Решебник по химии 9 класс. Рудзитис ФГОС §34

Химические свойства углерода. Адсорбция

Стр. 134

Вопросы

Зная общие свойства неметаллов, охарактеризуйте химические свойства углерода.

Углерод, как типичный неметалл, обладает химической инертностью при обычных условиях, но становится активным при высоких температурах. Он способен проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства. В восстановительных реакциях углерод взаимодействует с оксидами металлов, восстанавливая их до простых веществ, например: (C + CuO → CO + Cu). В окислительных реакциях углерод соединяется с водородом, металлами, образуя, например, метан (CH₄) и карбиды. Таким образом, углерод проявляет химическую двойственность, характерную для неметаллов.

Стр. 136

Подумай, ответь, выполни

1. При каких процессах образуется древесный уголь? Каково его строение, свойства и применение?

Древесный уголь образуется при нагревании древесины без доступа воздуха. При этом сохраняется тонкопористое строение древесины, что придаёт углю высокую степень пористости. Свойства древесного угля: он химически инертен при обычных условиях, имеет чёрный цвет, развитую поверхность и хорошо адсорбирует газы и пары. Применяется как адсорбент, компонент фильтров, в медицине, металлургии и производстве активированного угля.

2. С помощью каких явлений, которые вы наблюдаете в жизни, можно доказать, что хлеб, молоко и мясо содержат углерод?

Это можно доказать с помощью явления горения. При сгорании хлеба, молока, мяса или других органических веществ появляется чёрный налёт угля, а также выделяется углекислый газ. Чёрный налёт — это углерод в виде сажи, что подтверждает его наличие в составе этих продуктов.

3. Переведите таблицу 28 в текст.

Углерод может проявлять восстановительные и окислительные свойства.

Восстановительные свойства:

(С + О₂ → CO₂) — углерод восстанавливается от 0 до +4;

(С + CuO → CO + 2Cu) — степень окисления Cu от +2 до 0, С от 0 до +2;

(С + ZnO → CO + Zn);

(С + H₂O → CO + H₂) — паровая конверсия.

Окислительные свойства:

(С + 2H₂ → CH₄) — углерод понижается от 0 до -4;

(С + Ca → CaC₂) — до -1;

(С + Al → Al₄C₃) — до -4/3.

Таким образом, углерод может быть и восстановителем, и окислителем в зависимости от условий реакции.

4. Составьте уравнения реакций, протекающих при нагревании угля: с оксидом железа(III); с оксидом олова(IV). Покажите переход электронов и подчеркните одной чертой окислитель, а двумя — восстановитель.

(3C + 2Fe₂O₃ → 4Fe + 3CO₂)

Окислитель: Fe₂O₃ (Fe³⁺ → Fe⁰), Восстановитель: C (C⁰ → C⁺⁴)

(C + SnO₂ → Sn + CO₂)

Окислитель: SnO₂ (Sn⁴⁺ → Sn⁰), Восстановитель: C (C⁰ → C⁺⁴)

5. Основываясь на свойствах углерода и пользуясь рисунком 31, поясните, для каких целей применяют углерод.

Углерод применяют в виде древесного угля, графита, карбида кальция, сажи и алмазов. Он используется для производства синтетического бензина, метилового спирта, как компонент резины, крема для обуви, ювелирных изделий и чёрной краски. Активированный уголь служит адсорбентом, а синтетические алмазы — абразивным материалом.

6. Обсудите с соседом по парте, где в повседневной жизни вы можете встретиться с веществами, в состав которых входят атомы элементов IVA-группы.

В повседневной жизни элементы IVA-группы — это углерод и кремний — встречаются часто. Углерод входит в состав всех органических веществ: еда, ткань, бумага, пластмассы. Кремний — основной компонент песка, стекла, бетона. Он также используется в производстве микросхем и электроники.

7. Сколько потребуется раствора, содержащего 0,05 массовой доли, или 5 %, хлороводорода, для реакции с 11,2 л карбоната натрия?

Уравнение реакции:

(Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O)

Найдём количество вещества Na₂CO₃:

V(CO₂) = 11,2 л (н. у.) ⇒ ν(CO₂) = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль

⇒ ν(Na₂CO₃) = 0,5 моль

⇒ ν(HCl) = 2 × 0,5 = 1 моль

Масса HCl:

m(HCl) = ν × M = 1 × 36,5 = 36,5 г

а) при 5 %: ω = 5 % ⇒ 36,5 / m × 100 % = 5 %

m = 36,5 × 100 / 5 = 730 г раствора

б) при 0,05 (5 %): ω = 0,05 ⇒ 36,5 / m = 0,05

m = 36,5 / 0,05 = 730 г раствора

Ответ: потребуется 730 г раствора хлороводорода.

Стр. 136

Тестовые задания

1. Верны ли следующие суждения об углероде?

А. Адсорбция тем сильнее, чем больше поверхность твёрдого вещества, на которой она происходит.

Б. Хороший адсорбент — это графит.

1. верно только А   3. оба суждения верны

2. верно только Б   4. оба суждения неверны

Ответ: 1) верно только А.

Графит не является хорошим адсорбентом, в отличие от активированного угля. Адсорбция действительно тем эффективнее, чем больше удельная поверхность вещества, на которой происходит поглощение.

2. В результате полного сгорания метана образуются

1. углекислый газ и водород   3. оксид углерода(II) и вода

2. углекислый газ и вода     4. углерод и вода

Ответ: 2) углекислый газ и вода.

Полное сгорание метана (CH₄) происходит по уравнению:

(CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O).

Продуктами реакции являются углекислый газ (CO₂) и вода (H₂O).