Конспект урока по химии для 9 класса по теме 'Оксиды углерода'

Информационный текст №1:

ОКСИД УГЛЕРОДА (окись углерода, угарный газ - CO) - газ без цвета и запаха; почти не поглощается активированным углем; горит синим пламенем с образованием CO₂ и выделением тепла; смесь CO:O₂ = 2:1 (по объему) взрывается при зажигании. Угарный газ образуется при сгорании органических видов топлива (древесина, уголь, бумага, масла, бензины, газы, взрывчатые вещества и др.) в условиях недостатка О₂; при взаимодействии CO₂ с раскаленным углем, при конверсии метана в присутствии различных катализаторов.

Углерода оксид - сильный восстановитель. Восстановление оксидов металлов до металлов с помощью оксида углерода (II) имеет большое значение в металлургии. При определенных условиях взаимодействует с щелочами с образованием формиата щелочного металла:

СО + NaOH = HCOONa

Углерода оксид - высококалорийное топливо, одно из основных исходных веществ в органическом синтезе (при получении спиртов, альдегидов, кетонов, углеводородов, карбоновых кислот и др.), восстановитель в металлургии (напр., при выплавке чугуна и стали).

Задания для группы №1

1. Запишите электронное строение оксида углерода (II).

2. Опишите его физические свойства.

3. Способы получения угарного газа.

4. Запишите уравнения химических реакций, характерных для угарного газа.

Информационный текст №2:

Естественный уровень оксида углерода (II) в атмосфере 0,01-0,9 мг/м3 (в северном полушарии в 3 раза выше); 90% атмосферного угарного газа образуется в результате естественных процессов (вулканические и болотные газы, лесные и степные пожары, жизнедеятельность наземной и океанической флоры и фауны, окисление метана в тропосфере). Сотни миллионов тонн оксида углерода (II) поступают в атмосферу ежегодно в результате деятельности человека: автотранспорт, железнодорожный и морской транспорт; неисправность газопроводов и газоаппаратуры; металлургия, химическая индустрия (крекинг-процесс, производство формалина, углеводородов, аммиака, соды, фосгена, метилового спирта, муравьиной и щавелевой кислот, метана и др., производство и переработка синтетических волокон), угледобывающая промышленность (добыча угля и углеподающие трассы, поверхностное окисление угля в шахтах, тление терриконов); производство табака, хлеба; светокопирование; переработка отходов; сжигание топлива в быту.

Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаки отравления: головная боль и головокружение; отмечается шум в ушах, одышка, сердцебиение, мерцание перед глазами, покраснение лица, общая слабость, тошнота, иногда рвота; в тяжёлых случаях судороги, потеря сознания, кома.

Угарный газ лишает возможности кровь нести кислород к жизненно важным органам, таким как сердце и мозг. Он связывается с гемоглобином крови прочнее и в 200-300 раз быстрее, чем кислород (при этом образуется карбоксигемоглобин), таким образом, блокируя процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания. В зависимости от вдыхаемого количества, угарный газ ухудшает координацию, обостряет сердечно-сосудистые заболевания и вызывает усталость, головную боль, слабость. Концентрация в воздухе более 0,1 % приводит к смерти в течение одного часа.

Оксид углерод (II) очень слабо поглощается активированным углём обычных фильтрующих противогазов, поэтому для защиты от него применяется специальный фильтрующий элемент (он может также подключаться дополнительно к основному) - гопкалитовый патрон. Гопкалит представляет собой катализатор, способствующий окислению CO в CO₂ при нормальных температурах. Недостатком использования гопкалита является то, что при его применении приходится вдыхать нагретый в результате реакции воздух.

Обычный способ защиты - использование изолирующего дыхательного аппарата.

Задания для группы №2

1. В результате чего образуется атмосферный угарный газ?

2. Какая концентрация угарного газа в воздухе приводит к смерти?

3. Что происходит с оксидом углерода (II) при попадании в организм человека?

4. Защита от угарного газа.

Информационный текст №3:

Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде - в 1V H₂O растворяется 0,9V CO₂(при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t°пл.= -78,5°C (твёрдый CO₂ называется "сухой лёд"); не поддерживает горение.

При растворении в воде образует слабую угольную кислоту, окрашивающую лакмусовую бумажку в красный цвет. Угольная кислота улучшает вкусовые качества газированных напитков и предотвращает рост бактерий. Реагируя со гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов, а также с аммиаком, СО₂образует карбонаты и бикарбонаты.

При повышении давления и охлаждении диоксид углерода легко сжижается и находится в жидком состоянии при температурах от +31 до -57° С (в зависимости от давления). Ниже -57° С переходит в твердое состояние (сухой лед). Давление, необходимое для сжижения, зависит от температуры: при +21° С оно составляет 60 атм, а при -18° С всего 20 атм. Жидкий СО₂ хранят в герметичных емкостях под соответствующим давлением. При переходе в атмосферу часть его превращается в газ, а некоторое количество - в «углеродный снег», при этом его температура понижается до -84° С.

Поглощая тепло из окружающей среды, сухой лед переходит в газообразное состояние, минуя жидкую фазу, - сублимирует. Для уменьшения сублимационных потерь его хранят и транспортируют в герметичных контейнерах, достаточно прочных, чтобы выдержать увеличение давления при повышении температуры.

Задания для группы №3

1. Запишите строение углекислого газа.

2. Какими физическими свойствами обладает оксид углерода (IV)?

3. Запишите уравнения химических реакций, характерные для оксида углерода (IV).

Информационный текст №4:

Углекислый газ - это «одеяло» Земли. Он легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые обогревают нашу планету, и отражает инфракрасные, излучаемые с ее поверхности в космическое пространство.

В повседневной практике углекислый газ используется достаточно широко. Например, газированная вода с добавками ароматных эссенций - прекрасный освежающий напиток. В пищевой промышленности диоксид углерода используется и как консервант - он обозначается на упаковке под кодом Е290, а также в качестве разрыхлителя теста.

Углекислотными огнетушителями пользуются при пожарах. Биохимики нашли, что удобрение... воздуха углекислым газом весьма эффективное средство для увеличения урожайности различных культур. Пожалуй, такое удобрение имеет единственный, но существенный недостаток: применять его можно только в оранжереях. На заводах, производящих диоксид углерода, сжиженный газ расфасовывают в стальные баллоны и отправляют потребителям.

Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой, так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород, который, в свою очередь, и входит во взаимодействие с жидким металлом, окисляя его.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

В больших концентрациях углекислый газ токсичен, вызывает гипоксию. Длительное (до нескольких суток) вдыхание его даже при концентрации 1,5-3% вызывает головную боль, головокружение, тошноту. При концентрации выше 6% (так называемый критический уровень) теряется работоспособность, появляются сонливость, ослабление дыхания и сердечной деятельности, возникает опасность для жизни. Первая помощь: вынести пострадавшего на свежий воздух, провести искусственное дыхание. В воздухе жилых и общественных зданий накопление углекислого газа не достигает критических величин; его концентрация - один из санитарно-гигиенических показателей степени чистоты воздушной среды.

Задания для группы №4

1. Применение углекислого газа.

2. Физиологическое действие СО₂.

3. Первая помощь при отравлении углекислым газом.