Объясните почему металлический калий нельзя получить на угольных


Почему металлический калий нельзя получить на угольных электродах. Свойства калия и его взаимодействие с водой

Калий - девятнадцатый элемент периодической таблицы Менделеева, относится к щелочным металлам. Это простое вещество, которое при нормальных условиях пребывает в твердом агрегатном состоянии. Закипает калий при температуре 761 °С. Температура плавления элемента - 63 °С. Калий имеет серебристо-белую окраску с металлическим блеском.

Химические свойства калия

Калий - , обладающий высокой химической активностью, поэтому его нельзя хранить на открытом воздухе: щелочной металл моментально вступает в реакцию с окружающими веществами. Этот химический элемент относится к I группе и IV периоду таблицы Менделеева. Калий обладает всеми характерными для металлов свойствами.

Он взаимодействует с простыми веществами, к которым относятся галогены (бром, хлор, фтор, иод) и фосфор, азот и кислород. Взаимодействие калия с кислородом называется окислением. В течение этой химической реакции кислород и калий расходуются в молярном соотношении 4:1, в результате чего образуется оксид калия в количестве двух частей. Такое взаимодействие можно выразить уравнением реакции:

4К + О₂ = 2К₂О

Во время горения калия наблюдается пламя ярко-фиолетового цвета.

Такое взаимодействие считается качественной реакцией на определение калия. Реакции калия с галогенами называются в соответствии с названиями химических элементов: это фторирование, иодирование, бромирование, хлорирование. Такие взаимодействия являются реакциями присоединения. Пример - реакция между калием и хлором, в результате которой образуется хлорид калия. Для проведения такого взаимодействия берут два моля калия и один моль . В результате образуется два моля калия:

2К + СІ₂ = 2КСІ

Молекулярное строение хлорида калия

При горении на открытом воздухе калий и азот расходуются в молярном соотношении 6:1. В результате такого взаимодействия образуется нитрид калия в количестве двух частей:

6К + N₂ = 2K₃N

Соединение представляет собой кристаллы зелено-черного цвета. С фосфором калий реагирует по такому же принципу. Если взять 3 моля калия и 1 моль фосфора, получится 1 моль фосфида:

3К + Р = К₃Р

Калий реагирует с водородом, образуя гидрид:

2К + Н₂ = 2КН

Все реакции присоединения происходят при высоких температурах

Взаимодействие калия со сложными веществами

К сложным веществам, с которыми вступает в реакцию калий, относятся вода, соли, кислоты и оксиды. Так как калий - активный металл, он вытесняет атомы водорода из их соединений. Пример - реакция, происходящая между калием и соляной кислотой. Для ее проведения берется по 2 моля калия и кислоты. В результате реакции образуется 2 моля хлорида калия и 1 моль водорода:

2К + 2НСІ = 2КСІ + Н₂

Более детально стоит рассмотреть процесс взаимодействия калия с водой. Калий бурно взаимодействует с водой. Он движется по поверхности воды, его подталкивает выделяющийся водород:

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂

В ходе реакции в единицу времени выделяется много тепла, что приводит к воспламенению калия и выделяющегося водорода. Это очень интересный процесс: при контакте с водой калий мгновенно воспламеняется, фиолетовое пламя потрескивает и быстро передвигается по поверхности воды. В конце реакции происходит вспышка с разбрызгиванием капель горящего калия и продуктов реакции.


Реакция калия с водой

Основной конечный продукт реакции калия с водой - гидроксид калия (щелочь). Уравнение реакции калия с водой:

4K + 2H₂O + O₂ = 4KOH

Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно!

При неправильном проведении эксперимента можно получить ожог щелочью. Для реакции обычно используют кристаллизатор с водой, в который помещают кусочек калия. Как только водород прекращает горение, многие хотят заглянуть в кристаллизатор. В этот момент происходит завершающая стадия реакции калия с водой, сопровождающаяся слабым взрывом и разбрызгиванием образовавшейся горячей щелочи. Поэтому в целях безопасности стоит держаться на некотором расстоянии от лабораторного стола, пока реакция не завершится полностью. вы найдете самые зрелищные опыты, которые можно проводить с детьми дома.

Строение калия


Объяснение чистого угля: почему сокращение выбросов угля остается несбыточной мечтой

«Чистый уголь» был святым Граалем в отрасли ископаемого топлива на протяжении десятилетий: концепция создания коммерчески жизнеспособных способов остановить выбросы углерода при сжигании угля электростанции, которые способствуют глобальному потеплению.

Защитники используют эту фразу для описания двух различных технологий: улавливание и хранение углерода; и высокоэффективные угольные электростанции с низким уровнем выбросов.

Улавливание и хранение углерода основано на принципе улавливания выбросов углерода, или CO2, при сжигании угля до того, как они попадут в атмосферу.

Он работает, заставляя выхлопные газы угольной электростанции пропускать через жидкий растворитель, поглощающий диоксид углерода, нагревая растворитель для высвобождения газа, затем сжимая его и отправляя на хранение под землю.

Отлично в принципе, но на практике технология сталкивается с большими препятствиями.

Один из них - это огромные затраты и логистические трудности, связанные с транспортировкой всего уловленного диоксида углерода и его захоронением.

Это потребует обширной сети трубопроводов и хранилищ.

Как заметил один сомневающийся: «В совокупности американские угольные электростанции производят 1,5 миллиарда тонн в год. Улавливание этого означало бы наполнение 30 миллионов баррелей жидким CO2 каждый божий день, что примерно в полтора раза превышает объем сырая нефть, которую страна потребляет ».

Угольная энергетика правительства Австралии

Казначей Скотт Моррисон говорит, что Clean Energy Finance Corporation может быть использована для финансирования новых экологически чистых угольных электростанций.

Подробнее

Стоимость строительства необходимой инфраструктуры будет огромной, а соответствующие временные периоды могут оказаться слишком длинными, чтобы предотвратить риск потенциально катастрофического изменения климата, определенный консенсусом ученых-экспертов.

Международное энергетическое агентство (МЭА) обнаружило, что в 2040 году миру потребуется улавливать и хранить почти 4 миллиарда тонн CO2 в год, чтобы поддерживать глобальное потепление на 2 градуса Цельсия выше доиндустриального уровня.

Потребуется гораздо больше, чтобы ограничить температуру до 1,5 ° C, цель, согласованная 195 странами на Парижской климатической конференции в 2015 году.

Тем не менее, текущая мощность улавливания углерода для действующих или строящихся проектов составляет примерно 40 миллионов тонн в год. год.

Мы также не знаем, останется ли весь газ закопанным. Хотя ученые уверены, что существуют геологически стабильные области, в которых углерод может оставаться под землей в течение очень долгого времени, существует риск просачивания углерода в атмосферу.

На сегодняшний день технология не является коммерчески выгодной.

«Чистый уголь» иногда ошибочно называют «чистым углем».

Высокоэффективные электростанции с низким уровнем выбросов, также известные как сверхкритические или сверхкритические угольные электростанции, иногда также маркируются как «чистый уголь».

Электростанции работают за счет сжигания энергетического угля при сверхвысоких температурах, что повышает эффективность и снижает уровень выбросов углерода.

По данным Международного энергетического агентства, лучшие из новых видов электростанций могут сократить выбросы до 40 процентов по сравнению с некоторыми угольными электростанциями старого типа.

Но называть это «чистым углем» неверно. Установки нового поколения менее вредны для окружающей среды, но они не чистые.

Даже самые лучшие из высокоэффективных электростанций с низким уровнем выбросов выбрасывают в атмосферу гораздо больше углерода, чем газовые электростанции.

Уголь по своей природе не чистый. Помимо выброса CO2, который способствует глобальному потеплению, сжигание угля выделяет частицы сажи, которые могут вызвать рак и респираторные проблемы, серу и азот, которые способствуют возникновению кислотных дождей, и другие токсичные химические вещества.

Высокая стоимость угольной энергии

Эксперты в области энергетики и отраслевые группы считают, что строительство новых угольных электростанций может резко поднять затраты на электроэнергию.

Подробнее

Разработка более эффективных, менее загрязняющих окружающую среду электростанций, работающих на угле, может быть достойной целью и частью будущего энергобаланса, но сама по себе она не позволит Австралии или всему миру достичь заявленных целей в области изменения климата.

Стоимость переоборудования стареющих угольных электростанций Австралии в высокоэффективные электростанции с низким уровнем выбросов будет огромной - и стоимость может упасть на налогоплательщика.

Банки с осторожностью относятся к финансированию новых угольных электростанций в то время, когда на кредиторов растет давление с целью отказа от ископаемого топлива.

Риск повышения цен на углерод в будущем, который приведет к увеличению затрат и подорвет финансовую жизнеспособность, также окажет давление на умы кредиторов и инвесторов.

В то же время стоимость технологий с нулевым уровнем выбросов продолжает снижаться.

.

Уголь | Факты, использование и типы

Уголь , одно из важнейших первичных ископаемых видов топлива, твердое богатое углеродом вещество, обычно коричневого или черного цвета и чаще всего встречается в слоистых осадочных отложениях.

каменный уголь каменный уголь. Институт минеральной информации

Уголь определяется как содержащий более 50 процентов по массе (или 70 процентов по объему) углеродистого вещества, образующегося в результате уплотнения и твердения измененных растительных остатков, а именно, торфяных отложений.Различные разновидности угля возникают из-за различий в видах растительного материала (тип угля), степени углефикации (сорт угля) и диапазоне примесей (сорт угля). Хотя большинство углей встречается в слоистых осадочных отложениях, они могут позже подвергнуться повышенным температурам и давлению, вызванным вулканическими интрузиями или деформациями во время орогенеза (то есть процессами горообразования), что приведет к развитию антрацита и даже графита. Хотя концентрация углерода в земной коре не превышает 0.1 процент по весу, он необходим для жизни и является основным источником энергии человечества.

Расположение наиболее важных угольных месторождений на Земле. Encyclopædia Britannica, Inc.

В этой статье рассматриваются геологическое происхождение, структура и свойства угля, его использование на протяжении всей истории человечества и текущее распространение в мире. Для обсуждения процесса добычи угля, см. статью «Добыча угля». Для более полного описания процессов, связанных с сжиганием угля, см. в статье «Использование угля».

История использования угля

В древности

Открытие использования огня помогло отличить людей от других животных. Первыми видами топлива были древесина (и полученный из нее древесный уголь), солома и высушенный навоз. Ссылки на раннее использование угля скудны. Аристотель говорил о «телах, в которых больше земли, чем дыма», и называл их «углеподобными веществами». (Следует отметить, что библейские ссылки на уголь относятся к древесному углю, а не к каменному углю.) Уголь использовался китайцами в коммерческих целях задолго до того, как он стал использоваться в Европе. Хотя достоверных данных нет, уголь из шахты Фушунь на северо-востоке Китая, возможно, использовался для плавки меди еще в 1000 году до нашей эры. Говорят, что камни, используемые в качестве топлива, производились в Китае во времена династии Хань (206–220 гг. До н. Э.).

Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний. Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

Уголь, найденный среди римских руин в Англии, предполагает, что римляне были знакомы с использованием угля до 400 г. н. Э.Первое документальное доказательство добычи угля в Европе было предоставлено монахом Рейнером из Льежа, который написал (около 1200 г.) чернозем, очень похожий на древесный уголь, используемый мастерами по металлу. Многие упоминания о добыче угля в Англии, Шотландии и на европейском континенте стали появляться в трудах 13 века. Уголь, однако, использовался лишь в ограниченных масштабах до начала 18 века, когда Авраам Дарби из Англии и другие разработали методы использования в доменных печах и кузницах кокса, сделанного из угля.Последовательные металлургические и инженерные разработки - прежде всего изобретение Джеймсом Ваттом паровой машины, работающей на угле, - породили почти ненасытный спрос на уголь.

В Новом Свете

До американской революции большая часть угля, используемого в американских колониях, поступала из Англии или Новой Шотландии. Однако нехватка во время войны и потребности производителей боеприпасов стимулировали небольшие операции по добыче угля в США, например, в Вирджинии на реке Джеймс недалеко от Ричмонда.К началу 1830-х годов горнодобывающие компании появились вдоль рек Огайо, Иллинойса и Миссисипи, а также в регионе Аппалачей. Как и в европейских странах, появление паровоза дало огромный импульс американской угольной промышленности. Продолжающееся расширение промышленной деятельности в США и Европе еще больше способствовало использованию угля.

Современное использование

Уголь как источник энергии

Уголь - богатый природный ресурс, который можно использовать как источник энергии, как химический источник, из которого поступают многочисленные синтетические соединения (например,(например, красители, масла, воски, фармацевтические препараты и пестициды) могут быть получены и при производстве кокса для металлургических процессов. Уголь является основным источником энергии при производстве электроэнергии с использованием пара. Кроме того, при газификации и сжижении угля производятся газообразное и жидкое топливо, которое можно легко транспортировать (например, по трубопроводу) и удобно хранить в резервуарах. После колоссального роста использования угля в начале 2000-х годов, который в первую очередь был вызван ростом экономики Китая, мировое использование угля достигло пика в 2012 году.С тех пор использование угля неуклонно сокращалось, что в значительной степени компенсировалось увеличением использования природного газа.

Преобразование

В целом уголь можно рассматривать как углеводород с дефицитом водорода с отношением водорода к углероду около 0,8 по сравнению с отношением жидких углеводородов около 2 (для пропана, этана, бутана и других форм природного газа) и соотношение газообразных углеводородов около 4 (для бензина). По этой причине любой процесс, используемый для преобразования угля в альтернативное топливо, должен содержать водород (непосредственно или в виде воды).

Газификация означает преобразование угля в смесь газов, включая монооксид углерода, водород, метан и другие углеводороды, в зависимости от условий. Газификация может осуществляться либо на месте, либо на перерабатывающих предприятиях. Газификация на месте осуществляется путем контролируемого неполного сжигания угольного пласта под землей с добавлением воздуха и пара. Газы отводятся и могут сжигаться для производства тепла или выработки электроэнергии, или они могут использоваться в качестве синтез-газа при косвенном сжижении или производстве химикатов.

Сжижение угля, то есть любой процесс превращения угля в жидкие продукты, напоминающие сырую нефть, может быть прямым или косвенным (т. Е. С использованием газообразных продуктов, полученных в результате разрушения химической структуры угля). Для сжижения используются четыре основных метода: (1) пиролиз и гидрокарбонизация (уголь нагревают в отсутствие воздуха или в потоке водорода), (2) экстракция растворителем (угольные углеводороды селективно растворяются, а водород добавляется для получения желаемого жидкости), (3) каталитическое сжижение (гидрирование происходит в присутствии катализатора, например хлорида цинка) и (4) непрямое сжижение (монооксид углерода и водород объединяются в присутствии катализатора).

.

Почему металлические связи ненаправленные?

Химия
Наука
  • Анатомия и физиология
  • Астрономия
.

Почему уголь не классифицируется как минерал?

Наука об окружающей среде
Наука
  • Анатомия и физиология
  • Астрономия
  • Астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • наука о планете Земля
  • Наука об окружающей среде
  • Органическая химия
  • Физика
Математика
  • Алгебра
  • Исчисление
.

Смотрите также