Номер 1, страница 65 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Какие вещества и как можно получить, имея в своём распоря-

Поскольку в вопросе не указано, какие именно вещества имеются в распоряжении, предположим, что нам доступны самые распространенные природные ресурсы и продукты их первичной переработки: вода ($H_2O$), воздух (состоящий в основном из азота $N_2$ и кислорода $O_2$), поваренная соль ($NaCl$), известняк ($CaCO_3$), уголь ($C$) и источник энергии (электричество и тепло).

Решение

Исходя из данных предположений, можно осуществить синтез множества неорганических и органических веществ. Рассмотрим основные из них.

Эти газы можно получить методом электролиза воды. На отрицательном электроде (катоде) выделяется водород, а на положительном (аноде) — кислород. Кислород также можно получать фракционной перегонкой сжиженного воздуха.

Уравнение реакции электролиза воды: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

Ответ: Водород и кислород можно получить путем электролиза воды.

Эти вещества получают при термическом разложении (обжиге) известняка в специальных печах при температуре около 900–1200 °C. Углекислый газ также можно получить при сжигании угля в избытке кислорода.

Уравнение реакции обжига известняка: $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2\uparrow$

Уравнение реакции горения угля: $C + O_2 \to CO_2\uparrow$

Ответ: Негашеную известь и углекислый газ можно получить путем обжига известняка.

Данные вещества получают из поваренной соли ($NaCl$) с помощью электролиза. При электролизе расплава соли на катоде образуется металлический натрий, а на аноде — газообразный хлор. При электролизе водного раствора соли получают гидроксид натрия, хлор и водород.

Электролиз расплава: $2NaCl \xrightarrow{электролиз, расплав} 2Na + Cl_2\uparrow$

Электролиз раствора: $2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз, раствор} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$

Ответ: Натрий, хлор и гидроксид натрия можно получить путем электролиза расплава или водного раствора поваренной соли.

Для получения соляной кислоты необходимо сначала синтезировать хлороводород. Это делают путем прямой реакции между водородом и хлором, полученными ранее (см. пункты 1 и 3). Реакция инициируется нагреванием или ультрафиолетовым облучением. Затем газообразный хлороводород растворяют в воде.

Уравнение реакции синтеза хлороводорода: $H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu \text{ или } t^\circ} 2HCl$

Ответ: Соляную кислоту получают путем синтеза хлороводорода из простых веществ с последующим его растворением в воде.

Аммиак является ключевым продуктом химической промышленности. Его получают в процессе Габера-Боша, синтезируя из азота (из воздуха) и водорода (из воды). Процесс требует высоких температур (400-500 °C), высокого давления (15-35 МПа) и использования катализатора (пористое железо).

Уравнение реакции: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Ответ: Аммиак получают путем каталитического синтеза из азота и водорода при высоком давлении и температуре.

Производство азотной кислоты основано на окислении аммиака и проходит в три стадии:

1. Каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха на платино-родиевом катализаторе до оксида азота(II): $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt/Rh, t^\circ} 4NO + 6H_2O$

2. Окисление оксида азота(II) до оксида азота(IV) кислородом воздуха: $2NO + O_2 \to 2NO_2$

3. Поглощение оксида азота(IV) водой в присутствии кислорода с образованием азотной кислоты: $4NO_2 + O_2 + 2H_2O \to 4HNO_3$

Ответ: Азотную кислоту получают в ходе многостадийного процесса, включающего каталитическое окисление аммиака.

Гашеную известь (гидроксид кальция) получают простой реакцией "гашения" негашеной извести водой.

Уравнение реакции: $CaO + H_2O \to Ca(OH)_2$

Кальцинированную соду (карбонат натрия) можно получить, пропуская углекислый газ (из обжига известняка) через раствор гидроксида натрия (из электролиза раствора соли).

Уравнение реакции: $2NaOH + CO_2 \to Na_2CO_3 + H_2O$

Ответ: Гашеную известь получают реакцией оксида кальция с водой; соду — реакцией гидроксида натрия с углекислым газом.