Книга по химии для домашнего чтения - Степин Борис Дмитриевич (читать книги онлайн бесплатно полностью без .txt) 📗
6.25. ПЕРОКСИД ИЗ ЛЬДА
Что произойдет, если пламя горящего водорода направить на кусок льда?
При горении водорода на воздухе образуется не только вода:
2Н2 + O2 = 2Н2O,
но и пероксид водорода:
2H2 + O2 = H2O2,
а из-за большого выделения энергии в форме теплоты пероксид водорода тотчас же разлагается на воду и кислород. Если же пламя горящего водорода направить на кусок льда, разложение H2O2 приостановится, и стекающая со льда вода будет содержать пероксид водорода. Если к такой воде прилить крахмальный раствор с добавкой иодида калия KI, подкисленный серной кислотой, то этот раствор окрасится в бурый цвет из-за выделения иода (см. 551):
H2O2 + 2KI + H2SO4 = I2 + K2SO4 + 2Н2O.
6.26. ОГНЕОПАСНО ЛИ ЖЕЛЕЗО?
Казалось бы, ответ очевиден: ведь человечество живет в мире железных конструкций и машин.
Железо Fe самовоспламеняется на воздухе, если оно находится в виде очень мелкого порошка. Тонкий порошок Fe можно получить при термическом разложении оксалата железа FeC2O4 в атмосфере водорода:
FeC2O4 = Fe + 2CO2↑.
Такой порошок, высыпаемый с некоторой высоты, дает вспышку или сноп искр из-за окисления:
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3.
Будучи оставлен на воздухе, а не в защитной атмосфере, очень мелкий порошок железа начинает постепенно раскаляться и часто вспыхивает. Это свойство веществ самовоспламеняться на воздухе называют пирофорностью.
Более крупный порошок или стружки железа горят в атмосфере хлора:
2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3
с образованием трихлорида железа. Наконец, в атмосфере кислорода горит и компактное железо (в виде листов, проволоки, балок и др.), если предварительно будет раскалена какая-либо его часть.
6.27. «ДОБЫТЧИК» КИСЛОРОДА
Как извлечь из воздуха кислород, не прибегая к сложным процессам сжижения и перегонки жидкого воздуха?
Для этого воспользуемся свойством оксида бария BaO поглощать кислород воздуха при нагревании до 500–600°C:
2ВаО + O2 = 2ВаО2
с образованием пероксида бария BaO2. Однако при дальнейшем нагреве (выше 700°C) пероксид бария отщепляет кислород и переходит в оксид бария BaO. Описанным способом получения кислорода пользовались в XIX в. вплоть до 90-х годов, когда было предложено сжижать и перегонять воздух. А в лаборатории можно с успехом использовать данный способ и теперь, если нет возможности приобрести кислородный баллон.
Другой вариант добычи кислорода из воздуха (см. 4.36) чисто химическим путем — это длительное нагревание металлической ртути до 300–350°C:
2Hg + O2 = 2HgO.
Оксид ртути неустойчив и при нагревании выше 400°C отщепляет кислород:
2HgO = 2Hg + O2↑.
6.28. МОЖНО ЛИ ПРИ ПОМОЩИ ЛУПЫ ПОЛУЧИТЬ СЕРЕБРО?
Для этого надо растворить нитрат серебра AgNO3 в воде и к полученному раствору добавить карбонат калия K2CO3:
2 AgNO3 + K2CO3 = Ag2CO3↓ + 2KNO3.
Теперь остается отфильтровать выпавший светло-желтый осадок карбоната серебра Ag2CO3 и с помощью лупы сфокусировать на нем солнечные лучи. Карбонат серебра при нагревании легко разлагается с выделением диоксида углерода CO2 и кислорода O2:
2Ag2CO3 = 4Ag + 2СO2↑ + O2↑.
Карбонат серебра превращается в порошок металлического серебра черно-серого цвета. Подобное разложение карбоната серебра произвел в 1774 г. французский химик Лавуазье (см. 2.28) по просьбе шведского химика Шееле (см. 2.7). У Лавуазье была «большая зажигательная машина» с двумя линзами, с помощью которой он пытался сплавить алмазы (см. 10.7).
6.29. КАПРИЗНЫЙ КАРБИД
Всегда ли при взаимодействии карбида кальция CaC2 с водой выделяется ацетилен C2H2?
В обычных условиях при действии воды на карбид кальция выделяется ацетилен (см. 9.50):
CaC2 + 2Н2O = Ca(OH)2 + C2H2↑.
Если же карбид кальция нагреть до красного каления и пропускать над ним водяной пар, то вместо ацетилена образуются диоксид углерода CO2 и водород H2:
CaC2 + 5Н2O = CaCO3↓ + CO2↑ + 5Н2↑.
6.30. НОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ МОНДА
Людовик Монд (1839–1909) — английский химик и промышленник — пришел к выводу, «… что можно было бы извлечь пользу из легкости, с какой никель превращается в летучий газ действием СО…».
Свежевосстановленный никель при нагревании до 50–70°C вступает в необычную реакцию с монооксидом углерода СО:
Ni + 4СО = [Ni(CO)4].
Продукт реакции — комплексное соединение тетракарбонилникель [Ni(CO)4] — тяжелая (тяжелее воды) жидкость, бесцветная, текучая и летучая, как диэтиловый эфир (однако еще более, чем эфир, взрывоопасная). К тому же это вещество ядовито. Однако оно обладает в высшей степени полезным свойством: легко распадается при нагревании на никель и монооксид углерода CO. Сенсационное открытие (см. 9.12) карбонила никеля в 1890 г. вызвало поток новых работ в области химии карбонилов, которые вскоре увенчались открытием карбонила железа [Fe(CO)5] (см. 9.1). Но карбонил кобальта [Co2(CO)8] удалось синтезировать лишь через 20 лет. Ввиду большого различия свойств карбонила никеля и других сопровождающих его металлов (меди, кобальта) удалось использовать это вещество для получения высокочистого никеля, в том числе в виде металлических порошков и пленок.
6.31. «НЕПРАВИЛЬНОЕ» ПЛАВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА
Температура плавления железа, по справочным, данным, составляет 1530°C. Однако зона расплавления в доменном процессе приходится на температуру 1100–1200°C.
Доменный процесс характеризуется наличием в сырье большого количества углеродсодержащих материалов (кокса, карбонатов, монооксида углерода, диоксида углерода), поэтому, строго говоря, плавится при 1100–1200°C не чистое железо Fe, а его смеси с углеродом. Так, реакции восстановления железа из магнетита Fe3O4 начинаются уже при 400°C в верхней части домны и продолжаются в более низких областях доменной шахты (900°C):
