Даны переходы: Ca → CaO → Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 → CaCO3 А) Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений? Б) Запишите молекулярные уравнения переходов. В) Рассмотрите 1-й переход в свете ОВР, а последний – в свете ТЭД.
Даны переходы: Ca → CaO → Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 → CaCO3 А) Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений? Б) Запишите молекулярные уравнения переходов. В) Рассмотрите 1-й переход в свете ОВР, а последний – в свете ТЭД.
А) Генетический ряд описывает превращения кальция (Ca). Б) Молекулярные уравнения: 1) Ca → CaO 2) CaO → Ca(OH)2 3) Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 4) Ca(NO3)2 → CaCO3 В) В свете ОВР 1-й переход (Ca → CaO) происходит с отдачей электронов, а в свете ТЭД последний переход (Ca(NO3)2 → CaCO3) происходит с поглощением тепла.
А) Генетический ряд, описанный цепочкой превращений, относится к элементу кальций (Ca).
Б) Запишем молекулярные уравнения для каждого из переходов:
Переход Ca → CaO: [ \text{Ca} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{CaO} ] Кальций реагирует с кислородом, образуя оксид кальция.
Переход CaO → Ca(OH)2: [ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 ] Оксид кальция (негашеная известь) реагирует с водой, образуя гидроксид кальция (гашеная известь).
Переход Ca(OH)2 → Ca(NO3)2: [ \text{Ca(OH)}_2 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3)_2 + 2\text{H}_2\text{O} ] Гидроксид кальция взаимодействует с азотной кислотой, образуя нитрат кальция и воду.
Переход Ca(NO3)2 → CaCO3: [ \text{Ca(NO}_3)_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3\downarrow + 2\text{NaNO}_3 ] Нитрат кальция реагирует с карбонатом натрия, в результате чего образуется карбонат кальция (осадок) и нитрат натрия.
В) Рассмотрение характера реакций:
Первый переход (Ca → CaO) в свете окислительно-восстановительных реакций (ОВР): В этой реакции кальций (Ca) выступает в роли восстановителя, теряя электроны и окисляясь до иона кальция (Ca^2+). Кислород (O_2) в этом случае является окислителем, принимает электроны и восстанавливается до оксида кальция (CaO). Уравнение ОВР можно записать следующим образом: [ \text{Ca} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2e^- ] [ \text{O}_2 + 4e^- \rightarrow 2\text{O}^{2-} ]
Последний переход (Ca(NO3)2 → CaCO3) в свете теории электронного донорно-акцепторного взаимодействия (ТЭД): Реакция между нитратом кальция и карбонатом натрия представляет собой обменный процесс, в котором катионы и анионы обмениваются между реагентами. Кальций (Ca^2+) из нитрата кальция переходит к аниону карбоната (CO_3^2-) от карбоната натрия, образуя нерастворимый карбонат кальция CaCO3, который выпадает в осадок. Это типичный пример реакции двойного замещения.
А) Генетический ряд описан цепочкой превращений кальция (Ca).
Б) Молекулярные уравнения переходов:
Ca → CaO 2Ca(s) + O2(g) → 2CaO(s)
CaO → Ca(OH)2 CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s)
Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 Ca(OH)2(s) + 2HNO3(aq) → Ca(NO3)2(aq) + 2H2O(l)
Ca(NO3)2 → CaCO3 Ca(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NaNO3(aq)
В) Рассмотрим 1-й переход (Ca → CaO) в свете Основного закона сохранения массы (ОЗС). Согласно ОЗС, масса реагентов должна быть равна массе продуктов реакции. При этом в данной реакции кальций (Ca) окисляется до окиси кальция (CaO), что сопровождается выделением кислорода.
Последний переход (CaCO3) рассмотрим в свете Термодинамической энергии диссоциации (ТЭД). В данном случае происходит образование карбоната кальция (CaCO3) из нитрата кальция (Ca(NO3)2) и карбоната натрия (Na2CO3). Энергия, необходимая для этого процесса, может быть определена с помощью уравнения Гиббса-Гельмгольца.
