Дайте общую характеристику элементов подгрупиы углерода.
Элементы подгруппы углерода – углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn) и свинец (Pb). Все они относятся к IV группе периодической системы, проявляют степени окисления +4 и +2, но у более тяжелых элементов степень окисления +2 становится более устойчивой. Углерод и кремний являются неметаллами, германий – полуметалл, а олово и свинец – металлы.
Почему для атома углерода характерно образование ковалентных связей?
Атом углерода способен образовывать ковалентные связи из-за наличия четырех валентных электронов и высокой энергии ионизации. Он может формировать как простые, так и кратные связи, включая двойные и тройные, что делает его основой органической химии.
В составе каких веществ находится углерод в природе?
Углерод встречается в природе в виде аллотропных модификаций (графит, алмаз, фуллерены), в составе карбонатов (известняк CaCO3, мрамор), углекислого газа CO2, углеводородов нефти, природного газа и органических соединений.
Найдите массу 0,5 моль фуллерена С60.
Масса 0,5 моль фуллерена C60: Молярная масса C60 = 60 × 12 = 720 г/моль Масса 0,5 моль: 720 × 0,5 = 360 г.
При пиролизе метана СН4 — нагревании его без доступа воздуха — наряду с водородом образуется сажа. Напишите уравнение реакции. Рассчитайте массу сажи, образующейся при пиролизе 56 м3 метана (н. у.), если её выход составляет 95%. Перечислите химические свойства углерода.
При пиролизе метана: CH4 → C + 2H2 Объем 56 м³ (н.у.), молярный объем газа 22,4 л/моль. Число молей CH4: 56000 / 22,4 = 2500 моль. Теоретическая масса углерода: 2500 × 12 = 30000 г = 30 кг. С учетом выхода 95%: 30 × 0,95 = 28,5 кг.
Напишите уравнения реакций восстановления углём: а) оксида меди(1), оксида железа(Ш), оксида марганца(П) до металлов; б) сульфата кальция до сульфида.
а) Cu2O + C → 2Cu + CO Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO MnO + C → Mn + CO
б) CaSO4 + 2C → CaS + 2CO2
Карбид магния МgС2 разлагается водой, подобно карбиду кальция, с образованием ацетилена, карбид бериллия Ве2С — подобно карбиду алюминия, с выделением метана, а карбид магния Мg2С3 — с выделением метилацетилена С3Н4. Напишите уравнения реакций.
MgC2 + 2H2O → C2H2 + Mg(OH)2 Be2C + 4H2O → CH4 + 2Be(OH)2 Mg2C3 + 6H2O → 2Mg(OH)2 + C3H4
В промышленности карбид кальция получают в электропечах из смеси оксида кальция и угля. Другой продукт реакции — угарный газ СО. Напишите уравнение реакции.
CaO + 3C → CaC2 + CO