Номер 5, страница 179 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Получите из угля карбонат бария в минимальное число стадий.

Дано:

Исходное вещество - уголь, основным химическим элементом которого является углерод ($C$).

Найти:

Получить карбонат бария ($BaCO_3$) за минимальное число стадий.

Решение:

Для получения карбоната бария ($BaCO_3$) из угля (углерода, $C$) необходимо провести последовательность химических превращений. Целевое вещество, карбонат бария, является солью, состоящей из катиона бария ($Ba^{2+}$) и карбонат-аниона ($CO_3^{2-}$). Следовательно, задача сводится к получению карбонат-иона из исходного углерода и его последующему соединению с ионом бария из подходящего реагента.

Минимально возможный путь для данного превращения состоит из двух последовательных химических реакций.

На первой стадии необходимо окислить исходный углерод до диоксида углерода ($CO_2$). Это достигается путем сжигания угля в избытке кислорода при нагревании. Уравнение этой реакции:

$C + O_2 \xrightarrow{t^\circ} CO_2 \uparrow$

На второй стадии полученный диоксид углерода, который является кислотным оксидом, вступает в реакцию с основанием или основным оксидом, содержащим барий. Наиболее наглядной и часто используемой в лабораторной практике является реакция с водным раствором гидроксида бария ($Ba(OH)_2$), известным как баритовая вода. При пропускании углекислого газа через этот раствор образуется нерастворимый в воде белый осадок — карбонат бария. Уравнение реакции:

$CO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3 \downarrow + H_2O$

В качестве альтернативы на второй стадии можно использовать реакцию газообразного $CO_2$ с твердым оксидом бария ($BaO$) при нагревании, которая также приводит к образованию целевого продукта:

$CO_2 + BaO \xrightarrow{t^\circ} BaCO_3$

Таким образом, синтез в две стадии является наиболее коротким и рациональным путем. Провести данное превращение в одну стадию в стандартных условиях невозможно.

Ответ:

Получение карбоната бария из угля можно осуществить в две стадии:

1. Сжигание угля для получения диоксида углерода: $C + O_2 \xrightarrow{t^\circ} CO_2$

2. Реакция диоксида углерода с гидроксидом бария: $CO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3 \downarrow + H_2O$