Номер 5, страница 133 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. В схеме превращений

$Ca \rightarrow X \rightarrow CaCO_3$

веществу X соответствует формула

1) $CaC_2$

2) $CaCl_2$

3) $CaS$

4) $Ca_3N_2$

Для того чтобы определить, какая формула соответствует веществу X в предложенной схеме превращений $Ca \rightarrow X \rightarrow CaCO_3$, необходимо проанализировать возможность осуществления каждого этапа для всех предложенных вариантов.

Решение

Рассмотрим последовательно каждый из предложенных вариантов ответа.

1) Вещество X — $CaC_2$ (карбид кальция)

Первый этап: $Ca \rightarrow CaC_2$. Эту реакцию можно осуществить, сплавляя кальций с углеродом при высокой температуре.

$Ca + 2C \xrightarrow{t^\circ} CaC_2$

Второй этап: $CaC_2 \rightarrow CaCO_3$. Это превращение обычно осуществляют в две стадии. Сначала карбид кальция реагирует с водой (гидролиз) с образованием гидроксида кальция:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2 \uparrow$

Затем через полученный раствор гидроксида кальция пропускают углекислый газ, чтобы получить карбонат кальция:

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

Хотя этот путь химически возможен, второй переход ($X \rightarrow CaCO_3$) является многостадийным.

2) Вещество X — $CaCl_2$ (хлорид кальция)

Первый этап: $Ca \rightarrow CaCl_2$. Хлорид кальция можно легко получить из металлического кальция, например, реакцией с хлором или соляной кислотой.

$Ca + Cl_2 \rightarrow CaCl_2$

Второй этап: $CaCl_2 \rightarrow CaCO_3$. Карбонат кальция является нерастворимой солью, которую можно получить из растворимой соли хлорида кальция путем реакции ионного обмена с растворимым карбонатом, например, карбонатом натрия.

$CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

Эта цепочка превращений логична, и каждый её этап представляет собой одну химическую реакцию. Это классический способ получения нерастворимых солей.

3) Вещество X — $CaS$ (сульфид кальция)

Первый этап: $Ca \rightarrow CaS$. Сульфид кальция можно получить при нагревании кальция с серой.

$Ca + S \xrightarrow{t^\circ} CaS$

Второй этап: $CaS \rightarrow CaCO_3$. Это превращение можно осуществить, пропуская углекислый газ через водную суспензию сульфида кальция. Угольная кислота ($H_2CO_3$) вытеснит более слабую сероводородную кислоту из её соли.

$CaS + CO_2 + H_2O \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2S \uparrow$

Этот путь также возможен, но менее распространен в учебных задачах по сравнению с реакциями обмена между растворимыми солями.

4) Вещество X — $Ca_3N_2$ (нитрид кальция)

Первый этап: $Ca \rightarrow Ca_3N_2$. Нитрид кальция образуется при реакции кальция с азотом при нагревании.

$3Ca + N_2 \xrightarrow{t^\circ} Ca_3N_2$

Второй этап: $Ca_3N_2 \rightarrow CaCO_3$. Как и в случае с карбидом, этот переход требует двух стадий: гидролиз нитрида с образованием гидроксида кальция, а затем реакция гидроксида с углекислым газом.

$Ca_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Ca(OH)_2 + 2NH_3 \uparrow$

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

Этот путь также является многостадийным для второго превращения.

Сравнивая все варианты, наиболее простым и классическим способом осуществления данной цепочки превращений, где каждая стрелка соответствует одной реакции, является вариант с хлоридом кальция ($CaCl_2$) в качестве промежуточного вещества X.

Ответ: 2) $CaCl_2$