Cân bằng phản ứng C + H2O | CO + H2 (và phương trình CO + H2O)

Carbon monoxide là một hợp chất carbon-oxy, có công thức hóa học là CO và trọng lượng phân tử là 28.0101.

Ở điều kiện thường, nó là một chất khí không màu, không mùi và không vị.

Về tính chất vật lý, cacbon monoxit có nhiệt độ nóng chảy -205 ° C và nhiệt độ sôi -191,5 ° C. Khó hòa tan trong nước (độ tan trong nước ở 20 ° C là 0,002838 g) và không dễ hóa lỏng và đông đặc.

Về bản chất hóa học, cacbon monoxit vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa, có thể trải qua phản ứng oxi hóa (phản ứng cháy) và phản ứng cân bằng, cũng có tính độc, ở nồng độ cao hơn có thể gây ra các triệu chứng ngộ độc ở các mức độ khác nhau, gây hại cho con người

Về mặt công nghiệp, carbon monoxide là cơ sở của hóa học một carbon, có thể được điều chế bằng phương pháp coke-oxy và các phương pháp khác, chủ yếu được sử dụng để sản xuất metanol, phosgene và tổng hợp hữu cơ.

Phân tử carbon monoxide là một phân tử bền không bão hòa, ổn định về mặt hóa học về mặt phân hủy.

Ở nhiệt độ phòng, cacbon monoxit không phản ứng với axit, kiềm, … nhưng nó có thể tạo thành hỗn hợp nổ khi trộn với không khí, có thể gây cháy và nổ khi tiếp xúc với ngọn lửa trần và nhiệt độ cao.

Carbon monoxide có thể cháy trong không khí hoặc oxy để tạo ra carbon dioxide:

2 CO + O2 → 2 CO2

Khi cháy, nó phát ra ngọn lửa màu xanh lam và toả nhiều nhiệt.

Vì liên kết carbon-oxy trong phân tử carbon monoxide rất mạnh và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa cao, carbon monoxide thực sự không thể bị phân hủy nếu không có xúc tác.

Khi cacbon monoxit bị hấp phụ trên bề mặt tinh thể của một số chất, nó có thể bị phân hủy. Trong số các chất này, sắt đứng đầu. Phương trình hóa học tổng quát:

2CO ⇌ C + CO2

Ở những điều kiện nhất định, cacbon monoxit và hơi nước phản ứng như nhau để tạo ra hiđro và cacbon đioxit:

CO + H2O → H2 + CO2

Trong các nhà máy công nghiệp, phản ứng chuyển dịch cacbon monoxit ban đầu thường được thực hiện qua hai giai đoạn là chuyển dịch nhiệt độ cao (trung bình) và chuyển dịch nhiệt độ thấp.

Sự thay đổi nhiệt độ cao (trung bình) sử dụng chất xúc tác gốc sắt. Tỷ lệ điển hình của hơi nước so với carbon monoxide là khoảng 3.

Ở nhiệt độ 300-500 ℃ và vận tốc không gian 2000-4000 h-1, hàm lượng carbon monoxide ở đầu ra của lò dịch chuyển nhiệt độ cao là 2% ～ 5%; chất xúc tác đồng-kẽm hoạt tính cao để chuyển dịch nhiệt độ thấp, ở nhiệt độ 180-280 ℃ và vận tốc không gian 2000-4000 h-1, hàm lượng cacbon monoxit ở đầu ra của lò ca nhiệt độ thấp là 0,2% -0,5%.

Trong các điều kiện phản ứng và xúc tác khác nhau, quá trình hydro hóa cacbon monoxit có thể tổng hợp nhiều loại hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như: tổng hợp metanol, tổng hợp Fischer-Tropsch hydrocacbon (Fischer-Tropsch), tổng hợp metan (phản ứng metan hóa), tổng hợp etyl Glycol, polymethylene tổng hợp, v.v.

Các phương trình phản ứng hóa học:

C + 2H2O = CO2 + 2H2

CO + 2H2 → CH3OH

CO + 3H2 → CH4 + H2O

2CO + 3H2 → HOCH2CH2OH

CO+CH₃OH→CH₃COOH

CO + H₂C=CH₂ +H₂O → CH₃CH₂COOH

CO + HC≡CH+ CH₃OH → H₂C=CHCOOCH₃

CO + HCHO+ H₂O→ HOCH₂COOH

CO + (CH₃)₂NH→ (CH₃)₂NCHO