Составьте уравнения следующих превращений: CaCI2→CaCO3→CO2→CO Для уравнения реакции 3(3 стрелочка) составьте...

Давайте рассмотрим последовательность превращений, указанных в вашем вопросе, и составим необходимые уравнения.

1. Превращение CaCl2 → CaCO3

Эта реакция может быть осуществлена путем взаимодействия хлористого кальция с углекислым газом или карбонатами. Например, при взаимодействии CaCl2 с Na2CO3:

[ \text{CaCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2\text{NaCl} ]

Молекулярное уравнение: [ \text{CaCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 + 2\text{NaCl} ]

Сокращенное ионно-молекулярное уравнение: [ \text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow ] (Ионы Na+ и Cl- не участвуют в образовании осадка, поэтому они не включаются в сокращенное уравнение.)

2. Превращение CaCO3 → CO2

Карбонат кальция (CaCO3) при нагревании разлагается на оксид кальция и углекислый газ:

[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow ]

3. Превращение CO2 → CO

Для получения угарного газа (CO) из углекислого газа (CO2) часто используется восстановление с помощью угля (C) или другого восстановителя. Пример уравнения реакции:

[ \text{CO}_2 + \text{C} \rightarrow 2\text{CO} ]

Электронный баланс реакции CO2 → CO

Для реакции:

[ \text{CO}_2 + \text{C} \rightarrow 2\text{CO} ]

• Окислитель: CO2 (углекислый газ)
• Восстановитель: C (уголь)

Процессы окисления и восстановления:

1. В процессе восстановления углекислого газа (CO2) к угарному газу (CO) углерод в CO2 уходит от состояния +4 (в углекислом газе) к состоянию +2 (в угарном газе), что является процессом восстановления.

   • Изменение степени окисления углерода: +4 → +2 (восстановление).

2. Уголь (C) при этом окисляется, так как его степень окисления изменяется с 0 (в элементарной форме) на +2 (в угарном газе).

   • Изменение степени окисления углерода: 0 → +2 (окисление).

Итог

Таким образом, мы составили уравнения для всех указанных превращений, а также определили окислитель, восстановитель и процессы окисления и восстановления в реакции CO2 → CO.

Давайте разберем каждое из указанных превращений и составим соответствующие уравнения, а затем выполним все запрошенные задания.

Превращение 1: CaCl₂ → CaCO₃

Это реакция протекает при взаимодействии хлорида кальция (CaCl₂) с раствором карбоната натрия (Na₂CO₃) или гидрокарбоната натрия (NaHCO₃). В результате образуется нерастворимый карбонат кальция (CaCO₃) в виде осадка и хлорид натрия (NaCl).

Молекулярное уравнение: [ CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl ]

Сокращенное ионное уравнение: [ Ca^{2+} + CO₃^{2-} → CaCO₃↓ ]

Здесь ионы ( Ca^{2+} ) и ( CO₃^{2-} ) соединяются в нерастворимый осадок ( CaCO₃ ), а ионы ( Na^+ ) и ( Cl^- ) остаются в растворе как "зрительские" ионы, поэтому они исключены из сокращенного ионного уравнения.

Превращение 2: CaCO₃ → CO₂

Карбонат кальция разлагается при нагревании на оксид кальция (CaO) и углекислый газ (CO₂). Это типичная реакция термического разложения.

Уравнение: [ CaCO₃ \xrightarrow{t} CaO + CO₂↑ ]

Превращение 3: CO₂ → CO

Углекислый газ (CO₂) восстанавливается до угарного газа (CO) при высокой температуре в присутствии восстановителя, например углерода (C). Это реакция восстановления углекислого газа углеродом.

Уравнение: [ CO₂ + C → 2CO ]

Теперь составим схему электронного баланса для этой реакции.

1. Определение степеней окисления:

• В ( CO₂ ): углерод имеет степень окисления ( +4 ), каждый атом кислорода ( -2 ).
• В ( C ) (углерод в виде графита): степень окисления ( 0 ).
• В ( CO ): углерод имеет степень окисления ( +2 ), кислород ( -2 ).

2. Что происходит:

• Углерод в составе ( CO₂ ) восстанавливается: его степень окисления уменьшается с ( +4 ) до ( +2 ). Этот процесс называется восстановлением.
• Углерод в графите (C) окисляется: его степень окисления увеличивается с ( 0 ) до ( +2 ). Этот процесс называется окислением.

3. Электронный баланс:

• Восстановление: ( C^{+4} + 2e^- → C^{+2} ) (углерод в ( CO₂ ) восстанавливается до углерода в ( CO )).
• Окисление: ( C^0 → C^{+2} + 2e^- ) (углерод в графите окисляется до углерода в ( CO )).

Электроны, выделившиеся при окислении одного атома углерода, уравновешивают электроны, потребленные при восстановлении другого атома углерода.

Окислитель и восстановитель:

• Окислитель: ( CO₂ ) (он принимает электроны, то есть восстанавливается).
• Восстановитель: ( C ) (он отдаёт электроны, то есть окисляется).

Итоговые ответы:

1. Молекулярное уравнение для реакции 1: [ CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl ]

   Сокращенное ионное уравнение: [ Ca^{2+} + CO₃^{2-} → CaCO₃↓ ]

2. Уравнение реакции 3 и электронный баланс: [ CO₂ + C → 2CO ]

   Электронный баланс: [ C^{+4} + 2e^- → C^{+2} \quad \text{(восстановление, окислитель: CO₂)} ] [ C^0 → C^{+2} + 2e^- \quad \text{(окисление, восстановитель: C)} ]

1. Уравнения превращений:

   1) ( \text{CaCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2 \text{NaCl} )

   2) ( \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow )

   3) ( \text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 )

   4) ( \text{CO}_2 + \text{C} \rightarrow 2 \text{CO} )

2. Схема электронного баланса для реакции ( \text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 ):

   • Окислитель: ( \text{O}_2 ) (принимает электроны)
   • Восстановитель: ( \text{C} ) (отдает электроны)

   Процессы:

   • Окисление: ( \text{C} \rightarrow \text{CO}_2 + 4 e^- ) (углерод теряет электроны)
   • Восстановление: ( \text{O}_2 + 4 e^- \rightarrow 2 \text{O}^{2-} ) (кислород принимает электроны)

3. Молекулярное и сокращенное ионно-молекулярное уравнения для реакции ( \text{CaCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 ):

   • Молекулярное уравнение: [ \text{CaCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2 \text{NaCl} ]

   • Сокращенное ионно-молекулярное уравнение: [ \text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow ]

   Ионы ( \text{Na}^+ ) и ( \text{Cl}^- ) не участвуют в реакции и исключаются из сокращенного ионно-молекулярного уравнения.