Номер 696, страница 126 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

696. Наличие каких веществ может показать химический анализ образца лития, длительное время хранившегося на открытом воздухе? Приведите уравнения соответствующих реакций.

Литий — это химически активный щелочной металл. При длительном хранении на открытом воздухе он вступает в реакции с основными компонентами воздуха: кислородом ($O_2$), азотом ($N_2$), водяными парами ($H_2O$) и углекислым газом ($CO_2$). В результате на его поверхности образуется пленка из различных соединений.

Решение

Протекают следующие химические реакции:

1. Взаимодействие с кислородом. Литий окисляется кислородом воздуха до оксида лития:

$4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

2. Взаимодействие с азотом. Литий является единственным щелочным металлом, который при обычных условиях реагирует с азотом воздуха, образуя нитрид лития:

$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

3. Взаимодействие с водяными парами. Литий реагирует с водой, содержащейся в воздухе в виде пара, с образованием гидроксида лития и выделением водорода:

$2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2 \uparrow$

4. Вторичные реакции. Продукты первичных реакций, в свою очередь, могут взаимодействовать с компонентами воздуха:

а) Образовавшийся гидроксид лития ($LiOH$) и оксид лития ($Li_2O$) реагируют с углекислым газом, превращаясь в карбонат лития ($Li_2CO_3$):

$2LiOH + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3 + H_2O$

$Li_2O + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3$

б) Нитрид лития ($Li_3N$) гидролизуется водяными парами воздуха с образованием гидроксида лития и аммиака. Полученный гидроксид лития затем также может реагировать с $CO_2$.

$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$

Таким образом, химический анализ покажет наличие на поверхности образца лития сложной смеси веществ: оксида лития ($Li_2O$), нитрида лития ($Li_3N$), гидроксида лития ($LiOH$) и карбоната лития ($Li_2CO_3$). Внутри образца будет находиться непрореагировавший металлический литий ($Li$).

Ответ: Химический анализ образца лития может показать наличие следующих веществ: оксида лития ($Li_2O$), нитрида лития ($Li_3N$), гидроксида лития ($LiOH$) и карбоната лития ($Li_2CO_3$), а также непрореагировавшего металлического лития ($Li$). Соответствующие реакции: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$; $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$; $2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2 \uparrow$; $2LiOH + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3 + H_2O$; $Li_2O + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3$; $Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$.