Πλήρη στοιχεία για το CO2 + H2O: Αντίδραση με πολλά στοιχεία

Το CO2 είναι ο μοριακός τύπος του διοξειδίου του άνθρακα. Σε αυτό το άρθρο, θα πρέπει να συζητήσουμε αναλυτικά το CO2+ H2O με τις αντιδράσεις ορισμένων άλλων στοιχείων.

Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι ένα αέριο μόριο. Είναι ένα άοσμο αέριο μόριο. Αλλά σε υψηλές συγκεντρώσεις, η μυρωδιά είναι έντονη και όξινη. Η πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα είναι σχεδόν 1.5 φορές του αέρα. Η πυκνότητα είναι 1.98 kg/m3. Το μοριακό βάρος είναι 44.009 g/mol. Δεδομένου ότι είναι ένα αέριο μόριο, έχει μια ορισμένη τάση ατμών που έχει τιμή 5.72 MPa στα 300 C θερμοκρασία.

Η αντιδραστικότητα του διοξειδίου του άνθρακα είναι ένα εξαιρετικά αντιδραστικό μόριο καθώς περιέχει έναν διπλό δεσμό και αυτός ο διπλός δεσμός μπορεί εύκολα να διασπαστεί με την κατάλληλη επίθεση νερού που μοιάζει με πυρηνόφιλο (H20). Η τιμή pka του διοξειδίου του άνθρακα είναι 6.53, επομένως είναι ελαφρώς όξινο και αντιδρά με βάση ή πυρηνόφιλο.

CO2 + H2O
Μοριακή Δομή Διοξειδίου του Άνθρακα

Τι είναι το CO2 + H2O;

CO2 + H2O και οι δύο είναι χημικοί ή μοριακοί τύποι. Το CO2 είναι ο μοριακός τύπος του διοξειδίου του άνθρακα και το H2O είναι ο μοριακός τύπος του νερού.

Το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να είναι γρήγορα διαλυτό στο νερό με τη διαδικασία προσρόφησης και ιονίζεται αργά στο υδατικό μέσο. Καθώς είναι ελαφρώς όξινος χαρακτήρας, μπορεί να σχηματίσει οξύ σε υδατικό διάλυμα. Το διοξείδιο του άνθρακα δεν ιονίζεται όπως το C+ ή Ο2-. Διαλύεται σε υδατικό διάλυμα και σχηματίζει ολόκληρο το διάλυμα όξινο και στη συνέχεια αυτό το όξινο διάλυμα ιονίζεται.

Αυτή η αντίδραση είναι μια απλή αντίδραση προσθήκης ή αντίδραση συνδυασμού, επομένως δεν απαιτεί κανένα είδος καταλύτη για να προωθήσει ολόκληρη την αντίδραση. Η αντίδραση μπορεί να συνεχιστεί μόνο από μόνη της. Το νερό λειτουργεί ως μέσο εδώ, όπου το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να διαλυθεί και να ιονιστεί ή να δημιουργήσει οποιοδήποτε όξινο ή όξινο διάλυμα.

Τι συμβαίνει όταν το CO2 αντιδρά με το H2O;

Όταν οποιοδήποτε ελαφρώς όξινο μόριο διαλύεται στο νερό ή αντιδρά με νερό, γενικά ολόκληρο το διάλυμα γίνεται όξινο, επειδή το νερό είναι ουδέτερο μόριο. Ανάλογα με τη φύση της οξύτητας του συγκεκριμένου μορίου, προσδιορίζεται η οξύτητα ολόκληρου του διαλύματος του νέου προϊόντος.

Σε αυτή την αντίδραση CO2 + H20 αναμένεται ότι θα συμβεί ο σχηματισμός της όξινης ένωσης.

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ελαφρώς όξινο στη φύση, με τιμή pka είναι 6.53. ενώ το νερό είναι το ουδέτερο μόριο στην κλίμακα pk. Έτσι, όταν το διοξείδιο του άνθρακα παίρνει αντιδρά με το νερό ή διαλύεται στο νερό ολόκληρο το διάλυμα γίνεται όξινο ή εμφανίζεται ο σχηματισμός μιας όξινης ένωσης. Το διοξείδιο του άνθρακα δεν μπορεί να ιονιστεί στο υδατικό μέσο, ​​αντιδρά με το νερό και στη συνέχεια ιονίζεται αργά.

Το νερό δρα ως μέσο διαλύματος ή μέσο αντίδρασης. Ο μηχανισμός αντίδρασης μπορεί να θεωρηθεί ότι τα μόνα ζεύγη μορίων νερού πάνω από άτομα Ο είναι διαθέσιμα και επιτίθενται στο διπλό μεταξύ άνθρακα και οξυγόνου στο διοξείδιο του άνθρακα. Έπειτα συνέβη μια διάσπαση του διπλού δεσμού και η ομάδα υδροξειδίου ενσωματώθηκε μεταξύ του διπλού δεσμού μεταξύ άνθρακα και οξυγόνου σε διοξείδιο του άνθρακα.

Το νερό είναι ένα αμφίβολο μόριο και μπορεί να συμπεριφέρεται ως οξύ ή βασικό και τα δύο ανάλογα με τη φύση της αντίδρασης. Το νερό μπορεί να ιονίσει το H+ και ΟΗ-. Γνωρίζουμε ότι το υδροξείδιο είναι επίσης ισχυρό πυρηνόφιλο και βάση.

Εδώ όμως το διοξείδιο του άνθρακα είναι λιγότερο όξινο αλλά το C=O είναι το καλύτερο ηλεκτροφιλικό κέντρο. Έτσι, κάθε είδους πυρηνόφιλο μπορεί να επιτεθεί εκεί. Το υδροξείδιο είναι ένα από τα καλύτερα πυρηνόφιλα κέντρα, έτσι μπορεί να επιτεθεί σε αυτό το ηλεκτροφιλικό κέντρο και ο διπλός δεσμός μπορεί να διασπαστεί και να ενσωματωθεί η ομάδα ΟΗ και το υπόλοιπο H+ ιόν προστίθεται επίσης στο άλλο Ο- θέση διοξειδίου του άνθρακα.

Τι είδους αντίδραση είναι το CO2 + H2O;

CO2 + H2O είναι ένας συνδυασμός τύπου αντίδρασης ή μπορεί να πει κανείς απλώς ότι είναι μια αντίδραση προσθήκης.

Δεν μπορούμε να πούμε ότι το CO2 + H2O είναι η τυπική αντίδραση οξέος-βάσης επειδή το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στο νερό και στη συνέχεια σχηματίζει την όξινη ένωση ανθρακικό οξύ. Το νερό δεν είναι βάση εδώ, λειτουργεί ως μέσο εδώ. Αλλά ο μηχανισμός μπορεί να θεωρηθεί ότι το ιόν υδροξειδίου επιτίθεται στο ηλεκτροφιλικό κέντρο του διοξειδίου του άνθρακα και σπάει το διπλό δεσμό και ομάδα ΟΗ ενσωματώθηκε και ιόν Η+ συντονίστηκε με Ο- για να σχηματίσει H2CO3. Έτσι, με άλλο τρόπο, αυτή η αντίδραση μπορεί να ονομαστεί πυρηνόφιλη αντίδραση προσθήκης.

108 εικόνα
Μηχανιστική οδός αντίδρασης CO2 + H2O

Πώς να εξισορροπήσετε το CO2 + H2O;

Κάθε χημική αντίδραση πρέπει να εξισορροπείται σωστά από τη στοιχειομετρική της τιμή. Χωρίς σωστή εξισορρόπηση μια αντίδραση δεν είναι έγκυρη, γιατί δεν μπορούμε να καταλάβουμε πόσες αντιδράσεις χρειάζονται για να αντιδράσουμε πόσα άλλα αντιδρώντα και πόσα το προϊόν θα πάρουμε.

Αφήστε μας ισορροπήσει την εξίσωση CO2 + H2O,

CO2 + H2O = H2CO3, μπορούμε να δούμε ότι αυτή η εξίσωση είναι ήδη ισορροπημένη. Η αριστερή και η δεξιά πλευρά πρέπει να είναι ίσες εδώ.

Έτσι, το CO2 + Η αντίδραση H2O πρέπει να είναι ισορροπημένη με την πραγματική μέθοδο. Υπάρχουν πολλά βήματα που πρέπει να ακολουθήσουμε για να ισορροπήσουμε μια χημική αντίδραση.

Βήμα 1- Κάθε μεμονωμένο μόριο ή ένωση επισημαίνεται ως a, b, c ή x,y ή z ανάλογα με τον αριθμό των μορίων που υπάρχουν σε μια αντίδραση.

Χρησιμοποιούμε αυτά που επισημαίνονται ως ο συντελεστής κάθε μεμονωμένου μορίου με αυτήν τη μεταβλητή για να προσδιορίσουμε τον μη αναγνωρισμένο συντελεστή του μορίου.

(Α)CO2 + (Β) H2O = (C) H2CO3

Βήμα 2- Κάνουμε μερικές εξισώσεις για το σύστημα αριθμών

Αυτή η εξίσωση δημιουργείται χρησιμοποιώντας κατάλληλους αριθμούς αυτού του συντελεστή για κάθε στοιχείο που υπάρχει στο αντιδρόν και προϊόν όπως ο άνθρακας, το υδρογόνο και το οξυγόνο.

Γ = Α = Β

H = 2B = 2C

O = 2A + B = 3C

Βήμα 3-  Όλες οι μεταβλητές στον συντελεστή θα πρέπει να επιλυθούν με διάφορες μεθόδους.

Να λύσετε όλες τις μεταβλητές αυτού του συντελεστή μέσω της μεθόδου εξάλειψης Gauss ή της μεθόδου προσδιορισμού.

Χρήση εξάλειψης ή αντικατάστασης Gauss

Α – Β = 0

2B – 2C = 0

2A + B – 3C = 0

Έτσι, το αποτέλεσμα δείχνει τη χαμηλότερη ακέραια τιμή αυτών των μεταβλητών.

A = 1 (CO2)

B = 1 (H2O)

C = 1 (H2CO3)

Βήμα 4 - Στο τελικό βήμα αντικαταστήστε τους συντελεστές και επαληθεύστε το αποτέλεσμα των LHS και RHS

1 CO2 + 1 H20 = 1 H2CO3

Άτομα        LHS         RHS
C11
H22
O33

                                   

Άρα, CO2 + H2O = H2CO3 είναι η ισορροπημένη εξίσωση και το LHS είναι ίσο με RHS

Πώς να ισορροπήσετε CO2+H2O = C6H12O6 + O2;

Η αντίδραση CO2 + H2O = C6H12O6 + O2 δεν ισορροπεί σωστά, επομένως πρέπει να εξισορροπήσουμε σωστά αυτήν την εξίσωση.

Έτσι, ξεκινάμε να λύνουμε την εξίσωση ισορροπίας χρησιμοποιώντας την επισήμανση των επιμέρους μορίων.

(A)CO2 + (B)H2O = (C) C6H12O6 + (D)O2

Τώρα δημιουργήσαμε την αριθμητική εξίσωση για τον συντελεστή για κάθε άτομο.

C = A = 6C

H = 2B = 12C

O = 2A + B = 6C + 2D

Τώρα χρησιμοποιώντας την εξάλειψη gauss, παίρνουμε,

A – 6C = 0

2B – 12C = 0

2A + B – 6C – 2D = 0

Τώρα το αποτέλεσμα που δείχνει τον χαμηλότερο ακέραιο,

A = 6 (CO2)

B = 6 (H2O)

C = 1 (C6H12O6)

D = 6 (O2)

Στο τελικό βήμα, αντικαθιστούμε τον συντελεστή και επαληθεύουμε το αποτέλεσμα των LHS και RHS

6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2

Άτομα LHS RHS

Γ 6 6

H 12 12

Ο 18 18

Έτσι 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 είναι η ισορροπημένη εξίσωση τώρα και το LHS είναι ίσο με RHS

Έτσι 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 ισορροπημένο σωστά.

Πώς ισορροπεί το CO2+H2O=C2H2+O2;

Η αντίδραση CO2 + H2O = C2H2 + O2 δεν είναι σωστά ισορροπημένη και πρέπει να την ισορροπήσουμε σωστά.

Με την επισήμανση κάθε μεμονωμένου μορίου που παίρνουμε,

(Α)CO2 + (B)H2O = (C)C2H2 + (D)O2

Τώρα δημιουργήσαμε την αριθμητική εξίσωση για τον συντελεστή για κάθε άτομο

C = A = 2C

H = 2B = 2C

O = 2A + B = 2D

Τώρα χρησιμοποιώντας την εξάλειψη gauss, παίρνουμε,

A – 2C = 0

2B – 2C = 0

2A + B – 2D = 0

Κατά τον υπολογισμό παίρνουμε τιμές του,

A = 4 (CO2)

B = 2 (H2O)

C = 2 (C2H2)

D = 5 (O2)

Στο τελικό βήμα, αντικαθιστούμε τον συντελεστή και επαληθεύουμε το αποτέλεσμα των LHS και RHS

4 CO2 +2 H2O = 2 C2H2 + 5 O2

Άτομα LHS RHS

Γ 4 4

H 4 4

Ο 10 10

Άρα, 4CO2 +2H2O = 2C2H2 + 5O2 είναι η ισορροπημένη εξίσωση τώρα και το LHS είναι ίσο με RHS

Πώς να εξισορροπήσετε το CO2 + H2O = C2H6 + O2;

CO2 + H2O = C2H6 + O2 αντίδραση δεν ισορροπεί σωστά, επομένως πρέπει να εξισορροπήσουμε σωστά αυτήν την εξίσωση.

Έτσι, ξεκινάμε να λύνουμε την εξίσωση ισορροπίας χρησιμοποιώντας την επισήμανση των επιμέρους μορίων.

(Α)CO2 + (B)H2O = (C)C2H6 + (D)O2

Τώρα δημιουργήσαμε την αριθμητική εξίσωση για τον συντελεστή για κάθε άτομο.

C = A = 2C

H = 2B = 2C

O = 2A + B = 2D

Τώρα χρησιμοποιώντας την εξάλειψη gauss, παίρνουμε,

A – 2C = 0

2B – 2C = 0

2A + B – 2D = 0

Τώρα το αποτέλεσμα που δείχνει τον χαμηλότερο ακέραιο,

A = 4 (CO2)

B = 6 (H2O)

C = 2 (C2H6)

D = 7 (O2)

Στο τελικό βήμα, αντικαθιστούμε τον συντελεστή και επαληθεύουμε το αποτέλεσμα των LHS και RHS

4 CO2 + 6 H2O = 2 C2H6 + 7 O2

Άτομα LHS RHS

Γ 4 4

H 12 12

Ο 14 14

Άρα, 4CO2 + 6H2O = 2C2H6 + 7O2 είναι η ισορροπημένη εξίσωση τώρα και το LHS είναι ίσο με RHS

Πώς να εξισορροπήσετε CH3OH + O2 = CO2 + H2O;

CH3OH + O2 = CO2 + H2O αντίδραση δεν ισορροπεί σωστά, επομένως πρέπει να εξισορροπήσουμε σωστά αυτήν την εξίσωση .

Έτσι, ξεκινάμε να λύνουμε την εξίσωση ισορροπίας χρησιμοποιώντας την επισήμανση των επιμέρους μορίων.

(A)CH3OH + (B)O2 = (C)CO2 + (D)H2O

Τώρα δημιουργήσαμε την αριθμητική εξίσωση για τον συντελεστή για κάθε άτομο.

Γ = Α = Γ

H = 4A = 2D

O = A + 2B = 2C + D

Έτσι, σε αυτή την αντίδραση οι αριθμοί των Η και Ο δεν είναι ισορροπημένοι, επομένως πρέπει να εξισορροπήσουμε ολόκληρη την εξίσωση, αλλά η κορυφαία προτεραιότητα είναι να εξισορροπήσουμε τα Η και το Ο μαζί με το C.

Τώρα χρησιμοποιώντας την εξάλειψη gauss, παίρνουμε,

A – C = 0

4A – 2D = 0

A + 2B -2C -D = 0

Τώρα το αποτέλεσμα που δείχνει τον χαμηλότερο ακέραιο,

A = 4 (CH3OH)

B = 6 (O2)

C = 4 (CO2)

D = 8 (H2O)

Στο τελικό βήμα, αντικαθιστούμε τον συντελεστή και επαληθεύουμε το αποτέλεσμα των LHS και RHS

4 CH3OH + 6 O2 = 4 CO2 + 8 H2O

Άτομα LHS RHS

Γ 4 4

H 16 16                   

Ο 16 16

Άρα, 4CH3OH + 6O2 = 4CO2 + 8H2O είναι η ισορροπημένη εξίσωση τώρα και το LHS είναι ίσο με RHS

Συμπέρασμα

Η αντίδραση CO2 + H2O είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης προσθήκης ή μπορούμε να πούμε ότι σε μια συγκεκριμένη πυρηνόφιλη αντίδραση προσθήκης. Το ιόν υδροξειδίου από το μόριο του νερού δρα ως πυρηνόφιλο εδώ. Για να εξισορροπήσουμε την αντίδραση CO2 + H2O εμείς πρέπει να ξέρετε πόσα απρόθυμα θα αντιδράσουν για να παραγάγουν πόσα προϊόντα και σύμφωνα με αυτόν τον στοιχειομετρικό υπολογισμό, θα μετρηθεί το βάρος των αντιδρώντων. Ακόμη και με μια άγνωστη αντίδραση, μπορούμε να γνωρίζουμε πόσα αντιδρώντα θα απαιτηθούν, επομένως η εξισορρόπηση μιας εξίσωσης είναι πολύ σημαντική.