Драма озера Ньос

Штатів

C O 2 (g), що зберігається на дні озера, буде надходити від спалення вуглецевих порід у надрах земної кори.

1. Запропонуйте рівняння горіння з вуглецю C (s), що дозволяє виробляти діоксид вуглецю C O 2 (g) .

2. Визначте молярну енергію цієї реакції.

3. Ця реакція екзотермічна чи ендотермічна ?

Дослідження вивільнення вуглекислого газу C O 2 (г)

1. а. Визначте кількість валентних електронів атомів вуглецю та кисню. Потім дайте їх структури Льюїса.

1.b. Яка структура Льюїса молекули CO 2 ?

1 С. Виведіть його просторову геометрію.

2. Чи поляризований подвійний зв’язок C = O? Для виправдання.

3. Молекула CO 2 є полярною чи неполярною? Для виправдання.

4. Зробіть висновок щодо розчинності CO 2 у воді. Поясніть тоді, чому після руйнівного явища C O 2 (g) стікав у долину, а не залишався в пастці у воді озера.

Чому діоксид вуглецю потрапив у пастку ?

Двоокис вуглецю може розчинятися у воді після кислотно-лужної реакції та утворювати вугільну кислоту. При кислому рН вугільна кислота нестійка і незабаром розкладається на вуглекислий газ. З іншого боку, якщо вода не кисла, вугільна кислота стає розчинною у воді.

◆ Скориставшись інформацією з вправи та даними навпроти, визначте, чи було озеро кислим чи основним на момент інциденту. Висновок.

ДАНІ

Енергії зв'язку:
E (C = O) = 7 0 8 кДж моль -1;
E (O = O) = 4 9 4 кДж моль -1;
Розчинність CO 2: s = 1,6 9 на кг води при 25 ° C;
ρ (C O 2) = 1,8 7 кг м -3;
ρ (H 2 O) = 1 0 0 0 кг м -3;
Довжина озера: L = 2,0 км;
Ширина озера: l = 1,2 км;
Глибина озера: h = 260 м;
V lac = 6 4 π L ⋅ l ⋅ h;
Значення електронегативності χ за Полінгом для деяких атомів:

АНАЛІЗ ЗАЯВ

2. Дайте визначення енергії молярної реакції.

3. Який знак молярної енергії реакції ?

1. а. Написати електронну конфігурацію атомів.

1.b. Які кроки для написання структури Льюїса ?

1 С. Визначте кількість необов’язкових дублетів та кількість зв’язків.

2. Вкажіть електронегативність атомів вуглецю та кисню.

4. Яка умова, щоб сполука була дуже розчинною у воді ?

Складене рішення

1. Рівняння балансу згоряння вуглецю має вигляд:
C (s) + O 2 (g) → C O 2 (g) .

2. Молярну енергію реакції можна визначити як E r = E d - E f з:
E d = E (O = O) = 4 9 4 кДж моль -1;
E f = 2 × E (C = O) = 2 × 7 0 8 = 1 4 1 6 кДж моль -1 .
Отже: E r = 4 9 4 - 1 4 1 6 = - 9 2 2 кДж моль -1 .

3. Молярна енергія реакції негативна. Тому реакція екзотермічна.

Дослідження виділення вуглекислого газу CO 2
1. а. Атом Карбону має 6 електронів. Його електронна конфігурація 1s 2 2s 2 2p 2. Тому він має 4 валентних електрона. Кисень має 8 електронів. Його електронна конфігурація 1s 2 2s 2 2p 4 .
Тому він має 6 валентних електронів.

Валентні електрони

Кількість валентних електронів, яких не вистачає для відношення до байта

Кількість дублетів

Поширення та природа дублетів

4 ковалентні зв’язки між С і О та 4 необов’язкові дублети на О

Структура Льюїса

проти. За формулою Льюїса, молекула C O 2 має два подвійні зв’язки, що простягаються від вуглецю, і на ньому відсутні незв’язуючі дублети. Отже, це лінійна молекула.

2. Відповідно до даних, \ chi (\ text). "Contenteditable =" false "> χ (O)> χ (C). Кисень є більш електронегативним, тому зв'язок C = O поляризований.

3. Геометрія молекули C O 2 передбачає, що заряди, створені зв'язками C = O, симетричні відносно C. Отже, молекула аполярна.

Двоокис вуглецю неполярний, тоді як вода є полярною молекулою. Отже, C O 2 погано розчиняється у воді. Коли вуглекислий газ викидався з глибини озера, він не розчинявся у воді. Він вилився за межі кратера, до землі, бо він щільніший за повітря.

Визначте кількість води в озері кратера, щоб мати змогу розрахувати кількість вуглекислого газу, який там може розчинитися. Обсяг озера:
V t a c = 6 4 π L ⋅ l ⋅ h = 6 4 × π × 2, 0 × 1 0 3 × 1, 2 × 1 0 3 × 2 6 0 = 1, 3 × 1 0 9 м. На додаток до цього, ви повинні знати більше про це.

Отже, маса води в озері:
m = ρ (H 2 O) ⋅ V 1 = 1 0 0 0 × 1, 3 × 1 0 9 = 1, 3 × 1 0 1 2 k g. На додаток до цього, ви повинні знати більше про це.

Отже, маса вуглекислого газу, який можна розчинити, становить m = 1, 6 9 × 1, 3 × 1 0 1 2 = 2, 2 × 1 0 1 2 g.

Однак маса вуглекислого газу, що виділяється під час катастрофи, становить:
m (CO 2) = ρ (CO 2) ⋅ V de ˊ gag e ˊ = 1, 8 7 × 1 × 1 0 9 = 1, 8 7 × 1 0 9 кг = 1, 8 7 × 1 0 1 2 г . На додаток до цього, ви повинні знати більше про це.

Це менше маси вуглекислого газу, який може бути розчинений в озері.
Якби вода в озері була основною, озеро могло б розчинити весь вуглекислий газ, що виділився. Оскільки це було не так, ми можемо зробити висновок, що вода в озері була кислою.