Номер 523, страница 99 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

523. Приведите уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

a) $CO_2 \to CO \to CO_2 \to Mg(HCO_3)_2 \to MgCO_3 \to CO_2;$

б) $CH_4 \to CO_2 \to (NH_4)_2CO_3 \to NH_4HCO_3 \to CO_2 \to H_2CO_3;$

в) $C \to CO_2 \to BaCO_3 \to Ba(HCO_3)_2 \to BaCl_2 \to BaCO_3 \to BaO.$

Решение

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо последовательно провести следующие химические реакции:

1. Восстановление диоксида углерода до оксида углерода(II) при взаимодействии с раскаленным углем: $CO_2 + C \xrightarrow{t} 2CO$.

2. Окисление оксида углерода(II) кислородом до диоксида углерода: $2CO + O_2 \xrightarrow{t} 2CO_2$.

3. Получение гидрокарбоната магния при пропускании избытка диоксида углерода через суспензию гидроксида магния в воде: $2CO_2 + Mg(OH)_2 \rightarrow Mg(HCO_3)_2$.

4. Превращение гидрокарбоната магния в карбонат магния путем нагревания раствора. При этом выпадает осадок $MgCO_3$: $Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} MgCO_3\downarrow + H_2O + CO_2\uparrow$.

5. Получение диоксида углерода из карбоната магния путем его термического разложения (прокаливания): $MgCO_3 \xrightarrow{t} MgO + CO_2\uparrow$.

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

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

$2CO_2 + Mg(OH)_2 \rightarrow Mg(HCO_3)_2$;

$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} MgCO_3\downarrow + H_2O + CO_2\uparrow$;

$MgCO_3 \xrightarrow{t} MgO + CO_2\uparrow$.

Для реализации данной последовательности реакций необходимо выполнить следующие шаги:

1. Полное сгорание метана в кислороде с образованием диоксида углерода: $CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t} CO_2 + 2H_2O$.

2. Взаимодействие диоксида углерода с избытком водного раствора аммиака для получения карбоната аммония: $CO_2 + 2NH_3 + H_2O \rightarrow (NH_4)_2CO_3$.

3. Превращение карбоната аммония в гидрокарбонат аммония путем пропускания через его раствор дополнительного количества диоксида углерода: $(NH_4)_2CO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow 2NH_4HCO_3$.

4. Термическое разложение гидрокарбоната аммония при нагревании с выделением диоксида углерода: $NH_4HCO_3 \xrightarrow{t} NH_3\uparrow + H_2O + CO_2\uparrow$.

5. Образование угольной кислоты при растворении диоксида углерода в воде. Реакция является обратимой: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$.

$CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t} CO_2 + 2H_2O$;

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

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

$NH_4HCO_3 \xrightarrow{t} NH_3\uparrow + H_2O + CO_2\uparrow$;

$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$.

Данная цепочка превращений может быть осуществлена с помощью следующих реакций:

1. Сжигание углерода в избытке кислорода для получения диоксида углерода: $C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$.

2. Пропускание диоксида углерода через раствор гидроксида бария, что приводит к образованию нерастворимого карбоната бария: $CO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + H_2O$.

3. Растворение осадка карбоната бария в воде при дальнейшем пропускании диоксида углерода с образованием растворимого гидрокарбоната бария: $BaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ba(HCO_3)_2$.

4. Реакция обмена между гидрокарбонатом бария и соляной кислотой для получения хлорида бария: $Ba(HCO_3)_2 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + 2H_2O + 2CO_2\uparrow$.

5. Получение карбоната бария из хлорида бария путем добавления раствора карбоната натрия: $BaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow BaCO_3\downarrow + 2NaCl$.

6. Термическое разложение карбоната бария при сильном нагревании (прокаливании) до оксида бария: $BaCO_3 \xrightarrow{t} BaO + CO_2\uparrow$.

$C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$;

$CO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCO_3\downarrow + H_2O$;

$BaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ba(HCO_3)_2$;

$Ba(HCO_3)_2 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + 2H_2O + 2CO_2\uparrow$;

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

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