Номер 7, страница 428 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 83. Неорганические материалы. Глава 9. Химия на службе обществу - номер 7, страница 428.

Условие.

7. Силикат кальция $2\text{CaO} \cdot \text{SiO}_2$ входит в состав цемента. Напишите уравнение реакции образования этого вещества при спекании смеси кварцевого песка и известняка.

Решение.

Решение 2.

7. Для того чтобы написать уравнение реакции образования силиката кальция ($2CaO \cdot SiO_2$) при спекании смеси кварцевого песка и известняка, необходимо определить химические формулы реагентов и продуктов.

Исходные вещества (реагенты):
- Кварцевый песок — это в основном диоксид кремния, химическая формула $SiO_2$.
- Известняк — это горная порода, состоящая преимущественно из карбоната кальция, химическая формула $CaCO_3$.

Продукт реакции — силикат кальция, заданный в оксидной форме $2CaO \cdot SiO_2$. Эта запись соответствует ортосиликату кальция с формулой $Ca_2SiO_4$.

Процесс спекания происходит при высокой температуре и включает в себя несколько стадий:

1. Сначала при нагревании происходит термическое разложение известняка (карбоната кальция). В результате образуется оксид кальция ($CaO$) и выделяется углекислый газ ($CO_2$):
$CaCO_3 \xrightarrow{t^{\circ}} CaO + CO_2\uparrow$

2. Затем образовавшийся оксид кальция (основный оксид) вступает в реакцию с диоксидом кремния (кислотный оксид), образуя соль — силикат кальция. Чтобы получить продукт состава $2CaO \cdot SiO_2$, на одну молекулу $SiO_2$ должно прореагировать две молекулы $CaO$:
$2CaO + SiO_2 \xrightarrow{t^{\circ}} Ca_2SiO_4$ (или $2CaO \cdot SiO_2$)

Чтобы составить суммарное уравнение реакции, необходимо учесть, что для второй стадии требуется 2 моль оксида кальция. Следовательно, в первой стадии должно разложиться 2 моль карбоната кальция. Объединяя реагенты и продукты обеих стадий, получаем итоговое уравнение.

Суммарное уравнение реакции спекания известняка с кварцевым песком:
$2CaCO_3 + SiO_2 \xrightarrow{t^{\circ}} Ca_2SiO_4 + 2CO_2\uparrow$

Проверим правильность расстановки коэффициентов (баланс атомов):
- Слева: 2 атома Ca, 2 атома C, $2 \cdot 3 + 2 = 8$ атомов O, 1 атом Si.
- Справа: 2 атома Ca, 1 атом Si, 4 атома O в силикате и $2 \cdot 2 = 4$ атома O в углекислом газе (всего 8), 2 атома C.
Все атомы сбалансированы. В ответе используем оксидную запись продукта, как в условии.

Ответ: $2CaCO_3 + SiO_2 \xrightarrow{t^{\circ}} 2CaO \cdot SiO_2 + 2CO_2\uparrow$.