"Химия", Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Оксид углерода(II), или угарный газ, — соединение углерода с кислородом формулы CO. Он образуется, когда углеродное топливо сгорает при недостатке кислорода, например из-за плохой тяги или неисправности двигателя. CO бесцветен и не имеет запаха, но ядовит: он мешает крови переносить кислород. При горении газ превращается в углекислый газ, а в реакциях с некоторыми оксидами металлов отнимает у них кислород. Эти свойства важны и для химии, и для безопасного обращения с печами и двигателями.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Оксид углерода(II) — соединение углерода с кислородом, формула которого CO. Цифра II указывает на степень окисления углерода в этом соединении. В каждой молекуле один атом углерода и один атом кислорода, поэтому CO нельзя путать с CO₂.
Угарный газ — бытовое название оксида углерода(II). Это бесцветный газ без запаха, который нельзя обнаружить зрением или обонянием. Такие свойства не делают его безопасным: они затрудняют своевременное обнаружение утечки.
Восстановительные свойства — способность вещества отдавать электроны или, в некоторых реакциях, отнимать кислород у другого вещества. Угарный газ может забирать кислород у оксидов металлов и превращаться в CO₂. Это понятие помогает определить роль CO в реакции и объяснить получение металлов из руд.
Отравление угарным газом — нарушение работы организма при вдыхании CO. Газ связывается с гемоглобином крови и мешает ему переносить кислород к тканям. Поэтому нужно знать правила безопасности и помнить: отсутствие запаха не предупреждает об опасности.
Угарный газ образуется при неполном сгорании углерода, когда кислорода для полного превращения в CO₂ не хватает. Тогда часть атомов углерода соединяется только с одним атомом кислорода, и возникает CO. Например, для углерода это можно записать так: 2C + O₂ → 2CO. При достатке кислорода реакция может идти дальше, с образованием CO₂.
Недостаток кислорода возможен в плохо проветриваемом помещении или при нарушении подачи воздуха в печь и двигатель. Топливо там сгорает не полностью, и в продуктах горения может появиться CO. Поскольку газ бесцветен и не имеет запаха, человек не способен надёжно заметить его присутствие по внешним признакам. Поэтому важны исправная вентиляция, правильная эксплуатация оборудования и сигнализатор угарного газа.
Угарный газ способен гореть: при взаимодействии с кислородом он окисляется до углекислого газа. Для записи реакции сначала указывают формулы CO и O₂, а затем продукт CO₂; коэффициенты нужны, чтобы число атомов каждого элемента совпадало. Уравнение имеет вид 2CO + O₂ → 2CO₂. При горении выделяется тепло, поэтому реакция является экзотермической.
Некоторые оксиды металлов при нагревании отдают угарному газу кислород. Например, в реакции CuO + CO → Cu + CO₂ кислород переходит от оксида меди(II) к CO. Медь из соединения превращается в простое вещество, а углерод в CO окисляется до CO₂. Поэтому CO называют восстановителем: он помогает восстановить металл из его оксида.
Опасность CO связана с его действием на гемоглобин — белок красных клеток крови, который переносит кислород. Угарный газ прочно связывается с гемоглобином, поэтому тот хуже выполняет свою функцию. Ткани организма получают меньше кислорода, возникает кислородное голодание, которое может привести к тяжёлому отравлению. При подозрении на него нужно немедленно выйти на свежий воздух и вызвать экстренную помощь, не рискуя собой при спасении пострадавшего.
| Характеристика | Сведения об оксиде углерода(II) |
|---|---|
| Формула и состав молекулы | CO; один атом углерода и один атом кислорода. |
| Физические свойства | Бесцветный газ без запаха; токсичен. |
| Образование при неполном сгорании | Возникает, если углероду или топливу не хватает кислорода. |
| Горение в кислороде | 2CO + O₂ → 2CO₂; выделяется тепло. |
| Взаимодействие с оксидами металлов | CO отнимает кислород; образуются CO₂ и металл. |
| Опасность для человека | Связывается с гемоглобином и нарушает перенос кислорода. |
Используйте таблицу, чтобы быстро сравнить состав, свойства и химические превращения CO. При составлении уравнения проверьте, что число атомов каждого элемента слева и справа одинаково. Строки о свойствах и опасности напоминают, почему угарный газ нельзя распознавать по запаху.
Задача 1. Запишите уравнение образования угарного газа при неполном сгорании углерода и уравняйте его. Нужно учесть, что кислорода недостаточно для получения CO₂. В продуктах поэтому записываем CO, а затем сравниваем число атомов по обе стороны уравнения.
Ответ: 2C + O₂ → 2CO. Число атомов углерода и кислорода в обеих частях уравнения одинаково.
Задача 2. Составьте уравнение горения CO в кислороде и укажите продукт реакции. При горении углерод в CO окисляется, то есть соединяется с дополнительным кислородом. Продуктом становится CO₂, но сначала нужно расставить коэффициенты.
Ответ: продукт реакции — углекислый газ CO₂; уравнение: 2CO + O₂ → 2CO₂.
Задача 3. Угарный газ пропускают над нагретым оксидом меди(II). Запишите уравнение и определите, какое вещество окисляется, а какое восстанавливается. Нужно проследить, куда переходит кислород, и сравнить степени окисления углерода и меди до реакции и после неё.
Ответ: CuO + CO → Cu + CO₂. Окисляется CO, а CuO восстанавливается; угарный газ является восстановителем.
Путают CO и CO₂. Ошибка возникает из-за похожих названий: оба вещества являются оксидами углерода. Но в CO один атом кислорода, а в CO₂ — два, поэтому перед ответом проверьте формулу и количество атомов.
Считают CO безвредным, потому что он не имеет цвета и запаха. Незаметность газа ошибочно принимают за признак безопасности. На деле она мешает обнаружить опасность; проверять присутствие CO обонянием нельзя.
Полагают, что при любом горении углерода сразу образуется CO₂. Так думают, если не учитывают доступ кислорода. При его недостатке получается CO; проверить себя можно, посмотрев, сколько кислорода требуется для полного окисления.
Называют CO окислителем при реакции с оксидом металла. Это происходит, если забыть, что CO принимает кислород и превращается в CO₂. Проследите переход кислорода: если вещество забирает его у оксида, оно выступает восстановителем.
Для записи формулы CO и уравнений нужны знания об оксидах, валентности и расстановке коэффициентов. Образование и горение угарного газа связаны с темой горения, а его реакции с оксидами — с окислительно-восстановительными процессами. Восстановление металлов из руд применяют в металлургии. Свойства CO также объясняют, почему нужно соблюдать правила эксплуатации печей, топлива и двигателей.
Чем угарный газ отличается от углекислого газа?
Угарный газ имеет формулу CO: в его молекуле один атом углерода и один атом кислорода. Углекислый газ — CO₂, в его молекуле два атома кислорода; это другое вещество с иными свойствами.
Почему угарный газ образуется при неполном сгорании?
Для полного окисления углерода до CO₂ требуется достаточно кислорода. Если его не хватает, часть углерода окисляется лишь до CO, поэтому образуется угарный газ.
Почему CO опасен, хотя у него нет запаха?
Отсутствие запаха не позволяет обнаружить газ по обонянию. В организме CO связывается с гемоглобином и мешает крови переносить кислород, вызывая кислородное голодание.
Какое вещество образуется при горении угарного газа?
При горении CO в кислороде образуется углекислый газ CO₂. Уравнение реакции: 2CO + O₂ → 2CO₂.
Почему оксид углерода(II) называют восстановителем?
В реакции с некоторыми оксидами металлов CO принимает от них кислород. Сам он при этом превращается в CO₂, а металл из оксида выделяется в простом веществе.
§ 33. Оксид углерода(II) — угарный газ
