Номер 34, страница 105 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 10. Металлы - номер 34, страница 105.

Условие.

34. Составьте уравнения химических реакций, соответствующих следующим превращениям:

a) карбонат кальция ($CaCO_3$) → оксид кальция ($CaO$) → гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) → карбонат кальция ($CaCO_3$) → нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$)

б) магний ($Mg$) → сульфат магния ($MgSO_4$) → нитрат магния ($Mg(NO_3)_2$) → оксид магния ($MgO$) → ацетат магния ($Mg(CH_3COO)_2$)

в) хлорид кальция ($CaCl_2$) → сульфат кальция ($CaSO_4$) → сульфид кальция ($CaS$) → сульфат кальция ($CaSO_4$) → гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) → оксид кальция ($CaO$) → гидрокарбонат кальция ($Ca(HCO_3)_2$)

г) магний ($Mg$) → оксид магния ($MgO$) → гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) → хлорид магния ($MgCl_2$) → гидроксокарбонат магния ($MgCO_3 \cdot Mg(OH)_2$) → сульфат магния ($MgSO_4$) → гидроксид магния ($Mg(OH)_2$)

д) сульфид магния ($MgS$) → оксид магния ($MgO$) → X → гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) → Y → нитрат магния ($Mg(NO_3)_2$)

е) кальций ($Ca$) → гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) → карбонат кальция ($CaCO_3$) → оксид кальция ($CaO$) → карбид кальция ($CaC_2$) → гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) → гидрокарбонат кальция ($Ca(HCO_3)_2$)

Решение.

Решение 2.

а) Решение:

1. Получение оксида кальция из карбоната кальция осуществляется путем термического разложения (прокаливания) известняка:

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

2. Оксид кальция (негашеная известь) реагирует с водой, образуя гидроксид кальция (гашеную известь):

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

3. Для получения карбоната кальция из гидроксида кальция через раствор пропускают углекислый газ:

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

4. Карбонат кальция реагирует с азотной кислотой с образованием растворимой соли нитрата кальция:

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ:

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

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

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

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

б) Решение:

1. Магний, как активный металл, реагирует с серной кислотой, образуя сульфат магния и водород:

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\uparrow$

2. Для превращения сульфата магния в нитрат магния можно использовать реакцию ионного обмена с растворимой солью бария, например, нитратом бария. Сульфат бария выпадет в осадок:

$MgSO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + BaSO_4\downarrow$

3. Нитрат магния при нагревании разлагается на оксид магния, диоксид азота и кислород:

$2Mg(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2MgO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

4. Оксид магния, являясь основным оксидом, реагирует с уксусной кислотой, образуя соль ацетат магния:

$MgO + 2CH_3COOH \rightarrow Mg(CH_3COO)_2 + H_2O$

Ответ:

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\uparrow$

$MgSO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + BaSO_4\downarrow$

$2Mg(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2MgO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

$MgO + 2CH_3COOH \rightarrow Mg(CH_3COO)_2 + H_2O$

в) Решение:

1. Хлорид кальция вступает в реакцию обмена с сульфатом натрия с образованием малорастворимого сульфата кальция:

$CaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2NaCl$

2. Сульфат кальция можно восстановить до сульфида кальция углем при высокой температуре:

$CaSO_4 + 4C \xrightarrow{t^\circ} CaS + 4CO\uparrow$

3. Сульфид кальция можно окислить до сульфата кальция с помощью пероксида водорода:

$CaS + 4H_2O_2 \rightarrow CaSO_4 + 4H_2O$

4. Для получения гидроксида кальция из сульфата кальция можно провести реакцию с гидроксидом бария. Образуются два малорастворимых вещества:

$CaSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + BaSO_4\downarrow$

5. Гидроксид кальция при нагревании разлагается на оксид кальция и воду:

$Ca(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaO + H_2O$

6. Оксид кальция в присутствии воды реагирует с избытком углекислого газа, образуя растворимый гидрокарбонат кальция:

$CaO + H_2O + 2CO_2(\text{изб.}) \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

Ответ:

$CaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2NaCl$

$CaSO_4 + 4C \xrightarrow{t^\circ} CaS + 4CO\uparrow$

$CaS + 4H_2O_2 \rightarrow CaSO_4 + 4H_2O$

$CaSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + BaSO_4\downarrow$

$Ca(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} CaO + H_2O$

$CaO + H_2O + 2CO_2(\text{изб.}) \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

г) Решение:

1. Магний сгорает в кислороде, образуя оксид магния:

$2Mg + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2MgO$

2. Оксид магния медленно реагирует с водой с образованием нерастворимого гидроксида магния:

$MgO + H_2O \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow$

3. Гидроксид магния, как основание, нейтрализуется соляной кислотой с образованием хлорида магния:

$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$

4. При реакции хлорида магния с карбонатом натрия в водном растворе образуется осадок основной соли - гидроксокарбоната магния:

$2MgCl_2 + 2Na_2CO_3 + H_2O \rightarrow (MgOH)_2CO_3\downarrow + 4NaCl + CO_2\uparrow$

5. Гидроксокарбонат магния реагирует с серной кислотой с образованием сульфата магния:

$(MgOH)_2CO_3 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2MgSO_4 + 3H_2O + CO_2\uparrow$

6. Из раствора сульфата магния можно осадить гидроксид магния действием щелочи, например, гидроксида натрия:

$MgSO_4 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$

Ответ:

$2Mg + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2MgO$

$MgO + H_2O \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow$

$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$

$2MgCl_2 + 2Na_2CO_3 + H_2O \rightarrow (MgOH)_2CO_3\downarrow + 4NaCl + CO_2\uparrow$

$(MgOH)_2CO_3 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2MgSO_4 + 3H_2O + CO_2\uparrow$

$MgSO_4 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$

д) Решение:

1. Обжиг сульфида магния в токе кислорода приводит к образованию оксида магния и диоксида серы:

$2MgS + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2MgO + 2SO_2\uparrow$

2. В переходе $MgO \rightarrow X \rightarrow Mg(OH)_2$ необходимо ввести промежуточное вещество X. Логично предположить, что X - это растворимая соль магния, например, хлорид магния ($MgCl_2$), которую можно получить из оксида, а затем из нее осадить гидроксид. Вещество X - хлорид магния ($MgCl_2$).

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

$MgCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2NaCl$

3. В переходе $Mg(OH)_2 \rightarrow Y \rightarrow Mg(NO_3)_2$ вещество Y - также промежуточный продукт. Гидроксид магния можно термически разложить до оксида магния ($MgO$), который затем легко реагирует с азотной кислотой. Вещество Y - оксид магния ($MgO$).

$Mg(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} MgO + H_2O$

$MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$

Ответ:

Вещество X - хлорид магния ($MgCl_2$), вещество Y - оксид магния ($MgO$).

Уравнения реакций для всей цепочки:

$2MgS + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2MgO + 2SO_2\uparrow$

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

$MgCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2NaCl$

$Mg(OH)_2 \xrightarrow{t^\circ} MgO + H_2O$

$MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$

е) Решение:

1. Кальций, как щелочноземельный металл, бурно реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и выделением водорода:

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

2. Гидроксид кальция (известковая вода) реагирует с углекислым газом с образованием белого осадка карбоната кальция:

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

3. Карбонат кальция при сильном нагревании разлагается на оксид кальция и углекислый газ:

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

4. Карбид кальция получают в промышленности прокаливанием оксида кальция с углем (коксом) в электропечах:

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

5. Карбид кальция легко реагирует с водой (гидролизуется), образуя гидроксид кальция и ацетилен:

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

6. При пропускании избытка углекислого газа через суспензию гидроксида кальция образуется растворимый гидрокарбонат кальция:

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

Ответ:

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

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

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

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

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

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