Страница 123 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Оксиды и гидроксиды щелочноземельных металлов проявляют типичные основные свойства, которые в группе сверху вниз

Запишите примеры уравнений соответствующих реакций:

а) для $CaO$

1)

2)

3)

б) для $Ca(OH)_2$

1)

2)

3)

Оксид кальция ($CaO$) и гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) проявляют типичные основные свойства. Это означает, что они вступают в реакции с кислотами, кислотными оксидами и солями (в случае гидроксида).

а) для CaO

Оксид кальция ($CaO$) является основным оксидом и демонстрирует следующие химические свойства:

1) Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации). Например, с соляной кислотой:
$CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$

2) Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли. Например, с оксидом серы(VI):
$CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4$

3) Взаимодействие с водой с образованием соответствующего основания (гидроксида). Эта реакция известна как "гашение извести":
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Ответ: Примеры уравнений реакций для $CaO$:
1) $CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$
2) $CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4$
3) $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

б) для Ca(OH)₂

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), или гашеная известь, является сильным основанием (щёлочью) и проявляет следующие свойства:

1) Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации). Например, с азотной кислотой:
$Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$

2) Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли и воды. Реакция с углекислым газом (качественная реакция на $CO_2$) приводит к помутнению известковой воды из-за образования нерастворимого карбоната кальция:
$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

3) Взаимодействие с растворами солей (реакция ионного обмена), если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок). Например, с карбонатом натрия:
$Ca(OH)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaOH$

Ответ: Примеры уравнений реакций для $Ca(OH)_2$:
1) $Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$
2) $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$
3) $Ca(OH)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaOH$

5. Оксид бериллия — ________ оксид, поэтому он взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами:

а)

б)

Оксид бериллия — амфотерный оксид, поэтому он взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами:

а) Оксид бериллия ($BeO$) обладает амфотерными свойствами, то есть способен реагировать и с кислотами, и со щелочами. При взаимодействии с кислотами он проявляет себя как основный оксид, образуя соль и воду. В качестве примера запишем реакцию с серной кислотой ($H_2SO_4$):

$BeO + H_2SO_4 \rightarrow BeSO_4 + H_2O$

В этой реакции образуется сульфат бериллия и вода.

Ответ: $BeO + H_2SO_4 \rightarrow BeSO_4 + H_2O$

б) При взаимодействии со щелочами оксид бериллия проявляет кислотные свойства. Реакция может протекать по-разному в зависимости от условий.

При сплавлении с твердой щелочью, например, с гидроксидом натрия ($NaOH$), образуется средняя соль (бериллат натрия, $Na_2BeO_2$) и вода:

$BeO + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2BeO_2 + H_2O$

При реакции с водным раствором щёлочи образуется комплексная соль (тетрагидроксобериллат натрия, $Na_2[Be(OH)_4]$):

$BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$

Оба уравнения являются верными. В качестве ответа приведём реакцию с образованием комплексной соли, так как она чаще встречается в курсе химии для описания амфотерности в растворах.

Ответ: $BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$

Часть II

1. Запишите уравнения реакций получения из кальция:

а) нитрида

б) силицида

в) карбида

а) нитрида
Для получения нитрида кальция необходимо провести реакцию между металлическим кальцием и газообразным азотом. Кальций является элементом второй группы, поэтому в соединениях его степень окисления +2 ($Ca^{2+}$). Азот в нитридах имеет степень окисления -3 ($N^{3-}$). Для составления формулы нитрида кальция необходимо уравнять суммарные заряды, наименьшее общее кратное для 2 и 3 равно 6. Таким образом, формула соединения — $Ca_3N_2$. Реакция протекает при нагревании.
Уравнение реакции: $3Ca + N_2 \xrightarrow{t^\circ} Ca_3N_2$
Ответ: $3Ca + N_2 \rightarrow Ca_3N_2$

б) силицида
Силицид кальция получают прямым синтезом из простых веществ — кальция и кремния — при высокой температуре. В наиболее распространенном силициде кальция, $Ca_2Si$, кальций имеет степень окисления +2, а кремний –4 ($Si^{4-}$).
Уравнение реакции: $2Ca + Si \xrightarrow{t^\circ} Ca_2Si$
Ответ: $2Ca + Si \rightarrow Ca_2Si$

в) карбида
Карбид кальция получают взаимодействием кальция с углеродом (например, в виде кокса) при сильном нагревании. Карбид кальция ($CaC_2$) является ацетиленидом, то есть солью ацетилена. В нем кальций имеет степень окисления +2, а два атома углерода образуют ацетиленид-анион $C_2^{2-}$.
Уравнение реакции: $Ca + 2C \xrightarrow{t^\circ} CaC_2$
Ответ: $Ca + 2C \rightarrow CaC_2$

2. Определите формулы неизвестных реагентов в схеме последовательных превращений и запишите соответствующие уравнения реакций.

$Ca \rightarrow X_1 \rightarrow X_2 \rightarrow CaCO_3 \rightarrow Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCl_2 \rightarrow Ca(NO_3)_2$

$X_1$ —

$X_2$ —

1)

2)

X₁ — $CaO$ (оксид кальция)

X₂ — $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция)

Решение:

Для определения неизвестных веществ и написания уравнений необходимо последовательно разобрать всю цепочку химических превращений.

1) $Ca \rightarrow X_1$: Чтобы из металлического кальция получить соединение, которое в дальнейшем сможет превратиться в карбонат кальция, необходимо провести реакцию с кислородом (окисление). В результате образуется оксид кальция. Следовательно, $X_1$ - это $CaO$.

$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$

2) $X_1 \rightarrow X_2$: Из оксида кальция ($X_1$) необходимо получить вещество $X_2$, способное реагировать с образованием $CaCO_3$. Таким веществом является гидроксид кальция (гашёная известь), который получается при реакции оксида кальция с водой. Следовательно, $X_2$ - это $Ca(OH)_2$.

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

3) $X_2 \rightarrow CaCO_3$: Превращение подтверждает наш выбор. Гидроксид кальция (известковая вода) реагирует с углекислым газом, образуя белый осадок карбоната кальция.

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

4) $CaCO_3 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$: Превращение нерастворимого карбоната в растворимый гидрокарбонат происходит при дальнейшем пропускании углекислого газа через водную суспензию карбоната кальция.

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

5) $Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCl_2$: Для получения хлорида кальция из гидрокарбоната кальция необходимо подействовать на него сильной кислотой, например, соляной. В результате реакции выделяется углекислый газ.

$Ca(HCO_3)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2CO_2 \uparrow + 2H_2O$

6) $CaCl_2 \rightarrow Ca(NO_3)_2$: Для получения нитрата кальция из хлорида кальция можно провести реакцию ионного обмена. Необходимо добавить соль, содержащую нитрат-ион, которая образует нерастворимый осадок с ионом хлора. Таким реагентом является нитрат серебра.

$CaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2AgCl \downarrow$

Ответ: $X_1$ – $CaO$, $X_2$ – $Ca(OH)_2$. Уравнения всех реакций приведены в ходе решения.