Условие задачи
Даны вещества: Н2SO4, CuO, Si, NaOH. Приведите четыре уравнения реакций между этими веществами.
Решение
Ниже приведём подробное решение задачи по химии, используя правила записи и баланса химических уравнений. Даны четыре вещества: H₂SO₄, CuO, Si, NaOH. Мы подберём реакции между ними, которые демонстрируют основные типы химических превращений: нейтрализация (реакция кислоты с основанием), реакцию щёлочного окисления амфотерного оксида, а также реакцию металлоидов со щёлочами.
Обозначим реакционные уравнения следующим образом.
─────────────────────────────
1) Реакция нейтрализации кислоты основанием
Кислота H₂SO₄ реагирует с NaOH по схеме нейтрализации, давая соответствующую соль – сульфат натрия – и воду.
H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
Проверим баланс:
• H: в H₂SO₄ – 2 атома, в 2NaOH – 2, суммарно 4; в 2H₂O – 2×2 = 4.
• S: 1 → 1.
• O: 4 (в H₂SO₄) + 2 (в NaOH: по 1 на каждое, всего 2) = 6; в Na₂SO₄ – 4, в 2H₂O – 2, итого 4+2=6.
• Na: 2 с левой стороны и 2 в соли.
Уравнение сбалансировано.
─────────────────────────────
2) Реакция CuO с кислотой (кислотно-основная реакция для металлического оксида)
Медный оксид CuO, будучи основным (но при этом амфотерным) оксидом, реагирует с H₂SO₄ с образованием сульфата меди и воды:
CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O
Проверим баланс:
• Cu: 1 → 1.
• S: 1 → 1.
• O: слева – 1 (в CuO) + 4 (в H₂SO₄) = 5; справа – в CuSO₄ 4 + в H₂O 1 = 5.
• H: 2 в H₂SO₄ → 2 в H₂O.
Уравнение подходит.
─────────────────────────────
3) Реакция CuO с сильным основанием (амфотерный оксид проявляет реакцию с щёлочами)
CuO может реагировать с NaOH с образованием комплексной соли – купрат-иона, который можно записать как Na₂CuO₂ (иногда его называют натриевым купратом), и воды:
CuO + 2NaOH → Na₂CuO₂ + H₂O
Проверим баланс:
• Cu: 1 → 1.
• Na: 2 слева (2NaOH) → 2 у Na₂CuO₂.
• O: слева – 1 (CuO) + 2 (2NaOH) = 3; справа – 2 (в Na₂CuO₂) + 1 (H₂O) = 3.
• H: 2 (из 2NaOH) → 2 (H₂O).
Уравнение сбалансировано.
─────────────────────────────
4) Реакция Si с NaOH (амфотерический характер кремния)
Элемент Si, относящийся к металлоидным, вступает в реакцию с щёлочами в присутствии воды с образованием соли – силиката натрия – и выделением водорода. Одним из вариантов записи этой реакции является:
Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂
Проверим баланс:
• Si: 1 → 1.
• Na: 2 (из 2NaOH) → 2 (в Na₂SiO₃).
• O: слева – 2 (из 2NaOH) + 1 (из H₂O) = 3; справа – 3 в Na₂SiO₃.
• H: слева – 2 (из 2NaOH) + 2 (из H₂O) = 4; справа – 2×2 = 4 (в двух молекулах H₂).
Уравнение записано правильно и сбалансировано.
─────────────────────────────
Таким образом, четыре уравнения реакций между данными веществами следующие:
1) H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
2) CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O
3) CuO + 2NaOH → Na₂CuO₂ + H₂O
4) Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂
Эти уравнения демонстрируют реакции нейтрализации, реакции с участием амфотерного оксида и превращения металлоидного элемента при взаимодействии с щёлочами.