§ 35. Оксиды углерода

Исследуем вместе

Углерод в двух оксидах

Выбирай превращение и двигай ползунок. Сопоставляй формулу продукта с появлением газа, осадка или растворением; пояснение раскрывает причину.

Условный ход превращения, %0

Это доля показанного перехода, не измерение времени или скорости.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

CO и CO₂ — разные вещества

В CO углерод имеет +2, в CO₂ — +4. Оксид углерода(II) в школьной классификации несолеобразующий, а CO₂ — кислотный. Оба газа бесцветны, поэтому внешнего вида недостаточно для различения состава воздуха.

CO токсичен и образуется, в частности, при неполном сгорании топлива. Его нельзя обнаруживать по запаху. CO₂ при обычных условиях не поддерживает горение большинства веществ, но это не универсальная химическая инертность: активные восстановители способны реагировать и с ним.

Признак	CO	CO₂
Степень C	+2	+4
Класс оксида	Несолеобразующий	Кислотный
Окисление кислородом	До CO₂	Обычного дальнейшего окисления C нет

В CO углерод имеет +2, в CO₂ — +4. Оксид углерода(II) в школьной классификации несолеобразующий, а CO₂ — кислотный.

CO восстанавливает оксиды металлов

В реакции CuO + CO → Cu + CO₂ медь понижает степень окисления с +2 до 0. Углерод повышает её с +2 до +4. Поэтому CO — восстановитель, а CuO — окислитель. Сам кислород переносится между соединениями.

Реакция 2CO + O₂ → 2CO₂ показывает, что CO может гореть. Утверждение «оксид уже не способен окисляться» неверно: важна степень окисления элемента. Способность CO отнимать кислород у оксидов используется в металлургии.

Перенос кислорода

CuO + CO → Cu + CO₂

Восстановление меди

Cu: +2 → 0

Окисление углерода

C: +2 → +4

В реакции CuO + CO → Cu + CO₂ медь понижает степень окисления с +2 до 0. Углерод повышает её с +2 до +4.

Модель молекулы углекислого газа
Молекула CO₂ линейна: две полярные связи расположены симметрично, поэтому их вклады в полярность компенсируются.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Алмаз, графит и их структуры
Образцы и схемы строения двух простых веществ углерода: алмаза и графита. Состав одинаков, пространственные связи различны.
Itub; составная иллюстрация из работ, указанных на странице файла · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.

CO₂ связывается основными веществами

CO₂ взаимодействует с основными оксидами и щёлочами. При достаточном количестве NaOH получается Na₂CO₃, при другом соотношении — NaHCO₃. Растворение CO₂ в воде приводит к слабокислой равновесной системе.

С известковой водой сначала возникает осадок CaCO₃, вызывающий помутнение. Дальнейший избыток CO₂ может растворить его с образованием гидрокарбоната. Поэтому наблюдение зависит от того, на каком этапе остановились.

CO₂ + Ca(OH)₂

Образуется CaCO₃↓

Помутнение

Появились твёрдые частицы

Избыток CO₂ и вода

CaCO₃ переходит в гидрокарбонат

Прояснение

Растворимая форма кальция

CO₂ взаимодействует с основными оксидами и щёлочами. При достаточном количестве NaOH получается Na₂CO₃, при другом соотношении — NaHCO₃.

Получение и применение связаны со свойствами

CO₂ получают при действии кислот на карбонаты и при термическом разложении некоторых солей. Например, CaCO₃ → CaO + CO₂ при нагревании. Газ также образуется при полном сгорании углеродсодержащих веществ.

Твёрдый CO₂ называют сухим льдом: при обычном атмосферном давлении он сублимирует, переходя прямо в газ. Это физическое изменение не меняет формулу. Применение CO₂ для охлаждения и некоторых способов тушения основано на конкретных свойствах и границах применимости.

Признак / объект	Что означает	Пояснение
CaCO₃ + кислота	Газ выделяется в химической реакции	Появляется новое вещество
Разложение CaCO₃	Нужен нагрев	Получаются CaO и CO₂
Сухой лёд → газ	Сублимация	Вещество остаётся CO₂

CO₂ получают при действии кислот на карбонаты и при термическом разложении некоторых солей. Например, CaCO₃ → CaO + CO₂ при нагревании.

Соберём главное

Шесть выводов

01В CO углерод имеет +2, в CO₂ — +4. Оксид углерода(II) в школьной классификации несолеобразующий, а CO₂ — кислотный.

02В реакции CuO + CO → Cu + CO₂ медь понижает степень окисления с +2 до 0. Углерод повышает её с +2 до +4.

03CO₂ взаимодействует с основными оксидами и щёлочами. При достаточном количестве NaOH получается Na₂CO₃, при другом соотношении — NaHCO₃.

04CO₂ получают при действии кислот на карбонаты и при термическом разложении некоторых солей. Например, CaCO₃ → CaO + CO₂ при нагревании.

05Реакция 2CO + O₂ → 2CO₂ показывает, что CO может гореть. Утверждение «оксид уже не способен окисляться» неверно: важна степень окисления элемента.

06Твёрдый CO₂ называют сухим льдом: при обычном атмосферном давлении он сублимирует, переходя прямо в газ. Это физическое изменение не меняет формулу.

Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5

1. Степень C в CO?

0+2+4−2

2. Класс CO₂?

ОснованиеСольКислотный оксидОсновной оксид

3. Класс CO в школьной классификации?

КислотаЩёлочьНитратНесолеобразующий оксид

4. Роль CO в CuO + CO → Cu + CO₂?

ВосстановительОкислительРастворительКатализатор всегда

5. Продукт горения CO?

H₂CO₃ без водыCO₂C всегдаCH₄

6. Первый результат CO₂ с известковой водой?

Металл CaОсадок CuOОсадок CaCO₃Газ H₂

7. Почему избыток CO₂ может убрать помутнение?

Кальций исчезаетCaCO₃ превращается в NaClВода теряет кислородОбразуется растворимый гидрокарбонат

8. Сухой лёд — это…

Твёрдый CO₂Замёрзшая сольТвёрдый COЧистый C

9. Переход сухого льда в газ при обычном давлении?

ГидролизСублимацияЭлектролизНейтрализация

10. Можно ли определить CO по запаху?

Да, по аромату водыТолько по сладкому запахуНет, газ не имеет запахаДа, по запаху соли

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 35. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 35. Оксиды углерода.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах