Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Формула углекислого газа

Формула углекислого газа

Химическая, структурная и электронная формулы углекислого газа

Химическая формула: СО2.

Структурная формула: O = C = O

Химическая, структурная и электронная формулы углекислого газа

Молярная масса: 44,01 г/моль.

Физические свойства углекислого газа

При стандартных условиях – газ без цвета и запаха, с кисловатым вкусом. При атмосферном давлении не существует в жидком состоянии, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде «сухого льда» – белой снегообразной массы. Температура сублимации равна –78 °С. При нормальных условиях в одном объеме воды растворяется 0,9 объемов углекислого газа.

Химические свойства углекислого газа

Является кислотным оксидом.

    При растворении в воде образует угольную кислоту:

\[    CO_{2} + H_{2}O \leftrightarrow H_{2}CO_{3} \]

\[    Na_{2}O + CO_{2} \to Na_{2}CO_{3} \]

\[    2KOH + CO_{2} \to K_{2}CO_{3} + H_{2}O \]

KOH + CO_{2}(избыток) \to KHCO_{3}

\[    CO_{2} + 2Mg \to 2MgO + C \]

Качественная реакция – помутнение известковой воды (Ca(OH)2) за счет образования белого осадка карбоната кальция:

\[    Ca(OH)_{2} + CO_{2} \to CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O \]

Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений.

В промышленности углекислый газ получают термическим разложением карбонатов:

В лаборатории – действием сильных кислот на карбонаты или гидрокарбонаты:

\[    CaCO_{3}+ 2HCl \to CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow \]

Примеры решения задач

ЗаданиеРассчитать объем углекислого газа (н.у) который можно получить при сжигании 12 тонн угля, если выход продукта составляет 90% от теоретически возможного.
РешениеЗапишем уравнение реакции горения:

\[    C + O_{2} = CO_{2} \]

Рассчитаем количество вещества углерода по формуле:

n(C)=\frac{m(C)}{M(C)}=\frac{12000000}{12}=1 000 000

моль

По уравнению реакции

n(C) = n(CO_{2}) = 1 000 000моль

1 моль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4л.

Рассчитаем теоретический объем углекислого газа:

Vтеор. (CO_{2}) = 1000000 \cdot 22,4 = 22 400 000л = 22400м  ^{3}

Рассчитаем практический объем углекислого газа:

Vпракт. (CO_{2}) = 22400 \cdot 0,9 = 20160м  ^{3}

ЗаданиеРассчитать объем 20% раствора соляной кислоты (плотность =1,1 г/мл), который необходим для получения 5,6 литров углекислого газа из образца известняка, который содержит 5% примесей.
РешениеЗапишем уравнение реакции:

\[    CaCO_{3}+ 2HCl \to CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2} \uparrow \]

В процессе реакции образуется угольная кислота (H2CO3), которая сразу разлагается на воду (H2O) и углекислый газ (CO2).

Рассчитаем количество вещества углекислого газа по формуле:

\[    n=\frac{V}{V_m} \]

где Vm – молярный объем, т.е. объем, который занимает один моль газа при нормальных условиях. V_{m} = 22,4л/моль.

n(CO_2)=\frac{V(CO_2)}{V_m(CO_2)}=\frac{5,6}{22,4}=0,25

моль

Для расчета количества вещества соляной кислоты составим пропорцию по уравнению реакции:

2 моль HCl приводят к образованию 1 моль CO2

x моль HCl приводят к образованию 0,25 моль CO2

x=\frac{2 \cdot 0,25}{1}моль

Молярная масса соляной кислоты равна 36,5 г/моль. Рассчитаем массу соляной кислоты:

m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0,5моль \cdot 36,5г/моль = 18,25г

Выражение для массовой доли вещества в растворе:

\[    \omega = \frac{m_{b-ba}}{m_{p-pa}} \]

Рассчитаем массу раствора соляной кислоты по формуле:

Если раствор HCl 20%, то массовая доля соляной кислоты в нем будет равна 0,20.

Рассчитаем объем раствора соляной кислоты по формуле:

V = m / \rho =91,25 / 1,1= 82,95

мл

Формула углекислого газа

Двуокись углерода (двуокись углерода, двуокись углерода, моноксид углерода (IV), карбоновый ангидрид, сухой лед) представляет собой бесцветный газ без запаха со слегка кислотным вкусом. Сформировано путем объединения двух элементов: углерода и кислорода.

Химические, структурные и электронные формулы двуокиси углерода

Химическая формула: ( mathrm 2 )

Структурная формула: ( O=C=O )

Химические, структурные и электронные формулы двуокиси углерода

Молярная масса: 44,01 г / моль.

Физические свойства двуокиси углерода

В стандартных условиях — газ без цвета и запаха, с кислым вкусом. При атмосферном давлении в жидком состоянии не существует, а сильное охлаждение кристаллизуется в виде «сухого льда» — белой снежной массы. Температура сублимации составляет -78 ° С. В обычных условиях 0,9 объема двуокиси углерода растворяют в одном объеме воды.

Химические свойства двуокиси углерода

Это оксид кислоты.

При растворении в воде образуется угольная кислота:

( C O_<2>+H_ <2>O leftrightarrow H_ <2>C O_ <3>)

Он взаимодействует с основными оксидами и основаниями с образованием карбонатов и бикарбонатов (соли углекислоты):

( N a_ <2>O+C O_ <2>rightarrow N a_ <2>C O_ <3>)

( 2 K O H+C O_ <2>rightarrow K_ <2>C O_<3>+H_ <2>O )

( mathrm+mathrm_<2>(избыток) rightarrow K H C O_ <3>)

Не поддерживает горение, но при нагревании может окислять активные металлы:

( C O_<2>+2 M g rightarrow 2 M g O+C )

Качественная реакция — мутность извести ( (mathrm(mathrm) 2) ) из-за образования белого осадка карбоната кальция:

( mathrm(mathrm)_<2>+mathrm_ <2>rightarrow mathrm_ <3>downarrow+mathrm_ <2>mathrm )

Углекислый газ образуется гниением и сжиганием органического вещества. Содержится в воздухе и минеральных источниках, высвобождаемых во время дыхания животных и растений.

В промышленности углекислый газ производится термическим разложением карбонатов:

В лаборатории — действием сильных кислот на карбонаты или бикарбонаты:

( mathrm_<3>+2 mathrm rightarrow mathrm_<2>+mathrm_ <2>mathrm+mathrm_ <2>uparrow )

Примеры решения проблем

Рассчитать количество двуокиси углерода ( (mathrm) ), которое может быть получено путем сжигания 12 тонн угля, если выход продукта составляет 90% от теоретически возможного.

Напишите уравнение для реакции горения:

Рассчитайте количество углеродного вещества по формуле:

Согласно уравнению реакции

( n(C)=nleft(C O_<2>right)=1000000 моль )

1 моль газа в нормальных условиях составляет 22,4 литра.

Рассчитайте теоретический объем углекислого газа:

( Vteorleft(C O_<2>right)=1000000 cdot 22,4=2240000=22400м3 )

Мы вычисляем практический объем углекислого газа:

( Vpractleft(C O_<2>right)=22400 cdot 0,9=20160м3 )

Объем производимого диоксида углерода равен 20160 м3.

Рассчитать объем 20% раствора соляной кислоты (плотность = 1,1 г / мл), что необходимо для получения 5,6 литров диоксида углерода из образца известняка, который содержит 5% примесей.

Напишите уравнение реакции:

( mathrm_<3>+2 mathrm rightarrow mathrm_<2>+mathrm_ <2>mathrm+mathrm_ <2>uparrow )

Во время реакции образуется углекислота ( (mathrm 2 mathrm 3) ), которая сразу же разлагается в воду ( (mathrm 2 mathrm) ) и двуокись углерода ( (mathrm 2) ).

Рассчитайте количество вещества диоксида углерода по формуле:

где ( mathrm ) — молярный объем, т. е. объем, который занимает один моль газа в нормальных условиях. ( mathrm=22,4 л/моль )

Для расчета количества вещества соляной кислоты мы составляем пропорцию в соответствии с уравнением реакции:

2 моля ( mathrm ) приводят к образованию 1 моль ( mathrm 2 )

x моль ( mathrm )приводит к образованию 0,25 моль ( mathrm 2 )

Молярная масса соляной кислоты составляет 36,5 г / моль. Рассчитайте массу соляной кислоты:

( m(H C l)=n(H C l) cdot M(H C l)=0,5мольcdot 36,5г/моль=18,25г )

Выражение для массовой доли вещества в растворе:

Рассчитайте массу раствора соляной кислоты по формуле:

Если раствор ( mathrm ) составляет 20%, то массовая доля соляной кислоты в нем будет равна 0,20.

Избыток углекислого газа в атмосфере: леса быстрее растут и быстрее умирают

До сих пор ученые полагали, что увеличение содержания углекислого газа в атмосфере ускоряет рост лесов, и в результате те начинают поглощать еще больше углекислого газа. С этой иллюзией, похоже, придется расстаться.

Тропические леса Амазонки - зеленые легкие планеты

Тропические леса Амазонки — «зеленые легкие» планеты

Не будь на нашей планете лесов и океанов, содержание углекислого газа в земной атмосфере было бы гораздо выше, чем сегодня. Примерно половина всего антропогенного углекислого газа, то есть тех выбросов, источником которых являются промышленность, транспорт, энергетика, сельское хозяйство и прочая деятельность человека, из года в год поглощается морями и биосферой суши. Причем на суше — прежде всего, конечно, природными лесами, которые порой выспренне именуют «зелеными легкими планеты».

Про один важный процесс забыли

Для фотосинтеза (процесса, в ходе которого образуется кислород) деревьям необходим углекислый газ. Рост содержания углекислого газа в атмосфере способствует росту деревьев, он для них своего рода дополнительное удобрение. Все верно, но вот какой вывод из этого следует? «Если содержание СО2 в атмосфере будет и дальше увеличиваться, то это, надеются многие, приведет к разрастанию лесов, что, в свою очередь, поможет биосфере поглощать еще больше СО2, — говорит Харальд Бугман (Harald Bugmann), профессор Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе, специалист в области экологии леса. — То есть эти люди считают, что сам рост эмиссии углекислого газа позволит нам справиться с ростом эмиссии углекислого газа».

Конечно, это было бы замечательно. Тем более, что удобрение углекислым газом действительно оказывает воздействие на вегетацию — это не вызывает никаких сомнений. Со спутников видны регионы с пышно разрастающимися лесами, поглощающими все больше и больше углекислого газа. Вот только этот эффект может оказаться очень недолговечным, — предостерегает ученый: «Выполненные мною исследования указывают на то, что в наших расчетах и оценках мы забыли учесть один важный процесс, который способен существенно снизить или даже вовсе свести на нет такую функцию биосферы как поглощение углекислого газа».

Чем быстрее рост, тем хуже древесина

Процесс, о котором говорит и пишет в своих научных статьях швейцарский эколог, — это преждевременное старение деревьев. Усиленный рост ведет к сокращению продолжительности жизни. «Это связано с тем, что у деревьев, растущих в атмосфере, пересыщенной углекислым газом, снижается качество древесины, — объясняет профессор. — Соответственно, они хуже противостоят болезням, вредителям, экстремальным погодным явлениям, и раньше умирают. При этом накопленный было углекислый газ ускоренными темпами выделяется обратно в атмосферу».

По крайней мере, так это выглядит в компьютерных расчетах цюрихского ученого. Профессор Бугман смоделировал процессы, протекающие в шести различных видах лесов, типичных для Швейцарии, под влиянием удобрения углекислым газом и ускоренным на 10-30 процентов ростом. Результаты этого исследования вполне репрезентативны для всех природных лесов Европы, — подчеркивает ученый: «Нынешние оценки экспертов исходят из предположения, что никакого ускоренного умирания лесов нет. При этом, вполне естественно, получается, что деревья накапливают все больше и больше углекислого газа. А мои данные говорят о том, что леса начнут умирать раньше. И если это так, то мы получим то, что в математике называется игрой с нулевой суммой. То есть удобрение углекислым газом в начале цикла круговорота не даст нам ровным счетом ничего».

Если модель нельзя проверить, лучше перестраховаться

Расчеты швейцарского исследователя вызвали интерес у коллег. Американский эколог Хэнк Шугарт (Hank Shugart), профессор Вирджинского университета в Шарлоттсвилле, говорит: «Должен сказать, что мои работы подтверждают ряд полученных им данных. Про то, что в искусственных лесопосадках быстрый рост означает и быструю смерть, мы знали давно. Этот эффект связан с тем, что деревья более жестко конкурируют друг с другом. Исследование профессора Бугмана обогащает наши знания в этой области: оно свидетельствует о том, что сходный эффект имеет место и в природных лесах. То есть там, где масштабы поглощения углекислого газа из атмосферы наиболее велики — например, во влажных тропических лесах Амазонки».

Впрочем, сам профессор Бугман признает, что у его модели имеется один весьма существенный недостаток: она практически не поддается проверке. Ведь для того, чтобы выяснить, насколько получаемые с ее помощью расчетные данные соответствуют реальным, нужно проследить за жизненным циклом, по крайней мере, одного поколения деревьев — от начала до (возможно, преждевременного) конца. Такой эксперимент едва ли возможен: он продлился бы несколько веков. В этой ситуации рецепт может быть один — осторожность и осмотрительность, — говорит швейцарский эколог: «На горизонте просматривается некий фактор. Есть основания полагать, что он реально существует. И действует так, что отменяет дополнительное поглощение биосферой СО2, на которое мы все так надеялись. Значит, не надо питать иллюзий, лучше перестраховаться. Не надо делать ставку на это дополнительное поглощение, когда речь заходит, скажем, о квотировании выбросов парниковых газов и о международных обязательствах по снижению уровня их эмиссии. То есть в этом деле есть и политическая составляющая».

CO2-эквивалент

CO2-эквивалент (carbon dioxide equivalent, CDE, CO2e) — это условная единица, которую используют для оценки объемов выбросов парниковых газов (в том числе для расчета углеродного следа).

Измеряется в тоннах и обозначает, какому объему углекислого газа равен общий объем выбросов, исходя из их воздействия на климат.

Зачем нужен CO2-эквивалент

Ученые-климатологи ввели эту единицу в конце 1980-х годов, чтобы упростить оценку объемов парниковых выбросов. Дело в том, что парниковых газов много, и все они обладают разной парниковой активностью — и, соответственно, в разной степени способствуют изменению климата. Поэтому подсчитывать общий объем выбросов стали через сопоставимые им объемы углекислого газа — он обладает наименьшей парниковой активностью. К примеру, за 100 лет одна тонна метана удерживает в атмосфере столько же тепла, сколько 25 тонн CO2, а тонна закиси азота (N2O) эквивалентна в этом отношении уже 298 тоннам CO2.

В 1990-х понятие CO2-эквивалента стало фигурировать в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). А в 1997 году был принят Киотский протокол, ставший первым международным соглашением, которое напрямую регулировало сокращение парниковых выбросов. И все количественные требования этого протокола были рассчитаны в CO2-эквиваленте.

За ним последовало Парижское соглашение — в рамках Рамочной конвенции ООН об изменении климата, — регулирующее меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере с 2020 года.

Согласно условиям соглашения, ратифицированного 195 странами, общий объем выбросов углекислого газа до конца XXI века должен быть ограничен 420 млрд тонн, а из атмосферы должно быть удалено не менее 720 млрд тонн CO2. Моделирование показывает, что это позволит ограничить рост глобальной температуры в рамках 1,5 °C к концу столетия с вероятностью 66%.

Как рассчитывается CO2-эквивалент

Парниковая активность соединений выражается через так называемые «потенциалы глобального потепления» (ПГП): специальные коэффициенты, рассчитываемые для каждого газа исходя из способности его молекул задерживать солнечную радиацию. ПГП CO2 принимают за 1.

Углекислый газ Химическая формула: CO2 Время существования в атмосфере: варьируется ПГП, на временном горизонте 100 лет: 1

Метан Химическая формула: CH4 Время существования в атмосфере: 12 лет ПГП, на временном горизонте 100 лет: 25

Закись азота Химическая формула: N2O Время существования в атмосфере: 114 лет ПГП, на временном горизонте 100 лет: 298

Трифторметан (HFC-23) Химическая формула: CHF3 Время существования в атмосфере: 270 лет ПГП, на временном горизонте 100 лет: 14 800

Хлортрифторметан (CFC-13) Химическая формула: CClF3 Время существования в атмосфере: 640 лет ПГП, на временном горизонте 100 лет: 14 400

Гексафторид серы Химическая формула: SF6 Время существования в атмосфере: 3 200 лет ПГП, на временном горизонте 100 лет: 22 800

Чтобы рассчитать объем CO2-эквивалента, объем каждого газа в отдельности умножают на его ПГП. Значение это принято брать на горизонте в 100 лет (если не указано иного). То есть, если было выброшено 10 тонн метана и 3 тонны закиси азота, объем CO2-эквивалента таких выбросов будет равен (10 × 25) + (3 × 298) = 1 144 тонн.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Особенности фрезерных станков чпу
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector