Условие задачи
Составьте уравнения реакций, раскрывающие схему превращений:а) Ca ⟶ CaO ⟶ Ca(OH)2 ⟶ Ca3(PO4)2;б) BaO ⟶ Ba(OH)2 ⟶ Ba(NO3)2.
Решение
Представленная задача относится к химии (неорганическая химия, теория кислотно-основных и окислительно-восстановительных реакций). Ниже приводится подробное решение с пошаговым составлением уравнений реакций, соблюдая баланс атомов и зарядов. Используем символы Unicode для записи формул.
─────────────────────────────
ЧАСТЬ (а):
«Ca ⟶ CaO ⟶ Ca(OH)₂ ⟶ Ca₃(PO₄)₂»
1. Окисление кальция до оксида кальция.
При прямом окислении металлического кальция кислородом получаем оксид кальция. Уравнение реакции можно записать в виде:
2 Ca + O₂ ⟶ 2 CaO
Здесь мы домножили уравнение на 2, чтобы избежать дробных коэффициентов.
2. Гидратация оксида кальция до гидроксида кальция.
Оксид кальция реагирует с водой, образуя гидроксид кальция:
CaO + H₂O ⟶ Ca(OH)₂
3. Получение фосфата кальция.
Для получения фосфата кальция обычно используют реакцию гидроксида кальция с фосфорной кислотой (H₃PO₄). Соотношение реагентов подбирается так, чтобы получился фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂. Балансируя уравнение, получаем:
3 Ca(OH)₂ + 2 H₃PO₄ ⟶ Ca₃(PO₄)₂ + 6 H₂O
Проверка баланса:
– По кальцию: 3 Ca с левой стороны, 3 Ca в Ca₃(PO₄)₂.
– По фосфору: 2 P с левой стороны, 2 P в Ca₃(PO₄)₂.
– По кислороду и водороду – при подсчёте подтверждается полный баланс.
─────────────────────────────
ЧАСТЬ (б):
«BaO ⟶ Ba(OH)₂ ⟶ Ba(NO₃)₂»
1. Гидратация оксида бария до гидроксида бария.
Оксид бария при взаимодействии с водой превращается в гидроксид бария:
BaO + H₂O ⟶ Ba(OH)₂
2. Получение нитрата бария.
Гидроксид бария реагирует с азотной кислотой (HNO₃) с образованием нитрата бария. Для полного протекания реакции необходимо учесть, что барий имеет валентность +2, а нитрат – одноионный анион NO₃⁻. Балансируя уравнение, получаем:
Ba(OH)₂ + 2 HNO₃ ⟶ Ba(NO₃)₂ + 2 H₂O
Проверка баланса:
– Барий: 1 с обеих сторон.
– Нитрат: 2 группы NO₃ с левой стороны, что соответствует составу Ba(NO₃)₂.
– Гидроксид и вода сбалансированы при учёте водорода и кислорода.
─────────────────────────────
Итого, полная схема превращений:
(а)
1) 2 Ca + O₂ ⟶ 2 CaO
2) CaO + H₂O ⟶ Ca(OH)₂
3) 3 Ca(OH)₂ + 2 H₃PO₄ ⟶ Ca₃(PO₄)₂ + 6 H₂O
(б)
1) BaO + H₂O ⟶ Ba(OH)₂
2) Ba(OH)₂ + 2 HNO₃ ⟶ Ba(NO₃)₂ + 2 H₂O
─────────────────────────────
Таким образом, с использованием основных правил записи реакций в неорганической химии приведены балансированные уравнения для заданных схем превращений.