de oxidare parțială a metanului CH4:
CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ căldură)
Propan C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ căldură)
Alcool etilic C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ căldură)
Oxidarea parțială a benzinei folosind exemplul de izooctan și toluen, din mai mult de o sută de compuși chimici prezenți în benzină:
C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ căldură)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ căldură)
Pentru a transforma CO în dioxid de carbon și a produce hidrogen suplimentar, se utilizează reacția de schimbare a oxigenului apă → gaz, deja menționată în descrierea procesului de reformare cu abur:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ cantitate mică de căldură)
CO2 în fermentarea zahărului
În producția de băuturi alcoolice și produse de patiserie din aluat de drojdie, se foloseste procesul de fermentare a zaharurilor - glucoza, fructoza, zaharoza etc., cu formarea alcoolului etilic C2H5OH si a dioxidului de carbon CO2. De exemplu, reacția de fermentare a glucozei C6H12O6 este:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Și fermentația fructozei C12H22O11 arată astfel:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2
Echipamente de producere a CO2 Wittemann
În producția de băuturi alcoolice, alcoolul rezultat este un produs dezirabil și, s-ar putea spune chiar, un produs necesar al reacției de fermentație. Dioxidul de carbon este uneori eliberat în atmosferă, iar uneori lăsat în băutură pentru a-l carboniza. La coacerea pâinii, opusul este adevărat: CO2 este necesar pentru a crea bule care fac să crească aluatul, iar alcoolul etilic este aproape complet evaporat în timpul coacerii.
Multe întreprinderi, în primul rând distilerii, pentru care CO 2 este un produs secundar complet inutil, și-au înființat colectarea și vânzarea. Gazul din rezervoarele de fermentație este alimentat prin capcane cu alcool la instalația de dioxid de carbon, unde CO2 este purificat, lichefiat și îmbuteliat. De fapt, distilerii sunt principalii furnizori de dioxid de carbon în multe regiuni – iar pentru multe dintre ele, vânzarea de dioxid de carbon nu este nicidecum ultima sursă de venit.
Există o întreagă industrie de producție de echipamente pentru eliberarea dioxidului de carbon pur în fabricile de bere și distilerii (Huppmann / GEA Brewery, Wittemann etc.), precum și producția directă a acesteia din combustibili hidrocarburi. Furnizorii de gaze precum Air Products și Air Liquide instalează, de asemenea, stații de recuperare și purificare a CO 2, lichefiere și cilindrare.
CO2 în producția de var nestins CaO din CaCO3
Procesul de producție pentru varul neted CaO utilizat pe scară largă are, de asemenea, dioxid de carbon ca produs secundar de reacție. Reacția de descompunere a calcarului CaCO3 este endotermă, necesită o temperatură de ordinul a +850°C și arată astfel:
CaCO3 → CaO + CO2
Dacă calcarul (sau alt carbonat metalic) reacționează cu acidul, atunci dioxidul de carbon H2CO3 este eliberat ca unul dintre produșii de reacție. De exemplu, acid clorhidric HCI reacţionează cu calcarul (carbonat de calciu) CaCO3 după cum urmează:
2HCI + CaC03 → CaCI2 + H2CO3
Acidul carbonic este foarte instabil, iar în condiții atmosferice se descompune rapid în CO2 și apă H2O.
(IV) dioxid de carbon sau dioxid de carbon. Se mai numește și anhidridă carbonică. Este un gaz incolor, inodor, cu gust ușor acru. Dioxidul de carbon este mai greu decât aerul și nu se dizolvă bine în apă. La temperaturi sub -78 de grade Celsius, se cristalizează și devine ca zăpada.
Din stare gazoasă, această substanță trece în stare solidă, deoarece nu poate exista în stare lichidă în condiții de presiune atmosferică. Densitatea dioxidului de carbon în conditii normale este de 1,97 kg/m3 - de 1,5 ori mai mare Dioxidul de carbon în formă solidă se numește „gheață carbonică”. într-o stare lichidă în care poate fi depozitată perioadă lungă de timp, se modifică pe măsură ce presiunea crește. Să luăm în considerare mai detaliat această substanță și structura sa chimică.
Dioxidul de carbon, a cărui formulă este CO2, constă din carbon și oxigen și este obținut ca urmare a arderii sau a degradarii materie organică. Monoxidul de carbon se găsește în aer și sub pământ izvoare minerale. Oamenii și animalele eliberează și dioxid de carbon atunci când expiră aer. Plantele fără lumină îl eliberează și în timpul fotosintezei îl absorb intens. Datorită procesului de metabolism celular al tuturor ființelor vii, monoxidul de carbon este una dintre componentele principale ale mediului.
Acest gaz nu este toxic, dar dacă se acumulează în concentrație mare, poate începe sufocarea (hipercapnia), iar odată cu deficiența sa se dezvoltă starea opusă - hipocapnia. Dioxidul de carbon transmite și reflectă infraroșu. Este cea care afectează direct încălzirea globală. Acest lucru se datorează faptului că nivelul conținutului său în atmosferă crește constant, ceea ce duce la efectul de seră.
Dioxidul de carbon se obține industrial din fum sau gaze de furnal, sau prin descompunerea dolomitei și a carbonaților de calcar. Amestecul acestor gaze se spală bine cu o soluție specială constând din carbonat de potasiu. În plus, trece în bicarbonat și se descompune atunci când este încălzit, în urma căruia se eliberează dioxid de carbon. Dioxidul de carbon (H2CO3) se formează din dioxidul de carbon dizolvat în apă, dar în conditii moderne ia-l si altele, mai mult metode progresive. După ce dioxidul de carbon este curățat, acesta este comprimat, răcit și pompat în cilindri.
În industrie, această substanță este utilizată pe scară largă și universal. Lucrătorii din alimentație îl folosesc ca dospitor (de exemplu, pentru prepararea aluatului) sau ca conservant (E290). Cu ajutorul dioxidului de carbon se produc diverse băuturi tonice și suc, care sunt atât de iubite nu numai de copii, ci și de adulți. La fabricație se folosește dioxidul de carbon bicarbonat de sodiu, bere, zahăr, vinuri spumante.
Dioxidul de carbon este, de asemenea, utilizat în producția de stingătoare eficiente. Cu ajutorul dioxidului de carbon se creează un mediu activ necesar pentru temperatura ridicataÎn arcul de sudare, dioxidul de carbon se descompune în oxigen și monoxid de carbon. Oxigenul interacționează cu metalul lichid și îl oxidează. Dioxidul de carbon din canistre este folosit în puști cu aer comprimat și pistoale.
Aeromodelerii folosesc această substanță drept combustibil pentru modelele lor. Cu ajutorul dioxidului de carbon, puteți crește semnificativ randamentul culturilor cultivate într-o seră. De asemenea, este utilizat pe scară largă în industrie în care alimentele se păstrează mult mai bine. Este folosit ca agent frigorific în frigidere, congelatoare, generatoare electrice și alte centrale termice.
La scară industrială, dioxidul de carbon poate fi obținut în următoarele moduri:
- din calcar, care contine pana la 40% CO 2 , cocs sau antracit pana la 18% CO 2 prin arderea lor in cuptoare speciale;
- la instalatiile care functioneaza dupa metoda acidului sulfuric datorita reactiilor de interactiune a acidului sulfuric cu emulsia de creta;
- din gazele formate în timpul fermentației alcoolului, berii, descompunerea grăsimilor;
- de la gazele de ardere ale cazanelor industriale care ard cărbune, gaze naturale și alți combustibili. Gazele de ardere conțin 12-20% CO 2 ;
- din gazele reziduale din industriile chimice, în principal amoniac sintetic și metanol. Gazele de evacuare conțin aproximativ 90% CO 2 .
Pe acest moment cea mai comună modalitate de a obține dioxid de carbon este – obținerea din gaze în timpul fermentației. Gazul rezidual în aceste cazuri este aproape pur dioxid de carbon și este un produs secundar ieftin de producție.
În instalațiile de hidroliză, fermentarea drojdiei cu rumeguș produce gaze care conțin 99% CO 2 .
1 - rezervor de fermentare; 2 - rezervor de gaz; 3 - turn de spălat; 4 - precompresor; 5 - frigider tubular; 6 - separator de ulei; 7 - turn; 8 - turn; 9 - compresor în două trepte; 10 - frigider; 11 - separator de ulei; 12 - rezervor.
Schema producției de dioxid de carbon la instalațiile de hidroliză
Gazul din rezervorul de fermentare 1 este furnizat de pompe, iar dacă există o presiune suficientă, acesta intră independent în rezervorul de gaz 2, unde particulele solide sunt separate de acesta. Apoi gazul intră în turnul de spălare 3, umplut cu cocs sau inele ceramice, unde este spălat de fluxul de apă care vine și în final eliberat de particule solide și impurități solubile în apă. După spălare, gazul intră în precompresorul 4, unde este comprimat la o presiune de 400-550 kPa.
Deoarece în timpul compresiei temperatura dioxidului de carbon se ridică la 90-100°C, după compresor, gazul intră în răcitorul tubular 5, unde este răcit la 15°C. Apoi dioxidul de carbon este trimis la separatorul de ulei 6, unde uleiul care a intrat în gaz în timpul comprimării este separat. Dioxidul de carbon este apoi purificat solutii apoase oxidanți (KMnO4, K2Cr2P7, hipocromit) în turnul 7 și apoi uscare cărbune activ sau silicagel în turnul 8.
După curățare și uscare, dioxidul de carbon intră într-un compresor cu două trepte 9. În etapa I, este comprimat la 1-1,2 MPa. Apoi dioxidul de carbon intră în frigider 10, unde este răcit de la 100 la 15 ° C, trece prin separatorul de ulei 11 și intră în a doua etapă a compresorului, unde este comprimat la 6-7 MPa, se transformă în dioxid de carbon lichid și se colectează într-un rezervor 12, din care se realizează realimentarea buteliilor standard sau a altor containere (rezervoare).
DEFINIȚIE
Dioxid de carbon(dioxid de carbon, anhidridă carbonică, dioxid de carbon) - monoxid de carbon (IV).
Formula - CO2. Masa molara - 44 g / mol.
Proprietățile chimice ale dioxidului de carbon
Dioxidul de carbon aparține clasei de oxizi acizi, adică. atunci când interacționează cu apa, formează un acid numit acid carbonic. Acidul carbonic este instabil din punct de vedere chimic și în momentul formării se descompune imediat în componente, adică. Reacția interacțiunii dioxidului de carbon cu apa este reversibilă:
CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O (soluție) ↔ H 2 CO 3 .
Când este încălzit, dioxidul de carbon se descompune în monoxid de carbon și oxigen:
2CO 2 \u003d 2CO + O 2.
Ca și în cazul tuturor oxizilor acizi, dioxidul de carbon se caracterizează prin reacții de interacțiune cu oxizi bazici (formați numai din metale active) și baze:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;
Al 2 O 3 + 3CO 2 \u003d Al 2 (CO 3) 3;
C02 + NaOH (diluat) = NaHC03;
CO 2 + 2NaOH (conc) \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.
Dioxidul de carbon nu susține arderea; doar metalele active ard în el:
CO2 + 2Mg \u003d C + 2MgO (t);
CO 2 + 2Ca \u003d C + 2CaO (t).
Dioxidul de carbon intră în reacții cu substanțe simple precum hidrogenul și carbonul:
CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t, kat \u003d Cu 2 O);
CO 2 + C \u003d 2CO (t).
Când dioxidul de carbon interacționează cu peroxizii metalelor active, se formează carbonați și se eliberează oxigen:
2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2.
O reacție calitativă la dioxidul de carbon este reacția interacțiunii acestuia cu apa de var (lapte), adică. cu hidroxid de calciu, în care se formează un precipitat culoare alba- carbonat de calciu:
CO 2 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Proprietățile fizice ale dioxidului de carbon
Dioxidul de carbon este o substanță gazoasă incoloră și inodoră. Mai greu decât aerul. Stabil termic. Când este comprimat și răcit, se transformă ușor într-un lichid și stare solidă. Dioxidul de carbon în stare solidă de agregare se numește „gheață carbonică” și se sublimează ușor la temperatura camerei. Dioxidul de carbon este slab solubil în apă și reacționează parțial cu acesta. Densitate - 1,977 g/l.
Obținerea și utilizarea dioxidului de carbon
Alocați metode industriale și de laborator pentru producerea dioxidului de carbon. Deci, în industrie se obține prin prăjirea calcarului (1), iar în laborator - prin acțiunea acizilor puternici asupra sărurilor acidului carbonic (2):
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (t) (1);
CaCO3 + 2HCl \u003d CaCl2 + CO2 + H2O (2).
Dioxidul de carbon este utilizat în alimentație (carbonatarea limonadei), chimic (controlul temperaturii în producția de fibre sintetice), metalurgic (protecție). mediu inconjurator, de exemplu, depunerea de gaz brun) și alte industrii.
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
| Exercițiu | Ce volum de dioxid de carbon va fi eliberat sub acţiunea a 200 g de soluţie 10% de acid azotic pe 90 g de carbonat de calciu conţinând 8% impurităţi insolubile în acid? |
| Soluţie | Masele molare de acid azotic și carbonat de calciu calculate folosind tabelul elemente chimice DI. Mendeleev - 63 și, respectiv, 100 g/mol. Scriem ecuația pentru dizolvarea calcarului în acid azotic: CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O. ω(CaCO 3) cl \u003d 100% - ω amestec \u003d 100% - 8% \u003d 92% \u003d 0,92. Apoi, masa de carbonat de calciu pur este: m(CaCO3) cl = m calcar × ω(CaCO3) cl / 100%; m(CaCO 3) cl \u003d 90 × 92 / 100% \u003d 82,8 g. Cantitatea de substanță carbonat de calciu este: n (CaCO 3) \u003d m (CaCO 3) cl / M (CaCO 3); n (CaCO 3) \u003d 82,8 / 100 \u003d 0,83 mol. Masa acidului azotic în soluție va fi egală cu: m(HNO 3) = m(HNO 3) soluție × ω(HNO 3) / 100%; m (HNO 3) \u003d 200 × 10 / 100% \u003d 20 g. Cantitatea de substanță acid azotic de calciu este: n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3); n (HNO 3) \u003d 20/63 \u003d 0,32 mol. Comparând cantitățile de substanțe care au intrat în reacție, determinăm că acidul azotic este insuficient, prin urmare, facem calcule suplimentare pentru acidul azotic. Conform ecuației reacției n (HNO 3): n (CO 2) \u003d 2: 1, prin urmare n (CO 2) \u003d 1 / 2 × n (HNO 3) \u003d 0,16 mol. Apoi, volumul de dioxid de carbon va fi egal cu: V(CO2) = n(CO2)×Vm; V(CO 2) \u003d 0,16 × 22,4 \u003d 3,58 g. |
| Răspuns | Volumul dioxidului de carbon este de 3,58 g. |
