Примеры решения типовых задач

 

Пример 1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Na → NaOH → NaHCO₃ → Na₂CO₃ → Na₂SO₄ → NaCl → Na.

Решение.

1 Натрий – щелочной металл, реагирует с водой, образуя гидроксид натрия:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑.

2 При пропускании избытка оксида углерода (IV) через раствор гидроксида натрия можно получить гидрокарбонат натрия:

2NaOH + CO₂ = NaHCO₃.

3 Карбонат натрия получается при нагревании гидрокарбоната натрия:                                             Т

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O.

4 Сульфат натрия можно получить, действуя более сильной кислотой – серной на карбонат натрия:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O.

5 Хлорид натрия можно получить, добавляя раствор хлорида бария к раствору сульфата натрия:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = 2NaCl + BaSO₄↓.

6 Чтобы получить металлический натрий, надо выделить хлорид натрия из раствора в твердом виде и провести электролиз его расплава. На катоде выделится натрий:     Катод: Na⁺ +  = Na;

Анод: 2Cl^- -2  = Сl₂.

2NaСl → 2Na + Сl₂.

Пример 2. В 1840 г. английские инженеры-химики положили начало производству вещества, без которого не могут обойтись многие отрасли промышленности. Инженеры смешали аммиак, диоксид углерода и воду и получили некую кислую соль. Добавив к раствору этой соли хлорида натрия, осадили новую кислую соль, которую затем отделили от жидкости фильтрованием и слегка прокалили. Так получилось то самое вещество, без которого не обойтись в промышленности. Но это еще не все. Жидкость после фильтрования обработали гашенной известью и выделили аммиак, который снова использовали на первой стадии процесса… Какое вещество получали английские химики? Что собой представляли промежуточные продукты? Составьте соответствующие уравнения реакций.

Решение. Инженеры-химики вначале получали гидрокарбонат аммония, малорастворимый в воде:

NH₃ + CO₂ + H₂O = NH₄HCO₃

                          гидрокарбонат

                                    аммония

NH₄HCO₃ + NaCl = NaHCO₃↓ + NH₄Cl

                               гидрокарбонат хлорид

                                      натрия         аммония

После этого нагреванием разлагали гидрокарбонат натрия:

NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O↑.

               карбонат оксид вода

            натрия    углерода (IV)

Фильтрат после обменной реакции гидрокарбоната аммония с хлоридом натрия подвергали обработке гидроксидом кальция:

NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

                хлорид аммиак     

кальция

 

Пример 3.  Когда начинающему химику поручили синтезировать безводный ацетат кальция Са(СН₃СОО)₂, он смешал рассчитанные количества гидроксида кальция Са(ОН)₂ и уксусной кислоты СН₃СООН, упарил смесь в фарфоровой чашке, а потом решил высушить кристаллы соли в муфельной печи. Когда рядом зажгли газовую горелку, из печи вырвался язык пламени. Чем это вызвано?

Решение. В синтезе ацетата кальция действительно можно использовать следующую реакцию:

Ca(OH)₂ + 2 СН₃СООН = Са(СН₃СОО)₂ + 2H₂O

Однако прокаливание этой соли приводит к разложению с выделением легколетучего и огнеопасного продукта – ацетона (СН₃)₂СО:

Са(СН₃СОО)₂ = (СН₃)₂СО↑ + СаСО₃

(СН₃)₂СО + 4О₂ = 3СО₂↑ + 3Н₂О↑