Khí CO2 sinh ra từ đâu, Nguồn gốc sinh ra khí CO2, Quy trình tạo ra khí CO2?

Câu hỏi: Khí CO₂ sinh ra từ đâu, nguồn gốc sinh ra khí CO₂, quy trình tạo ra khí CO₂

Lời giải:

Khí CO₂ được sinh ra bởi nhiều nguyên nhân khác nhau như sau:

- Khí CO₂ sinh ra từ hoạt động hô hấp của con người và động vật, quá trình quang hợp của thực vật.

- Từ sự phân hủy xác động vật.

- Do núi lửa phun trào, sinh ra nhiều khói bụi chứa khí CO₂

- Các hoạt động tiêu cực của con người: khí thải công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải (quá trình đốt nhiên liệu, đốt xăng) , hoạt động đun nấu trong sinh hoạt, chặt phá rừng bừa bãi.

- Dân số tăng quá nhanh cùng với quá trình công nghiệp hóa- hiện đại hóa cũng góp một phần không nhỏ vào lượng khí thải CO₂ này.

Cùng Top lời giải đi tìm hiểu về nguồn gốc sinh ra khí CO₂ , tính chất hóa học và phản ứng hóa học tạo khí CO2 nhé.

1. CO₂ là gì?

Cấu tạo phân tử CO₂

Cấu tạo của phân từ CO₂ Bao gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử ôxy

a. Tính chất vật lý của CO₂

- CO₂ còn có tên gọi khác là thán khí, anhidrit cacbonic, khí cacbonic, dioxit cacbon…Trong điều kiện thường CO₂ là khí không màu, không mùi và có vị chua nhẹ. Nếu hít thở phải CO₂ ở nồng độ cao sẽ tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng.

- CO2 hòa tan tốt trong nước và nặng gấp 1,624 lần không khí.

- Khí CO2 không tham gia phản ứng cháy và hóa lỏng ở nhiệt độ -78 độ C.

- CO2 ở dạng rắn sẽ không nóng chảy mà thăng hoa thành dạng khí ở -78,5 độ C (-109,3 độ F).

- Ngoài ra nó có thể bị phân hủy tại nhiệt độ cao 2000 độ C thành CO và CO₂.

Để sản xuất băng khô, người ta nén khí CO₂ thành dạng lỏng, loại bỏ nhiệt gây ra bởi quá trình nén rồi cho CO₂ lỏng giãn nở nhanh. Điều này sẽ làm giảm nhiệt độ, khiến một phần CO₂ bị đóng băng thành "tuyết", "tuyết" này được nén thành các viên hay khối.

Khi nguồn lửa tiếp xúc với khí cacbon dioxit, nó sẽ ngay tức khắc bị dập tắt, tuy nhiên với Magie, Kẽm, cacbon bị khử và tạo ra oxit kim loại và muội than.

b.Tính chất hóa học của CO₂

CO₂ có đầy đủ tính chất hóa học điển hình của một oxit axit:

+ Trong nước, CO₂ phản ứng tạo thành axit cacbonic. Đây là một diaxit rất yếu.   

CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃

+ CO₂ tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối, xúc tác nhiệt độ

CaO + CO₂ → CaCO₃ 

+ CO₂ tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

+ CO₂ là chất khí bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và phản ứng được với các chất khử mạnh

2CO₂ ↔ 2CO + O₂ (nhiệt độ)

CO₂ + 2Mg → 2MgO + C

CO₂ + C → 2CO

c. Điều chế CO₂

* Điều chế CO₂ trong phòng thí nghiệm

CO₂ thường được điều chế từ CaCO₃ và dung dịch HCl. Tuy nhiên sản phẩm thu được còn lẫn một ít khí hiđro clorua cùng hơi nước.

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Để thu được khí CO₂ tinh khiết sẽ cho hỗn hợp khí và hơi qua bình đựng dung dịch NaHCO3 dư, khi đó khí hiđro clorua sẽ bị giữ lại. Sau đó cho hỗn hợp còn lại đi qua bình đựng H₂SO4 đặc (hoặc P₂O5) hơi nước sẽ bị hấp thụ và thu được sản phẩm CO₂ tinh khiết.

* Điều chế CO₂ trong công nghiệp

Sản xuất CO₂ bằng cách đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí:

C+O₂ → CO₂

Hoặc nhiệt phân đá vôi:

CaCO₃  → CaO + CO₂ (ở 1000 ^oC)

Ngoài ra, có thể thu CO₂ từ:

+ Quá trình hô hấp của người hay động vật

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

+ Từ quá trình lên men bia rượu

C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH

+ Hay từ quá trình đốt cháy nhiên liệu

C_xH_y + (x+y/4)O₂ → XCO₂ + (y/2)H₂O

2.Ứng dụng của khí CO₂ trong đời sống thực tế

- CO₂ nén lạnh thành băng khô và được sử dụng là chất làm lạnh quan trọng, nhất là với ngành công nghiệp thực phẩm để lưu giữ cho vận chuyển và bảo quản các sản phẩm đông lạnh, kem,…

- Với ngành công nghiệp nước giải khát, CO₂ được sử dụng để tạo gas cho nhiều loại đồ uống như coca, pepsi, 7up,…

- Cacbon dioxit được dùng như một khí điều áp chi phí thấp, không cháy. Trong các áo phao cứu hộ có chứa các hộp nhỏ CO₂ đã nén để có thể nhanh chóng làm phồng lên. Những ống thép chứa CO₂ nén được bán làm khí nén của súng hơi, bi sơn, bơm bánh xe, sản xuất nước khoáng xenxe.

- Trong các mỏ than, CO₂ lỏng bốc hơi nhanh tạo ra các vụ nổ.

- Trong nhiều loại bình cứu hỏa có chứa CO₂ lỏng để dập lửa do cháy, chập điện

- Dù phản ứng với hầu hết các kim loại nhưng cacbonic vẫn được dùng như môi trường khí của công nghệ hàn, tuy  nhiên mối hàn sẽ giòn hơn các môi trường khí trơ như agon, heli,…và giảm chất lượng do axit cacbonic được tạo thành.  

- CO2 lỏng là một dung môi tốt cho nhiều hợp chất hữu  cơ, là chất thay thế ít độc hơn các dung môi truyền thống như clorua hữu cơ và được sử dụng để loại bỏ cafein từ caffe. 

- Cacbonic có vai trò quan trọng khi 5% CO₂ được thêm vào oxy nguyên chất để trợ thở sau khi bệnh nhân đã ngừng thở nhằm ổn định và cân bằng oxy/cacbonic trong máu.

- Laser cacbon dioxit sử dụng CO₂ làm môi trường.

- Tại các giếng dầu, CO₂ được bơm vào làm tác nhân nén, giúp giảm đáng kể độ nhớt của dầu thô, tạo điều kiện để dầu chảy nhanh hơn trong lòng đất đến các giếng hút. Với những mỏ dầu đã hoàn thiện, người ta xây dựng một hệ thống ống đồ sộ để chuyển CO₂ đến các điểm bơm.

- CO₂ đôi khi được bơm vào các nhà kính để kích thích sự phát triển của thực vật do CO₂ là  nguyên liệu chính của quá trình quang hợp.

3. Khí CO₂ có độc không?

- CO₂ không phải là một chất khí độc hai, nhưng nếu vượt quá nồng độ cho phép sẽ gây khó thở, mệt mỏi, kích thích hệ thần kinh, tăng nhịp tim và gây ra nhiều rối loạn khác.

- Khi CO₂ tăng nhanh, nó sẽ làm giảm sự tổng hợp protein. Khi côn trùng ăn thực vật thiếu protein sẽ có tỉ lệ chết cao hơn, gây hại cho hệ sinh thái.

- CO₂ tăng lên cũng khiến hiệu ứng nhà kính thêm nghiêm trọng, khiến Trái Đất nóng lên và trở thành một vấn đề vô cùng nhức nhối hiện nay, đe dọa trực tiếp đến sự sống của con người và các loài sinh vật sống khác.

Tác hại của khí CO₂

Theo thống kê, con người đã thải ra bầu khí quyển ngày càng nhiều khí CO₂ mà chủ yếu là từ các hoạt động đốt than đá và khí tự nhiên của các nhà máy điện, sản xuất phân bón, xi măng, các quy trình công nghiệp khác.

Mặc dù khí CO₂ tuy không phải là khí quá độc, nhưng với nồng độ lớn sẽ làm giảm nồng độ oxy trong không khí, gây ra các tác hại nguy hiểm đến sức khỏe con người như mệt mỏi, khó thở, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim cùng các rối loạn khác.