Номер 13, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 22. Соединения углерода. Глава 1. Неметаллы - номер 13, страница 110.

Условие.

13. Предложите химический способ разделения на индивидуальные вещества смеси аммиака, оксида углерода(IV) и оксида углерода(II).

Решение.

Решение 2.

Решение

Для разделения смеси газов, состоящей из аммиака ($NH_3$), оксида углерода(IV) ($CO_2$) и оксида углерода(II) ($CO$), необходимо использовать их различные химические свойства. Аммиак является газом с основными свойствами, оксид углерода(IV) — с кислотными, а оксид углерода(II) — несолеобразующий оксид, который не реагирует с кислотами и щелочами в обычных условиях. На этих различиях и строится метод разделения.

Этап 1: Отделение аммиака. Исходную газовую смесь пропускают через раствор сильной кислоты, например, серной кислоты ($H_2SO_4$). Аммиак как основание вступает в реакцию нейтрализации с образованием сульфата аммония, который остается в растворе. Оксиды углерода ($CO_2$ и $CO$) химически инертны по отношению к кислоте и проходят через раствор без изменений.

Уравнение реакции поглощения аммиака: $2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$

Этап 2: Отделение оксида углерода(IV). Газовая смесь, оставшаяся после первого этапа ($CO_2$ и $CO$), пропускается через раствор сильного основания, например, через известковую воду (раствор $Ca(OH)_2$). Кислотный оксид $CO_2$ реагирует со щелочью, образуя нерастворимый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$). Оксид углерода(II) не реагирует и проходит дальше.

Уравнение реакции поглощения оксида углерода(IV): $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Этап 3: Получение оксида углерода(II). Газ, прошедший через кислотный и щелочной растворы, представляет собой чистый оксид углерода(II) ($CO$). Его можно собрать и сохранить.

Этап 4: Регенерация индивидуальных веществ. Чтобы получить исходные вещества в чистом виде, необходимо выделить их из продуктов реакций.
Для получения чистого аммиака к раствору сульфата аммония, полученному на первом этапе, добавляют избыток раствора сильной щелочи (например, $NaOH$) и нагревают. Выделяющийся газообразный $NH_3$ собирают.
Уравнение реакции: $(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SO_4 + 2H_2O + 2NH_3 \uparrow$
Для получения чистого оксида углерода(IV) осадок карбоната кальция, полученный на втором этапе, отфильтровывают и обрабатывают сильной кислотой (например, $HCl$). Выделяющийся газ $CO_2$ собирают.
Уравнение реакции: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ:

Химический способ разделения смеси аммиака, оксида углерода(IV) и оксида углерода(II) заключается в последовательном пропускании смеси через раствор сильной кислоты (например, $H_2SO_4$) для поглощения $NH_3$, а затем через раствор щелочи (например, $Ca(OH)_2$) для поглощения $CO_2$. Непрореагировавший остаток является чистым $CO$. Для получения исходных веществ в индивидуальном виде проводят регенерацию: из образовавшегося раствора соли аммония выделяют $NH_3$ действием щелочи при нагревании, а из осадка карбоната выделяют $CO_2$ действием сильной кислоты.