Условие задачи
Составьте уравнения реакций, схемы которых даны ниже:а) Li + … ⟶ Li2Oб) Ca + … ⟶ CaOв) C + … ⟶ CO2г) Al + … ⟶ Al2O3д) PH3 + … ⟶ P2O5 + H2Oе) Li2O + … ⟶ LiNO3 + H2Oж) CuO + … ⟶ CuCl2 + H2Oз) Li2O + … ⟶ LiOHи) P2O5 + … ⟶ H3PO4к) SO3 + … ⟶ Na2SO4 + …
Решение
Ниже приведён подробный разбор задачи по неорганической химии (составление и балансировка уравнений реакций) с пояснением каждого шага. Во всех уравнениях используются целые коэффициенты, а формулы записаны с использованием символов Unicode (например, Li₂O, Al₂O₃ и т.д.).
──────────────────────────────
а) Li + … ⟶ Li₂O
Чтобы получить оксид лития, элемент Li должен реагировать с кислородом (O₂). При реакции щёлочных металлов с кислородом получается соответствующий оксид. Запишем недостающий реагент – O₂:
4 Li + O₂ ⟶ 2 Li₂O
Пояснение по балансировке:
• В левую сторону: 4 атома Li; справа: 2 × 2 = 4 атома Li.
• Кислород: слева 2 молекулы атомов O₂ дают 2 × 2 = 4 атома O; справа 2 Li₂O содержат 2 × 1 = 2 молекула O? Здесь важно: формула Li₂O означает, что в каждом составе один атом кислорода (Li₂O); таким образом, 2 Li₂O дают 2 атома кислорода. Однако число атомов кислорода должно сохраняться, поэтому правильнее увеличить коэффициенты, чтобы учесть, что кислород должен быть в виде O₂ (по 2 атома). Другой вариант – написать реакцию в виде
4 Li + O₂ ⟶ 2 Li₂O,
но тогда число атомов кислорода: слева 2, справа 2 × 1 = 2. Всё сходится.
──────────────────────────────
б) Ca + … ⟶ CaO
Аналогично оксиду лития, оксид кальция (CaO) образуется при прямой реакции металла с кислородом:
2 Ca + O₂ ⟶ 2 CaO
Пояснение:
• 2 Ca: каждый атом кальция переходит в CaO, а кислород в виде O₂ даёт 2 атома O, которые распределяются по 2 молекулам CaO.
──────────────────────────────
в) C + … ⟶ CO₂
Оксид углерода(IV) образуется при полном сгорании углерода в кислороде:
C + O₂ ⟶ CO₂
Пояснение:
• Атом углерода остаётся неизменным, кислород из O₂ (2 атома) полностью включён в CO₂ (2 атома O).
──────────────────────────────
г) Al + … ⟶ Al₂O₃
Образование оксида алюминия происходит при реакции алюминия с кислородом:
4 Al + 3 O₂ ⟶ 2 Al₂O₃
Баланcировка:
• Алюминий: слева 4 атома, справа 2 × 2 = 4 атома.
• Кислород: слева 3 O₂ дают 3 × 2 = 6 атомов, справа 2 Al₂O₃ содержат 2 × 3 = 6 атомов.
──────────────────────────────
д) PH₃ + … ⟶ P₂O₅ + H₂O
Рассмотрим реакцию сгорания фосфина (PH₃) кислородом, при которой образуются фосфорный ангидрид (P₂O₅) и вода. Найдём минимальные коэффициенты.
Обозначим уравнение:
a PH₃ + b O₂ ⟶ c P₂O₅ + d H₂O
Составим баланс по элементам:
1) Фосфор: a = 2c.
2) Водород: 3a = 2d.
3) Кислород: 2b = 5c + d.
Выберем минимальное a, например, a = 2 ⇒ c = 1.
Тогда для водорода: 3∙2 = 2d ⟹ d = 3.
Подставим в баланс кислорода: 2b = 5∙1 + 3 = 8, откуда b = 4.
Таким образом, получаем уравнение:
2 PH₃ + 4 O₂ ⟶ P₂O₅ + 3 H₂O
──────────────────────────────
е) Li₂O + … ⟶ LiNO₃ + H₂O
Данная реакция характерна для взаимодействия оксида щёлочного металла с кислотой. LiNO₃ получают при реакции оксида лития с азотной кислотой (HNO₃):
Li₂O + 2 HNO₃ ⟶ 2 LiNO₃ + H₂O
Проверка:
• Литий: 2 Li с обеих сторон.
• Нитрат: HNO₃ – по 1 атому N, 2 молекулы дают N₂, что соответствует 2 формульным единицам LiNO₃.
• Кислород и водород: Li₂O содержит 1 O, плюс 2 HNO₃ – 2∙3 = 6 O → всего 7 O; в продуктах: 2 LiNO₃ – 2∙3 = 6 O и H₂O – 1 O, итого 7 O; водород: 2 H в реагентах и 2 H в воде.
──────────────────────────────
ж) CuO + … ⟶ CuCl₂ + H₂O
Реакция оксида меди(II) с соляной кислотой (HCl) приводит к получению хлорида меди(II) и воды:
CuO + 2 HCl ⟶ CuCl₂ + H₂O
Проверка:
• Медь: по 1 атому с каждой стороны.
• Хлор: 2 HCl дают 2 атома Cl, что соответствует CuCl₂.
• Кислород и водород – сходятся: O из CuO и HCl дают H₂O.
──────────────────────────────
з) Li₂O + … ⟶ LiOH
Оксид лития при взаимодействии с водой даёт гидроксид лития:
Li₂O + H₂O ⟶ 2 LiOH
Баланcировка:
• Литий: 2 Li с левой стороны, а в 2 LiOH – 2 Li.
• Водород: H₂O содержит 2 H, а 2 LiOH – 2∙1 = 2 H.
• Кислород: Li₂O содержит 1 O, H₂O – 1 O, суммарно 2 O; в 2 LiOH – 2 O.
──────────────────────────────
и) P₂O₅ + … ⟶ H₃PO₄
Пятиокись фосфора при реакции с водой образует фосфорную кислоту:
P₂O₅ + 3 H₂O ⟶ 2 H₃PO₄
Проверка:
• Фосфор: 2 атома с обеих сторон.
• Водород: 3 H₂O дают 3∙2 = 6 H, а 2 H₃PO₄ – 2∙3 = 6 H.
• Кислород: P₂O₅ содержит 5 O, H₂O – 3 O; всего 8 O. В 2 H₃PO₄: 2∙4 = 8 O.
──────────────────────────────
к) SO₃ + … ⟶ Na₂SO₄ + …
Обычно серный триоксид (SO₃) реагирует с гидроксидом натрия с образованием натриевого сульфата и воды:
SO₃ + 2 NaOH ⟶ Na₂SO₄ + H₂O
Баланcировка:
• Натрий: 2 NaOH дают 2 Na, что соответствует Na₂SO₄.
• Сера: по 1 атому с обеих сторон.
• Кислород: слева – SO₃ (3 O) + 2 NaOH (2 O) = 5 O; справа – Na₂SO₄ (4 O) + H₂O (1 O) = 5 O.
• Водород: 2 NaOH – 2 H, в воде – 2 H.
──────────────────────────────
Вывод:
Каждая реакция составлена исходя из закона сохранения массы, элементарных реакций окисления или кислотно-основного обмена. Таким образом, окончательные уравнения реакций имеют вид:
а) 4 Li + O₂ ⟶ 2 Li₂O
б) 2 Ca + O₂ ⟶ 2 CaO
в) C + O₂ ⟶ CO₂
г) 4 Al + 3 O₂ ⟶ 2 Al₂O₃
д) 2 PH₃ + 4 O₂ ⟶ P₂O₅ + 3 H₂O
е) Li₂O + 2 HNO₃ ⟶ 2 LiNO₃ + H₂O
ж) CuO + 2 HCl ⟶ CuCl₂ + H₂O
з) Li₂O + H₂O ⟶ 2 LiOH
и) P₂O₅ + 3 H₂O ⟶ 2 H₃PO₄
к) SO₃ + 2 NaOH ⟶ Na₂SO₄ + H₂O
Таково подробное решение задачи с пояснениями и использованием символов Unicode вместо LaTeX.