Номер 14, страница 102 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

14. В лаборатории углекислый газ получают действием на мрамор соляной, а иногда азотной кислоты. Напишите уравнения соответствующих реакций. Объясните, почему для этой цели не используют серную и фосфорную кислоты.

Напишите уравнения соответствующих реакций.

В лабораторных условиях углекислый газ ($CO_2$) получают действием сильных кислот на мрамор. Основным компонентом мрамора является карбонат кальция ($CaCO_3$). При взаимодействии с соляной и азотной кислотами образуются растворимые соли кальция, что позволяет реакции протекать до полного расходования реагентов.

1. Уравнение реакции с соляной кислотой ($HCl$):

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

Продуктами реакции являются хлорид кальция ($CaCl_2$), вода ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$). Хлорид кальция хорошо растворим в воде.

2. Уравнение реакции с азотной кислотой ($HNO_3$):

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Продуктами реакции являются нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$), вода ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$). Нитрат кальция также хорошо растворим в воде.

Ответ: Уравнение реакции с соляной кислотой: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$. Уравнение реакции с азотной кислотой: $CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$.

Объясните, почему для этой цели не используют серную и фосфорную кислоты.

Серную и фосфорную кислоты не применяют для получения углекислого газа из мрамора по причине образования нерастворимых или малорастворимых продуктов реакции, которые останавливают дальнейшее взаимодействие.

1. При действии серной кислоты ($H_2SO_4$) на карбонат кальция образуется малорастворимый сульфат кальция ($CaSO_4$):

$CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + H_2O + CO_2\uparrow$

Образующаяся пленка сульфата кальция покрывает поверхность кусочков мрамора. Это явление называется пассивацией. Слой осадка препятствует контакту свежих порций кислоты с карбонатом кальция, и реакция быстро прекращается.

2. При действии фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) на карбонат кальция образуется нерастворимый в воде фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$):

$3CaCO_3 + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 3H_2O + 3CO_2\uparrow$

Как и в случае с серной кислотой, на поверхности мрамора формируется нерастворимая пленка фосфата кальция, которая блокирует реакцию, и выделение углекислого газа останавливается.

Ответ: Серную и фосфорную кислоты не используют, потому что в результате реакций образуются малорастворимый сульфат кальция ($CaSO_4$) и нерастворимый фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$) соответственно. Эти соли образуют на поверхности мрамора защитную пленку, которая прекращает доступ кислоты к реагенту и останавливает реакцию.