Условие задачи

С помощью какой химической реакции можно доказать, что в состав природных соединений кальция — известняка, мрамора, кальцита — входит карбонат этого металла? Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Решение

Объяснение задачи, выполненное по правилам химии:

Наличие карбоната кальция в природных соединениях (известняк, мрамор, кальцит) можно доказать с помощью реакции его разложения в кислой среде с выделением углекислого газа, который можно обнаружить (например, по его способности гасить огонь или образовывать карбонат натрия при пропускании через раствор гидроксида натрия).

Наиболее наглядный способ – обработать образец известняка разбавленным соляной кислотой. При этом наблюдается бурное выделение газа, который, проходя через раствор гидроксида кальция, образует нерастворимый карбонат кальция (это тест на углекислый газ), либо его можно обнаружить иным способом.

Молекулярное уравнение реакции выглядит так:

CaCO₃ (т) + 2 HCl (р) → CaCl₂ (р) + H₂O (ж) + CO₂ (г)

где обозначения:
(т) – твердое состояние,
(р) – растворенное (раствор в воде),
(ж) – жидкое состояние,
(г) – газообразное состояние.

Для записи ионного уравнения представим диссоциацию растворимых веществ в воде. Соляная кислота полностью диссоциирует, а карбонат кальция остаётся в виде твердого нерастворимого вещества. Ионная форма уравнения будет такой:

CaCO₃ (т) + 2 H⁺ (р) + 2 Cl⁻ (р) → Ca²⁺ (р) + 2 Cl⁻ (р) + H₂O (ж) + CO₂ (г)

При этом ионы хлора (Cl⁻) встречаются по обе стороны уравнения и являются спектаторными, их можно исключить для получения чистого ионного уравнения, если требуется:

Чистое ионное уравнение:

CaCO₃ (т) + 2 H⁺ (р) → Ca²⁺ (р) + H₂O (ж) + CO₂ (г)

Таким образом, реакция растворения карбоната кальция в соляной кислоте с выделением углекислого газа служит доказательством присутствия карбонатной группы в составе природного соединения кальция.