Номер 3, страница 195 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 26. Свойства оксидов, кислот, оснований и солей. Глава 6. Классификация и взаимосвязь неорганических и органических веществ - номер 3, страница 195.

Условие.

3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения веществ:

а) калий → гидроксид калия → карбонат калия → нитрат калия → сульфат калия;

б) цинк → хлорид цинка → гидроксид цинка → оксид цинка → нитрат цинка;

в) медь → оксид меди(II) → сульфат меди(II) → гидроксид меди(II) → оксид меди(II) → хлорид меди(II);

г) углерод → углекислый газ → карбонат натрия → карбонат кальция → углекислый газ.

Решение.

Решение 2.

а) калий → гидроксид калия → карбонат калия → нитрат калия → сульфат калия

1. Калий является активным щелочным металлом и при взаимодействии с водой образует гидроксид калия и водород.
$2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$

2. Гидроксид калия — это щелочь, которая реагирует с кислотным оксидом (углекислым газом) с образованием соли (карбоната калия) и воды.
$2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

3. Для получения нитрата калия из карбоната калия можно использовать реакцию обмена с азотной кислотой. Азотная кислота сильнее угольной, поэтому она вытесняет ее из соли, при этом выделяется углекислый газ.
$K_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$

4. Сульфат калия можно получить из нитрата калия при реакции с концентрированной серной кислотой при нагревании. В ходе реакции образуется сульфат калия и улетучивается более летучая азотная кислота.
$2KNO_3 + H_2SO_4 \text{ (конц.)} \xrightarrow{t} K_2SO_4 + 2HNO_3 \uparrow$

Ответ:
1. $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$
2. $2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$
3. $K_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$
4. $2KNO_3 + H_2SO_4 \xrightarrow{t} K_2SO_4 + 2HNO_3 \uparrow$

б) цинк → хлорид цинка → гидроксид цинка → оксид цинка → нитрат цинка

1. Цинк, как металл, стоящий в ряду активности до водорода, реагирует с соляной кислотой, вытесняя водород и образуя хлорид цинка.
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

2. Гидроксид цинка является нерастворимым основанием, поэтому его можно получить реакцией ионного обмена, добавив к раствору хлорида цинка щелочь, например, гидроксид натрия.
$ZnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

3. Гидроксид цинка, как и многие нерастворимые основания, при нагревании разлагается на соответствующий оксид и воду.
$Zn(OH)_2 \xrightarrow{t} ZnO + H_2O$

4. Оксид цинка проявляет амфотерные (с преобладанием основных) свойства и реагирует с кислотами. При реакции с азотной кислотой образуется нитрат цинка и вода.
$ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$

Ответ:
1. $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
2. $ZnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Zn(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$
3. $Zn(OH)_2 \xrightarrow{t} ZnO + H_2O$
4. $ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$

в) медь → оксид меди(II) → сульфат меди(II) → гидроксид меди(II) → оксид меди(II) → хлорид меди(II)

1. Медь при нагревании на воздухе окисляется кислородом до оксида меди(II).
$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Оксид меди(II) является основным оксидом и реагирует с кислотами. При взаимодействии с серной кислотой образуется сульфат меди(II) и вода.
$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

3. Для получения нерастворимого гидроксида меди(II) из раствора сульфата меди(II) проводят реакцию обмена со щелочью.
$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

4. Гидроксид меди(II) при нагревании разлагается на оксид меди(II) и воду.
$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

5. Оксид меди(II) снова реагирует с кислотой, на этот раз с соляной, образуя хлорид меди(II) и воду.
$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

Ответ:
1. $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$
2. $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$
3. $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
4. $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$
5. $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

г) углерод → углекислый газ → карбонат натрия → карбонат кальция → углекислый газ

1. При сжигании углерода в избытке кислорода образуется диоксид углерода (углекислый газ).
$C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$

2. Углекислый газ, будучи кислотным оксидом, реагирует с раствором щелочи (гидроксида натрия) с образованием карбоната натрия.
$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

3. Карбонат кальция — нерастворимая соль, которую можно получить по реакции обмена, смешав раствор карбоната натрия с раствором растворимой соли кальция, например, хлорида кальция.
$Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

4. Углекислый газ можно получить из карбоната кальция двумя основными способами: термическим разложением (прокаливанием) или действием сильной кислоты.
$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow$ (термическое разложение)
или
$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$ (реакция с кислотой)

Ответ:
1. $C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$
2. $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
3. $Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$
4. $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow$