Номер 1316, страница 203 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1316. Запишите уравнения химических реакций, которые протекают при:

а) прокаливании смеси магнетита с коксом;

б) нагревании гипса;

в) прокаливании малахита;

г) электролизе раствора боксита в расплавленном криолите (растворитель);

д) обжиге медного блеска;

е) прокаливании известняка при высокой температуре.

а) прокаливании смеси магнетита с коксом;

Прокаливание смеси магнетита (железного окатыша, $Fe_3O_4$) с коксом (углеродом, $C$) является ключевым этапом доменного процесса получения чугуна. В этой реакции углерод выступает в качестве восстановителя, отнимая кислород у оксида железа. Процесс протекает при высокой температуре.

Уравнение реакции восстановления железа из магнетита коксом:

$Fe_3O_4 + 4C \xrightarrow{t^\circ} 3Fe + 4CO\uparrow$

Ответ: $Fe_3O_4 + 4C \xrightarrow{t^\circ} 3Fe + 4CO\uparrow$

б) нагревании гипса;

Гипс представляет собой дигидрат сульфата кальция ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$). При нагревании он теряет кристаллизационную воду. Процесс происходит в несколько стадий. При температуре 120-150°C гипс превращается в полугидрат сульфата кальция ($CaSO_4 \cdot 0.5H_2O$), известный как алебастр или строительный гипс. При дальнейшем нагревании свыше 170°C происходит полное обезвоживание с образованием безводного сульфата кальция (ангидрита).

Уравнение полного обезвоживания гипса:

$CaSO_4 \cdot 2H_2O \xrightarrow{t > 170^\circ C} CaSO_4 + 2H_2O\uparrow$

Ответ: $CaSO_4 \cdot 2H_2O \xrightarrow{t^\circ} CaSO_4 + 2H_2O\uparrow$

в) прокаливании малахита;

Малахит — это основной карбонат меди, химическая формула которого $(CuOH)_2CO_3$ или $Cu_2(CO_3)(OH)_2$. При прокаливании (термическом разложении) малахит распадается на оксид меди(II), углекислый газ и воду. Эта реакция исторически использовалась для получения меди.

Уравнение термического разложения малахита:

$(CuOH)_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO + CO_2\uparrow + H_2O\uparrow$

Ответ: $(CuOH)_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO + CO_2\uparrow + H_2O\uparrow$

г) электролизе раствора боксита в расплавленном криолите (растворитель);

Данный процесс описывает промышленный способ получения алюминия — процесс Холла-Эру. Очищенный боксит представляет собой оксид алюминия (глинозем, $Al_2O_3$). Его растворяют в расплаве криолита ($Na_3AlF_6$), который снижает температуру плавления и увеличивает электропроводность. При электролизе на катоде выделяется жидкий алюминий, а на угольных анодах образуется кислород, который немедленно реагирует с углеродом анода, образуя углекислый газ.

Суммарное уравнение процесса:

$2Al_2O_3 + 3C \xrightarrow{электролиз, \sim950^\circ C} 4Al + 3CO_2\uparrow$

Ответ: $2Al_2O_3 + 3C \xrightarrow{электролиз} 4Al + 3CO_2\uparrow$

д) обжиге медного блеска;

Медный блеск (халькозин) — это минерал, сульфид меди(I) ($Cu_2S$). Обжиг сульфидных руд — это их нагревание в присутствии кислорода воздуха. В результате обжига сульфид меди(I) окисляется, превращаясь в оксид меди(I) и газообразный диоксид серы.

Уравнение реакции обжига медного блеска:

$2Cu_2S + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Cu_2O + 2SO_2\uparrow$

Ответ: $2Cu_2S + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Cu_2O + 2SO_2\uparrow$

е) прокаливании известняка при высокой температуре.

Известняк — осадочная порода, состоящая преимущественно из карбоната кальция ($CaCO_3$). При сильном нагревании (прокаливании) при температуре около 900–1000°C карбонат кальция термически разлагается. Этот процесс является основой производства негашеной извести (оксида кальция).

Уравнение термического разложения известняка:

$CaCO_3 \xrightarrow{t \approx 900^\circ C} CaO + CO_2\uparrow$

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