Страница 235 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

6. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

a) $CaCO_3 \xrightarrow{1} CaO \xrightarrow{2} Ca(OH)_2 \xrightarrow{3} CaCO_3 \xrightarrow{4} Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{5} CaCO_3;$

б) $C \xrightarrow{1} CO_2 \xrightarrow{2} CO \xrightarrow{3} CO_2 \xrightarrow{4} C.$

Рассмотрите процессы окисления-восстановления.

а) $CaCO_3 \xrightarrow{1} CaO \xrightarrow{2} Ca(OH)_2 \xrightarrow{3} CaCO_3 \xrightarrow{4} Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{5} CaCO_3$

1. $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2 \uparrow$

2. $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

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

4. $CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

5. $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaCO_3 \downarrow + CO_2 \uparrow + H_2O$

В данной цепочке превращений окислительно-восстановительные реакции отсутствуют, так как степени окисления элементов не изменяются.

Ответ:

1. $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2 \uparrow$

2. $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

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

4. $CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

5. $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaCO_3 \downarrow + CO_2 \uparrow + H_2O$

б) $C \xrightarrow{1} CO_2 \xrightarrow{2} CO \xrightarrow{3} CO_2 \xrightarrow{4} C$

Все реакции в данной цепочке являются окислительно-восстановительными.

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

Процессы окисления-восстановления:

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ (окисление)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (восстановление)

$C$ (углерод) – восстановитель, $O_2$ (кислород) – окислитель.

2. $CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$

Процессы окисления-восстановления:

$C^0 - 2e^- \rightarrow C^{+2}$ (окисление)

$C^{+4} + 2e^- \rightarrow C^{+2}$ (восстановление)

$C$ (углерод) – восстановитель, $CO_2$ (оксид углерода(IV)) – окислитель.

3. $2CO + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CO_2$

Процессы окисления-восстановления:

$C^{+2} - 2e^- \rightarrow C^{+4}$ (окисление)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (восстановление)

$CO$ (оксид углерода(II)) – восстановитель, $O_2$ (кислород) – окислитель.

4. $CO_2 + 2Mg \xrightarrow{t^\circ} C + 2MgO$

Процессы окисления-восстановления:

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ (окисление)

$C^{+4} + 4e^- \rightarrow C^0$ (восстановление)

$Mg$ (магний) – восстановитель, $CO_2$ (оксид углерода(IV)) – окислитель.

Ответ:

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

2. $CO_2 + C \xrightarrow{t^\circ} 2CO$

3. $2CO + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CO_2$

4. $CO_2 + 2Mg \xrightarrow{t^\circ} C + 2MgO$

7. В 1060 г 2%-го раствора карбоната натрия растворили 14,3 г кристаллической соды ($\text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot 10\text{H}_2\text{O}$). Вычислите массовую долю соли в полученном растворе. Вычислите объём углекислого газа (н. у.), который образуется при взаимодействии полученного раствора с избытком соляной кислоты.

Дано:

$m_{р-ра1}(Na_{2}CO_{3}) = 1060 \text{ г}$
$\omega_{1}(Na_{2}CO_{3}) = 2\% = 0.02$
$m(Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O) = 14.3 \text{ г}$
Избыток $HCl$
Условия: н. у.

Найти:

$\omega_{2}(Na_{2}CO_{3}) - ?$
$V(CO_{2}) - ?$

Решение:

Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

1. Найдем массу карбоната натрия ($Na_{2}CO_{3}$) в исходном 2%-м растворе:
$m_{соли1} = m_{р-ра1} \cdot \omega_{1} = 1060 \text{ г} \cdot 0.02 = 21.2 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярные массы безводного карбоната натрия и кристаллической соды ($Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O$):
$M(Na_{2}CO_{3}) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \text{ г/моль}$
$M(Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O) = 106 + 10 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 286 \text{ г/моль}$

3. Найдем массу безводного карбоната натрия в 14,3 г кристаллической соды. Сначала найдем количество вещества кристаллогидрата:
$\nu(Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O) = \frac{m}{M} = \frac{14.3 \text{ г}}{286 \text{ г/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

4. Поскольку в 1 моль кристаллогидрата содержится 1 моль безводной соли, количество вещества добавленного $Na_{2}CO_{3}$ также равно 0,05 моль. Найдем массу этого количества соли:
$m_{соли2} = \nu \cdot M(Na_{2}CO_{3}) = 0.05 \text{ моль} \cdot 106 \text{ г/моль} = 5.3 \text{ г}$

5. Общая масса карбоната натрия в конечном растворе равна сумме масс соли из исходного раствора и добавленной из кристаллогидрата:
$m_{соли\_общ} = m_{соли1} + m_{соли2} = 21.2 \text{ г} + 5.3 \text{ г} = 26.5 \text{ г}$

6. Масса конечного раствора равна сумме массы исходного раствора и массы добавленной кристаллической соды:
$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m(Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O) = 1060 \text{ г} + 14.3 \text{ г} = 1074.3 \text{ г}$

7. Рассчитаем итоговую массовую долю соли в полученном растворе:
$\omega_{2}(Na_{2}CO_{3}) = \frac{m_{соли\_общ}}{m_{р-ра2}} \cdot 100\% = \frac{26.5 \text{ г}}{1074.3 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 2.47\%$

Ответ: массовая доля соли в полученном растворе составляет 2,47%.

Вычислите объём углекислого газа (н. у.), который образуется при взаимодействии полученного раствора с избытком соляной кислоты.

1. Уравнение реакции взаимодействия карбоната натрия с избытком соляной кислоты:
$Na_{2}CO_{3} + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow$

2. Из предыдущих расчетов известно, что общая масса $Na_{2}CO_{3}$ в растворе составляет 26,5 г. Найдем количество вещества $Na_{2}CO_{3}$:
$\nu_{общ}(Na_{2}CO_{3}) = \frac{m_{соли\_общ}}{M(Na_{2}CO_{3})} = \frac{26.5 \text{ г}}{106 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, соотношение количеств вещества $Na_{2}CO_{3}$ и $CO_{2}$ равно 1:1. Следовательно:
$\nu(CO_{2}) = \nu_{общ}(Na_{2}CO_{3}) = 0.25 \text{ моль}$

4. Объем углекислого газа при нормальных условиях (н. у.) находим, используя молярный объем газов ($V_{m} = 22.4 \text{ л/моль}$):
$V(CO_{2}) = \nu(CO_{2}) \cdot V_{m} = 0.25 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 5.6 \text{ л}$

Ответ: объем углекислого газа равен 5,6 л.