Условие задачи

Уравнение реакции
K2CO3 → KOH → K2ZnO2 → KNO3

Решение

Наша задача относится к неорганической химии – составлению и балансировке последовательности реакций, приводящих от калия карбоната (K₂CO₃) к калийной селитре (KNO₃) через промежуточные соединения. При этом путь проходит по этапам:

 • Преобразование карбоната калия в гидроксид калия (KOH)
 • Получение цинкат-иона калия (K₂ZnO₂) из KOH
 • Получение калийной селитры (KNO₃) из K₂ZnO₂

Ниже представлено подробное решение, в котором каждое звено поясняется и балансируется.

──────────────────────────────
1. Этап: Получение гидроксида калия

Для получения KOH из K₂CO₃ используют реакцию с известью (гидроксидом кальция). Реакция имеет вид:

  K₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2KOH + CaCO₃

Пояснение:
 – Карбонат калия реагирует с гидроксидом кальция, образуя гидроксид калия и выпадающий осадок карбоната кальция.
 – Баланс элементов:
  К: 2 с обеих сторон;
  С: 1;
  O: (3 + 2) = 5 слева, (2 + 3) = 5 справа;
  Ca и OH группы – сходятся.

──────────────────────────────
2. Этап: Получение калийного цинката (K₂ZnO₂)

Гидроксид калия реагирует с оксидом цинка (ZnO) по уравнению:

  ZnO + 2KOH → K₂ZnO₂ + H₂O

Пояснение:
 – При взаимодействии оксида цинка и избытка KOH образуется цинкат, в котором цинк координирован двумя ионами калия, а также выделяется вода.
 – Проверка баланса:
  К: 2 с обеих сторон;
  Zn: 1;
  O: слева (1 из ZnO + 2 из 2KOH = 3), справа (2 из K₂ZnO₂ + 1 из H₂O = 3);
  Н: 2 с левой стороны (2KOH) и 2 в воде.

──────────────────────────────
3. Этап: Получение калийной селитры (KNO₃)

Цинкат калия превращают в калийную селитру при реакции с азотной кислотой. Возможное уравнение реакции выглядит так:

  K₂ZnO₂ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + ZnO + H₂O

Пояснение:
 – Здесь цинкат (K₂ZnO₂) в кислой среде реагирует с азотной кислотой, при этом цинк возвращается в виде оксида, а ионы калия образуют соль – калийную селитру.
 – Баланс элементов:
  К: 2 с обеих сторон;
  Zn: 1;
  N: 2;
  O: слева (2 из ZnO₂ + 2·3 из 2HNO₃ = 2 + 6 = 8), справа (2·3 из 2KNO₃ + 1 из ZnO + 1 из H₂O = 6 + 1 + 1 = 8);
  Н: 2 с 2HNO₃, и 2 в H₂O.

──────────────────────────────
Общий ход реакции

Заметим, что в уравнениях этапов оксид цинка (ZnO), образующийся в третьем звене, возвращается в реакцию второго этапа. Таким образом, его можно исключить при суммировании реакций.

Суммируем полученные звенья, складывая их таким образом, чтобы промежуточные вещества (KOH, K₂ZnO₂, ZnO) не входили в итоговую схему.

Исходные реакции:
 (1) K₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2KOH + CaCO₃
 (2) ZnO + 2KOH → K₂ZnO₂ + H₂O
 (3) K₂ZnO₂ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + ZnO + H₂O

При суммировании:
 – KOH, K₂ZnO₂ и ZnO взаимно сокращаются (ZnO из (2) и (3) взаимней отмене).
 – Итоговая реакция получается сложением (1) и (3), при этом в (2) и (3) оксид цинка взаимно компенсируется.

Общая реакция будет иметь вид:

  K₂CO₃ + Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + CaCO₃ + 2H₂O

Проверим баланс:
 • Калий: слева 2 (из K₂CO₃), справа 2 (из 2KNO₃).
 • Кальций: 1 с обеих сторон.
 • Углерод: 1 с левой стороны, 1 в CaCO₃ справа.
 • Азот: 2 в 2HNO₃, 2 в 2KNO₃.
 • Кислород: слева: 3 (K₂CO₃) + 2 (Ca(OH)₂) + 2·3 (2HNO₃) = 3+2+6 = 11; справа: 2·3 (2KNO₃) + 3 (CaCO₃) + 2 (2H₂O) = 6+3+2 = 11.
 • Водород: слева: 2 (из Ca(OH)₂) + 2 (из 2HNO₃) = 4; справа: 2·2 (из 2H₂O) = 4.

Таким образом, баланс сохранён.

──────────────────────────────
Вывод

Задача решается методами неорганической химии (составление, балансировка реакций и учёт циклического использования промежуточных веществ).

Полное решение выглядит следующим образом:

1) K₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2KOH + CaCO₃
2) ZnO + 2KOH → K₂ZnO₂ + H₂O
3) K₂ZnO₂ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + ZnO + H₂O

При суммировании с учётом цикличности (отмена ZnO) получаем итоговое уравнение:

  K₂CO₃ + Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + CaCO₃ + 2H₂O

Это и есть искомая схема превращений, приводящая от карбоната калия к селитре калия.

Нужно решить другие задачи?

Решить задачу

Похожие задачи