Номер 7, страница 114 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

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

a) $CO_2 \to CaCO_3 \to Ca(HCO_3) \to CO_2 \to CO$

б) $C \to CO_2 \to Na_2CO_3 \to BaCO_3 \to CO_2$

Для реакций, протекающих в растворах, запишите ионные уравнения. В уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислители и восстановители.

а) $CO_2 \rightarrow CaCO_3 \rightarrow Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CO_2 \rightarrow CO$

1. $CO_2 \rightarrow CaCO_3$

Для получения карбоната кальция из оксида углерода(IV) необходимо пропустить газ через раствор гидроксида кальция (известковую воду). Это качественная реакция на углекислый газ.

Молекулярное уравнение реакции:

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

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$CO_2 + Ca^{2+} + 2OH^- \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение совпадает с полным, так как $CO_2$ и $H_2O$ — малодиссоциирующие вещества, а $CaCO_3$ — нерастворимый осадок.

2. $CaCO_3 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

Чтобы перевести нерастворимый карбонат кальция в растворимый гидрокарбонат, необходимо продолжить пропускать углекислый газ через раствор в присутствии воды. Осадок растворится.

Молекулярное уравнение реакции:

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

Так как в реакции участвует твердое вещество ($CaCO_3$), а продуктом является растворимая соль, ионное уравнение записывается следующим образом:

$CaCO_3(s) + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca^{2+} + 2HCO_3^-$

3. $Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CO_2$

Гидрокарбонат кальция — термически неустойчивое соединение. При нагревании раствора он разлагается с образованием исходного карбоната кальция, воды и углекислого газа.

Молекулярное уравнение реакции:

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

Реакция протекает в растворе. Полное и сокращенное ионные уравнения совпадают:

$Ca^{2+} + 2HCO_3^- \xrightarrow{t} CaCO_3\downarrow + CO_2\uparrow + H_2O$

4. $CO_2 \rightarrow CO$

Для получения угарного газа (оксида углерода(II)) из углекислого газа (оксида углерода(IV)) необходимо провести реакцию восстановления. В качестве восстановителя при высокой температуре используют уголь (кокс).

Молекулярное уравнение реакции:

$CO_2 + C \xrightarrow{t} 2CO$

Это окислительно-восстановительная реакция (компропорционирование). Составим электронный баланс:

$C^{+4} + 2e^- \rightarrow C^{+2}$ | 1 (процесс восстановления)

$C^{0} - 2e^- \rightarrow C^{+2}$ | 1 (процесс окисления)

Окислитель: $C^{+4}$ (в составе $CO_2$). Восстановитель: $C^{0}$ (углерод).

Ответ:

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

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

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

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

б) $C \rightarrow CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3 \rightarrow CO_2$

1. $C \rightarrow CO_2$

Оксид углерода(IV) получают сжиганием угля в избытке кислорода.

Молекулярное уравнение реакции:

$C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$

Это окислительно-восстановительная реакция. Составим электронный баланс:

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ | 1 (процесс окисления)

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 1 (процесс восстановления)

Окислитель: $O_2$ (кислород). Восстановитель: $C$ (углерод).

2. $CO_2 \rightarrow Na_2CO_3$

Карбонат натрия можно получить, пропуская углекислый газ через раствор гидроксида натрия.

Молекулярное уравнение реакции:

$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$CO_2 + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + CO_3^{2-} + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$CO_2 + 2OH^- \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O$

3. $Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3$

Для получения нерастворимого карбоната бария к раствору карбоната натрия нужно добавить раствор любой растворимой соли бария, например, хлорида бария.

Молекулярное уравнение реакции:

$Na_2CO_3 + BaCl_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$

Реакция протекает в растворе. Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + CO_3^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow BaCO_3\downarrow$

4. $BaCO_3 \rightarrow CO_2$

Углекислый газ можно получить из карбоната бария действием сильной кислоты, например, соляной.

Молекулярное уравнение реакции:

$BaCO_3 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Реакция протекает с участием твердого вещества. Полное ионное уравнение:

$BaCO_3(s) + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Ba^{2+} + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$BaCO_3(s) + 2H^+ \rightarrow Ba^{2+} + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ:

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

2. $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

3. $Na_2CO_3 + BaCl_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$

4. $BaCO_3 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$