CO2 + 4H2 =(кат.)= CH4↑ + 2H2O.
При нагревании с диоксидом углерода окисляются также бор B, кремний Si, фосфор P и углерод С:
5СO2 + P4 =P4O10 + 5С,
СO2 + С = 2СO↑, и т. п.
Правда, эти реакции не переходят в горение с образованием пламени, но все же идут.
6.13. ПОЖАР ПОД ВОДОЙ
Под водой горит белый фосфор P4 (см. 4.26). Если несколько его кусочков поместить в холодную воду, а затем нагреть смесь, чтобы фосфор расплавился, можно, пропуская в воду струю кислорода O2, этот фосфор поджечь; он вспыхивает и горит, постепенно окрашиваясь в красно-фиолетовый цвет. Под водой протекают следующие реакции:
P4 + SO2 = P4O10, Р4О10 + 6Н2О = 4Н3РO4, xР4 ↔ 4Рx.
Первая реакция отвечает горению фосфора, вторая — образованию ортофосфорной кислоты H3PO4, а третья — превращению белого фосфора в красный (см. 5.72).
6.14. «ЛЮБОВЬ» МОНООКСИДА АЗОТА К КИСЛОРОДУ
На воздухе, в обычных условиях, NO легко присоединяет кислород:
2NO + O2 = 2NO2.
Но при температуре выше 500°C монооксид азота разлагается на азот и кислород с выделением энергии в форме теплоты. Поэтому при 900°C зажженный фосфор продолжает гореть в монооксиде азота, отнимая кислород и превращаясь в оксид фосфора с выделением азота:
4Р + 10NO = P4O10 + 5N2↑.
6.15. ЗЕЛЕНЫЙ ОГОНЬ
Удивительный зеленый цвет пламени костра озадачил путешественников, остановившихся на ночлег. Как вы считаете, чем могла быть вызвана необычная окраска пламени?
Зеленая окраска пламени может быть обусловлена наличием примесей в топливе или материале очага. Зеленый цвет пламени сообщают соединения меди Cu, бария Ba и бора В.
Производные бора так и обнаруживают в испытуемом материале в химической лаборатории: для получения летучего борно-этилового эфира сначала добавляют к образцу этанол C2H5OH и серную кислоту H2SO4:
B(OH)3 + ЗС2Н5ОН = B(C2H5O)3↑ + 3H2O,
а потом поджигают смесь, которая горит красивым зеленым пламенем:
2В(С2Н5O)3 + 18O2 = B2O3↑ + 12СO2↑ + 15Н2O↑.
Возможно, под костром путешественников оказались борсодержащие минералы.
6.16. МОЖЕТ ЛИ ГОРЕТЬ САХАР?
Сахар, или сахароза, C12H22O11 (см. 1.61) в обычных условиях не горит. Если поднести к куску сахара зажженную спичку, то сахар будет плавиться, но не загорится. Но если на кусок сахара насыпать совсем немного пепла от сигареты или папиросы и снова поднести огонь, то сахар загорится синевато-желтым пламенем с небольшим потрескиванием:
C12H22O11 + 12O2 = 12СO2↑ + 11H2O↑.
Суть происходящего изменения в поведении сахарозы состоит в том, что зола табака, содержащая соли щелочных металлов, в основном карбонаты, катализирует процесс горения этого вещества. Считают, что главная роль здесь принадлежит катализатору карбонату лития.
6.17. «ФАРАОНОВЫ ЗМЕИ»
Получение «фараоновых змей» — это очень эффектный опыт. Тиоцианат ртути Hg(NCS)2 при поджигании дает желто-серый объемистый продукт горения, который принимает порой самую причудливую форму, подобную змее. Тиоцианат ртути разлагается на сульфид ртути HgS, нитрид углерода C3N4 и дисульфид углерода CS2:
2Hg(NCS)2 = 2HgS + C3N4 + CS2.
Дисульфид углерода сгорает, образуя диоксид серы SO2 и диоксид углерода CO2:
CS2 + 3O2 = CO2↑ + 2SO2↑.
Кстати, подобный эффект можно получить, и не используя ядовитых солей ртути. Для этого надо смешать и растереть в ступке дихромат калия K2Cr2O7, нитрат натрия NaNO3 и сахар C12H22O11. Затем смесь следует увлажнить и смешать с коллодием. Если теперь поджечь смесь с одной стороны, то вспыхивает едва заметный огонек и начинает «выползать» сначала черная, а после остывания — зеленая «змея»:
K2Cr2O7 + 9NaNO3 + C12H22O11 = 12СO + 9NaNO2 + Cr2O3 + 2KOH + 10H2O.
Если поджечь смесь дихромата аммония и нитрата аммония, то из нее начинает «выползать змея» зеленого цвета. При увеличении доли нитрата аммония «змея» растет медленнее. При нагревании дихромат аммония и нитрат аммония разлагаются:
(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2↑ + 4Н2O↑,
NH4NO3 = N2O↑ + 2Н2О↑,
но сначала влажный нитрат аммония плавится, скрепляет частицы зеленого оксида хрома Cr2O3, а затем уже начинает разлагаться с выделением газа — оксида диазота N2O.
6.18. «ГРЕМУЧАЯ РТУТЬ»
Некоторые соединения ртути могут не только гореть, но и «греметь». «Гремучая ртуть… есть образец всех взрывчатых соединений»
(Менделеев).
«Гремучая ртуть», или называемый теперь фульминат ртути, Hg(CNO)2 много лет выполняла роль инициатора взрывов. Одно время она входила в состав «говардова пороха» — капсюльного состава в артиллерии. Алхимики еще во времена Авиценны (см. 1.2) были знакомы со взрывчатой способностью этого вещества. Но только английский химик Эдвард Говард (конец XVII в.) впервые детально изучил синтез и физико-химические свойства Hg(CNO)2. Говард получал Hg(CNO)2 прямым взаимодействием ртути Hg, азотной кислоты HNO3 и этанола C2H5OH:
Hg + 4HNO3 + 2C2H5OH = Hg(CNO)2 + N2↑ + 2CO2↑ + 8Н2O.
Разложение со взрывом Hg(CNO)2 происходит даже при случайном касании, а тем более при ударе, трении, нагреве:
Hg(CNO)2 = Hg + N2↑ + 2СO↑.
Интересно, что сильно увлажненный фульминат ртути взрывобезопасен.
