Для осуществления предложенной цепочки превращений веществ на основе кальция, необходимо провести следующие химические реакции:
Кальций → оксид кальция:
Кальций (Ca) можно окислить в оксид кальция (CaO) при нагревании на воздухе или в кислороде:
[ 2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO ]
Оксид кальция → гидроксид кальция:
Оксид кальция (CaO) при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция (Ca(OH)₂):
[ CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 ]
Гидроксид кальция → карбонат кальция:
Гидроксид кальция (Ca(OH)₂) вступает в реакцию с углекислым газом (CO₂) с образованием карбоната кальция (CaCO₃):
[ Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O ]
Карбонат кальция → гидрокарбонат кальция:
Карбонат кальция (CaCO₃) при взаимодействии с углекислым газом (CO₂) и водой (H₂O) образует гидрокарбонат кальция (Ca(HCO₃)₂):
[ CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2 ]
Гидрокарбонат кальция → карбонат кальция:
При нагревании гидрокарбонат кальция (Ca(HCO₃)₂) разлагается обратно в карбонат кальция (CaCO₃), углекислый газ (CO₂) и воду (H₂O):
[ Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 + CO_2 + H_2O ]
Карбонат кальция → хлорид кальция:
Карбонат кальция (CaCO₃) взаимодействует с соляной кислотой (HCl), образуя хлорид кальция (CaCl₂), углекислый газ (CO₂) и воду (H₂O):
[ CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O ]
Хлорид кальция → кальций:
Хлорид кальция (CaCl₂) можно электролизом расплавленного вещества разложить на кальций (Ca) и хлор (Cl₂):
[ CaCl_2 \xrightarrow{\text{электролиз}} Ca + Cl_2 ]
Таким образом, уравнения реакций для осуществления заданных превращений выглядят следующим образом:
- ( 2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO )
- ( CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 )
- ( Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O )
- ( CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2 )
- ( Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 + CO_2 + H_2O )
- ( CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O )
- ( CaCl_2 \xrightarrow{\text{электролиз}} Ca + Cl_2 )
Эти реакции позволяют последовательно преобразовать кальций в различные соединения и обратно в металлический кальций.