Оксид углерода(IV) CO2: свойства, получение, применение

Оксид углерода(IV) CO2 — кислотный оксид, бесцветный газ без запаха, молярная масса 44 г/моль.

Ключевые факты

Формула
CO2
Класс
оксид (кислотный)
Молярная масса
44 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 44,01 г/моль
Другие названия
углекислый газ; сухой лёд (твёрдый)
Состояние
газ
Степени окисления
C +4, O −2
Связи
ковалентные полярные; молекула линейная и в целом неполярная
Кристаллическая решётка
молекулярная (у сухого льда)

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое оксид углерода(IV)?

Оксид углерода(IV) — продукт дыхания, горения и брожения. Углерод здесь в высшей степени окисления +4, поэтому окислять дальше его нельзя: углекислый газ не горит и не поддерживает горение большинства веществ.

Это кислотный оксид. Он соединяется с водой, образуя слабую угольную кислоту, и с основаниями, давая карбонаты и гидрокарбонаты. Две полярные связи в линейной молекуле направлены в противоположные стороны, поэтому молекула в целом неполярна.

Какие физические свойства у оксида углерода(IV)?

Физические свойства: оксид углерода(IV) CO2
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниегаз
Цвет и запахбез цвета и запаха
Плотность относительно воздухатяжелее воздуха: 44 г/моль против 29 г/моль
Растворимость в водепримерно один объём газа в одном объёме воды; под давлением растворяется лучше (газированные напитки)
Твёрдое состояниесухой лёд: при обычном давлении не плавится, а возгоняется при температуре около −78 °C

Какие химические свойства у оксида углерода(IV)?

Углекислый газ ведёт себя как типичный кислотный оксид. Из особых реакций стоит запомнить взаимодействие с раскалённым углём и с горящим магнием: в них CO2 выступает окислителем.

  1. С водой: слабая угольная кислотаCO2 + H2O ⇄ H2CO3
  2. С щёлочью: средняя сольCO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
  3. С известковой водой: помутнениеCO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
  4. С основным оксидомCO2 + CaO → CaCO3
  5. С раскалённым углём: восстановление до угарного газаCO2 + C → 2COУсловия: высокая температура
  6. С горящим магнием2Mg + CO2 → 2MgO + CУсловия: нагревание

Если пропускать углекислый газ через известковую воду дальше, осадок растворяется: образуется растворимый гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2. А с избытком щёлочи получается средняя соль, с избытком газа — кислая.

Как получают оксида углерода(IV)?

В промышленности

Углекислый газ получают как побочный продукт обжига известняка и сжигания топлива, а также при брожении.

  • CaCO3 → CaO + CO2↑
  • C + O2 → CO2

В лаборатории

В учебных опытах газ получают действием соляной кислоты на мрамор или мел: его собирают вытеснением воздуха, потому что он тяжелее.

  • CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑

Как распознать оксид углерода(IV)? Качественная реакция

Углекислый газ узнают по помутнению известковой воды: выпадает белый осадок карбоната кальция. При дальнейшем пропускании газа осадок исчезает.

  • CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O

Где применяют оксида углерода(IV)?

  • газирование напитков и огнетушители: газ тяжелее воздуха и не даёт горению доступа кислорода;
  • сухой лёд для охлаждения продуктов при перевозке;
  • защитная среда при сварке;
  • сырьё для производства соды, мочевины и карбонатов.
  • питание растений: углекислый газ используется в фотосинтезе.

Меры предосторожности. Углекислый газ тяжелее воздуха и в закрытых колодцах, погребах и подвалах накапливается внизу, вытесняя кислород, поэтому там нужна вентиляция; сухой лёд обжигает холодом и руками его не берут.

Чему равна молярная масса оксида углерода(IV)?

M(CO2) = 12 + 2·16 = 44 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 44,01 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где оксид углерода(IV) встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса углекислого газа?

M(CO2) = 12 + 2·16 = 44 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 44,01 г/моль.

Почему CO2 — кислотный оксид?

Он реагирует с водой, образуя кислоту, и со щёлочами, образуя соль и воду. Кислотные оксиды обычно образованы неметаллами.

Как отличить углекислый газ от угарного?

Углекислый газ мутит известковую воду и не горит. Угарный горит голубоватым пламенем, а продукт его горения как раз и мутит известковую воду.

Почему молекула CO2 неполярна, если связи полярные?

Молекула линейная, и дипольные моменты двух связей направлены в противоположные стороны, поэтому в сумме они дают ноль.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: углерод C, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники