ГДЗ по химии, 9 класс, Габриелян, номер 27.7

План решения:

Для каждой цепочки превращений составим последовательность химических реакций. Сначала запишем молекулярные уравнения, затем для реакций, идущих в растворах с участием сильных электролитов, выведем полные и сокращённые ионные уравнения. Если реакция является окислительно-восстановительной (ОВР), расставим коэффициенты методом электронного баланса, определив окислитель и восстановитель.

Часть а) Цепочка: CO₂→CaCO₃→Ca(HCO₃)₂→CO₂→CO

1. CO₂→CaCO₃

Реакция взаимодействия углекислого газа с известковой водой (Ca(OH)₂). Это не ОВР, так как степени окисления элементов не меняются. Реакция идёт в растворе.

CO₂+Ca(OH)₂→CaCO₃↓+H₂O

Ионное уравнение (так как Ca(OH)₂ — сильный электролит, но малорастворим, обычно записывают как молекулу или ионы в зависимости от контекста, здесь лучше через ионы растворенного гидроксида кальция):

Ca²⁺+2OH^-+CO₂→CaCO₃↓+H₂O

Сокращённое ионное уравнение:

Ca²⁺+2OH^-+CO₂→CaCO₃↓+H₂O (Примечание: часто это рассматривают как качественную реакцию на CO₂, где осадок выпадает из-за нерастворимости карбоната).
2. CaCO₃→Ca(HCO₃)₂

Растворение карбоната кальция в воде при избытке углекислого газа. Не ОВР.

CaCO₃+H₂O+CO₂→Ca(HCO₃)₂

Так как CaCO₃ — осадок, а Ca(HCO₃)₂ — растворимая соль, полное ионное уравнение:

CaCO₃↓+H₂O+CO₂→Ca²⁺+2HCO-3

Сокращённое ионное уравнение совпадает с полным, так как нет «лишних» ионов.

3. Ca(HCO₃)₂→CO₂

Разложение гидрокарбоната кальция кислотой (например, соляной) или нагреванием. Для получения чистого CO₂ удобнее использовать действие кислоты. Реакция обмена, не ОВР.

Ca(HCO₃)₂+2HCl→CaCl₂+2H₂O+2CO₂↑

Полное ионное уравнение:

Ca²⁺+2HCO-3+2H⁺+2Cl^-→Ca²⁺+2Cl^-+2H₂O+2CO₂↑

Сокращённое ионное уравнение:

HCO-3+H⁺→H₂O+CO₂↑
4. CO₂→CO

Восстановление углекислого газа до угарного газа. Часто проводят пропусканием CO₂ над раскалённым углём. Это ОВР.

CO₂+Ct^°2CO

Метод электронного баланса:

• Углерод в CO₂: степень окисления +4. В CO: +2. Принимает 2 электрона. Восстанавливается, является окислителем .
• Углерод в C: степень окисления 0. В CO: +2. Отдаёт 2 электрона. Окисляется, является восстановителем .

\nC^{+4} + 2e^- \rightarrow C^{+2}	1
C^{0} - 2e^- \rightarrow C^{+2}	1

Коэффициенты уже расставлены верно: перед CO₂ стоит 1, перед C стоит 1, перед CO стоит 2.

Часть б) Цепочка: C→CO₂→Na₂CO₃→BaCO₃→CO₂

1. C→CO₂

Горение угля в избытке кислорода. ОВР.

C+O₂t^°CO₂

Метод электронного баланса:

• Углерод C⁰ переходит в C⁺⁴, отдаёт 4 электрона. Восстановитель.
• Кислород O02 переходит в O^-2, принимает по 2 электрона на атом (или 4 на молекулу). Окислитель.

\nC^{0} - 4e^- \rightarrow C^{+4}	1
O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}	1

Коэффициенты: 1, 1, 1.

2. CO₂→Na₂CO₃

Взаимодействие углекислого газа с гидроксидом натрия (щелочью). Реакция обмена, не ОВР. Идёт в растворе.

CO₂+2NaOH→Na₂CO₃+H₂O

Полное ионное уравнение:

CO₂+2Na⁺+2OH^-→2Na⁺+CO2-3+H₂O

Сокращённое ионное уравнение:

CO₂+2OH^-→CO2-3+H₂O
3. Na₂CO₃→BaCO₃

Осаждение карбоната бария реакцией обмена между солями. Реакция идёт в растворе, не ОВР.

Na₂CO₃+BaCl₂→BaCO₃↓+2NaCl

Полное ионное уравнение:

2Na⁺+CO2-3+Ba²⁺+2Cl^-→BaCO₃↓+2Na⁺+2Cl^-

Сокращённое ионное уравнение:

Ba²⁺+CO2-3→BaCO₃↓
4. BaCO₃→CO₂

Действие сильной кислоты (например, соляной) на нерастворимый карбонат. Реакция обмена, не ОВР.

BaCO₃+2HCl→BaCl₂+H₂O+CO₂↑

Полное ионное уравнение:

BaCO₃↓+2H⁺+2Cl^-→Ba²⁺+2Cl^-+H₂O+CO₂↑

Сокращённое ионное уравнение:

BaCO₃↓+2H⁺→Ba²⁺+H₂O+CO₂↑

Проверка:

Все уравнения сбалансированы по числу атомов каждого элемента. Для ОВР проверено равенство числа отданных и принятых электронов. Ионные уравнения корректно отражают суть процессов в растворах (образование осадков, газов, слабых электролитов).