Номер 5, страница 346 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 48. Углерод и его соединения - номер 5, страница 346.

Условие.

5. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

a) $ \text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{Ca(HCO}_3)_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CO}_2 \rightarrow \text{CO} \rightarrow \text{CH}_3\text{OH} $

б) Монооксид углерода $ \xrightarrow{\text{H}_2\text{, p, t, кат.}} \text{X}_1 \xrightarrow{\text{KMnO}_4\text{, H}_2\text{SO}_4} \text{CO}_2 \xrightarrow{\text{C, t}} \text{X}_2 \rightarrow \text{Ni(CO)}_4 $

Решение.

Решение 2.

a)

1. Получение диоксида углерода из гидрокарбоната натрия можно осуществить путем термического разложения или действием кислоты. Используем термическое разложение:

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + CO_2\uparrow + H_2O$

2. Для превращения диоксида углерода в карбонат кальция, пропустим $CO_2$ через раствор гидроксида кальция (известковую воду):

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

3. Карбонат кальция реагирует с избытком диоксида углерода в воде, образуя растворимый гидрокарбонат кальция:

$CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

4. При нагревании раствора гидрокарбонат кальция разлагается с образованием осадка карбоната кальция:

$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3\downarrow + H_2O + CO_2\uparrow$

5. Получить диоксид углерода из карбоната кальция можно действием сильной кислоты (например, соляной) или прокаливанием:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

6. Монооксид углерода получают восстановлением диоксида углерода углем при высокой температуре:

$CO_2 + C \xrightarrow{t} 2CO$

7. Метанол получают из монооксида углерода и водорода в условиях высокого давления, температуры и в присутствии катализатора:

$CO + 2H_2 \xrightarrow{p, t, кат.} CH_3OH$

Ответ:

1) $2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + CO_2\uparrow + H_2O$

2) $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

3) $CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

4) $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3\downarrow + H_2O + CO_2\uparrow$

5) $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

6) $CO_2 + C \xrightarrow{t} 2CO$

7) $CO + 2H_2 \xrightarrow{p, t, кат.} CH_3OH$

б)

В данной цепи превращений необходимо определить вещества $X_1$ и $X_2$ и составить уравнения реакций.

1. Монооксид углерода (CO) реагирует с водородом ($H_2$) при определенных условиях (давление, температура, катализатор) с образованием метанола ($CH_3OH$). Следовательно, вещество $X_1$ – это метанол.

$CO + 2H_2 \xrightarrow{p, t, кат.} CH_3OH$

2. Вещество $X_1$ (метанол) окисляется сильным окислителем – перманганатом калия ($KMnO_4$) в кислой среде ($H_2SO_4$) – до диоксида углерода ($CO_2$).

$5CH_3OH + 6KMnO_4 + 9H_2SO_4 \rightarrow 5CO_2 + 6MnSO_4 + 3K_2SO_4 + 19H_2O$

3. Диоксид углерода ($CO_2$) при высокой температуре реагирует с углем (C), восстанавливаясь до монооксида углерода (CO). Следовательно, вещество $X_2$ – это монооксид углерода.

$CO_2 + C \xrightarrow{t} 2CO$

4. Вещество $X_2$ (монооксид углерода) реагирует с порошком никеля (Ni) при нагревании с образованием тетракарбонила никеля.

$Ni + 4CO \xrightarrow{t} Ni(CO)_4$

Ответ: $X_1$ – метанол ($CH_3OH$), $X_2$ – монооксид углерода ($\text{CO}$).

Уравнения реакций:

1) $CO + 2H_2 \xrightarrow{p, t, кат.} CH_3OH$

2) $5CH_3OH + 6KMnO_4 + 9H_2SO_4 \rightarrow 5CO_2 + 6MnSO_4 + 3K_2SO_4 + 19H_2O$

3) $CO_2 + C \xrightarrow{t} 2CO$

4) $Ni + 4CO \xrightarrow{t} Ni(CO)_4$