Номер 15, страница 88 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 9. Углерод, кремний и их соединения - номер 15, страница 88.

Условие.

15. Напишите уравнения реакций, соответствующих следующим превращениям:

а) угарный газ → углекислый газ → гидрокарбонат кальция → карбонат кальция → оксид кальция → кальций → карбид кальция

б) известняк → углекислый газ → угарный газ → углекислый газ → пищевая сода → техническая сода

в) оксид углерода(IV) → карбонат аммония → гидрокарбонат аммония → карбонат бария → хлорид бария → карбонат бария → углекислый газ

г) $Ca \to Ca(OH)_2 \to X \to CaO \to CaC_2 \to Ca(OH)_2$

д) $Ca \to CaC_2 (+ H_2O) \to X_1 \to Ca(HCO_3)_2 \to X_2 \to CO$

Решение.

Решение 2.

а) угарный газ → углекислый газ → гидрокарбонат кальция → карбонат кальция → оксид кальция → кальций → карбид кальция

Решение

1. Превращение угарного газа в углекислый газ осуществляется реакцией окисления, например, горения в кислороде.

$2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$

2. Для получения гидрокарбоната кальция необходимо пропустить избыток углекислого газа через раствор гидроксида кальция (известковую воду).

$Ca(OH)_2 + 2CO_2(\text{изб.}) \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

3. При нагревании раствор гидрокарбоната кальция разлагается, при этом выпадает осадок карбоната кальция.

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

4. Карбонат кальция при сильном нагревании (прокаливании) разлагается на оксид кальция и углекислый газ.

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

5. Оксид кальция можно восстановить до металлического кальция, например, с помощью алюминия (алюминотермия).

$3CaO + 2Al \xrightarrow{t} 3Ca + Al_2O_3$

6. Кальций при высокой температуре реагирует с углеродом с образованием карбида кальция.

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

Ответ:

$2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$

$Ca(OH)_2 + 2CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

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

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

$3CaO + 2Al \xrightarrow{t} 3Ca + Al_2O_3$

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

б) известняк → углекислый газ → угарный газ → углекислый газ → пищевая сода → техническая сода

Решение

1. Известняк (основной компонент - карбонат кальция $CaCO_3$) при обжиге разлагается с образованием углекислого газа.

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

2. Углекислый газ реагирует с раскаленным углем (коксом), восстанавливаясь до угарного газа.

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

3. Угарный газ окисляется кислородом (горит) до углекислого газа.

$2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$

4. Для получения пищевой соды (гидрокарбоната натрия) углекислый газ пропускают через раствор гидроксида натрия.

$NaOH + CO_2 \rightarrow NaHCO_3$

5. Пищевую соду (гидрокарбонат натрия) при нагревании разлагают до технической соды (карбоната натрия).

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ:

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

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

$2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$

$NaOH + CO_2 \rightarrow NaHCO_3$

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$

в) оксид углерода(IV) → карбонат аммония → гидрокарбонат аммония → карбонат бария → хлорид бария → карбонат бария → углекислый газ

Решение

1. Оксид углерода(IV) ($CO_2$) реагирует с водным раствором аммиака с образованием карбоната аммония.

$CO_2 + 2NH_3 + H_2O \rightarrow (NH_4)_2CO_3$

2. При пропускании избытка $CO_2$ через раствор карбоната аммония образуется гидрокарбонат аммония.

$(NH_4)_2CO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow 2NH_4HCO_3$

3. Гидрокарбонат аммония в реакции с гидроксидом бария образует осадок карбоната бария.

$2NH_4HCO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + (NH_4)_2CO_3 + 2H_2O$

4. Карбонат бария, будучи солью слабой кислоты, реагирует с сильной соляной кислотой с образованием хлорида бария.

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

5. Для обратного превращения из раствора хлорида бария осаждают карбонат бария действием раствора карбоната натрия.

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

6. Углекислый газ можно получить из карбоната бария либо действием кислоты (см. п.4), либо термическим разложением при высокой температуре.

$BaCO_3 \xrightarrow{t>1300^{\circ}C} BaO + CO_2\uparrow$

Ответ:

$CO_2 + 2NH_3 + H_2O \rightarrow (NH_4)_2CO_3$

$(NH_4)_2CO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow 2NH_4HCO_3$

$2NH_4HCO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + (NH_4)_2CO_3 + 2H_2O$

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

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

$BaCO_3 \xrightarrow{t} BaO + CO_2\uparrow$

г) $Ca \rightarrow Ca(OH)_2 \rightarrow X \rightarrow CaO \rightarrow CaC_2 \rightarrow Ca(OH)_2$

Решение

В данной цепи вещество Х, получаемое из гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ и превращающееся в оксид кальция $CaO$, является карбонатом кальция $CaCO_3$.

1. Кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция.

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow$

2. При пропускании углекислого газа через гидроксид кальция образуется нерастворимый карбонат кальция (X).

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

3. Карбонат кальция разлагается при нагревании до оксида кальция.

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

4. Оксид кальция реагирует с углем при высокой температуре с образованием карбида кальция.

$CaO + 3C \xrightarrow{t} CaC_2 + CO\uparrow$

5. Карбид кальция гидролизуется водой, образуя гидроксид кальция и ацетилен.

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

Ответ: Вещество X - это $CaCO_3$ (карбонат кальция).

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow$

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

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

$CaO + 3C \xrightarrow{t} CaC_2 + CO\uparrow$

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

д) $Ca \rightarrow CaC_2 (+ H_2O) \rightarrow X_1 \rightarrow Ca(HCO_3)_2 \rightarrow X_2 \rightarrow CO$

Решение

В данной цепи вещество $X_1$ является продуктом гидролиза карбида кальция и предшественником гидрокарбоната кальция, следовательно, $X_1$ - это $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция). Вещество $X_2$ получается при разложении гидрокарбоната кальция и служит сырьем для получения угарного газа, следовательно, $X_2$ - это $CO_2$ (углекислый газ).

1. Кальций сплавляют с углеродом для получения карбида кальция.

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

2. Гидролиз карбида кальция приводит к образованию гидроксида кальция ($X_1$) и ацетилена.

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

3. Через раствор гидроксида кальция пропускают избыток углекислого газа для получения гидрокарбоната кальция.

$Ca(OH)_2 + 2CO_2(\text{изб.}) \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

4. При нагревании гидрокарбонат кальция разлагается с выделением углекислого газа ($X_2$).

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

5. Углекислый газ восстанавливают раскаленным углем до угарного газа.

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

Ответ: Вещество $X_1$ - это $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция), вещество $X_2$ - это $CO_2$ (оксид углерода(IV)).

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

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

$Ca(OH)_2 + 2CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

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

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